Hallo, ich wäre um Hilfe beim Debuggen sehr dankbar. Ich möchte mit einem Raspberry-Pi-4 GPIO eine 12V Versorgung für ein Display ein- und ausschalten. Ich habe folgende Schaltung aufgebaut (siehe Anhang): Raspberry PI GPIO -> Standard MosFET BSS123 -> Infineon High Side Switch 6133D Mit einer Mini-Last (1k) kann ich den Ausgang zw. (fast) 0V und 12V hin- und herschalten => OK. Mit dem Display als Last bricht die GPIO Spannung ein (von 3.2 auf ca. 2.8V). Das Display zieht ein bisschen Strom (ca. 20% vom Nominalwert als wenn ich das Display direkt mit 12V versorge). Nach ein paar Sekunden bricht der Stromverbrauch kurz ein und es beginnt von vorne. Die grüne Raspberry LED blinkt dabei (Lese/Schreibaktivität zur SD-Card?!). Ich habe kein Oszi, daher kann ich die Spannungen 12V und 5V (Versorgung Raspberry) nur mit einem Multimeter messen (Spannung wird stabil angezeigt). Die erwarteten Strombereiche sind im Schaltplan beschrieben. Findet jemand einen offensichtlichen Fehler oder hat Tipps? Ich freue mich natürlich auch über allgemeine Tipps, nur bitte als solche kennzeichnen. Vielen Dank für eure Hilfe, Nik
Nik N. schrieb: > Findet jemand einen offensichtlichen Fehler Ein BSS123 wird mit 3V nicht genug durchschalten.
Michael B. schrieb: > Ein BSS123 wird mit 3V nicht genug durchschalten. Danke, hättest du einen Alternativvorschlag?
Nik N. schrieb: > Michael B. schrieb: >> Ein BSS123 wird mit 3V nicht genug durchschalten. > > Danke, hättest du einen Alternativvorschlag? versuch den mit 10V zu schalten, und schalte nen Treiber vor -> https://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber der "Einfache" mit einem Transistor sollte es tun
Nik N. schrieb: > Raspberry PI GPIO -> Standard MosFET BSS123 -> Infineon High Side Switch > 6133D Warum nimmst Du nicht einfach etwas wie den BTS462T? Kannst Du direkt mit 3.3V ansteuern.
Sentürk schrieb: > versuch den mit 10V zu schalten, und schalte nen Treiber vor -> > https://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber > der "Einfache" mit einem Transistor sollte es tun Hmmm schrieb: > Warum nimmst Du nicht einfach etwas wie den BTS462T? Kannst Du direkt > mit 3.3V ansteuern. Meine damalige Überlegung bei der PCB Erstellung war: Ich möchte möglichst wenig Verlustleistung auf dem PCB erzeugen. Der BTS462 hat einen deutlich höheren Rdson (7~x) Danke für beide Antworten. Da ich das PCB schon habe, wäre meine präferierte Lösung eine pinkompatible Alternative. Hättet ihr dafür einen Vorschlag?
Nik N. schrieb: > Da ich das PCB schon habe, wäre meine präferierte Lösung eine > pinkompatible Alternative. Hättet ihr dafür einen Vorschlag? BSS123 durch einen BC847 ersetzen, R4 passend bestücken.
Michael B. schrieb: > Ein BSS123 wird mit 3V nicht genug durchschalten. und warum? Der BSS123 hat bei 3V irgendwas um 1,5 Ohm. Beim BTS6133 müssen am Eingang max. 2,2mA gezogen werden. Sollte also passen. Ich denke die Versorgung vom Raspberry geht in die Knie, der braucht keine 5,0V sondern 5,1V. Du kannst mal probieren ihn getrennt von deiner Schaltung zu versorgen. Ansonsten könnte der Einbruch der GPIO Spannung noch auf einen verpolten BSS123 hindeuten - Footprint überprüfen. Gruß Peter
Nik N. schrieb: > Mit dem Display als Last bricht die GPIO Spannung ein Da hast du etwas falsch angeschlossen oder gemessen. Bei einem MOSFET fließt nicht so viel Strom, dass die Spannung am GPIO einbricht. Es muss nur die Gate-Kapazität des MOSFETs umgeladen werden. Nik N. schrieb: > Ich habe kein Oszi, daher kann ich die Spannungen 12V und 5V (Versorgung > Raspberry) nur mit einem Multimeter messen (Spannung wird stabil > angezeigt). Ein Multimeter bringt dir da Null-Komma-Garnichts. Besorge dir ein Oszi.
Peter G. schrieb: > Ansonsten könnte der Einbruch der GPIO Spannung > noch auf einen verpolten BSS123 hindeuten - Footprint überprüfen Das Footprint habe ich gerade geprüft, (leider) richtig Peter G. schrieb: > Ich denke die Versorgung vom Raspberry geht in die Knie, der braucht > keine 5,0V sondern 5,1V. Du kannst mal probieren ihn getrennt von deiner > Schaltung zu versorgen. Ok, ich versuche das auch zu testen muss dafür nur etwas umbauen. Die Versorgung ist Teil vom Flachbandkabel in dem auch der GPIO läuft
Die Vermutung liegt nahe, dass Deine Last auch Kondensatoren haben duerfte. Beim Schalten verursachst Du einen Spannungsabfall auf der Masseleitung. Die kurze Delle verursacht die Stoerungen.
Nik N. schrieb: > Das Display zieht ein bisschen Strom (ca. 20% vom Nominalwert als > wenn ich das Display direkt mit 12V versorge). Dann kriegt es definitiv keine 12V mehr. Irgendwo hast Du einen massiven Spannungsabfall. Der sollte auch mit dem DMM gut zu messen sein.
Nik N. schrieb: > Meine damalige Überlegung bei der PCB Erstellung war: Ich möchte > möglichst wenig Verlustleistung auf dem PCB erzeugen Wie wäre es mit TPS27SA08, kann man direkt mit dem GPIO ansteuern.
Wie sieht denn die Platine aus, für 4A sollten die Leiterzüge schon recht breit sein, 10mil reicht da nicht. Die 4A Polyfuse konnte auch zu knapp sein.
Nik N. schrieb: > Mit dem Display als Last bricht die GPIO Spannung ein (von 3.2 auf ca. > 2.8V). Das ergibt überhaupt keinen Sinn. Der GPIO treibt ja nur das Gate des BSS123. Selbst wenn dem BTS der Schweiß ausbricht, kann das gar nicht auf den GPIO rückwirken. Vermutlich bricht deine Spannungsversorgung generell ein. Wie wird denn der Raspi versorgt? Auch aus den 12V? Dann miß die mal. Der BSS123 ist jedefalls nicht das Problem. Klar, der wird mit 3.3V nicht knackig schalten, vor allem wenn es ein Exemplar mit hoher U_gs_th ist. Aber er muß ja auch nur 2.5mA schalten. Und selbst wenn er das nicht schaffen würde - das würde nach wie vor nicht erklären warum seine vom GPIO gelieferte U_gs abfällt. Der BTS würde dann vielleicht den Deckel aufmachen, aber mehr nicht.
Nik N. schrieb: > Mit dem Display als Last bricht die GPIO Spannung ein (von 3.2 auf ca. > 2.8V). Warum eigentlich? Das Display hängt doch nur an den 12V, oder wie? Und zeig mal deinen Aufbau, evtl. hast du da eine pfundige Potentialverschiebung auf der Masse.
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Bearbeitet durch Moderator
Michael B. schrieb: > Ein BSS123 wird mit 3V nicht genug durchschalten. Ich verwende einen 2N7002. Bei dem ist max. gate-source threshold voltage sogar mit 2,5 V angegeben. Es wird einwandfrei geschaltet. Die Ströme liegen dabei aber im Bereich von 50 µA. mfg Klaus
Angehängte Dateien:
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240 KB -
PIV2.1_PCB.png
86 KB
Danke für die vielen Beiträge, ich habe manches davon ausprobiert/geprüft. - Die Polyfuse habe ich gebrückt -> keine Veränderung. Ich bin mir auch nicht sicher ob das Teil grundsätzlich eine gute Idee ist oder nicht - Eine getrennte Versorgung habe ich getestet (nur GPIO und Masse verbunden) -> keine Veränderung - Die Leitungen auf dem PCB für die 5V zum Raspberry und die 12V zum Profet sind alle 3mm breit (Layout habe ich angehängt) - Der BSS123 (onsemi) hat eine Vgs für ON im Bereich 0.8 bis 2.0V. Müsste der demnach nicht doch für 3.3V passen? Test condition ist allerdings Vds=Vgs, daher bin ich nicht sicher - Der 2N7002 als Alternative zum BSS123 hat eine Vgs die leicht höher aber auch kleiner 3.3V sein. Wäre also ne Alternative - Ich habe die 3 Widerstände und den BSS123 runtergemacht und neue bestückt -> Problem behoben (evtl. Bauteile kaputt und/oder ein Kurzer) - Layout und Aufbau habe ich als Foto angehängt. Kritik/Vorschläge nach wie vor willkommen. Eine skurile Sache gibt es aber noch und zwar um das Thema GPIO Spannung 2.8V. Ich kann das Display Ein-/Ausschalten und die Spannung am BSS123 Gate ist 70mV/3.3V. Die 2.8V liegen z.B. an, wenn ich den Raspberry per SW Kommando runterfahre und er gepowert bleibt. Ich habe es auch im Betrieb geschafft diesen Zustand zu erreichen. Ich weiß nicht mehr wie. Wenn ich den GPIO Lo und danach wieder Hi schalte liegt der Pegel wieder bei 3.3V. Ich vermute der Raspberry nimmt irgend einen komischen internen Zustand an. Ich lese mir nochmal die Doku zu den GPIOs durch. Und ich besorge mir noch ein Oszi um die Spannungen mal genauer zu prüfen, vor allem im Ein-/Ausschaltmoment. Aber ich bin jetzt erstmal 2 Wochen weg.
Obelix X. schrieb: > Ein Multimeter bringt dir da Null-Komma-Garnichts. Besorge dir ein Oszi. Blödsinn, das Gebilde ist langsam / statisch, da genügt ein einfaches Multimeter. Klaus R. schrieb: >> Ein BSS123 wird mit 3V nicht genug durchschalten. > Ich verwende einen 2N7002. Bei dem ist max. gate-source threshold > voltage sogar mit 2,5 V angegeben. Warum muß man immer FETs auf Kante betreiben und mit der ziemlich undefinierten gate-source threshold voltage kaspern? Es gibt hinreichend Threads zum Thema MOS-FET im Schaltbetrieb, die das erklären. In dem gegebenen Fall hält man die Pinzette über D-S und sieht direkt, ob der Power-Switch schaltet oder nicht. Bei der geringen Steuerspannug sind FETs fehl am Platze, aber sie sind halt in Mode. Für meine THT-Aufbauten würde ich da einen BC107 reinschrauben, einen beliebig uralten NPN. Warum man für diese einfache Anwendung einen "Smart HighsSide Power Switch" einsetzen will, liegt wohl daran, dass heutzutage alles smart sein muß. Ich hätte da einen P-FET drin, dessen Grundschaltung findet sich auch mehrfach im Forum.
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