Pololu Mini Pushbutton Power Switch with Reverse Voltage Protection, LV

Die Pololu Pushbutton Power Switches sind durchdachte Alternativen zu sperrigen mechanischen Schaltern für die Steuerung der Stromversorgung. Die Hauptfunktion ist eine tasterbasierte, selbsthaltende Stromsteuerung: Ein Druck schaltet die Stromversorgung ein, ein weiterer schaltet sie aus. Zusätzliche Steuereingänge ermöglichen fortgeschrittene Anwendungen wie die automatische Abschaltung durch das versorgte Gerät. Diese Niederspannungsversion (LV) arbeitet mit 2.2 V bis 20 V und kann Dauerströme bis etwa 6 A liefern.

Der Pololu Pushbutton Power Switch ist ein kompakter elektronischer Leistungsschalter mit integriertem Verpolungsschutz, der über einen Taster gesteuert wird: Ein Druck schaltet die Stromversorgung ein, ein weiterer schaltet sie aus. Es handelt sich um ein patentiertes Design, das ursprünglich für unsere eigenen Produkte als Alternative zu sperrigen mechanischen Schaltern entwickelt wurde. Da der geschaltete Strom nicht durch den mechanischen Schalter fließt, kann eine große Auswahl kleiner Schalter für geringe Leistungen verwendet werden, um erhebliche Leistungen zu steuern. Durch die Verwendung von Tastern können außerdem mehrere Taster parallel geschaltet werden, um die Stromversorgung einer Last zu steuern.

Auf der Platine ist bereits ein kleiner Taster montiert, und sie bietet praktische Anschlusspunkte, um externe Druck- oder Kurzhubtaster parallel anzuschließen. Außerdem stehen mehrere alternative Tasteranschlüsse zur Verfügung, mit denen sich ein reiner Einschalt- oder reiner Ausschaltbetrieb realisieren lässt, und zusätzliche Eingänge ermöglichen weitere Steuerungsoptionen – etwa dass die Last ihre eigene Stromversorgung abschalten kann, was bei Akkutypen, die empfindlich auf Tiefentladung reagieren, von Vorteil sein kann.

Blockschaltbild des Pushbutton Power Switch mit Verpolungsschutz.

Der Schalter und die Steuereingänge bestimmen den Zustand einer Halteschaltung, die wiederum zwei Leistungs-MOSFETs steuert, durch die der Hauptstrom fließt. Die Pololu Pushbutton Power Switches sind in zwei Versionen erhältlich:

• Mini Pushbutton Power Switch LV
• Mini Pushbutton Power Switch SV

Der wesentliche Unterschied zwischen den Modulen ist der verwendete MOSFET, der Betriebsbereich und Leistungsfähigkeit bestimmt:

	LV	SV
Absolute Maximalspannung:	20 V	40 V
Empfohlene Betriebsspannung:	2.2 V bis 16 V	4.5 V bis 32 V
Gesamter Einschaltwiderstand der MOSFETs (max.)	26 m? @ 1.8 V
	16 m? @ 4.5 V	90 m? @ 4.5 V
		50 m? @ 10 V
Dauerstrom bei 55°C(1)	3.0 A	2.0 A
Dauerstrom bei 150°C(1)	6.0 A	4.3 A
Maximaler Strom	12 A	7.2 A
Stromaufnahme im eingeschalteten Zustand(2)	~210 ?A/V	~120 ?A/V
Stromaufnahme im ausgeschalteten Zustand	~0.01 ?A	< 0.01 ?A
LED-Farbe	rot	grün
Größe	0.6? × 0.7? × 0.12?
Gewicht	0.6 g

1 Bei einer Umgebungstemperatur von 22°C in ruhender Luft.

2 Der Strom im eingeschalteten Zustand wird von der Anzeige-LED dominiert; er ist ungefähr proportional zur Eingangsspannung.

Bitte beachten Sie, dass dieser Schalter im Vergleich zu mechanischen Schaltern einige Nachteile hat; machen Sie sich daher vor dem Einsatz in Ihrem System mit diesem Produkt gründlich vertraut.

Im Vergleich zu den früheren Versionen der Pololu Pushbutton Power Switches liefern die neuen Versionen weniger Strom, bieten aber deutlich erweiterte Betriebsspannungsbereiche sowie Verpolungsschutz und mehr Steuerungsoptionen. Größe und Pinbelegung haben sich geändert, sodass die neuen Versionen nicht als direkter Ersatz für die alten verwendet werden können.

Vorteile und Einschränkungen

Der Pololu Pushbutton Power Switch eignet sich gut für seinen vorgesehenen Einsatzzweck als DC-Netzschalter für kleine Roboter; da er sich jedoch grundlegend von einem mechanischen Netzschalter unterscheidet, sollten Vor- und Nachteile sorgfältig abgewogen werden.

Vorteile gegenüber mechanischen Schaltern:

• Kompakte Größe
• Verpolungsschutz
• Ermöglicht mehrere (parallele) Schalter für eine bessere Bedienbarkeit
• Besseres Einschaltverhalten als ein prellender mechanischer Schalter
• Begrenzte LC-Spannungsspitzen bei niederohmigen Lasten
• Ermöglicht Selbstabschaltung (OFF-Eingang)
• Ermöglicht die Steuerung des Schaltzustands durch ein externes digitales Gerät (Eingänge ON und CTRL)
• Kompatibel mit Breadboards und Lochrasterplatinen (0.1″-Raster)

Nachteile gegenüber mechanischen Schaltern:

• Der Schalter arbeitet nur in eine Richtung (eine an VOUT angelegte Spannung kann nicht zu VIN geschaltet werden)
• Begrenzter Betriebsspannungsbereich
• Der Schalter kann seinen Zustand verlieren, wenn die Stromversorgung getrennt wird (beim ersten Anlegen der Spannung ist der Schalter in der Regel aus, nahe der Obergrenze des Betriebsbereichs kann er jedoch auch eingeschaltet starten)
• Schaltet nur Gleichstrom (behält seinen Zustand bei Unterbrechungen der Stromversorgung oder starken Störungen nicht bei)
• Keine vollständige galvanische Trennung im ausgeschalteten Zustand

Wir bieten außerdem einen MOSFET-Schiebeschalter mit Verpolungsschutz an, der mehrere dieser Nachteile vermeidet.

Verwendung des Pushbutton Power Switch

Die einfachste Art, den Pushbutton Power Switch zu steuern, ist der montierte Taster: Ein Druck schaltet die Stromversorgung ein, ein weiterer schaltet sie aus. Alternativ kann ein separater Taster, etwa ein abgesetzt in einem Bedienfeld montierter Taster, an die Pins A und B angeschlossen und stattdessen verwendet werden. Für mehrere Bedienstellen können mehrere Taster parallel geschaltet werden, und jeder der parallelen Taster, einschließlich des Tasters auf der Platine, kann den Schalter ein- oder ausschalten. Die Halteschaltung führt eine gewisse Tastenentprellung durch, Taster mit starkem Prellen (mehrere ms) funktionieren mit diesem Produkt jedoch möglicherweise nicht zuverlässig.

Weitere Steuerungsoptionen stehen über die Tasteranschlusspins und drei Steuereingänge zur Verfügung:

Die Eingangsschaltungen der drei Steuereingänge sind unten dargestellt:

Der Pushbutton Power Switch ist mit lötfreien Breadboards und Lochrasterplatinen im Standardraster von 0.1″ kompatibel. Für solche Anwendungen können die mitgelieferten Stiftleisten an die Platine des Schalters gelötet werden. Alternativ können für Anwendungen ohne Breadboard Drähte direkt an die Platine gelötet werden. Achten Sie bei Hochstromanwendungen darauf, dass die Drähte den Strom sicher führen können. Für jeden Stromknoten stehen zwei Pads/Pins zur Verfügung; bei Anwendungen mit mehr als 5 A sollten mehrere Pads verwendet werden.

Hinweise zu Wärme und Verlustleistung

Da MOSFETs im eingeschalteten Zustand im Wesentlichen wie Widerstände wirken, ist die Leistung, die die Platine erwärmt, proportional zum Quadrat des durchfließenden Stroms. Die Vergleichstabelle oben auf dieser Seite zeigt typische Ströme, die die MOSFETs auf 55°C erwärmen – dabei werden sie spürbar warm, sind aber im Allgemeinen noch gefahrlos berührbar –, sowie Ströme, die die MOSFETs auf 150°C erwärmen, die absolute Grenze für die MOSFETs. Bei ausreichender Kühlung oder kurzzeitig, wenn die MOSFETs anfangs nicht heiß sind, lassen sich Ströme bis zu den angegebenen Maximalwerten erreichen.

Verhalten an den Grenzen des Betriebsbereichs

Der Betriebsbereich des Schalters wird durch die Fähigkeit begrenzt, den Zustand zuverlässig zu wechseln. Bei niedrigen Spannungen lässt sich der Schalter nur schwer einschalten, und er schaltet sich selbst ab, sobald die Spannung weit genug sinkt (typischerweise 3 V bei der SV- und 1.5 V bei der LV-Version). Bei hohen Spannungen ist es wahrscheinlicher, dass sich die Schalter beim ersten Anlegen der Spannung einschalten. Die Zuverlässigkeit des Ausschaltens hängt von einer Kombination aus Versorgungsspannung, Prellen des Tasters und Störungen auf der Versorgungsleitung ab. Bei Anwendungen am oberen Ende des Betriebsbereichs sollten Tests durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass sich das Gerät ordnungsgemäß ausschalten lässt.