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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schützen eines Ausganges vor 24VDC


Autor: Rocco (Gast)
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Hallo,
ich habe ein Projekt bei welchem ich ein Ausgang eines ATmega88 habe, 
welcher ein PWM Signal ausgibt.
Dieses Signal wird über ein 10m Kabel zu einer zweiten Schaltung geführt 
auf der ein Spannungsteiler ist.

Jetzt habe ich das Problem, dass auf diese Leitung durch falsches 
Einstecken 24VDC kommen kann.

Normalerweise würde ich einen Widerstand an den Ausgang hängen der den 
Strom begrenzt und die Schutzdiode im ATmega macht den rest.
Leider ist dies nicht möglich, da dann der Spannungsteiler auf der 
angeschlossenen Platine verändert wird.

Weis jemand wie ich den Eingang Schützen kann ohne einen Widerstand in 
Reihe zu schalten.

Im Anhang noch ein kleines Bild des Problems.

Vielen Dank für euren Rat

Autor: Andreas K. (a-k)
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Willst du nun einen Eingang oder einen Ausgang schützen? In deinem Text 
kommt beides vor.

Apropos: welches Bild?

Autor: Rocco (Gast)
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Sorry,
ich will einen Ausgang schützen.

Autor: holger (Gast)
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>ich habe ein Projekt bei welchem ich ein Ausgang eines ATmega88 habe,
>welcher ein PWM Signal ausgibt.
>Dieses Signal wird über ein 10m Kabel zu einer zweiten Schaltung geführt

Ich krieg immer Kopfschmerzen wenn ich von solch langen
Leitungen direkt am uC lese.

>Jetzt habe ich das Problem, dass auf diese Leitung durch falsches
>Einstecken 24VDC kommen kann.

Dann verhindere das durch Verwendung von kodierten Steckern.

Autor: Rocco (Gast)
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Leider kann ich keine kodierten Steckern verwenden, es keinen platz für 
kodierte Stecker hat.

Wäre sonst ja zu einfach:)

Autor: Andreas K. (a-k)
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Ist das was mit <+24V> beschriftet ist wirklich die 24V Stromversorgung 
umd demzufolge R31A die Last? Wenn ja: so herum wird das nichts.

Autor: Rocco (Gast)
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Der R31A ist die Last, aber hast recht habe ihn auf die Falsche Seite 
gezeichnet. Er ist an +24V angehängt und dann kommt der FET.

Es geht mir aber um den Schutz des ATMega Ausgangs.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Bischen schwierige Forderung. Mit fällt dazu nur ein, auf der linken 
Seite einen MOSFET Treiber zu bauen. Der empfiehlt sich ohnehin, da der 
arme AVR sonst zu hoch belastet wird, zumal bei einigen Ausgängen 
gleichzeitig. Und so wird auch die Schaltzeit kürzer.

Wird der diskret aufgebaut, kann man an strategisch güstiger Stelle eine 
Diode einbauen um den Pullup zu schützen und mit einem weiteren 
Transitor ggf. den Pulldown abschalten. Ist aber ein ziemlicher Aufwand. 
ca. 4 Transistoren, 2 Dioden, usw. Pro Ausgang.

Alternativ kannst du mal das Datasheet vom LT1161 anschauen, mit dem auf 
der linken Seite könnte sich was machen lassen (ausserdem passt dann 
auch das ursprüngliche Bild wieder ;-).

Autor: holger (Gast)
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>Es geht mir aber um den Schutz des ATMega Ausgangs.

Dann plazierst du halt die FETs direkt
beim ATmega und ziehst von da aus die langen Leitungen
mit 24V. Alles andere ist Unsinn.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Wird das Problem damit gelöst? Wenn nun die 24V auf den Ausgang kommen, 
schaltet der arme MOSFET diese 24V gegen GND.

Autor: Uwe ... (uwegw)
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Wozu eigentlich diese merkwürdige Schaltung mit dem Spannungsteiler vorm 
MOSFET? Welchen Wert hat eigentlich R9A? Könnte es sein, dass R5 einfach 
nur ein Strombegrenzungswiderstand und R9A ein Pulldown mit einigen 
Kiloohm ist?

Ich würde per Optokoppler (auf der AVR-Seite) die 24V aufs Gate 
schalten.

Autor: holger (Gast)
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>Wird das Problem damit gelöst? Wenn nun die 24V auf den Ausgang kommen,
>schaltet der arme MOSFET diese 24V gegen GND.

Ich dachte eigentlich das die armen MOSFET das auch tun sollen :(
Er soll seine FET OHNE Steckverbinder direkt am uC anschliessen.
Dann kann er auch nichts FALSCH anschliessen. War das so schwer
zu verstehen ?

Autor: holger (Gast)
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>Ich würde per Optokoppler (auf der AVR-Seite) die 24V aufs Gate
>schalten.

Das Gate bekommt nur 5V vom AVR.
Und Rocco will da per Spannungsteiler
noch weniger draufgeben. GUTE IDEE.
Dann leiten sie gar nicht mehr.

Autor: Andreas K. (a-k)
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> Ich würde per Optokoppler (auf der AVR-Seite) die 24V aufs Gate
> schalten.

Ähem... Mehr als 15-20V verkraften MOSFETs meist nicht.

Autor: Rocco (Gast)
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Viel Dank für die vielen Antworten,
damit es etwas klarer ist nochmals ein Bild mit den Werten der 
Widerständen.

R40 Strombegrenzung für die Z-Diode (damit der Fet nicht zerstört wird, 
wenn die 24V auf die Leistung kommt)

R41 Pulldown

Autor: Andreas K. (a-k)
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Vorher, mit 120/10K ergab das noch einen Sinn. Jetzt, mit 10K/10K 
überhaupt nicht mehr. Und zudem schaltet ein Power-MOSFET mit 10K 
Serienwiderstand nur noch im Zeitlupentempo.

Autor: holger (Gast)
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Die Z-Diode bringt da gar nichts.
Kommen halt nur 5V vom AVR.
Und mit deinem Spannungsteiler
kommen nur noch 2,5V am Gate an.
Damit leitet der FET nicht mehr (oder nur halb
und wird fürchterlich warm).

Autor: Rocco (Gast)
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Der Fet schaltet nur ca. 100mA und wirde mit 100Hz geschalten.

Was für Werte würdet ihr denn für die Widerstände einsetzen? Lasse mich 
gerne beraten.

Autor: Andreas K. (a-k)
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> Der Fet schaltet nur ca. 100mA und wirde mit 100Hz geschalten.

Bei diesen Werten schliesse ich mich holger an. Was soll dann die 
Trennung von Controller und Schalter, das kriegst du doch über jedes 
Kabel drüber.

Auch den ULN2003/2803 solltest du dir evtl. mal ansehen.

Autor: Rocco (Gast)
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Der Sinn ist, dass ich zu wenig Platz auf der Printplatte mit dem ATMega 
habe um noch einen Power Mosfet anzubringen.

Denn es können bis zu 60 Platinen mit dem kleinen Fet parallel am ATMega 
hängen und das wären dann schon 6A die ich schalten müsste.

Also kurz gesagt ich teile den zu schaltenden Strom in kleine Ströme 
auf.

Autor: holger (Gast)
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Was du nicht beachtest hast ist das
der ATMega weder 60 FET noch Transistoren
treiben kann.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Oha! Du willst also aus Platzgründen einen einzelnen MOSFET für 6A durch 
60 einzelne Platinen mit Kleinleistungs-MOSFETs ersetzen? Na dann...

Autor: Rocco (Gast)
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Aber ich dachte, dass ein FET Leistungslos geschalten werden kann.

Und dann habe ich nur noch die Widerstände R40 und R41 und die 60 mal 
parallel wären dann doch 333Ohm und dies ergiebt einen Strom von ca. 
16mA.

Oder sehe ich dies falsch?

Autor: MatrixMan (Gast)
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Ja das siehst du falsch!

Mosfets brauchen zwar keine Leistung zum schalten (theoretisch).

Da das Gate in nem Mosfet aber wie ein Art Kondensator wirkt können bei 
größeren Fets mehrere Ampere sogar fließen beim Umladen 
(ein/ausschalten)

Also ganz so einfach ist das nicht.

Autor: Obelix (Gast)
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Zurück zur eigendlichen Frage, einfach eine Diode in reihe an den 
Ausgang anschließen. Der Ausgang sollte auf jeden Fall gepuffert werden.

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