Selbsthalte-Schaltung fĂźr KFZ (soft-off)

[Johannes Bauer]

Hallo liebe Gruppe,

bin nicht sicher wie der korrekte Begriff für das heißt, was ich suche:
In meinem Auto habe ich an Dauerplus ein Gerätchen hängen, das ich mit
einem Druck auf einen Taster einschalten kann. Dann kann es sich selbst
am Leben halten (den Schalter ßberbrßcken quasi). Dahinter hängt ein ¾C
und der entscheidet irgendwann dass es gut ist und dann schaltet das
ganze Ding (und sich selbst) aus.

Momentan läuft das mit einem Relais und funktioniert hervorragend. Jetzt
muss ich die Schaltung aber sowieso Ăźberarbeiten und wĂźrde gerne das
Relais durch einen FET ersetzen. Weil:

* MĂśchte auf Mechanik verzichten
* Aktuelle Verlustleistung im Betrieb ~0.5W, also recht hoch
* Baugröße ist mir zu groß

Allerdings habe ich ja nicht ohne Not ein Relais da reingesetzt, weil es
absolut kritisch ist, dass sich das Gerät sicher ausschaltet. Selbst im
mA-Bereich nuckelt mir das sonst die Batterie leer (ich fahre nicht so
wirklich oft Auto und es kann schon mal sein, dass das Auto 3-4 Wochen
einfach nur rumsteht). Da bin ich also lieber auf Nummer sicher gegangen.

Ich suche also eine Schaltung/Bauteil, das mir:

* 12V 3A im Betrieb schaltet, idealerweise mit CMOS-kompatiblem 3.3V
"Power on" Signal, aber zur Not auch 5V
* Ohne Nennenswerte Verlustleistung im Betrieb (100mW bei 3A
geschaltenem Strom ergäbe Rdson von 11 mOhm)
* Mit quasi "keinem" Leckstrom im Power-off Zustand (also eben ungefähr
so wenig wie ein offenes Relais)
* Geht nicht bei dreckiger KFZ Bordspannung Ăźber den Jordan, ist also robust

Geht das? Wenn ja, wie?
Schonmal vielen Dank & viele Grüße,
Johannes

 

[Volker Bartheld]

Servus!

On Wed, 29 May 2019 11:19:42 +0200, Johannes Bauer wrote:

In meinem Auto habe ich an Dauerplus ein Gerätchen hängen, das ich mit
einem Druck auf einen Taster einschalten kann. Dann kann es sich selbst
am Leben halten (den Schalter überbrücken quasi). Dahinter hängt ein ľC
und der entscheidet irgendwann dass es gut ist und dann schaltet das
ganze Ding (und sich selbst) aus.

Vermutlich funktioniert eine passende Dimensionierung des in [1]
diskutierten Geräts, insbesondere [2]. Da fehlt natürlich das ganze
Kleinvieh zur Entstörung (umfangreiche Hinweise gibt es unter [3]) und
vielleicht möchte Dein uC auch noch schnell was tun, wenn die
Betriebsspannung in die Knie geht, d. h. Betriebsspannungsüberwachung per
Sense-Leitung, denn der Glättungskondensator, an dem der Controller
(hoffentlich) hängt, könnte trügerisch sein.

So, wie ich die Schaltung o. g. kurz überblicke, sind da nur irgendwelche
Leckströme für die Stromaufnahme im "OFF"-Zustand relevant, durch
sinnvolle Auswahl der FETs kriegt man das in den Griff.

Gutes Gelingen!

Ciao,
Volker

[1] https://www.mikrocontroller.net/topic/213111
[2] https://www.mikrocontroller.net/attachment/105132/Power_button.gif
[3] http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

 

[Johannes Bauer]

Hi Volker,

On 29.05.19 11:38, Volker Bartheld wrote:

diskutierten Geräts, insbesondere [2].
[2] https://www.mikrocontroller.net/attachment/105132/Power_button.gif

Hm, das ist ja ziemlich geradlinig. P-Fet im Power-Teil mit Gate-Pullup.
Dann ÂľC mit FET-Inverter und Gate-Pulldown der das Power-FET Gate schaltet.

Den Eingang am ÂľC brauche ich gar nicht, kĂśnnte also den Taster direkt
Ăźber die 10K an das Power-FET Gate geben und mit den zweiten (linken)
N-Fet und die Zenerdiode sparen.

Hmmmmm. Ja vielleicht bau ich das testweise einfach mal auf und schau
was passiert. Ich dachte ehrlichgesagt dass da mehr schwarze Magie am
Werk ist

Da fehlt natĂźrlich das ganze
Kleinvieh zur EntstĂśrung (umfangreiche Hinweise gibt es unter [3]) und

Hmja, ich glaube das wird das größte Problem. Ich entstöre momentan
hinter dem Relais (hatte Angst dass die EntstĂśr-Kondensatoren Strom
lecken), das mĂźsste ich vorverlegen und dann schauen dass ich mit die
Stromaufnahme dadurch nicht versaue. Das habe ich nie gemessen, weil im
Betrieb macht es eh keinen Unterschied. Worst-case wäre eben dass durch
einen Transienten das Gate vom P-Fet durchbrennt und der dann dauerhaft
an wäre.

Vielen Dank & viele Grüße,
Johannes

 

[Volker Bartheld]

Hi!

On Wed, 29 May 2019 11:59:50 +0200, Johannes Bauer wrote:

On 29.05.19 11:38, Volker Bartheld wrote:
Vermutlich funktioniert [...]
https://www.mikrocontroller.net/attachment/105132/Power_button.gif
Da fehlt natürlich das ganze Kleinvieh zur Entstörung [...]
Hmja, ich glaube das wird das größte Problem. Ich entstöre momentan
hinter dem Relais (hatte Angst dass die Entstör-Kondensatoren Strom
lecken)

Da mach Dir mal keine zu großen Sorgen. Schon ein Wald-und-Wiesen-Elko wie
https://www.conrad.de/de/p/teapo-sy-470uf-35v-10x20mm-elektrolyt-kondensator-radial-bedrahtet-5-mm-470-f-35-v-20-x-l-10-mm-x-20-mm-1-st-444020.html
(470uF, 35V) wird mit <=3uA beziffert. Wenn das ein Problem darstellen
sollte, müßte man sich überlegen, ob eine Bleibatterie für Deine
Applikation der richtige Energiespeicher ist. ;-)

Worst-case wäre eben dass durch einen Transienten das Gate vom P-Fet
durchbrennt und der dann dauerhaft an wäre.

Das sind eher die Problemkinder. Stromspitzen oder gar negative Spikes bei
wackeligen Batteriekontakten, Schweinkram, den ein Startlader mit dem
Bordnetz anstellt, nicht ordentlich entstörte Bauteile der Zündung,
induktive/kapazitive Stromspitzen des nachgeschalteten Verbrauchers (gerne
auch mal Zehnerpotenzen über dem 3A-Nennstrom, falls Schaltwandler) oder
halt der banale Klassiker "falschrum angeschlossen". Soll ja auch schon
passiert sein.

Falls sich auf der Platine Mehrschicht-Kerkos tummeln, gibt es weitere
Chancen auf einen spektakulären Defekt:

https://www.youtube.com/watch?v=Q2rvAoO-MIA
https://www.youtube.com/watch?v=QgKY5QWehME

Dave ist manchmal etwas langatmig und auch nervtötend, aber immer eine
recht unterhaltsame Quelle brauchbarer Infos.

Ciao,
Volker

 

[MaWin]

"Johannes Bauer" <dfnsonfsduifb@gmx.de> schrieb im Newsbeitrag
news:qclirf$fg7$1@news.albasani.net...

> Geht das? Wenn ja, wie?

Im Prinzip ja, aber

* Geht nicht bei dreckiger KFZ Bordspannung Ăźber den Jordan, ist also
robust

Eben. es muss robust sein, sonst schatet es sich bei Fehlfunktion ein
und dein Akku ist leer (und wer weiss was noch passiert).

Allerdings habe ich ja nicht ohne Not ein Relais da reingesetzt, weil es
absolut kritisch ist, dass sich das Gerät sicher ausschaltet. Selbst im
mA-Bereich nuckelt mir das sonst die Batterie leer

Eben.

Bleib beim Relais.

--
MaWin, Manfred Winterhoff, mawin at gmx dot net
Homepage http://flexiblebird.bplaced.net/
dse-FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/

 

[Axel Berger]

MaWin wrote:
> Bleib beim Relais.

Vor allem wenn es schon da ist, sich bewährt hat, und mögliche
Kinderkrankheiten und Entwicklungsfehler schon raus sind.

--
/Ż\ No | Dipl.-Ing. F. Axel Berger Tel: +49/ 221/ 7771 8067
\ / HTML | Roald-Amundsen-Straße 2a Fax: +49/ 221/ 7771 8069
 X in | D-50829 Köln-Ossendorf http://berger-odenthal.de
/ \ Mail | -- No unannounced, large, binary attachments, please! --

 

[Marte Schwarz]

Hi Johannes,

In meinem Auto habe ich an Dauerplus ein Gerätchen hängen, das ich mit
einem Druck auf einen Taster einschalten kann. Dann kann es sich selbst
am Leben halten (den Schalter ßberbrßcken quasi). Dahinter hängt ein ¾C
und der entscheidet irgendwann dass es gut ist und dann schaltet das
ganze Ding (und sich selbst) aus.

Momentan läuft das mit einem Relais und funktioniert hervorragend. Jetzt
muss ich die Schaltung aber sowieso Ăźberarbeiten und wĂźrde gerne das
Relais durch einen FET ersetzen. Weil:

* MĂśchte auf Mechanik verzichten

Im Auto wurden in der Vergangenheit viele Relais verbaut, die selten
Ursache von StĂśrungen waren.
> * Aktuelle Verlustleistung im Betrieb ~0.5W, also recht hoch
Im Betrieb? Welche Relais setzt Du denn ein. bei 3 A brauchts doch
nichts Großes.

* Baugröße ist mir zu groß
Nicht wirklich. 12V 3 A geht doch mit den kleinsten Kleinrelais.

> * 12V 3A im Betrieb schaltet, idealerweise mit CMOS-kompatiblem 3.3V

Zur Nor muss eben ein Transistor davor den Pegel heben.

* Ohne Nennenswerte Verlustleistung im Betrieb (100mW bei 3A
geschaltenem Strom ergäbe Rdson von 11 mOhm)

Das sollte mit einem Kleinrelais dicke gehen.

Marte

 

[Michael Schwingen]

On 2019-05-29, Johannes Bauer <dfnsonfsduifb@gmx.de> wrote:

Den Eingang am ÂľC brauche ich gar nicht, kĂśnnte also den Taster direkt
Ăźber die 10K an das Power-FET Gate geben und mit den zweiten (linken)
N-Fet und die Zenerdiode sparen.

Hmmmmm. Ja vielleicht bau ich das testweise einfach mal auf und schau
was passiert. Ich dachte ehrlichgesagt dass da mehr schwarze Magie am
Werk ist

Vgs Max beachten bzw. passende Z-Dioden vorsehen, dann sollte das gehen.

cu
Michael

 

[Matthias Weingart]

Marte Schwarz <marte.schwarz@gmx.de>:

* Aktuelle Verlustleistung im Betrieb ~0.5W, also recht hoch
Im Betrieb? Welche Relais setzt Du denn ein. bei 3 A brauchts doch
nichts Großes.

Denkbar wären auch bistabile Relais. Die brauchen nur Strom beim Schalten.

M.
--

 

[Joerg]

On 2019-05-29 02:59, Johannes Bauer wrote:

Hi Volker,

On 29.05.19 11:38, Volker Bartheld wrote:

Vermutlich funktioniert eine passende Dimensionierung des in [1]
diskutierten Geräts, insbesondere [2].
[2] https://www.mikrocontroller.net/attachment/105132/Power_button.gif

Hm, das ist ja ziemlich geradlinig. P-Fet im Power-Teil mit Gate-Pullup.
Dann ÂľC mit FET-Inverter und Gate-Pulldown der das Power-FET Gate schaltet.

Den Eingang am ÂľC brauche ich gar nicht, kĂśnnte also den Taster direkt
Ăźber die 10K an das Power-FET Gate geben und mit den zweiten (linken)
N-Fet und die Zenerdiode sparen.

Hmmmmm. Ja vielleicht bau ich das testweise einfach mal auf und schau
was passiert. Ich dachte ehrlichgesagt dass da mehr schwarze Magie am
Werk ist

Noe. So aehnlich machen wir das sogar in Flugzeugen. Nur dass man sich
die zwei FETs fuer PowerHold und PowerBttn spart und durch einen
ersetzt. Bzw. durch einen NPN, da der 1-2 Cents billiger kommt.

Da fehlt natĂźrlich das ganze
Kleinvieh zur EntstĂśrung (umfangreiche Hinweise gibt es unter [3]) und

Hmja, ich glaube das wird das größte Problem. Ich entstöre momentan
hinter dem Relais (hatte Angst dass die EntstĂśr-Kondensatoren Strom
lecken), das mĂźsste ich vorverlegen und dann schauen dass ich mit die
Stromaufnahme dadurch nicht versaue. Das habe ich nie gemessen, weil im
Betrieb macht es eh keinen Unterschied. Worst-case wäre eben dass durch
einen Transienten das Gate vom P-Fet durchbrennt und der dann dauerhaft
an wäre.

Es fehlen mehrere wichtige Bauelemente:

1. Widerstaende von z.B. je 10k in Sereie mit Drain der kleinen FET.

2. Eine Zenerdiode von etwa 12V ueber dem dicken P-Kanal FET, Gate nach
Source.

3. Ein fetter unipolarer TVS (Transzorb) von 80V oder so an der
Fahrzeugnetzseite der Schaltung, und natuerlich eine Sicherung.

4. Der P-Kanal sollte fuer mindestens 100V ausgelegt sein, die kleinen
FETs nach Masse ebenfalls.

5. Keramikkondensator am Eingang, 1uF/100V oder aehnlich.

6. Wenn Dein Geraetchen geleitete Funkstoerungen rauspustet, noch eine
Prise Ferritdrosseln.

Damit duerfte die Schaltung bereits die Lebensdauer des Fahrzeugs weit
ueberschreiten.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/