MOSFET-High-Side-Schalter mit hoher Gleichspannung (60 V), Verbesserung und Beratung

Dies ist mein erster Beitrag in dieser Stack-Gruppe, also verzeihen Sie mir bitte alle Mängel meiner Frage.

Ich entwerfe eine Schaltung für einen High-Side-Schalter mit etwa 60 V DC (Batterie). Beigefügt ist eine Skizze der Schaltung, die ich bisher habe. VBat liegt bei etwa 60 V, der Schalter hier ist ein spannungsgesteuerter Schalter, der 2 Sekunden lang schaltet - im wirklichen Leben wird es ein einfacher "handgesteuerter" Momentschalter sein. R7 stellt die Last dar (die am Ende ein Spannungsregler sein wird).

Wenn die Schaltung simuliert wird, scheint sie zu funktionieren, aber ich weiß nicht, ob dieser Ansatz vernünftig ist.

Meine drei Hauptfragen sind:

  • Der Spannungsteiler R1/R2 bringt die 60V auf 10V herunter, da die meisten Taster scheinbar für 12V gebaut sind. Deshalb wähle ich R1 / R2 so hoch, um den konstanten Leckstrom so gering wie möglich zu halten. Muss ich bei so hohen Widerständen irgendwelche Antennen- oder andere unerwünschte Effekte befürchten?
  • Gibt es einen besseren Ansatz ohne Leckstrom, um 12-V-Schalter zu verwenden?
  • Gibt es vielleicht einen besseren Ansatz im Allgemeinen?

Um auf derselben Seite zu sein, hier eine kurze Beschreibung dessen, was die Schaltung tun sollte: Solange jemand den momentanen Schalter drückt (und hält) (die Spannung wird im Schaltplan nur zur Simulation geregelt), sollte die Last, dargestellt durch R7, dies tun auf der High-Seite auf 60 V geschaltet werden. Später wird die Last ein Spannungsregler sein, der 5 V ausgibt, um einen Mikrocontroller und einige LEDs mit Strom zu versorgen. Deshalb habe ich über einen Highside-Schalter nachgedacht, um für alle Komponenten die gleiche Masse zu haben.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Verbinden Sie SW4 über R2 und die Basis mit der Mitte von R1 und R2.
dh lassen Sie die Eingänge nicht erdfrei und unterliegen Sie Streuinterferenzen durch sehr hohe Impedanz und niedriges Stromrauschen.
Meinst du die Basis von Q1 mit einem Widerstand gegen Masse kurzschließen?
Nein. Halten Sie die Vorspannung von Vbe immer mit Pullup auf Gnd, und schließen Sie dann die Basis an Masse
Die hohen Widerstandswerte in diesem Spannungsteiler liefern nur etwa 5,6 uA in die Basis von Q1. Das scheint nicht so, als wäre es annähernd genug Strom, um Q1 dazu zu bringen, R6 niedrig genug zu ziehen, um M1 einzuschalten.
Was ist Ihre Last? Ein Motor?
Die Last ist ein Spannungsregler mit 5 V Ausgang, der einen uC und einige LEDs mit Strom versorgt. Deshalb möchte ich einen High-Side-Schalter, um für alle Komponenten die gleiche Masse zu haben.
@brhans: Laut Simulation scheint der Strom zur Q1-Basis ausreichend zu sein. Die Werte des Transistors stammen von diesem Typ: docs.rs-online.com/0b05/0900766b8121b520.pdf
@MatsKarlsson ist die Neuanordnung des Schalters, über die Sie gesprochen haben, wie in der Antwort von Tony Stewart unten?
Wenn die Last nur ein separater 5-V-Regler ist, können Sie versuchen, nach einem Regler zu suchen, der über einen Ausgangsaktivierungsstift verfügt. Es ist eine ziemlich häufige Funktion, die (wahrscheinlich) mit einem Niederspannungsschalter verwendet werden kann.
Die meisten momentanen Schalter scheinen für 12 V gebaut zu sein, was eine sehr wackelige Argumentation für die Auswahl Ihres Basisvorspannungsnetzwerks ist. Ich denke, dass etwas über Bipolartransistoren gelernt werden muss. Der On Semi MMBTA06L hat eine VBE(ON) von nur 1,2 VDC max.
Also fast alle Schalter, die ich gefunden habe, sind entweder für 12V oder 24V gebaut. Es gibt nur sehr seltsame, die 60V direkt zu schalten. Deshalb möchte ich eine Schaltung, die sicher eine 12-V-Variante verwendet. Was genau schlagen Sie in Bezug auf das NPN vor? Mein Verständnis ist, dass es sich über 1,2 V einschaltet, wobei die maximale Vbe 80 V beträgt. In meinem Fall wären es etwa 10 V .. ?
Von Interesse für Sie dürften die Abbildungen 7-9 in onsemi.com/pub/Collateral/MMBTA05LT1-D.PDF sein . BJTs sind nicht spannungsgesteuert, sondern an der Basis stromgesteuert. Wenn Sie ein spannungsgesteuertes Gerät wünschen, ersetzen Sie es durch einen FET.

Antworten (2)

Sie müssen Ihre Überlegungen zu fünf Schritten untermauern. Es sollte nicht sein

  • Ich muss den Eingang zu einem Regler abschneiden, also
  • Ich brauche also einen High-Side-Schalter
  • Ich muss von einem Low-Side-Schalter konvertieren

Stattdessen sollte es sein

  • Ich muss einen Regler deaktivieren , also
  • Ich brauche einen Regler mit einer Freigabeleitung.

Der einfachste Fall ist so etwas wie ein ZXTR1005K4 mit maximal 100 VDC Eingang, 5 VDC Ausgang fest und Ihr Druckknopf geht auf die Freigabeleitung. Dies berücksichtigt nicht, dass - wenn ich eine höchst zweifelhafte Vermutung anstellen würde, dass der Eingangsstrom Ihres Reglers 60 V / 400 R = 150 mA beträgt, dies die Nennstromstärke dieses Geräts überschreiten würde und Sie ein wenig mehr einkaufen müssten .

Noch einfacher ist es, Ihre Vorstellung, dass es schwierig ist, einen 60-V-fähigen Taster zu bekommen, zu revidieren und ihn einfach in den Eingangspfad eines festen Reglers ohne Freigabe zu stecken. Es gibt viele Off-Mom-Schalter, die Ihre Kriterien erfüllen.

"Sollte" impliziert eine unnötige maßgebliche Anweisung. Der Konstrukteur kann entweder einen 1) High-Side- oder einen 2) Low-Side-Schalter als Primärschalter oder eine 3) Freigabeleitung oder einen 4) Sekundärschalter wählen, abhängig von anderen nicht gegebenen Überlegungen, wie z. B. Aus-Strombegrenzung, Ein-Strombegrenzung, Kosten Ein schwebender Eingang ist jedoch der einzige kritische Fehler, der im ausgeschalteten Zustand anfällig für Streurauschen und falsche Triggerung ist.

Besserer Weg

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der Nachteil ist, dass R102 700 mW verbraucht und für> = 1 W ausgelegt sein muss

Halten Sie eine logische Schleife so klein wie möglich (Twisted Pair), um die Effekte einer Rahmenantenne zu minimieren. Addieren Sie RF Cap zu Vbe für AM- oder Lichtbogen-Störungsunterdrückung >100 kHz >> 20 dB, zB 1 kHz

Entschuldigung für meine dummen Fragen, aber: Ich sehe in den letzten Beispielen keinen Schalter und Ihr erstes Beispiel scheint das Gegenteil von dem zu tun, was ich will. In Ihrem Beispiel ist der Mosfet immer ein- und ausgeschaltet, wenn der Schalter geschlossen ist, oder?
Das Rechtecksignal ist Ihr Schalter. Wolltest du das als deinen Finger zeigen?
Haha nein. Aber in Wirklichkeit gibt es kein Rechtecksignal. Nur die 60V und ein Schalter. Und der Schalter ist nur für 12V ausgelegt. Und liege ich mit deiner ersten Lösung richtig?
Jetzt sagen Sie mir ... Stellen Sie ALLE SPEZIFIKATIONEN für DESIGN in Frage, bevor Sie etwas entwerfen
Ich liebe deine Fingerzeichnung ;) ! Nur eine Frage zur 1. Skizze: Hat der Schalter nicht 60 V, wenn er offen ist? Steht das im Widerspruch zur Spezifikation des Schalters mit 12 V?
Ja, ignorieren Sie das ... die Verwendung eines Nch-FET kostet ein paar Cent mehr, aber die beste Lösung ist eine Vdd mit einer Nennleistung von> 65 V, dann kann Rg 400 k bis 100 k bis gnd und 1 M // Vgs GTG betragen
-1 Idiot anwesend.. Andy wusstest du wer?
Jemand fragt Andy, ob er -1 abgelehnt hat
@andyaka hat etwas Konstruktives oder Kritisches zu sagen, dies kann Ihre Persönlichkeit zeigen.
MOSFET-High-Side-Schalter mit hoher Gleichspannung (60 V), Verbesserung und Beratung
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v