Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik [F] Neuartiger Low-Power-Switch


von Drosselklappe (Gast)


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Auf Seite 33 des PDFs [1] ist eine Schaltung, die einen neuartigen 
Low-Power-Switch darstellt.

Weiß jemand, was die Schaltung so besonders macht und wie sie zu 
dimensionieren ist?

[1]
http://eh-network.org/events/eh2012/presentations/woias.pdf

von Peter (Gast)


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Was ist daran neu? Das ist eine 0-8-15 Minimalbeschaltung aus dem 
Automotivebereich. Das findest du in jeder Elektronikkomponente im Auto. 
Sonst lebt die Schaltung nicht lange ganz zu schweigen von Tests die zu 
bestehen sind. Die Dimensionierung hängt logischer Weise von den 
verwendeten Mosfets ab.

von Drosselklappe (Gast)


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Peter schrieb:

> Was ist daran neu?

Das ist eben die Frage. Immerhin wurde eine Patent eingereicht.

> Das ist eine 0-8-15 Minimalbeschaltung aus dem  Automotivebereich.
> Das findest du in jeder Elektronikkomponente im Auto.

Hast du einen Sehaltplan als Beispiel, wo ich die Schaltung im Auto 
finden kann?

von AlexX (Gast)


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>Das ist eine 0-8-15 Minimalbeschaltung aus dem
>Automotivebereich. Das findest du in jeder Elektronikkomponente im Auto.
>Sonst lebt die Schaltung nicht lange ganz zu schweigen von Tests die zu
>bestehen sind.
Verstehe ich nicht. Was hat die Schaltung mit Automotive zu tun ?

von Rausch (Gast)


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Die Schaltung ist kein Geniestreich! Selbsthaltung der Mosfets.
Aber die Angaben müssen gelogen sein:
- Betrieb ab 0V? Die Schaltung ist auf enhacement Mosfets ausgelegt, die 
haben eine G-Schwellspannung.
- µWatt Verbrauch? Der Widerstandsteiler an IN müsste >1Mohm sein.
 Kann man machen, dann ists aber bei Betauung & Co. sofort aus...

von Drosselklappe (Gast)


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Rausch schrieb:

> Die Schaltung ist kein Geniestreich! Selbsthaltung der Mosfets.

Die Schaltung zeigt in der Simulation ein Verhalten wie ein 
Schmitt-Trigger (z. B. 7 V Ein - 3,5 V aus).

> Aber die Angaben müssen gelogen sein:
> - Betrieb ab 0V? Die Schaltung ist auf enhacement Mosfets ausgelegt, die
> haben eine G-Schwellspannung.

Damit ist wohl gemeint, dass die Spannung von 0 V ansteigen kann ohne im 
unteren Bereich eine hohen Strom zu ziehen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Drosselklappe schrieb:
> Rausch schrieb:
>
>> Die Schaltung ist kein Geniestreich! Selbsthaltung der Mosfets.
>
> Die Schaltung zeigt in der Simulation ein Verhalten wie ein
> Schmitt-Trigger (z. B. 7 V Ein - 3,5 V aus).

Nun es ist ein Schmitt-Trigger. Zwei invertierende Verstärker 
hintereinander geschaltet und eine Rückkopplung über alles. Das ist 
quasi die Definition eines Schmitt-Triggers.

Das ist ganz elementare Schaltungstechnik. Ungefähr so einfallsreich, 
wie einen Schneebesen an einen Motor zu tackern und als Rührgerät zu 
verwenden.

>> Aber die Angaben müssen gelogen sein:
>> - Betrieb ab 0V? Die Schaltung ist auf enhacement Mosfets ausgelegt, die
>> haben eine G-Schwellspannung.
>
> Damit ist wohl gemeint, dass die Spannung von 0 V ansteigen kann ohne im
> unteren Bereich eine hohen Strom zu ziehen.

Das steht aber nicht da.

Dazu kommt noch, daß die Einschaltspannung kein bisschen stabil ist 
(Temperatur, Alterung, Bauteilstreuung). Und gegen den nW-Verbrauch 
spricht nicht nur der Spannungsteiler am EIngang, sondern vor allem der 
Ableitwiderstand am Gate des Schalter-MOSFETs. Das ist so bestenfalls 
eine Prinzipschaltung.

Alles in allem typische Marketing-Folien.


XL

von Drosselklappe (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:

>>> Aber die Angaben müssen gelogen sein:
>>> - Betrieb ab 0V? Die Schaltung ist auf enhacement Mosfets ausgelegt, die
>>> haben eine G-Schwellspannung.
>>
>> Damit ist wohl gemeint, dass die Spannung von 0 V ansteigen kann ohne im
>> unteren Bereich eine hohen Strom zu ziehen.
>
> Das steht aber nicht da.

Das kann man z. B. der nebenstehenden Grafik entnehmen.

> Und gegen den nW-Verbrauch spricht nicht nur der Spannungsteiler am
> EIngang, sondern vor allem der Ableitwiderstand am Gate des Schalter-
> MOSFETs. Das ist so bestenfalls eine Prinzipschaltung.

Kann ich nicht bestätigen: Die Schaltung funktioniert auf dem Labortisch 
(BS250, BS170) wie beschrieben.

> Alles in allem typische Marketing-Folien.

Danach sieht das Dokument bestimmt nicht aus.

von Martin S. (sirnails)


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Axel Schwenke schrieb:
> Alles in allem typische Marketing-Folien.

Die Heidelberg-Kapsel ist trotzdem gut.

von Prinz Prozac (Gast)


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Hey Axel und Drosselklappe.

>> Die Schaltung zeigt in der Simulation ein Verhalten wie ein
>> Schmitt-Trigger (z. B. 7 V Ein - 3,5 V aus).
> Nun es ist ein Schmitt-Trigger. Zwei invertierende Verstärker
> hintereinander geschaltet und eine Rückkopplung über alles. Das ist
> quasi die Definition eines Schmitt-Triggers.

Richtig, so sehe ich das auch. Eine deutliche Ähnlichkeit zu 
http://de.wikipedia.org/wiki/Schmitt-Trigger#Diskreter_Schaltungsaufbau, 
halt mit Fets statt mit bipolaren Transen und verdreht gezeichnet.

>> Und gegen den nW-Verbrauch spricht nicht nur der Spannungsteiler am
>> EIngang, sondern vor allem der Ableitwiderstand am Gate des Schalter-
>> MOSFETs. Das ist so bestenfalls eine Prinzipschaltung.
> Kann ich nicht bestätigen: Die Schaltung funktioniert auf dem Labortisch
> (BS250, BS170) wie beschrieben.

Wie hast Du denn den Rest beschaltet? Wie sind die Widerstände 
dimensioniert? Wenn man dabei in die extreme geht, können schnell 
Kleinigkeiten in der Veränderung zu einer Dysfunktionalität führen. 
Betauung wurde ja schon genannt, Temperaturgang ist noch so was.....

Das Problem stellt sich mir so ähnlich, wenn ich mit einem kleinen 
Stepupwandler aus einer Solarzelle einen Akku laden will. Der Wandler 
sieht in seinem eingang die Startspannung, springt an, und sogleich 
bricht die Spannung unter die Hyserese der Abschaltung zusammen. Meine 
Lösung für ein Einzelstück: Etliche Tantal Cs paralell. Der Wandler 
läuft nur intermittierend, solange, bis er die Kondensatorbatterie 
leergezogen hat, aber imerhin, er bekommt über Tage den Akku voll.

Mit den Kondensatoren muss ich aber Aufpassen. Schnell sind die 
Leckströme so groß, das die Solarzelle den Kondensator nicht voll 
bekommt. Darum geht auch kein Goldcap.

>> Alles in allem typische Marketing-Folien.
>Danach sieht das Dokument bestimmt nicht aus.

Oh doch. ;O)

von Drosselklappe (Gast)


Angehängte Dateien:

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Im Anhang die Schaltungssimulation. Die Spannung steigt von 0 auf 5 V 
und von 5 auf 0 V.

von Frank M. (frank_m35)


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Deine Schaltung verbraucht bei 2.5V mindestens 0.5uA, alleine schon 
durch den Spannungsteiler, das ergibt 1.13uW, was so schlecht, oder gar 
schlechter als der TV54... aus dem Paper ist und noch weit entfernt von 
den <300nW, d.h. deine Schaltung muss noch ein ordentliches Stück 
hochomiger gemacht werden, wodurch eben einige hier eine unzuverlässig 
werdende Schaltung erwarten.

von Dr. S. (dr_schaefer)


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Naja, das IMTEK macht immer wieder ASICs, so bestimmt auch in diesem 
Fall.

Ein Vergleich von einer diskreten Schaltung mit einem IC fällt meistens 
eher schlecht für die diskrete Schaltung aus.

Und in einem ASIC benutzt man bestimmt keine Spannungsteiler im MegOhm 
bereich (viel zu Groß), die Abbildung wird nur eine Prinzipschaltung 
sein. Wenn ihr Patent noch nicht erteilt wurde ist das auch besser so, 
bin mir da nicht sicher wann man veröffentlichen darf, aber lieber nicht 
zu früh.

von Drosselklappe (Gast)


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Dr. Schäfer schrieb:

> Naja, das IMTEK macht immer wieder ASICs, so bestimmt auch in diesem
> Fall.
>
> Ein Vergleich von einer diskreten Schaltung mit einem IC fällt meistens
> eher schlecht für die diskrete Schaltung aus.

:)

> Und in einem ASIC benutzt man bestimmt keine Spannungsteiler im MegOhm
> bereich (viel zu Groß), die Abbildung wird nur eine Prinzipschaltung
> sein. Wenn ihr Patent noch nicht erteilt wurde ist das auch besser so,
> bin mir da nicht sicher wann man veröffentlichen darf, aber lieber nicht
> zu früh.

Eine Patentschrift konnte ich nicht finden.

von Frank M. (frank_m35)


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Dr. Schäfer schrieb:
> Naja, das IMTEK macht immer wieder ASICs, so bestimmt auch in diesem
> Fall.
>
> Ein Vergleich von einer diskreten Schaltung mit einem IC fällt meistens
> eher schlecht für die diskrete Schaltung aus.
>
> Und in einem ASIC benutzt man bestimmt keine Spannungsteiler im MegOhm
> bereich (viel zu Groß), die Abbildung wird nur eine Prinzipschaltung
> sein. Wenn ihr Patent noch nicht erteilt wurde ist das auch besser so,
> bin mir da nicht sicher wann man veröffentlichen darf, aber lieber nicht
> zu früh.

Der in der Präsentation erwähnte TC54 verwendet einen Spannungsteiler 
laut Block-Schaltbild und Beschreibung.
Zudem verbraucht er bei 2.5V typisch 0.85uA, die von Drosselklappe 
simulierte Schaltung >3uA im eingeschalteten Zustand.

Die Patentwürdige revolution fehlt mir irgendwie :-D Also wie Axel 
sagte, Marketing-Folie um bei der Präsentation zu zeigen, dass man nicht 
nur Fremd-Entwickeltes getestet hat sonder auch 'was eigenes Entwickelt' 
hat, das man sogar patentieren will.

von Dr. S. (dr_schaefer)


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Drosselklappe schrieb:
> Eine Patentschrift konnte ich nicht finden.

Ich auf die schnelle auch nicht. Vielleicht steht der Switch auch nur 
mit drin und ist nicht der Haupt-Claim...

Hier gibts auf Folie 23 eine ein bisschen ältere Version mit 25µW 
Verbrauch:
http://bayern-innovativ.de/ib/site/documents/media/74279ec0-3bea-50df-445c-acaf84ed349a.pdf/11_Binger.pdf

Frank M. schrieb:
> Zudem verbraucht er bei 2.5V typisch 0.85uA, die von Drosselklappe
> simulierte Schaltung >3uA im eingeschalteten Zustand

Jo, und bei 5V braucht der TC54 sogar schon 3,6µA.

Manchmal frage ich mich auch was man so alles patentieren kann. Oft wird 
ja was Bekanntes einfach für eine neue Anwendung patentiert.

von Drosselklappe (Gast)


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Dr. Schäfer schrieb:
> Drosselklappe schrieb:
>> Eine Patentschrift konnte ich nicht finden.
>
> Ich auf die schnelle auch nicht. Vielleicht steht der Switch auch nur
> mit drin und ist nicht der Haupt-Claim...
>
> Hier gibts auf Folie 23 eine ein bisschen ältere Version mit 25µW
> Verbrauch:
> 
http://bayern-innovativ.de/ib/site/documents/media/74279ec0-3bea-50df-445c-acaf84ed349a.pdf/11_Binger.pdf

Interessantes Dokument!

T1, T2 bilden den klassischen Schmitt-Trigger (Stromgegenkopplung). Die 
neuere Schaltung nimmt statt zweier NMOS, je einen N- und PMOS und die 
Gegenkopplung erfolgt über die Spannung.

Es stellt sich die Frage (siehe Eingangspost), ob dies 2012 in dieser 
Form eine besondere Schaltung war.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Drosselklappe schrieb:
>> Und gegen den nW-Verbrauch spricht nicht nur der Spannungsteiler am
>> EIngang, sondern vor allem der Ableitwiderstand am Gate des Schalter-
>> MOSFETs. Das ist so bestenfalls eine Prinzipschaltung.
>
> Kann ich nicht bestätigen: Die Schaltung funktioniert auf dem Labortisch
> (BS250, BS170) wie beschrieben.

Niemand hat bestritten, daß die Schaltung funktioniert. Sie erreicht 
halt nur nicht die fantastischen Werte auf der Folie daneben. Versuche 
doch einfach mal, sie auf 300nW Verbrauch zu trimmen. Oder noch 
einfacher: auf vorgegebene Ein- und Ausschaltschwellen von sagen wir mal 
2.5V und 1.8V. Und dann tausche den BS170 gegen ein anderes Exemplar. 
Oder erwärme ihn auf 80°C


XL

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Dr. Schäfer schrieb:
> Manchmal frage ich mich auch was man so alles patentieren kann. Oft wird
> ja was Bekanntes einfach für eine neue Anwendung patentiert.

Patente dienen schon lange nicht mehr den Schutz eigener Erfindungen. 
Fast immer geht es ausschließlich darum, die Konkurrenz zu behindern.

In Deutschland kommt noch dazu, daß hierzulande Innovationskraft in 
"Anzahl beantragter Patente" gemessen wird. Dann ist schon der Fakt der 
Patentanmeldung eine Marketingmaßnahme, die die Innovationskraft des 
Unternehmens demonstrieren soll.


XL

von Drosselklappe (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:

> Sie erreicht halt nur nicht die fantastischen Werte auf der Folie daneben.

Lies einfach einmal alle Beiträge im Thread durch, vielleicht kommt die 
Erleuchtung, vielleicht auch nicht.

-----

Was meine Frage aus dem Eingangspost angeht, ist sie beantwortet. 
Technisch gesehen kann der Thread gelöscht werden. Danke :)

von Falk B. (falk)


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@ Drosselklappe (Gast)

>Was meine Frage aus dem Eingangspost angeht, ist sie beantwortet.
>Technisch gesehen kann der Thread gelöscht werden. Danke :)

[ ] Du hast die Funktion eines Forums verstanden.

von Attorney (Gast)


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Drosselklappe schrieb:
> Dr. Schäfer schrieb:
>> Drosselklappe schrieb:
>>> Eine Patentschrift konnte ich nicht finden.
>>
>> Ich auf die schnelle auch nicht.

"Patent pending" heist nicht es ist erteilt sondern es ist angemeldet / 
beantragt. Daher auch keine Patentschrift.

von Dieter P. (low_pow)


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> Wenig Energieverbrauch

ADVANCED LINEAR DEVICES, INC

z. B. Zero-Power Voltage Detector:

http://www.aldinc.com/pdf/cd_23011.0p.pdf

Kein Wissen dazu, schreiben kann man vieles.

von Rio (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> @ Drosselklappe (Gast)
>
>>Was meine Frage aus dem Eingangspost angeht, ist sie beantwortet.
>>Technisch gesehen kann der Thread gelöscht werden. Danke :)
>
> [ ] Du hast die Funktion eines Forums verstanden.

Der Post von Frank Brummer kann gelöscht werden.

von Achim S. (Gast)


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