Включение/выключение модуля 30-50 мА с 3,3 В Arduino-подобным GPIO

В моем проекте Arduino 3.3V у меня возникла проблема с отключением модуля GPS.

Когда он «спит» с командой, он потребляет 2 мА, что слишком много для моего проекта. Насколько я понимаю, мне нужно построить полевой транзистор с высокой стороной для включения / выключения модуля.

Обязательно ли использовать транзистор BC212B (PNP)? Почему текущий отрицательный?

Я прочитал эту проблему для высокого бокового переключателя:

«В этом случае было бы невозможно выключить переключатель, потому что VB (подключение к управляющему выводу) всегда будет меньше, чем VE».

Поскольку LiPo составляет 3,3–4,2 В, а, насколько мне известно, контакты пера ~ 3,3 В, это проблема. Верно? Итак, мне нужен MOSFET или NPN, например BC546 ?

Я попробовал две диаграммы, они правы?

Низкий боковой переключатель (я думаю, не рекомендуется)

введите описание изображения здесь

Высокий боковой переключатель (рекомендуется, но непригоден?)

ОБНОВЛЕНО High Side Switch со всеми соединениями

Моя установка Feather 32u4 (макс. 10 мА на контакт) 3,3 В

Модулю GPS требуется 20-25 мА (предположим, 30 мА), но в будущем мне может понадобиться более прожорливый модуль ~ 50 мА.

Я хочу низкий уровень мощности, как этот парень.

Моя идея состоит в том, чтобы питать транзистор (BC549) от липо-батарейки 3.3V - 4.2V и управлять транзистором выходным контактом Feather.

Если я понял основное из транзисторов, чем больше ток в базе, тем больше ток на выходе (устройстве). Я должен подать 0,1 мА, чтобы иметь 50 мА на выходе транзистора (худший случай: холодный), верно?

В спецификациях BC557B PNP цифры положительные.

Вопросы:

  1. Могу ли я включать и выключать модуль GPS с помощью транзистора?

  2. Какой резистор взять за основу для низкого потребления для сценария 30 мА и сценария 50 мА? 3,3К (30мА) и 1,1К (50мА)?

  3. Я читал, что у меня потери с транзистором 0,2В (или 0,6В?), так что когда моя батарея пойдет на 3,4 вольта мой модуль будет проблематичным? Я думаю, что ему нужно 3,3 вольта не уверен насчет 3В.

ОБНОВЛЕНИЕ: добавлены все компоненты

Конечно, некоторые контакты модуля GPS, которые вы показали разомкнутой цепью, будут подключены, включая TX, RX и другие? Подключенные контакты могут обеспечить текущие пути, которые сбивают с толку ваши попытки отключения питания и могут действительно испортить внутренности модуля GPS. Вы действительно должны показать полную схему.
Да, TX/RX подключены к Feather (слева), а также LIS3DH к I2C и Vo + GND пера (слева)
@glen_geek обновлен со всеми устройствами/подключениями.
На схеме GPS Featherwing показан встроенный P-канальный МОП-транзистор. Его затвор притянут к земле с помощью резистора. Таким образом, GPS включен по умолчанию. Ворота МОП-транзистора доступны для вытягивания с помощью вашего Feather 32U4 (который отключит питание GPS). Почему вы не используете эту функцию для отключения питания GPS Featherwing ?
Спасибо за прочтение схемы. Вы говорите о контакте EN GPS? Я уже сделал это, но у меня есть +2 мА. По этой причине я хочу как-то «обрезать» линию. Оставляю только линию на аккумулятор (7мкА)
Как вы думаете, почему предложенный вами внешний переключатель верхнего плеча будет отключать питание более успешно, чем встроенный ENABLE? Эти 2 мА текут от какого-то другого вывода, вероятно, от ввода-вывода Feather 32U4 в GPS Featherwing . Вы можете уменьшить эти 2 мА почти до нуля, запрограммировав все контакты ввода-вывода на логический 0. Один или несколько контактов могут быть подключены к логической 1... отсюда и 2 мА. Установка ввода-вывода в состояние high-Z перед отключением GPS — еще один вариант.
@glen_geek спасибо за внимание! Поэтому я должен отключить серийный номер и попробовать Z-состояние (я не знаю, что это такое). Попробую последовательную остановку и контакты TX / RX для вывода и логического 0. Я также попытаюсь физически удалить контакты TX / RX после сна GPS, чтобы проверить, протекает ли ток.

Ответы (2)

Забудьте о 300 мкА сна с этим пером, чипы зарядного устройства и регулятора напряжения потребляют около 1 мА каждый, ничего не делая...

Запустите GPS от того же источника питания, что и MCU, и ваша схема PNP (с добавленным подтягивающим резистором к базе) будет работать.

Спасибо за комментарий. У меня 0,3 мА (300 мкА) только с пером. При подключении GPS (после сна) у меня +2ма (2,6мА с акселерометром LIS3DH). Я думаю, что мое зарядное устройство сломалось. Может быть, это причина. :) Зарядное устройство потребляет, когда нет VBUS?
«Запустите GPS от того же источника питания, что и MCU, и ваша схема PNP (с добавленным подтягивающим резистором к базе) будет работать». Это вторая схема, верно №1? У меня была другая идея. Запустите GPS не от батареи, а от 3Vo Feather, поэтому вопрос «В этом случае было бы невозможно выключить переключатель, потому что VB (подключение к управляющему выводу) всегда будет меньше, чем VE». будут устранены. Верно? #2
KRG, вы только что выразили мое предложение другими словами....
Спасибо! «тот же источник», на мой взгляд, был аккумулятором, но, очевидно, вы имели в виду после регулятора.
Готово, но резистор 3.3K не подходит. Даже 680Р ошибается - не хватает тока на эмиттере. Работает на 330р. Нужно проверить на длительный срок.

Что касается вопроса о транзисторе BJT PNP в качестве переключателя включения / выключения на высокой стороне, транзистор должен быть смещен, чтобы работать в области насыщения, когда «включено», и в области отсечки, когда «выключено».

В каждом соответствующем листе данных ниже найдите раздел Collector-Emitter Saturation Voltage. Обратите внимание, что для всех трех устройств отношение тока коллектора к току базы составляет примерно 20. Кроме того, максимальное и наихудшее падение напряжения Vce = 0,6 вольт. Ток базы должен быть достаточным, чтобы привести транзистор в состояние насыщения при максимальном токе, потребляемом нагрузкой, поэтому вы должны уменьшить сопротивление базы, чтобы увеличить ток базы по мере необходимости. Схема проектирования аналогична для MOSFET, хотя заряд затвора включает устройство с небольшим потребляемым входным током, а падение напряжения сток-исток заменит напряжение коллектор-эмиттер для состояния насыщения «ВКЛ».

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/BC556B-D.PDF

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/BC212B-D.PDF

https://diotec.com/tl_files/diotec/files/pdf/datasheets/bc546.pdf