Magnetisch betätigen Schalter für Tauchlampe

[Christoph K. (christoph_k314)]

Hallo liebes Forum,

von einem Bekannten ist mir ein Akkutank für Lampe + Heizweste bei einer 
Trockentauchausrüstung untergekommen. Es gab einen Kurzschluss in der 
Durchführung zum Anzug. Ich habe den Akku auseinandergenommen (3s6p). 
Dort gibt es im Kopfteil eine kleine Platine die völlig verbrannt ist.

Meine bisherige Analyse:

Betätigung über Magnet von außen. Das lange graue mit dem Riss könnte 
ein Littlefuse Reedkontakt sein. Dann gibt es eine LED und ein völlig 
verbranntes SOIC 8.

Ich würde um das zu reparieren einen ähnlichen Littelfuse Reedkontakt 
nehmen und damit zusammen mit einem R das Gate eines Mosfet ansteuern.

Frage:

der Akku hat zwar nirgendwo Potentialbezug zum Gehäuse, eig. ist es also 
egal ob Low- oder Highside switch? Oder seht ihr da Vorteile. Bisher war 
es wohl so, dass man zum Laden den Akkutank einschalten musste.

Grüße

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Christoph K. schrieb:
> ein völlig
> verbranntes SOIC 8.

Das wird der MOSFet sein. Es sollte sich auch aus den Resten auch noch 
rausmessen lassen, ob es High oder Lowside war. Lowside ist einfacher, 
weil die N-Kanal MOSFets meist geringeren RDSOn haben.

[Clemens S. (zoggl)]

Wie viel Strom muss da drüber?

Vielleicht etwas mit eingebautem Schutz? - muss ja nicht wieder brennen.

https://www.mouser.at/new/onsemi/onsemi-low-side-smart-discrete-fet/

Sg

[Michael P. (mipo)]

Kannst Du den Hersteller/Modell? Gehäuse sollte potentialfrei sein. Hat 
der Akku keine Schutzschaltung? 3s ist 12V (früher hatt man Blei-Akkus 
genommen). Bzgl Leistung geh mal von Heizung normal < 70W (eher 50W), 
Lampe (Led) noch mal 10-20W aus.

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Was ich auf die Schnelle gefunden habe: Maximal 80W Heizleistung und 
10,8/11,1V Akkus, macht einen real fließenden Strom von 7,41A.

Das wird mit hoher Wahrscheinlichkeit ein N-FET gewesen sein. Ich wüsste 
nicht, wieso die Heizung eine dauerhaft verbundene Masse benötigen 
sollte - dafür würde man einen P-FET oder eine etwas komplexere 
Ansteuerung für einen N-FET brauchen.

[Christoph K. (christoph_k314)]

Ich denke inzwischen tatsächlich PMOS weil der Reed an Masse geht. Das 
würde zu einen PMOS besser passen

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Christoph K. schrieb:
> mit einem R das Gate eines Mosfet ansteuern.
Mach den R nicht zu hochohmig. Sonst geht der Mosfet beim langsamen 
Ausschalten kaputt.

[Rainer W. (rawi)]

Christoph K. schrieb:
> IMG_7691.heic (1,02 MB)
> IMG_7693.heic (1,1 MB)

Was ist an dem über dem Texteingabefenster angezeigten, doch eher 
einfachen gehaltenen Text, so schwierig zu verstehen?

"Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!
...
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!"

[Christoph K. (christoph_k314)]

Rainer W. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> IMG_7691.heic (1,02 MB)
>> IMG_7693.heic (1,1 MB)
>
> Was ist an dem über dem Texteingabefenster angezeigten, doch eher
> einfachen gehaltenen Text, so schwierig zu verstehen?
>
> "Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!
> ...
> Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!"


Offensichtlich hast du ein Leseverständnisproblem. Ich habe dort 2 Jpegs 
angehängt. Das sind Fotos. Dort im Text steht "Bitte das JPG-Format nur 
für Fotos und Scans verwenden". Die beiden Files sind Fotos. Insofern, 
alles Paletti.

Was dort NICHT steht:

"Fotos dürfen NUR im JPG Format angehängt werden". Oder "Ausser Fotos 
sind keine Anhänge zulässig". Also gibt es - immer noch Regelkonform - 
auch das .heic


Kollege, was ist eigentlich dein Problem? Und wem hilft es ausser deiner 
eigenen Engstirnigkeit?

[Christoph K. (christoph_k314)]

Lothar M. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> mit einem R das Gate eines Mosfet ansteuern.
> Mach den R nicht zu hochohmig. Sonst geht der Mosfet beim langsamen
> Ausschalten kaputt.



Hallo Lothar, danke nochmal für den Hinweis. Ich denke so sollte das 
passen. Die Last habe ich mal pessimistisch mit 1Ohm und 100uF/ 200mOhm 
angenommen. Mostet wollte ich tatsächlich den im Schaltplan genannten 
nutzen. Simulationsfiles siehe Anhang.

Grüße

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Diese Schaltung ist eine total tolle Idee... sollte dem FET wieder der 
Arsch platzen, tobt sich der Akku am Reed-Kontakt aus. Prima Sache, 
damit spart man sich die LED.

[Christoph K. (christoph_k314)]

Ben B. schrieb:
> Diese Schaltung ist eine total tolle Idee... sollte dem FET wieder der
> Arsch platzen, tobt sich der Akku am Reed-Kontakt aus. Prima Sache,
> damit spart man sich die LED.

In der Zuleitung ist inzwischen eine Sicherung vorgesehen und Lastseitig 
eine Polyfuse.

[Christoph K. (christoph_k314)]

Was mich noch ein bisschen überrascht:

Laut DB bei Vgs -4.5V (in der Schaltung sind es ca -12) und ID=18A 
sollte der FET max 6.2 mOhm haben. Das macht bei meinen 13A Laststrom 
etwa 80mV Spannungsabfall und damit etwa 1W Verlustleistung. In der 
Simulation komme ich aber auf fast 5W. Das hält der FET im SO8 ja 
niemals aus.

[H. H. (hhinz)]

Christoph K. schrieb:
> In der
> Simulation komme ich aber auf fast 5W.

ASC-File und Modell des MOSFET posten.

[Christoph K. (christoph_k314)]

H. H. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> In der
>> Simulation komme ich aber auf fast 5W.
>
> ASC-File und Modell des MOSFET posten.

[H. H. (hhinz)]

Damit komme ich auf 400mW am MOSFET im eingeschalteten Zustand.

[Christoph K. (christoph_k314)]

H. H. schrieb:
> Damit komme ich auf 400mW am MOSFET im eingeschalteten Zustand.

Hast du auch noch einen Tipp für mich, warum es bei mir (sieh 
Screenshot) um die 5W sind?

Danke

[H. H. (hhinz)]

Christoph K. schrieb:
> Hast du auch noch einen Tipp für mich, warum es bei mir (sieh
> Screenshot) um die 5W sind?

Nichts offensichtliches.

"Miss" mal den Spannungsabfall am MOSFET. Der muss ja bei dir weit höher 
als 30mV liegen.

[Christoph K. (christoph_k314)]

H. H. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> Hast du auch noch einen Tipp für mich, warum es bei mir (sieh
>> Screenshot) um die 5W sind?
>
> Nichts offensichtliches.
>
> "Miss" mal den Spannungsabfall am MOSFET. Der muss ja bei dir weit höher
> als 30mV liegen.

Ja, hatte ich denke ich in der Leistungsberechnung (oberste Trace) 
gemacht. bei mir Fallen ca 400mV ab. (Die unteren beiden Traces im 
Screenshot). Komisch. Hast du den Schaltplan geändert oder einfach nur 
geöffnet und laufen lassen?

[H. H. (hhinz)]

Christoph K. schrieb:
> Hast du den Schaltplan geändert oder einfach nur
> geöffnet und laufen lassen?

Ich hab lediglich das Modell des MOSFET direkt ins ASC File genommen, 
per Copy&Paste.

[Christoph K. (christoph_k314)]

H. H. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> Hast du den Schaltplan geändert oder einfach nur
>> geöffnet und laufen lassen?
>
> Ich hab lediglich das Modell des MOSFET direkt ins ASC File genommen,
> per Copy&Paste.

Würdest dum mir dein File auch bitte mal als Anhang zur Verfügung 
stellen. Ich bin grade am Privatrechner..ist ein MAC...da ist das mit 
dem Lt Spice manchmal so eine Sache..

[H. H. (hhinz)]

Christoph K. schrieb:
> Würdest dum mir dein File auch bitte mal als Anhang zur Verfügung
> stellen.

Anbei.

[Christoph K. (christoph_k314)]

H. H. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> Würdest dum mir dein File auch bitte mal als Anhang zur Verfügung
>> stellen.
>
> Anbei.

Komisch!

[H. H. (hhinz)]

Christoph K. schrieb:
> Komisch!

Ich hab auch keine Idee woher der unrealistische Wert herkommt.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Christoph K. schrieb:
> Komisch!
Offenbar ein anderes Modell. Zeig mal deine Si4497DY_HS.txt.

H. H. schrieb:
> Ich hab lediglich das Modell des MOSFET direkt ins ASC File genommen,
> per Copy&Paste.
Ich habe jetzt lediglich das Modell des M3 per Copy-Paste wieder aus dem 
asc-File herausgenommen --> Simulationsergebnis ist identisch

[Christoph K. (christoph_k314)]

Lothar M. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> Komisch!
> Offenbar ein anderes Modell. Zeig mal deine Si4497DY_HS.txt.

Das Modell ist im Beitrag von 12:01 als Anhang

[Christoph K. (christoph_k314)]

Ich würde es mal so probieren denke ich.

[H. H. (hhinz)]

Du hast doch genug Platz, weshalb dann den SO-8 MOSFET?

Und was spricht denn gegen einen n-MOSFET?


Und die Gateansteuerung kann man auch eleganter machen.

[Christoph K. (christoph_k314)]

H. H. schrieb:
> Du hast doch genug Platz, weshalb dann den SO-8 MOSFET?

Die Bestückseite hat in Z-Richtung keinen Platz. Der Reedkontakt 
bestimmt den Abstand zur Wandung und er muss so gering sein wie möglich 
damit er sicher auslöst.



> Und was spricht denn gegen einen n-MOSFET?

Nach Analyse der Originalplatine scheint das auch ein PMOS zu sein, da 
der Reed nach Masse schaltet. Meiner Meinung nach würde er bei einem 
NMOS nach V+ schalten. Um nicht tiefer in potentielle Auswirkungen von 
Unterschieden beim Laden nachzudenken (Zum Laden gibt es ein externes 
Ladegerät CC/CV) und der Akkutank wird eingeschaltet.

> Und die Gateansteuerung kann man auch eleganter machen.

Was wären denn deine Ideen dazu?

[H. H. (hhinz)]

Christoph K. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Du hast doch genug Platz, weshalb dann den SO-8 MOSFET?
>
> Die Bestückseite hat in Z-Richtung keinen Platz. Der Reedkontakt
> bestimmt den Abstand zur Wandung und er muss so gering sein wie möglich
> damit er sicher auslöst.

TO-252 ist nur etwas mehr als 2mm dick, der Reedschalter wird dicker 
sein.


>> Und was spricht denn gegen einen n-MOSFET?
>
> Nach Analyse der Originalplatine scheint das auch ein PMOS zu sein, da
> der Reed nach Masse schaltet. Meiner Meinung nach würde er bei einem
> NMOS nach V+ schalten. Um nicht tiefer in potentielle Auswirkungen von
> Unterschieden beim Laden nachzudenken (Zum Laden gibt es ein externes
> Ladegerät CC/CV) und der Akkutank wird eingeschaltet.

Naja.


>> Und die Gateansteuerung kann man auch eleganter machen.
>
> Was wären denn deine Ideen dazu?

Entladen über einen JFET, Standardschaltung in Optokopplern mit 
MOSFET-Ausgang.

[Harald W. (wilhelms)]

Christoph K. schrieb:

>Die beiden Files sind Fotos.
> Also gibt es - immer noch Regelkonform - auch das .heic

Und mit welchem (Standard-)Programm kann ich die öffnen?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Christoph K. schrieb:
> Das Modell ist im Beitrag von 12:01 als Anhang
Damit bekommst du dann aber auch ein paar Fehlermeldungen. Wenn man die 
getrost ignoriert.

H. H. schrieb:
> Ich hab lediglich das Modell des MOSFET direkt ins ASC File genommen,
> per Copy&Paste.
... und auch gleich die Fehler rausgemacht.

[H. H. (hhinz)]

Lothar M. schrieb:
>> Ich hab lediglich das Modell des MOSFET direkt ins ASC File genommen,
>> per Copy&Paste.
> ... und auch gleich die Fehler rausgemacht.

Argh, ich hatte gar nicht seine TXT Datei verwendet, sondern die LIB von 
Vishay.

[Christoph K. (christoph_k314)]

H. H. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>>> Ich hab lediglich das Modell des MOSFET direkt ins ASC File genommen,
>>> per Copy&Paste.
>> ... und auch gleich die Fehler rausgemacht.
>
> Argh, ich hatte gar nicht seine TXT Datei verwendet, sondern die LIB von
> Vishay.

D.h. die neuere Revision ist fehlerhaft...

Lothar M. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> Das Modell ist im Beitrag von 12:01 als Anhang
> Damit bekommst du dann aber auch ein paar Fehlermeldungen. Wenn man die
> getrost ignorie

Die Konsole gibts bei mir auf dem MAC nicht...

[Christoph K. (christoph_k314)]

H. H. schrieb:
>>> Und die Gateansteuerung kann man auch eleganter machen.
>>
>> Was wären denn deine Ideen dazu?
>
> Entladen über einen JFET, Standardschaltung in Optokopplern mit
> MOSFET-Ausgang.

Kannst du mir hier noch einen Schubs in die richtige Richtung geben? 
Finde da spontan nichts dazu

[H. H. (hhinz)]

Christoph K. schrieb:
>> Entladen über einen JFET, Standardschaltung in Optokopplern mit
>> MOSFET-Ausgang.
>
> Kannst du mir hier noch einen Schubs in die richtige Richtung geben?
> Finde da spontan nichts dazu

Siehe Anhang.

Du brauchst natürlich keine zwei antiserielle MOSFETs.

[Ralf X. (ralf0815)]

Harald W. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>
>>Die beiden Files sind Fotos.
>> Also gibt es - immer noch Regelkonform - auch das .heic
>
> Und mit welchem (Standard-)Programm kann ich die öffnen?

Windows braucht eine (kostenlose) Zusatzapp, für eine Bilderanzeige 
innerhalb eines Browsers aber imA aber grenzenlos unnötiges und 
aufgeblasenes Format.
Appeluser sehen das meist anders, haben allerdings auch unbegrenztes 
Datenvolumen und Highest Speed Internet.

[Christoph K. (christoph_k314)]

H. H. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>>> Entladen über einen JFET, Standardschaltung in Optokopplern mit
>>> MOSFET-Ausgang.
>>
>> Kannst du mir hier noch einen Schubs in die richtige Richtung geben?
>> Finde da spontan nichts dazu
>
> Siehe Anhang.
>
> Du brauchst natürlich keine zwei antiserielle MOSFETs.

Das verstehe ich nicht so richtig. Ich hatte jetzt anstelle des R an 
eine J-Fet Stromquelle gedacht. Dafür wäre ja aber der 2Meg an der 
falschen Stelle. Das überschreitet grade wohl meinen Horizont.

[H. H. (hhinz)]

Schaus dir an.

[Christoph K. (christoph_k314)]

H. H. schrieb:
> Schaus dir an.

ahh okay. Ist mein Verständnis richtig:

1) Das Gate ist auf V+ aufgeladen, Reed ist offen, Mosfet sperrt
2) Reed schließt, das Gate vom JFet geht auf GND, der Jfet wird leitend, 
gleichsam wird das Gate des Mostet von den 220 Ohm entladen. Der Strom 
der sich durch R220 einstellt ist so groß, dass der Spannungsabfall 
etwas oberhalb der Pinch off voltage liegt.
3) Der Schalter öffnet sich wieder: jetzt schwanke ich: Vgs vom Jfet 
springt von -800 auf +80mV...der sollte jetzt sperren. Woher kommt der 
Strom der das Gate vom PMOS auflädt? wieso leitet der JFET weiter, 
obwohl er eine positive Gatevorspannung hat?

[H. H. (hhinz)]

Christoph K. schrieb:
> Jfet wird leitend

Ist selbstleitend.

[Christoph K. (christoph_k314)]

Ah, okay jetzt hab Ichs glaub ich:

1) der Reedschalter schließt, Vgs vom Jfet wird stark negativ, das Gate 
vom PMOS wird durch 220 Ohm entladen. Die Spannung sinkt bis Vgs (Jfet) 
klein genug wird, sodass der Jfet zu leiten beginnt. Der Strom gelangt 
auf ein Plateau das durch die Gleichung im Anhang definiert ist. Vg 
(PMOS) ist dann ca. Id * 220Ohm

2) Der Reedschalter öffnet, durch die 220R fliesst kein Strom mehr. Das 
Gate vom Jfet ist sogar leicht positiv vorgespannt, der Jfet lässt 
seinen Sättigungsstrom fließen und agiert als Konstantstromquelle bis 
Vds nicht mehr ausreicht und der Strom bei vollständig geladenem Gate 
vom PMOS auf 0 sinkt.

[H. H. (hhinz)]

Denk nochmal drüber nach, einiges passt, anderes nicht.

[Christoph K. (christoph_k314)]

Rückmeldung: die Schaltung ist in der Lampe verbaut und funktioniert 
einwandfrei.