Momentan sehe ich den Wald vor lauter Bäumen nicht. Ein eigentlich einfaches Problem (das immer mal wieder auftaucht) verwirrt mich: Ich möchte einzelne Teile einer Schaltung (incl. der zugehörigen 5V Versorgung) abschalten können um Strom zu sparen. Die Teilschaltung kann bis zu 500mA ziehen. Das Abschalten soll durch einen ATMEGA (5V) erledigt werden, der durch einen anderen Stromkreis versorgt wird. Kann die abgebildete Schaltung mit dem P-Channel FET funktionieren? Welcher FET ist für mich die beste Wahl? Kann ich einen IRF7406 oder IRLML6302 oder BSP171 nehmen und ihn direkt über einen Widerstand mit dem µC ansteuern? IRF7406: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf7406pbf.pdf IRLML6302: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irlml6302pbf.pdf BSP171: http://crio.mib.infn.it/wig/electronics/Componenti/Siemens/MOS%20Transistor/BSP171.pdf Welchen FET würdet ihr nehmen, wenn die Schaltung nur 100mA ziehen würde? Vielen Dank schonmal für eure Ideen. moin
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Nein, so funktioniert das nicht. Bei deiner Schaltung kommst du am Gate nur bis auf 5V rauf, und dann hast du immer noch eine Gate-Source-Spannung von 2-4V, so dass der FET nicht sicher sperrt. Du musst noch einen Widerstand zwischen Gate und Source schalten (z.B. 10k), und zum Abschalten des FET den µC-Ausgang dann nicht auf High schalten, sondern hochohmig machen.
Für diese Anwendungen verwende ich immer einen P-FET zum schalten (10k Widerstand zwischen Gate & Source) und einen N-FET der den Gate des P-FET gegen GND schaltet, der Gate vom N-FET wird dann vom µC angesteuert
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Ich habe diese Schaltung bereits mehrmals eingesetzt. Was das MOSFET angeht, du kannst jeden von dir genannten Typen nehmen. Es muss keine besonderen Eigenschaften haben, als bei 7V Batterie-Spannung den gewünschten Strom liefern. Ist halt nur eine Preisfrage.
Stefans Lösung funktioniert nur mit Betriebsspannungen die nahe bei Vcc des AVR liegen, da die internen Schutzdioden des AVRs greifen würden und die Spannung am Gate nicht ganz auf die Betriebsspannung heran kommt (trotz pull up widerstand).
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Hallo zusammen, ich habe die hier genannten Schaltungen ähnlich aufgebaut und habe damit ein Problem: An die Anschlussklemme oben im Bild ist ein 3 Stufenschalter angeschlossen! Bei 2 Stufen, soll der Teil hinter dem P Kanal MOSFET eingeschaltet und bei der dritten Stufe ausgeschaltet sein. Steht der Schalter auf der dritten Stufe (aus), fällt die Spannung um ungefähr 1 Volt und die Schaltung dahinter läuft relativ uneeindruckt weiter! (unter anderem ein kleiner Motor, d.h. es wird auch Strom gezogen) Kann es sein, dass aus irgendeinem Grund nicht dauerhaft ausgeschaltet bleibt und daher eine Art PWM erzeugt wird (anders kann ich mir das kaum erklären) Bitte um Hilfe! :) danke
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Vielen Dank für die bisherigen Antworten. Ich habe euch so verstanden, dass wenn die Batteriespannung von ca 8V geschaltet werden soll nur die Schaltung von Andi funktionieren kann. Wenn aber nur innerhalb eines 5V-Systems die Versorgungsspannung geschaltet werden soll, auch die Variante von Stefan sicher funktionieren müsste. Ist das so richtig? Wie wählt man die FETs aus? Stimmen meine Kriterien? Vds: Muss größer als die max. Batteriespannung sein Vgs: zwischen -0,1V und -4V ??????
Ja, ist soweit richtig. Du kannst statt des NPN-Transistors auch einen FET verwenden, dann kannst Du R4 und R5 sparen. Wenn die Spannung maximale Gate-Source Spannung des P-FET es zulässt kannst Du auch noch R2 sparen.
@Gabriel Muss ich dann einen N-Channel Fett als Transistorersatz nehmen?
Erstmal sorry für meinen falschen Rat, an die Clamping-Dioden hatte ich peinlicherweise nicht gedacht. Bei Fall II musst du allerdings den Wert von R6 noch deutlich reduzieren. Bei R7=10k sollte R6 höchstens 1k haben. > Vds: Muss größer als die max. Batteriespannung sein > Vgs: zwischen -0,1V und -4V Du meinst hier eigentlich Vgs(th), passt aber schon so. Id ist dann natürlich noch wichtig. > Muss ich dann einen N-Channel Fett als Transistorersatz nehmen? Ja.
@ Joern B. (moin): Fall1: R3 verkleinern, so etwa 1k. R2 weglassen R5 muss wahrscheinlich erhöht werden, kommt auf die Ansteuerspannung an. Fall2: R6 weglassen, R5 lieber verkleinern. (1k) Das zulässige max. Vgs sollte man beim Schalten weitestgehend ausnutzen, wenn man schon "genug" Betriebsspoannung hat.
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Ja so beschalte ich solche "Stromparer". Den Spannungsteiler 10k-10k brauchte ich, da es sich um 24V Schaltspannung handelte und der FET eine maximale UGS von 20V aushält. Für kleinere Spannungen kann R2 entfallen. BS250 kann allerdings nur 0.25A (0.5A Peak)
Hallo, ich habe vor, aus mehreren Quellen (0-6V z.B. Batterie), einen DC/DC-Wandler wahlweise anzusteuern. Die Ab- und Zuschaltung soll über einen yC (3.3V) geschehen. Kann es bei der N/P-MOSFET Variante Probleme geben wenn die Spannung am P-Kanal Source (die Batteriespannung) unter die yC Spannung fällt (wenn zugeschaltet oder abgeschaltet) oder sogar noch unter den Gate-Source-Treshold (wenn abgteschaltet) fällt ? Grüße, Karl
Anfängerfrage: und wie viel Spannung fällt denn nun über den leitenden FET ab ?
Probleme kann es geben, wenn die Sourcespannung unter die Drainspannung fällt, da hier die Schutzdioden einen Strom vom Verbraucher (bzw einer anderen SpgQuelle) zum Erzeuger schicken. Im schlimmsten Fall kannst Du mit einer alternativen Spg-Quelle die Alkalibatterie laden, das mag die aber nicht so richtig. Kann aber durch eine Diode gelöst werden. Bedenke bei Deiner Idee die Frage ob der DC-DC Wandler womöglich die fehlende Spannung durh höheren Strom kompensieren will. Eigentlich sollte es sonst keine Probleme geben, denke ich auf die schnelle.
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Hallo zusammen, sorry dass ich mich hier so dazudränge, ich hab aber in einem sehr ähnlichen Bereich ein Problem! Ich möchte mit einem Kippschalter, einen MOSFET ansteuern, der dann die restliche Schaltung lahmlegt! Das Problem is aber, dass wenn der Schalter auf der dritten Stufe (aus) steht, die Spannung um ungefähr 1 Volt fällt und die Schaltung dahinter läuft relativ uneeindruckt weiter! (unter anderem ein kleiner Motor, d.h. es wird auch Strom gezogen) Fällt euch irgendwas auf?!? der FET ist ein NDT452AP besten dank
@ Wolfgang: Du hast den MOSFET wahrscheinlich verkehrt herum drin.
Hallo Gabriel, die Drainspannung wird auf jeden Fall höher sein können als die Sourcespannung da leere Batterien abgeschaltet werden und "frische" zugeschaltet werden die sich entladen. Es treten also 3 Fälle auf: 1er Fall: Drain : 0V (leere Batterie) Source: 6V (volle Batterie wird entladen) 2er Fall: Drain : 6V (volle Batterie) Source: 6V (volle Batterie wird entladen) 3er Fall: Drain : 6V (volle Batterie) Source: 0V (leere Batterie wird abgeschaltet) Am Drain befinden sich volle oder leere Batterien und am Source befindet sich eine Batterie die entladen wird. Batterien sollen jetzt nur ein Beispiel sein. Grüße, Karl
kosmopompas wrote: > Anfängerfrage: und wie viel Spannung fällt denn nun über den leitenden > FET ab ? Hängt vom Strom und dem Rds(on) des MOSFET ab. Die Drain-Source-Strecke verhält sich praktisch wie ein Widerstand, wobei der Wert dieses Widerstandes von der Gate-Source-Spannung abhängt.
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@Karl R hmmm Deiner Beschreibung kann ich nicht ganz folgen, meine Vorstellung Deiner Beschaltung sieht in etwa so aus. hier sind die Dioden wichtig, da die meisten FET eine Schutzdiode zwisch D und S haben, die leiten würde wenn zB G1 leer und G2 eingeschaltet. FET sind in meiner Schaltung wahrscheindlich zu klein und die Betterie ist symbolisch zu sehen.... GS-Widerstand vergessen einzuzeichnen
@ Gabriel Wegscheider (gagosoft):
>meisten FET eine
ALLE FETs haben die konstruktionsbedingt drin!
Die PuzllUps für Gates fehlen noch!
Du brauchst ein ordentlichen High/Low Signal am Gate, nach Masse ziehen
reicht NICHT!
Hallo Gabriel, die Dioden erzeugen da einen Spannungsabfall der sich dort extrem störend auf die nutzbare Energie auswirkt. Es gibt zwar gute Dioden, aber der mögliche "forward current" liegt bei diesen Dioden im Keller. Grüße, Karl
@Karl R.: > die Dioden erzeugen da einen Spannungsabfall der sich dort extrem > störend auf die nutzbare Energie auswirkt. Es gibt zwar gute Dioden, > aber der mögliche "forward current" liegt bei diesen Dioden im Keller. Das ist mir soweit klar, aber eine leere Batterie saugt Dir sonst die volle aus... das ist genau das, was ich mit der Skizze darstellen wollte. @ Matthias Lipinsky: Du hast recht, auf die Pullups hab ich in der Skizze vergessen. FET-Diode... war ich mir nicht sicher, doch da lass ich mich auch gerne eines besseren belehren ;)
Karl R. wrote: > die Dioden erzeugen da einen Spannungsabfall der sich dort extrem > störend auf die nutzbare Energie auswirkt. Ersetze die Diode durch einen zweiten "verkehrt herum" eingesetzten MOSFET, quasi als überbrückbare Diode.
Hallo, könnte man durch mehrere MOSFETs den rückwerts fließenden Strom verhindern ? Gibt es evtl. eine andere Kompination die ~1.5A Peak schalten kann (DC/DC Wandler beim einschalten und sehr geringe Spannungen) und einen geringen Spannungsabfall hat ? TI hat z.B. diesen Autoswitcher TPS2115. Leider muss bei dem auf einem Eingang mindestens 2.5V anliegen (ich hatte ja schon nach analogen Schaltern im Forum gefragt). Grüße, Karl
Was mir gerade auffällt, du willst ja auch kleine Spannungen schalten. Dann hast du natürlich auch noch das Problem, ein vernünftiges Vgs zum Einschalten zu bekommen.
Hallo Stefan, handelt es sich um die "antiseriell" geschalteten MOSFETs ? z.B.: Beitrag "MOSFET antiseriell" Da wird dann auf Low Site geschaltet so wie ich das sehe. Gibt es evtl. auch einen anderen Begriff für diese Beschaltung damit ich mich da mal etwas einlesen kann ? Ich hatte hier im Forum schon einen anderen Beitrag darüber gelesen. Leider war dort nichts näher (für Laien) beschrieben. Grüße, Karl
Hallo Stefan, > Was mir gerade auffällt, du willst ja auch kleine Spannungen schalten. > Dann hast du natürlich auch noch das Problem, ein vernünftiges Vgs zum > Einschalten zu bekommen. Das ist dann nur die Wahl des richtigen MOSFETs. Es gibt da mehrere die bei diesen kleinen Spannungen schalten können (VGS -0.4V bis -1.0V). Obwohl die N-Typen noch besser da stehen ... Grüße, Karl
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Karl R. wrote:
> handelt es sich um die "antiseriell" geschalteten MOSFETs ?
Ja genau, aber nicht so wie in dem anderen Thread.
Ich hänge mal ein Bild an, wie ich das meine.
Kleiner Zusatz: Den unteren Widerstand ersetzt du dann natürlich durch einen N-MOSFET.
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Um auf meine Eingangsfrage zurückzukommen, habe ich die Schaltungsvarianten nochmals zusammengefasst. Zu jeder Variante habe ich noch einige Fragen, da von euch verschiedene Vorschläge gemacht worden sind: Zu Fall I -Was passiert, wenn ich R2 weglasse? -Was passiert, wenn ich R3 verkleinere auf z.B. 1k oder 4k7? (Die 10k gefallen mir am besten, da sonst auch der Verbrauch sich erhöht? -Sind R4 und R5 richtig dimensioniert, wenn der µC mit 5V betrieben wird? Zu Fall Ia oder Fall II Gleiche Fragen wie bei Fall I Eure Tipps helfen mir enorm weiter - vielen Dank moin
noch mal Anfängerfrage: Wie viel Spannung fällt denn nun über den leitenden FET ab? Reicht die noch für einen TTL Baustein?
>Zu Fall I >-Was passiert, wenn ich R2 weglasse? Im Einschaltmoment kann durch kapazitive Umladung ein größerer Strom fließen. Ist aber bei einem BC847 nicht wirklich problematisch, kannst du weglassen. Evtl. wird er in Sachen EMV interessant. >-Was passiert, wenn ich R3 verkleinere auf z.B. 1k oder 4k7? Vergrößere ihn lieber auf 100K - 1M, spart Strom. Wenn du ihn zu stark verkleinerst, sinkt die Gatespannung immer weiter, bis gar nicht mehr durchgeschaltet wird. Wenn du zu groß wirst, dann gibt es Probleme mit Störungen aus dem Umfeld (EMV). > (Die 10k gefallen mir am besten, da sonst auch der Verbrauch sich >erhöht? 100K sollte auch funktionieren, selbst in rauen Umfeldern. >-Sind R4 und R5 richtig dimensioniert, wenn der µC mit 5V betrieben >wird? Da hast du weiten Dimensionierungsspielraum. Rechne es dir am besten aus, ist ja eine Transistor-Grundschaltung. Auch hier kannst du z.B. 100K für R5 nehmen und 10-100K für R4. Ich würde so dimensionieren, dass 10-100 mA Kollectorstrom fließen können. >Zu Fall Ia oder Fall II >Gleiche Fragen wie bei Fall I Auch hier darf R8 ggf. entfallen, R9 darf größer sein, R1 ebenso. Insofern du Strom sparen willst.
Hallo Stefan, ich werde die Schaltung mal simulieren. Spice Modelle für die MOSFETs habe ich schon gesehen. Danke erstmal. Grüße, Karl
Hallo Stefan, ich habe deine Schaltung erstmal so gelassen und am 2ten Widerstand einen N-Fet zum Schalten angeschlossen. Am eigentlichen Ausgang sind ein paar Kondensatoren um die Spannung zu halten und Peaks zu verringern (10nF,100nF,100uF). Das funktioniert in der Simulation soweit auch ganz gut. Ich sehe in der Simulation aber einige Strompeaks beim Schalten des N-Fets. Gibt es eine Möglichkeit das irgendwie zu blocken ? Grüße, Karl
> Das funktioniert in der Simulation soweit auch ganz gut. Ich sehe in der > Simulation aber einige Strompeaks beim Schalten des N-Fets. Gibt es eine > Möglichkeit das irgendwie zu blocken ? Kommt darauf an, welche Peaks genau du meinst.
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Hallo Stefan, anbei ein Bild. Durch C11 und C12 habe ich es etwas verbessern können. Den Strom habe ich am roten Punkt gemessen. Also: V2 : 2V (links VDD) V7 : 3.3V (digitales Signal schaltet NMOS) V10: 5V (musste hier mit einer Diode arbeiten, da ich nur eine Studentenversion von PSPICE habe) R10: kleiner Verbraucher bei Punkt 1 (400ms): V10 wird abgeschaltet und zeitgleich V7 eingeschaltet (ich denke dadurch kommt der große Peak in der Simulation ?!) bei Punkt 2 (600ms): V7 wird abgeschaltet und ein kleiner Peak ist dort zu sehen. Warum ? bei Punkt 3 (625ms): V10 wird eingeschaltet und verursacht einen Peak. Warum ? Grüße, Karl
Erst mal was Grundsätzliches: Jeder FET hat an seinem Gate eine gewisse Kapazität, die bei jedem Schalten umgeladen werden muss. Genauer gesagt, das Umladen der Gate-Kapazität IST der Schaltvorgang. Es fließt also kurz ein Strom ins (bzw aus dem) Gate. > bei Punkt 1 (400ms): > bei Punkt 2 (600ms): > bei Punkt 3 (625ms): Die kleinen Peaks werden durch die parasitäre Kapazität am Drain-Pin von M16 verursacht. Der Große bei Punkt 1, siehe oben. C11 und C12 sind eher kontraproduktiv, ich würde die weglassen. Warum machst du dir überhaupt Sorgen wegen der winzigen Peaks? PS: Wenn ich das richtig verstanden habe, dann ist links die Batterieseite, und rechts der Verbraucher. Die ganze Reihe Kondensatoren auf der linken Seite hat dann keinen so großen Sinn.
Hallo Stefan, links ist die Batterie die über die MOSFETs eingeschaltet wird. Rechts ist der Verbraucher und rechts davon eine andere "Batterie" die zugeschaltet wird wenn die linke Batterie abgeschaltet wird. Ich bin bei den Bauteilen etwas begrenzt, deswegen dort die Diode und Pulser. Dort soll dann der gleiche Aufbau mit den MOSFETs nochmal sein. Eine einfache Batterieumschaltung halt. Bei den Peaks ging es mir um die Schaltung. Ich dachte da ist noch etwas faul. Grüße, Karl
reduziere mal R7 auf 1K oder weniger. Grundsätzlich kannst du den sogar weglassen, wenn der N-MOSFET zb. ein BSS138 ist der durch seinen Ri von 6Ohm eh den Strom begrenzt. Du entlädst ja darüber nur die Gatekapazität der MOSFETs und das nicht im Interval wo es EMV technisch Proleme bereiten würde. Bei den Caps gebe ich Stefan Recht, sind überflüssig, auch die an der Batterie. Und zweitens habe ich die Erfahrung gemacht das solche Peaks die durch die Simulationssoftware theoretisch vorhergesagt werden oft in der Praxis garnicht auftreten. Gruß Hagen
Hallo Hagen, durch die Verkleinerung von R7 zeigt die Simulationssoftware größere Umschaltpeaks und aus diesem Grund hatte ich den dort so groß gewählt. Bei 200k ~48uA und bei 1 Ohm ~600mA. Das werde ich dann in der aufgebauten Schaltung nachmessen. Grüße, Karl
Das ist auch richtig. Du musst dir halt bewusst sein das mit 100k Gate Widerstand und ~1nF Gatekapazität die darüber entladen werden soll die Umschaltzeiten der MOSFET im unsicheren Betriebsbereich stark verlängert werden. Wenn also der Verbraucher von Anfang an kräftig Strom zieht dann erhöhen sich überproportional die Schaltverluste in den MOSFETs im Vergleich zu den Umschaltverlusten in den Gatekapazitäten. MOSFETs sollte man im allgmeinenen möglichst schnell schalten lassen und das geht eben nur indem man die Gatekapazität schnell leerräumt. Das ist aber auch abhängig wie oft und schnell man die MOSFET schalten lassen möchte. In deinem Anwendungfall ist das eher unkritisch, solange dein Verbraucher nicht sofort und viel Strom zieht. Ich kenne PSpice nicht, arbeite nur mit LTSpice. Da kann man die verbratene Verlustleistung der MOSFETs anzeigen lassen. Wenn das mit PSpice auch geht dann schaue dir mal den Unterschied in der Verlustleistung in dem MOSFETs an wenn du mit 100k oder 0 Ohm Gatewiderstand umschaltest. Natürlich sollte der Verbraucher auch kräftig Strom ziehen damit man diesen Unterschied auch sieht. Diese Leistung wird im MOSFET in Wärme umgesetzt, sprich in der Praxis wird er schön heiß. Die 600mA beim direkten Entladen des Gate sind normal. Schau dir mal die Zaitspanne an und rechne das um in Leistung, dann siehst du das das schlimmer aussieht als es ist. Deshalb würde ich auch den 1MOhm Widerstand auf maximal 470k verkleinern. Strom sparen ist zwar nett aber mit 1MOhm kommt man in den Bereich in dem EMV Probleme macht und davon abgesehen machen die MOSFETs dann nur extrem langsam dicht. Gruß Hagen
Hallo, die Beschaltung der MOSFETs nennt sich übrigens "back-to-back". Grüße, Karl
@Joern B. Warum verwendest du keinen Spannungsregler mit Enable-Pin?
@andi Weil ich bei Reichelt oder CSD keinen low-drop Spannungsregler mit Enable-Pin gefunden habe.
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