Ein-/Ausschalten des 30-50-mA-Moduls mit 3,3-V-Arduino-ähnlichem GPIO

In meinem Arduino 3.3V-Projekt habe ich ein Problem beim Herunterfahren eines GPS-Moduls.

Wenn es mit einem Befehl "schläft", verbraucht es 2 mA, was für mein Projekt viel zu viel ist. Nach meinem Verständnis muss ich einen High-Side-FET bauen, um das Modul EIN / AUS zu schalten.

Muss ich einen BC212B (PNP) Transistor verwenden? Warum ist der Strom negativ?

Ich habe dieses Problem für einen High-Side-Schalter gelesen:

"In diesem Fall wäre es unmöglich, den Schalter auszuschalten, da VB (Verbindung zum Steuerstift) immer kleiner als VE wäre."

Da LiPo 3,3 V-4,2 V hat und meines Wissens die Stifte der Feder ~ 3,3 V sind, ist dies ein Problem. Rechts? Brauche ich also einen MOSFET oder einen NPN wie BC546 ?

Ich habe zwei Diagramme ausprobiert, sind sie richtig?

Low-Side-Schalter (glaube ich nicht empfohlen)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

High-Side-Schalter (empfohlen, aber unbrauchbar?)

High Side Switch AKTUALISIERT mit allen Anschlüssen

Mein Setup Feather 32u4 (max. 10 mA pro Pin) 3,3 V

Das GPS-Modul benötigt 20-25 mA (nehmen wir 30 mA an), aber in Zukunft muss ich möglicherweise ein hungrigeres Modul mit ~ 50 mA verwenden.

Ich möchte ein niedriges Leistungsniveau wie dieser Typ.

Meine Idee ist, den Transistor (BC549) aus einer Lipo-Batterie 3,3 V - 4,2 V zu speisen und den Transistor mit einem Ausgangspin der Feder zu steuern.

Wenn ich die Grundlagen von Transistoren verstanden habe, je mehr Strom in der Basis, desto mehr Strom im Ausgang (Gerät). Ich muss 0,1 mA liefern, um 50 mA am Ausgang des Transistors zu haben (im schlimmsten Fall: kalt), richtig?

In BC557B PNP-Spezifikationen sind die Zahlen positiv.

Fragen:

  1. Kann ich mein GPS-Modul mit einem Transistor ein- und ausschalten?

  2. Welcher Widerstand sollte für einen niedrigen Verbrauch für ein 30-mA-Szenario und ein 50-mA-Szenario verwendet werden? 3,3K (30mA) und 1,1K (50mA)?

  3. Ich habe gelesen, dass ich mit einem Transistor von 0,2 V (oder 0,6 V?) Verluste habe. Wenn meine Batterie also auf 3,4 Volt geht, wird mein Modul problematisch sein? Ich denke, es braucht 3,3 Volt, bin mir bei 3 V nicht sicher.

UPDATE: Alle Komponenten hinzugefügt

Sicherlich werden einige GPS-Modul-Pins, die Sie als offenen Stromkreis gezeigt haben, verdrahtet, einschließlich TX, RX und andere? Verbundene Pins können Strompfade bereitstellen, die Ihre Abschaltversuche durcheinander bringen, und könnten wirklich mit den Interna des GPS-Moduls durcheinander kommen. Sie müssen wirklich einen vollständigen Schaltplan zeigen.
Ja, TX / RX sind mit Feather (links) verbunden, auch ein LIS3DH mit I2C und Vo + GND von Feather (links)
@glen_geek aktualisiert mit allen Geräten/Verbindungen.
Das GPS-Featherwing -Schema zeigt einen integrierten P-Kanal-MOSFET. Sein Gate wird mit einem Widerstand auf Masse gezogen. Das GPS wird also standardmäßig mit Strom versorgt. Das Gate des MOSfet kann von Ihrem Feather 32U4 hochgezogen werden (was das GPS depowert). Warum verwenden Sie diese Funktion nicht, um die Stromversorgung des GPS Featherwing zu unterbrechen ?
Vielen Dank für das Lesen des Schaltplans. Sie sprechen über den EN-Pin von GPS? Das habe ich schon gemacht, aber ich habe +2mA. Aus diesem Grund möchte ich die Linie irgendwie „kürzen“. Ich lasse nur eine Leitung zur Batterie (7μA)
Warum glauben Sie, dass Ihr vorgeschlagener externer High-Side-Schalter die Leistung erfolgreicher unterbrechen wird als der integrierte ENABLE? Diese 2 mA sind Strom, der von einem anderen Pin fließt, wahrscheinlich von Feather 32U4 I/O in GPS Featherwing . Sie können diese 2 mA möglicherweise auf nahezu Null reduzieren, indem Sie alle E / A-Pins auf logisch 0 programmieren. Einer oder mehrere ziehen möglicherweise auf logisch 1 ... daher die 2 mA. Das Versetzen von I/O in den High-Z-Zustand vor dem Deaktivieren des GPS ist eine weitere Option.
@glen_geek danke für den Hinweis! Also muss ich Serial deaktivieren und Z-State ausprobieren (ich weiß nicht, was das ist). Ich werde versuchen, den seriellen Stopp und die TX / RX-Pins an Ausgang und logisch 0 auszugeben. Ich werde auch versuchen, die TX / RX-Pins nach dem GPS-Ruhezustand physisch zu entfernen, um zu prüfen, ob Strom fließt.

Antworten (2)

Vergessen Sie, mit dieser Feder in den 300-uA-Schlaf zu geraten, Batterieladegerät und Spannungsreglerchips verbrauchen jeweils im Bereich von 1 mA, während sie nichts tun ...

Betreiben Sie GPS von derselben Versorgung wie MCU und Ihre PNP-Schaltung (mit zusätzlichem Pull-up-Widerstand zur Basis) funktioniert.

Danke für den Kommentar. Ich bin bei 0,3 mA (300 uA) allein mit Feder. Beim Anschließen von GPS (nach dem Schlafen) bin ich +2 mA (2,6 mA mit LIS3DH-Beschleunigungsmesser). Ich glaube, mein Ladegerät ist kaputt. Vielleicht ist das der Grund. :) Ladegerät verbraucht, wenn kein VBUS vorhanden ist?
"Lassen Sie GPS von derselben Versorgung wie MCU laufen und Ihre PNP-Schaltung (mit zusätzlichem Pull-up-Widerstand zur Basis) wird funktionieren." Dies ist der zweite Schaltplan, richtig Nr. 1? Ich hatte eine andere Idee. Betreiben Sie GPS nicht mit Batterie, sondern mit 3Vo von Feather, daher das Problem "In diesem Fall wäre es unmöglich, den Schalter auszuschalten, da VB (Verbindung mit dem Steuerstift) immer kleiner als VE wäre." wird eliminiert. Rechts? #2
KRG du hast meinen Vorschlag gerade anders formuliert....
Danke! "Gleiche Versorgung" war meiner Meinung nach Batterie, aber Sie meinten offensichtlich nach dem Regler.
Fertig, aber 3,3K-Widerstand ist falsch. Auch 680R ist falsch - nicht genug Strom am Emitter. Es funktioniert mit 330R. Muss man auf Dauer prüfen.

In Bezug auf die Frage nach dem BJT-PNP-Transistor als High-Side-Ein / Aus-Schalter muss der Transistor vorgespannt werden, um im Sättigungsbereich bei "Ein" und im Sperrbereich bei "Aus" zu arbeiten.

Suchen Sie im jeweiligen Datenblatt unten nach Abschnitt Collector-Emitter Saturation Voltage. Beachten Sie, dass für alle drei Geräte das Verhältnis von Kollektorstrom zu Basisstrom ungefähr 20 beträgt. Auch der höchste und ungünstigste Spannungsabfall Vce = 0,6 Volt. Der Basisstrom muss ausreichen, um den Transistor bei maximaler Stromaufnahme der Last in die Sättigung zu treiben, sodass Sie den Basiswiderstand verringern würden, um den Basisstrom nach Bedarf zu erhöhen. Das Designmuster ist für einen Mosfet ähnlich, obwohl die Gate-Ladung das Gerät mit wenig Eingangsstrom einschaltet und der Drain-Source-Spannungsabfall die Kollektor-Emitter-Spannung für einen gesättigten „EIN“-Zustand ersetzen würde.

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/BC556B-D.PDF

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/BC212B-D.PDF

https://diotec.com/tl_files/diotec/files/pdf/datasheets/bc546.pdf

Ein-/Ausschalten des 30-50-mA-Moduls mit 3,3-V-Arduino-ähnlichem GPIO
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