Ziehen Sie den Widerstand am Gate des P-MOSFET hoch. Funktioniert nicht

Ich baue einen batteriebetriebenen Datenlogger, der über ein Mobilfunksignal kommuniziert, basierend auf dem Mikrocontroller ATSAMD21 und dem Mobilfunkmodem SIM5320. Um Strom zu sparen, schaltet ein externer Zeitgeber den Mikrocontroller periodisch ein/aus (nicht gezeigt), und der Mikrocontroller sollte in der Lage sein, Strom zum Modem zu schalten. Wenn der Mikrocontroller ausgeschaltet ist, sollte auch das Modem ausgeschaltet sein.

Ich habe dies wie im folgenden Schema gezeigt implementiert, indem ich einen Mikrocontroller-Ausgang verwendet habe, um die Stromversorgung des Modems über einen P-MOSFET zu schalten. Dieses Teil funktioniert einwandfrei.

Ich habe dem Gate auch einen 100k-Pullup-Widerstand hinzugefügt, von dem ich hoffte, dass er den P_MOSFET ausschalten würde, wenn der Mikrocontroller ausgeschaltet ist. Dieser Teil funktioniert NICHT - wenn der Mikrocontroller ausgeschaltet ist, fällt die Gate-Spannung auf ~ 0,8 V und Strom läuft zum Modem. Ich habe versucht, verschiedene Pullup-Widerstände zu verwenden, aber selbst bei 100 Ohm steigt die Gate-Spannung auf ~ 3 V und der P-MOSFET ist immer noch eingeschaltet.

Fragen:

  1. Es sieht für mich so aus, als würde "etwas" die Gate-Spannung in Richtung GND treiben, aber was ist das? Was habe ich falsch gemacht?

  2. Wenn die Gate-Spannung über ~2 V liegt, schaltet sich der Mikrocontroller tatsächlich ein. Zieht es tatsächlich Strom über einen analogen Ein- / Ausgangsstift?

  3. Es ist möglicherweise einfacher, stattdessen einen N-MOSFET zu verwenden, aber ich bin mir nicht sicher, wie es funktionieren würde, wenn der SIM5320-IC aufgrund des Mosfet-Widerstands mit einem „GND“ verbunden wäre, das einige mV über der realen Masse liegt. Könnte hier ein N-MOSFET funktionieren? Was sind bessere Möglichkeiten, diese Schaltung zu entwerfen?

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Wenn Sie Dout vom Gate trennen und den Pullup-Widerstand an Ort und Stelle lassen, schaltet sich der MOSFET aus?
Mit dem Stromkreis kann ich das nicht testen, da es sich um eine Platine mit SMD-Bauteilen handelt. Ich müsste die Spur auskratzen.
Sie versorgen das Mikro über die Schutzdiode zwischen diesem Pin und seinem Power-Pin. Möglicherweise ist es besser, das Mikro eingeschaltet und im tiefsten Schlafmodus zu halten (einige Mikros ziehen 1 uA oder weniger, kennen Ihre nicht)
Ich habe mich mit dem Schlafmodus befasst, mich aber dagegen entschieden, weil (1) ich mit den Mikrocontrollerbefehlen nicht vertraut bin und es daher einfacher ist, die Stromversorgung zu unterbrechen, und (2) es viele andere Komponenten gibt, die ausgeschaltet werden müssen, daher ist es einfacher einen Schalter für alle zu verwenden. Werde es für die Zukunft im Hinterkopf behalten.
Sind Sie sicher, dass es sicher ist, eine Spannung über der Versorgungsspannung an den DOUT-Punkt des ATSAMD21 anzulegen?
Es ist definitiv nicht sicher. Es verstößt gegen die Spezifikationen, die einen maximalen Pin-Eingang von ~ 3,6 V angeben.

Antworten (1)

Eine bessere Idee dafür, wenn Sie einen PMOS-High-Side-Schalter verwenden möchten, wäre, den ATSAMD21 einen Low-Side-NPN-Schalter schalten zu lassen, der dann das PMOS für den SIM530 schaltet. Beispiel:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

R2 (willkürlich als 50x R1 gewählt) zieht Q1 auf Masse (aus), wenn sich D1 in einem hochohmigen Zustand befindet, was der Fall sein kann, wenn der uC ausgeschaltet ist. Dies bedeutet, dass das M1-Gate definitiv auf 4,2 V hochgezogen wird.

Das Problem mit Ihrem Design ist, dass wir nicht genau wissen, was sich im ausgeschalteten Zustand des Mikrocontrollers befindet, also sollten wir uns nicht darauf verlassen. Auch wenn DOUT eine "1" ist, sind es 3,3 V, was niedriger ist als die 4,2 V, die das Modem antreiben, so dass M1 teilweise eingeschaltet sein kann. Während es für Ihren Fall zu funktionieren scheint, ist es keine gute Übung ... Wenn die Last mit 5 oder 12 V ablaufen würde, könnte die V (GS) von M1 zu einem Problem werden.

+1 für die Bereitstellung der genauen Lösung zur Steuerung eines P-Kanal-Mosfet (oder sogar eines pnp-Transistors). Sie haben angegeben, dass der Ausgang des uC unbekannt ist , wenn er keine Stromversorgung hat, um seine Pins zu steuern, die möglicherweise interne Pulldown-Widerstände haben.
Funktioniert dieses Beispiel auch dann, wenn sich D1 nicht in einem "Hochimpedanzzustand" befindet? Ich weiß nicht, was der übliche Zustand für Mikrocontroller-Ausgänge ist.
Außerdem - erhöht das Hinzufügen eines NPN den Stromverbrauch?
Ich werde mich wahrscheinlich für dieses Design entscheiden und den NPN-Schalter "MMBT3904" verwenden (der 2N3904 ist auf SMT nicht verfügbar), um potenzielle Probleme mit schwebendem GND zu vermeiden.
Danke für die Lösung. Ich habe mich jedoch gefragt, ob Sie für den Fall, dass die Spannung, die Sie mit dem p-Mosfet schalten, ebenfalls 3 V3 beträgt, einfach einen Pull-up von 10 k auf 3 V3 am MCU-Ausgang verwenden könnten, während Sie den MCU-Ausgang als Open Drain einstellen.
@PaulusPotter Ich denke, die Antwort lautet ja, aber können Sie Ihre vorgeschlagene Schaltung sicherheitshalber zeichnen?
Ziehen Sie den Widerstand am Gate des P-MOSFET hoch. Funktioniert nicht
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