Fragen zur Wahl eines Spannungsreglers und dessen Schaltung

[Markus B. (markus001)]

Hallo!

Ich betreibe derzeit ein Bluetooth Modul HC-05 zusammen mit einem 
STM32F4Discovery Board.

Anfangs hatte ich das HC-05 über den 3V-Pin des STM-Boards versorgt, an 
welchem ca. 2.94 V (100 mA)geliefert werden. Das HC-05 benötigt laut 
Datenblatt eine Spannung von 3V - 4.2V und einen Strom von 10 mA - 40 mA 
(Strom hängt von Betriebszustand ab).

Später wurde dann noch die Möglichkeit des Schaltens der Versorgung des 
HC-05 Moduls benötigt. Daher habe ich eine Emitterschaltung eingebaut, 
welche über einen GPIO gesteuert wird. (siehe Anhang 1).


Hier ergeben sich jedoch zwei unschöne Effekte:
1) Im gesperten Zustand fällt nicht die gesampte Betriebsspannung von 
2.9V am Transistor ab, sondern nur ca. 1.26 V. Der Rest von ca. 1.68 V 
fällt am HC-05 ab. Ich kann mir dieses Verhalten ehrlich gesagt nicht 
wirklich erklären. An dem sperrenden Transistor sollte doch die gesamte 
Spannung abfallen?

2) Im durchgeschalteten Zustand fallen am Transistor trotzdem noch ca. 
135 mV ab, wodurch ich lediglich noch ca. 2.7 V für das Modul habe.


Trotz Punkt 2 läuft das Modul meist ohne Probleme mit dieser geringen 
Spannung. Da es letztens jedoch über 2 Stunden hinweg zu unerklärlichen 
Verhalten des Moduls kam (immer wieder Verbindunsabbruch bei laufender 
Kommunikation, bzw. keine Möglichkeit mehr eine Verbindung aufzubauen), 
will ich nun mit Hilfe des 5V-Pins des STM-Boards und einem 
Spannungsregler eine Spannung von 3.3V für das Modul zur Verfügung 
stellen.

Der 5V-Pin des STM-Boards liefert ca. 4.6 V und 100 mA.
Meine Wahl eines Spannungsteilers fiel auf den MCP1825 
(http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/22056b.pdf).


Meine Fragen sind nun Folgende:

1) Weshalb fällt bei Effekt 1 nicht die gesamte Spannung am Transistor 
ab?

2) Ist der genannte Spannungsregler soweit geeignet?

3) Wäre es möglich die 5-Pin Variante des Spannungsreglers zu wählen 
und, an Stelle der Emitterschaltung, mit dessen Shutdown pin die 
Versorgung des HC-05 Moduls zu schalten?

[Georg G. (df2au)]

Markus B. schrieb:
> 1) Weshalb fällt bei Effekt 1 nicht die gesamte Spannung am Transistor
> ab?
Der Transistor ist im gesperrten Zustand nicht unendlich hochohmig. Du 
hast also eine Reihenschaltung aus dem Transistor und dem Blauzahn. Die 
Spannug teilt sich entsprechend den Widerständen auf.

> 2) Ist der genannte Spannungsregler soweit geeignet?
Der sieht gut aus.

> 3) Wäre es möglich die 5-Pin Variante des Spannungsreglers zu wählen
> und, an Stelle der Emitterschaltung, mit dessen Shutdown pin die
> Versorgung des HC-05 Moduls zu schalten?
Das ist sehr zu empfehlen.
Die Betriebsspannung in der Masseleitung abzuschalten ist grundsätzlich 
unschön. Mit einem FET in der VCC Leitung ginge das besser.

[Stefan F. (Gast)]

Der Spannungsregler ist wahrscheinlich geeignet.

Aber den GND Pin zu unterbrechen, das geht gar nicht. Vergiss das mal 
ganz schnell wieder.

Die Spannung an allen I/O Pins darf nicht höher als VCC und nicht 
niedriger als GND sein. Deswegen darfst Du das so nicht machen.

Wenn Du unbedingt die Spannungsversorgung abschalten willst, dann VCC 
und niemals GND. Denn alle Signale beziehen sich auf GND. Ohne GND 
bekommst Du ein unvorhersehbares Verhalten, bis hin zur Zerstörung des 
Chips.

Es gibt Spannungsregler mit einem Steuereingang, der ihn abschaltet. Das 
ist besser, als ein simpler Transistor, denn am Transistor fällt 
Spannung ab, und zwar abhängig von der momentanen Stromstärke.

Wenn due die Spannung abschaltest, musst Du auch alle Leitungen zum 
Mikrocontroller hin Spannungsfrei machen (z.B. auf Low oder Hochohmig 
stellen).

[Michael (Gast)]

Markus B. schrieb:
> 1) Weshalb fällt bei Effekt 1 nicht die gesamte Spannung am Transistor
> ab?

Weil z.B. über die Gnd-seitigen Schutzdioden der PIO8..11 und die LEDs 
Strom nach Gnd fließen kann.

[Markus B. (markus001)]

Georg G. schrieb:
> Markus B. schrieb:
>> 1) Weshalb fällt bei Effekt 1 nicht die gesamte Spannung am Transistor
>> ab?
> Der Transistor ist im gesperrten Zustand nicht unendlich hochohmig. Du
> hast also eine Reihenschaltung aus dem Transistor und dem Blauzahn. Die
> Spannug teilt sich entsprechend den Widerständen auf.
>
>> 2) Ist der genannte Spannungsregler soweit geeignet?
> Der sieht gut aus.
>
>> 3) Wäre es möglich die 5-Pin Variante des Spannungsreglers zu wählen
>> und, an Stelle der Emitterschaltung, mit dessen Shutdown pin die
>> Versorgung des HC-05 Moduls zu schalten?
> Das ist sehr zu empfehlen.
> Die Betriebsspannung in der Masseleitung abzuschalten ist grundsätzlich
> unschön. Mit einem FET in der VCC Leitung ginge das besser.

Danke! Ursprünglich hatte ich vor, die Versorgung mit einem PNP-Mosfet 
zu schalten (siehe Anhang). Jedoch konnte ich damals einfach keinen 
PNP-Mosfet finden, der die nötigen Kenndaten hat (voll durchgesteuert 
bei einem V(GS) von -2.9 V findet man nicht so oft) und zudem in einem 
TO-220 Gehäuse (wegen Steckbrettaufbau; um SMD kommt man da aber 
anscheinend nicht herum).


Stefan us schrieb:
> Der Spannungsregler ist wahrscheinlich geeignet.
>
Danke!

> Aber den GND Pin zu unterbrechen, das geht gar nicht. Vergiss das mal
> ganz schnell wieder.
>
> Die Spannung an allen I/O Pins darf nicht höher als VCC und nicht
> niedriger als GND sein. Deswegen darfst Du das so nicht machen.
>
Allgemein ja verständlich, aber speziell hier über- bzw. unterschreite 
ich diese Grenzen doch nicht. Oder überseh ich hier was?

> Wenn Du unbedingt die Spannungsversorgung abschalten willst, dann VCC
> und niemals GND. Denn alle Signale beziehen sich auf GND. Ohne GND
> bekommst Du ein unvorhersehbares Verhalten, bis hin zur Zerstörung des
> Chips.
>
Ja ich seh jetzt, dass ich ja den GND für das Modul durch den Transistor 
in der GND Leitung verfälsche. Werd ich ab jetzt vermeiden.

> Es gibt Spannungsregler mit einem Steuereingang, der ihn abschaltet. Das
> ist besser, als ein simpler Transistor, denn am Transistor fällt
> Spannung ab, und zwar abhängig von der momentanen Stromstärke.
>
> Wenn due die Spannung abschaltest, musst Du auch alle Leitungen zum
> Mikrocontroller hin Spannungsfrei machen (z.B. auf Low oder Hochohmig
> stellen).

Weil ich sonst bei dem Uart-Rx vom STM ein undefiniertes Signal habe?


Michael schrieb:
> Markus B. schrieb:
>> 1) Weshalb fällt bei Effekt 1 nicht die gesamte Spannung am Transistor
>> ab?
>
> Weil z.B. über die Gnd-seitigen Schutzdioden der PIO8..11 und die LEDs
> Strom nach Gnd fließen kann.

Danke! Auch ne interessante Erklärung.


Ich werde dann den genannten Spannungsteiler (mit der im Datenblatt 
empfohlenen Beschaltung) an Stelle der jetzigen Transistor Schaltung 
verwenden.