Relais mit uC und NMOS ansteuern

[Bob E. (embedded_bob)]

Hi zusammen,

ich habe folgendes 12V Relais: 
https://www.mouser.de/datasheet/2/307/en-g8nd-844029.pdf  (G8ND-2S also 
180 Ohm Spule)

welches ich über einen Mikrocontroller und folgendem NMOS: 
https://www.mouser.de/datasheet/2/916/PMBF170-1599815.pdf

ansteuern will.
Am Drain liegen 12V an, die Source geht zu einem Spuleneingang. Die 
andere Seite der Spule liegt auf Masse. Ich messe 2.2V U_GS womit ich 
genau im "Typisch"-Wert des Datenblatts liege. Der Strom sollte auch 
genau richtig für die Spule sein. Trotzdem höre ich das Relais nicht 
schalten. Woran kann das liegen?

Danke für eure Hilfe/Tipps

Gruß
Bob

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Bob E. schrieb:
> Am Drain liegen 12V an, die Source geht zu einem Spuleneingang.
Falsche Beschaltung bei einem N-Kanal. Da gehört Sourse an Masse und das 
Relais zwischen +12V und Drain.

> Trotzdem höre ich das Relais nicht schalten. Woran kann das liegen?
Welche Spannung misst du am Relais? Ich tippe auf 3V.

> messe 2.2V U_GS womit ich genau im "Typisch"-Wert des Datenblatts liege.
Und die UGsth gibt an, ab wann der Mosfet typischerweise zu sperren 
beginnt. Auch wenn einige meinen, die Ugsth hätte was mit "leiten" zu 
tun.

Konkret ist es in deiner Schaltung so, dass du 5V am Gate hast, und 
deshalb der Mosfet so weit aufsteuert, bis die Spanung an der Source 
einen Wert erreicht hat, bei der ein weiteres Ansteigen die Ugs unter 
die Ugsth reduzieren würde.

Oder andersrum: wenn dein Relais 12V braucht und an der Source 
angeschlossen ist, welche Spannung müsste dann am Gate anliegen? Richtig 
irgendwas über 15V...

[Frank E. (ffje)]

Geraten, richtig verstanden? Liest sich nach Source-Folger -> Grundlagen 
Transistorschaltungen.
mfG  fE

[Bob E. (embedded_bob)]

Lothar M. schrieb:
> Bob E. schrieb:
>> Am Drain liegen 12V an, die Source geht zu einem Spuleneingang.
> Falsche Beschaltung bei einem N-Kanal. Da gehört Sourse an Masse und das
> Relais zwischen +12V und Drain.

Sicher? Wäre das lösbar wenn ich es mit einem P-Kanal tausche?

>> Trotzdem höre ich das Relais nicht schalten. Woran kann das liegen?
> Welche Spannung misst du am Relais?

An den Spulenkontakten messe ich etwa 1.1V

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Bob E. schrieb:
> An den Spulenkontakten messe ich etwa 1.1V
Also steuerst du den Mosfet sogar nur mit 3,3V an.

> Sicher?
Ja.

> Wäre das lösbar wenn ich es mit einem P-Kanal tausche?
Nein, das würde dir noch wesentlich mehr unverhoffte und überraschende 
Probleme machen. Denk einfach mal über Ugs nach, wenn S an +12V hängt 
und das G an einem uC-Pin, der 0V bzw. 3,3V kann. Denn dann ist die Ugs 
-12V bzw -8,7V und in beiden Fällen leitet der P-Mosfet voll Freude.


Einzig sinnvoller Ansatz:
nimm deinen N-Kanal-Fet und schließe ihn an wie alle anderen.
Source an GND und das Relais zwischen +12V und Drain.
Freilaufdiode nicht vergessen.

[Georg (Gast)]

Bob E. schrieb:
> Sicher? Wäre das lösbar wenn ich es mit einem P-Kanal tausche?

Nicht so einfach wie du dir das denkst. Schalte einfach die Relaisspule 
nach GND, das andere Ende an 12V, und nimm einen NFET. So macht man das 
üblicherweise.

Georg

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Georg schrieb:
> Schalte einfach die Relaisspule nach GND, das andere Ende an 12V,
Da ist ein "GN" zu viel...

[Bob E. (embedded_bob)]

Lothar M. schrieb:
> Einzig sinnvoller Ansatz:
> nimm deinen N-Kanal-Fet und schließe ihn an wie alle anderen.
> Source an GND und das Relais zwischen +12V und Drain.
> Freilaufdiode nicht vergessen.

Danke, hab wohl nen großen Denkfehler.
Das Problem ist, dass es auf einer Platine ist und ich diese gerne 
nutzen würde ohne neue Bestellung. Mal schauen ob sich da was fädeln 
lässt.

[Bob E. (embedded_bob)]

Lothar M. schrieb:
> Georg schrieb:
>> Schalte einfach die Relaisspule nach GND, das andere Ende an 12V,
> Da ist ein "GN" zu viel...

Hab ich schon gemerkt.

[Bob E. (embedded_bob)]

Also gibt es keine Möglichkeit mit Bauteiländerung diese Schaltung so 
noch zu verwenden? z.B. Transistor?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Bob E. schrieb:
> keine Möglichkeit ... diese Schaltung so noch zu verwenden?
Nein.

> z.B. Transistor?
Dann hast du 3,3V an der Basis und bei einem leitenden Transistor am 
Emitter demzufolge 0,7V weniger und somit 2,6V für das Relais. Das wird 
nicht ganz reichen...

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Hier gibt es als Service von mc.net einen ganzen Artikel darüber:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern

Danach wird vermutlich einiges klarer sein.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Bob E. schrieb:
> Also gibt es keine Möglichkeit mit Bauteiländerung diese Schaltung so
> noch zu verwenden?

Nein, zumindest keine einfache.
Mit viel Aufwand: Du könntest einen Subprint bauen, der z.B. folgende 
Schaltung enthält:

             +12V
               |
           +---+
           |   |
           R   |  
           |   |   Source
           +--|    Gate     P-Kanal Mosfet
           |   |   Drain
       Z-Diode |   
           |   |
     o-----+   |
               |
             Relais mit Freilaufdiode
               |
              GND

Aber trotzdem ist es Murks und kritisch zu dimensionieren.
Ich würde Leiterbahnen aufkratzen und Drähtchen verlegen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Dietrich L. schrieb:
> Aber trotzdem ist es Murks
Das merkt man spätestens, wenn die 12V nicht aus einem Netzteil mit 
12,0V kommen, sondern aus der legendären Autobatterie.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Wenn schon mit Highside, dann nicht mit Z-Diode, sondern mit Transistor.

[H. H. (Gast)]

Lothar M. schrieb:
> Das merkt man spätestens, wenn die 12V nicht aus einem Netzteil mit
> 12,0V kommen, sondern aus der legendären Autobatterie.

Die Batterie ist nicht schuld! Der Rest vom Auto schon...

[Bob E. (embedded_bob)]

Dietrich L. schrieb:
> Aber trotzdem ist es Murks und kritisch zu dimensionieren.
> Ich würde Leiterbahnen aufkratzen und Drähtchen verlegen.

Das geht wohl nicht. Der eine Spulenanschluss den ich auf Masse gelegt 
habe ist in einer inneren Schicht und Rund um den Kontakt über ein 
Polygon mit Masse verbunden. Also eine Seite des Relais muss auf Masse 
bleiben damit kann ich dann nicht die Kontakte an +12V und Drain legen.

[Bob E. (embedded_bob)]

Ein High-Side IC mit dem selben (oder ähnlichen Footprint) den ich mit 
dem MOSFET austauschen kennt nicht zufällig jemand? Zum Schalten wie auf 
dem Bild zu sehen.

[M.A. S. (mse2)]

Das ist wohl einer der häufigsten Fehler, die Anfänger immer wieder 
machen:
Sourcefolger oder Emitterfolger statt Source- oder Emitterschaltung.

(Ich geb's zu: das ging mir vor dem Studium auch so.)

[Dietrich L. (dietrichl)]

Matthias S. schrieb:
> Wenn schon mit Highside, dann nicht mit Z-Diode, sondern mit Transistor.

Das ist natürlich besser, aber dann braucht er einen zusätzlichen 
GND-Anschluss.
Meine "Murks-Schaltung" war ja deshalb so, damit man mit den 3 
Anschlüssen des NMOS-FETs auskommt.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Bob E. schrieb:
> Ein High-Side IC mit dem selben (oder ähnlichen Footprint) den ich mit
> dem MOSFET austauschen kennt nicht zufällig jemand? Zum Schalten wie auf
> dem Bild zu sehen.

Ich vermute mal, dass es sowas nicht gibt.
Etwas Ähnlichkeit hätte noch ein SSR mit MOSFET-Ausgang. Aber dann 
braucht man noch einen zusätzlichen GND für die LED am Eingang + 
Vorwiderstand.
Und ob es sowas mit ähnlichem Footprint gibt, ist doch sehr fraglich...

[Bob E. (embedded_bob)]

Dietrich L. schrieb:
> Bob E. schrieb:
>> Ein High-Side IC mit dem selben (oder ähnlichen Footprint) den ich mit
>> dem MOSFET austauschen kennt nicht zufällig jemand? Zum Schalten wie auf
>> dem Bild zu sehen.
>
> Ich vermute mal, dass es sowas nicht gibt.
> Etwas Ähnlichkeit hätte noch ein SSR mit MOSFET-Ausgang. Aber dann
> braucht man noch einen zusätzlichen GND für die LED am Eingang +
> Vorwiderstand.
> Und ob es sowas mit ähnlichem Footprint gibt, ist doch sehr fraglich...

Wäre dieses hier nutzbar?
https://www.mouser.de/datasheet/2/268/mic2514-1760079.pdf

Dass es nicht auf den Footprint passt ist klar. Da könnte man dann 
fädeln und mit Heißkleber arbeiten.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Dietrich L. schrieb:
> Das ist natürlich besser, aber dann braucht er einen zusätzlichen
> GND-Anschluss.

Am Relais wäre ja einer. Aber dazu müsste man das Layout mal sehen und 
schauen, ob man da was reingestrickt kriegt, bzw. unter der Platine 
Drähtchen verlegen kann.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Bob E. schrieb:
> Wäre dieses hier nutzbar?
Ja, im Grunde schon. Das Ding ist halt absoluter technischer Overkill. 
Und recht teuer.

> Da könnte man dann fädeln und mit Heißkleber arbeiten.
Das kannst du doch auch mit dem Mosfet, den du eh' schon hast. Oder ist 
das Layout auch noch so ungünstig, dass du die Relaisanschlüsse nicht 
mehr abklemmen kannst?

[Teo D. (teoderix)]

Lothar M. schrieb:
> dass du die Relaisanschlüsse nicht
> mehr abklemmen kannst?

Bob E. schrieb:
> Dass es nicht auf den Footprint passt ist klar. Da könnte man dann
> fädeln und mit Heißkleber arbeiten.

Geht doch sicher auch mit dem Relais?

[Bob E. (embedded_bob)]

Lothar M. schrieb:
>> Da könnte man dann fädeln und mit Heißkleber arbeiten.
> Das kannst du doch auch mit dem Mosfet, den du eh' schon hast. Oder ist
> das Layout auch noch so ungünstig, dass du die Relaisanschlüsse nicht
> mehr abklemmen kannst?

Richtig, die Kontakte sind nicht auftrennbar. Vorallem der GND Kontakt 
der einen Spule

[Route_66 H. (route_66)]

PhotoMOS ginge nicht?