Mosfet als "Relaisersatz" zum Schalten von Lasten >2mA

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  • Immer mal wieder kommt es vor, dass ich die positive Leitung (Vcc) eines Projektes schalten muss. Hierzu nutze ich Mosfets. Da diese zumeist in SMD ausgeführt sind, habe ich mir eine Platine erstellt, damit ich künftig kein Provisorium mehr nutzen muss, bei dem es gelegentlich zu einem Wackelkontakt kam. Ursprünglich war vorgesehen, den P-Kanal Mosfet mit einem N-Kanal Mosfet anzusteuern. Da es beim Einschalten aber zu Stromspitzen kam, die um die 15mA lagen, ist dies für den RasPi nicht geeignet. An dieser Stelle ein Dankeschön an jar für die Erläuterung der Ursache.

    Wird am Mosfet eine Spannung angelegt, dann wird der interne Kondensator (Gatekapazität) geladen. Dies ist faktisch ein Kurzschluss führt zu der erwähnten Stromspitze. Bei einem ATmega oder ATtiny wäre das kein Problem, da die I/O bis zu 20mA vertragen. Der RasPi aber sollte mit nicht wesentlich mehr als 2mA belastet werden. Würde man den Mosfet mit einem Widerstand an den GPIO anschließen, würde der erwähnte Kondensator zwar nur langsam aufgeladen, aber der Mosfet würde langsam durch den linearen Bereich fahren, was zu hohen Verlustleistungen führt, die den FET zerstören können.

    Aus diesem Grund habe ich statt des N-Kanal Mosfet einen NPN Transistor genommen.

    Die Schaltung kann so geändert direkt an den GPIO eines RasPi oder den Pin eines Arduino/µC angeschlossen werden. Die Pins sind im 2,54mm Raster ausgeführt, so dass sich die Platine auf ein Breadboard stecken lässt.

    Bisher konnte ich diese Schaltung in vielen Fällen einsetzen, in denen ich vorher ein Relais benutzt habe. Für mich ist sie ein sehr guter Relais-Ersatz. Nicht geeignet ist die Lösung bauartbedingt für hohe PWM Frequenzen. Aber einige Herz sollten damit möglich sein.

    Wer Interesse hat, kann sich gerne melden, da ich mehr Platinen als Bedarf habe.

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  • Hallo Neueinsteiger


    [...] Da es beim Einschalten aber zu Stromspitzen kam, die um die 15mA lagen, ist dies für den RasPi nicht geeignet. (An dieser Stelle ein Dankeschön an jar für die Erläuterung der Ursache) [...]

    Hast du gerade noch den Thread dazu? Einfach aus interesse

    Gruß
    Chris


  • Es gibt dazu keinen Thread. Daher habe ich die Erläuterung in den ersten Beitrag ergänzt. Ich hoffe, dass es halbwegs verständlich beschrieben ist.

    Ja, die Erklärung ist für mich verständlich. Ist vor allem auch der Fall Widerstand beschrieben, der meine Lösung zu dem Problem gewesen wäre.

  • Es gibt ein kleines Update. Ich habe die Platine noch ein wenig verändert, um den Transistor vernünftig verwenden zu können. Die Leiterbahnen sind so breit wie eben möglich gewählt, damit auch größere Ströme geschaltet werden können. In meinen Tests habe ich 1,6A @5V mit 3,3V einwandfrei schalten können.
    So sieht sie nun aus:

  • Also meiner Einschätzung nach wärst Du da schon sehr grenzwertig unterwegs ...
    Aber es sollte doch kein Problem sein eine Leerplatine mit einem (mos)fetteren MOSFET zu bestücken. Sollte halt ein Logik-Level MOSFET sein, denke ich.
    Lediglich bei der Freilaufdiode muss ich passen ...

    cu,
    -ds-

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