USB VBUS schalten: Empfehlung von NXP

[Martin (Gast)]

Hallo,

habe hier folgende Empfehlung von NXP (siehe Anhang), die zeigt wie die 
USB_VBUS Spannung an den VBUS-Pin eines LPC4357 geschaltet werden muss, 
damit dieser nicht kaputt geht.

Im angehängten Bild habe ich bereits die MOSFETs eingezeichnet, die ich 
dafür verwenden will. Nur weiß ich nicht was der untere für ein FET ist?

Ist das ein N-Kanal FET, bei dem der Bulk Anschluss offen bleibt oder 
ist das ein Zeichnungsfehler?

[Carsten (Gast)]

HHMMM

Martin schrieb:

> Ist das ein N-Kanal FET, bei dem der Bulk Anschluss offen bleibt oder
> ist das ein Zeichnungsfehler?

HHHMMM, Böse Zungen würden jetzt behaupten du solltest den Dingen mal 
besser auf den GROUND gehen. Einfach mal durch die MASSE der 
verschiedenen Schaltplansymbole Klicken.
Oder ist dafür einfach NULL Potential vorhanden ;-)

SO - Jetzt kommst du hoffentlich selber drauf!

Gruß
Carsten

[Martin (Gast)]

Hm danke für den Hinweis, aber ich komme mit den Symbolen nich klar. 
Warum sind zwei Pfeile an den FETs und was ist der untere für ein FET? 
Habe schon hin und her gegrübelt. Wenn ich mir unten einen normalen 
N-Kanal denke, dann hauts doch eigentlich hin oder?

Warum diese Symbole? Oder sind das irgendwelche speziellen FETs?

[Carsten (Gast)]

Martin schrieb:
> Warum diese Symbole? Oder sind das irgendwelche speziellen FETs?

HHMM, Also das meinst du - wobei auch das mein "doppeldeutiger" Hinweis 
das du den Symbolen mal auf den Grund gehen solltest auch völlig 
zutreffend ist.

Allerdings gebe ich zu das hier durchaus eine deutliche Abweichung von 
der Norm vorliegt.

Der untere Transistor ist jetzt gerade der einzige dessen Schaltzeichen 
ich als annähernd "ÜBLICH" bezeichnen würde. Wobei es immer noch sehr 
zweideutig ist. ICh würde es jetzt (nur vom Schaltzeichen) auf JFET oder 
Bipolartransistor eingrenzen... Wenn der Pfeil am Gate sitzen würde dann 
hätte man ganz klar einen JFET. Mit Pfeil an dieser Stelle und 
abgewinkelten Beinchen einen Bipolaren...

Von der hier geforderten Funktion könnte man beides nehmen, Bei exakter 
Anwendung der Schaltung kommt aber definitiv nur noch der FET in Frage 
da bei Einsatz von einem Bipolartransistor VDD über Basis-Emitter direkt 
auf GND gelegt werden würde, was zuerst einem Kurzschluss nahe kommt 
nach weniger Sekunden auf Grund eines durchlegierten Transistors ein 
echter Kurzschluss ist.

Also: Das Schaltzeichen ist einfach eine nicht übliche Abwandlung eines 
JFet (Sperrschicht FET). Wenn du gerade keinen da hast, kannst du aber 
auch einen Bipolaren NPN nehmen, du musst nur den Widerstand der jetzt 
zwischen GATE und GND sitzt herausnehmen und zwischen Vdd und Basis 
setzen. ( <<1k sollte passen)

Wo hast du die Werte für die beiden oberen Transistoren denn eigendlich 
her? Zumindest die Schaltzeichen ergeben diese definitiv nicht.
Die von dir genannten Transistoren sind MOSFET, aber das Schaltzeichen 
spricht hier auch von J-FET. Wobei auch hier dann plötzlich Elemente von 
MOSFET vorhanden sind.
Evtl. wollte da auch nur jemand die Parasitäre Diode kenntlich machen 
denn die Isolierung von GATE und dem Leitkanal wird beim JFET ja durch 
einen PN Übergang realisiert - Verpolt ist dieser daher nur eine Diode 
zwischen "SD" und "Gate".

Aber um herauszufinden was du für Transitoren brauchst würde ich mir 
darum doch nicht zu viele Gedanken machen. Diese Schaltung ist keine 
Raketenwissenschaft...

Überlege was soll die machen:
Die soll
1. Verhindern das bei fehlenden Vdd und vorhandener Spannung Vusb die 
Spannung Vusb an den Eingang des µC gelangt und dann über die 
Schutzdioden des USB Eingangs die Schaltung versorgt wird - was je nach 
Schaltung den µC zerstört.

2. Verhindern das bei fehlernder Vusb aber vorhandener Vdd das evtl. am 
USB angesschlossene aber ausgeschaltete Gerät (PC usw.) irgendwie über 
den USB Anschluss rückgespeist wird was dort zu Schäden führen könnte 
(siehe oben)

Daher überlege dir deine Alternativen, setzte die infragekommenden 
Transistoren ein und spiele die Betriebsmöglichkeiten durch.
Falls du zu der Generation -alles Digital, nichts mehr im Kopf - gehörst 
notfalls mit einem Simulationsprogramm! Die Kombinationen die machen was 
du willst kannst du alle nehmen!

Achja:
Diese Schutzschaltung macht nur dann Sinn wenn dein Gerät fremdversorgt 
(eigenes Netzteil oder Batterien) wird oder du einen extra Ein/Aus 
Schalter einbaust. Wird das Gerät ohne eigenen Schalter direkt über USB 
versorgt kannst du die ganze Schaltung ersatzlos Streichen!

Gruß
Carsten

[Martin (Gast)]

Hallo Carsten, danke für deine Mühe :-)

Ich gehöre zwar zum Teil zu der digitalen Generation, aber man kommt 
ohne die analogen Schaltungen nicht aus und ich will das Ganze wirklich 
verstehen, deshalb versuche ich auch die Herstellerschaltung zu 
verstehen. Später kann man immer noch entscheiden, ob man es anders 
(einfacher) umsetzen könnte.

Bin im Moment beim Schaltungsentwurf, also ist es noch nicht 
problematisch ob ich die Bauteile vorrätig habe.

Ich hatte anfangs nur die Bulk-Pfeile betrachtet und habe danach die 
Bauteile von NXP gewählt. Aber dann nach deinem Hinweis hatte ich 
gesehen, dass ja der Pfeil an der Source gar nicht üblich ist. Und jetzt 
bin ich verwirrt.

Ich habe noch einen anderen Thread erstellt, da ich nicht wußte ob der 
Titel für diesen Thread gelesen wird:

Beitrag "Was sind das für MOSFET-Symbole?"

Habe die Möglichkeiten schon durchgespielt und komme mit meinen 
vermuteten Bauteilen gut hin, aber durch deinen Hinweis wußte ich dann 
auch nicht, ob ich was grundsätzlich übersehe.

Also die Schaltung dient, wie du schon geschrieben hast, zum Schützen 
des USB-VBUS-Eingangs, da dieser nicht 5V kompatibel ist, wenn die µC 
Versorgung 3,3V fehlen.

Ich habe die zweite Funktion so verstanden, dass beim Trennen der 5V 
VBUS Spannung die VBUS-Leitung im Normalfall zu langsam entladen wird 
und beim Wiederanstecken des Devices eine fehlerhafte Startsequenz 
erfolgt und die Enumeration fehlschlägt, da noch eine Restspannung 
anliegt. Deshalb soll mittels dieser Schaltung der VBUS aktiv entladen 
werden, sodass die Restladung schneller gegen Masse abgeleitet wird.

[W.S. (Gast)]

Martin schrieb:
> Ich gehöre zwar zum Teil zu der digitalen Generation,

Wie dies?

Also mal im Ernst: die +5 Volt vom USB-Stecker dienen entweder dazu, das 
Gerät mit deinem µC zu vesorgen oder bei selbstversorgtem Gerät den 
Vbus-Eingang auf logisch HI zu bringen, damit der USB-Core kapiert, daß 
es mit der Verständigung mit dem Host jetzt Ernst wird.

Die simpelste Lösung dafür ist, die 5 Volt über einen dezenten 
Spannungsteiler auf die zumeist üblichen 3.3V herunterzuteilen und dies 
dem Vbus Eingang zuzuführen. Macht 2 Widerstände im Bereich so etwa 
10k..68k und das reicht völlig aus.

W.S.