Bausatz: Auto Power Off für Mikrocontroller

Diese Auto-Power-Off-Schaltung ist eine Selbsthalteschaltung, die Elektroniker als bistabile Kippstufe oder Flip-Flop bezeichnen würden. Es geht bei dieser Schaltung darum, einen Mikrocontroller vollständig von der Stromversorgung getrennt zu halten. Über ein externes Ereignis, z. B. einen Taster, wird die Stromversorgung eingeschaltet. Über einen GPIO kann der Mikrocontroller die Schaltung zurücksetzen und die eigene Stromversorgung abschalten.

Die Basis für diese Schaltung ist eine Selbsthalteschaltung mit Reset-Funktion. Der Unterschied ist, dass diese Schaltung an die Erfordernisse beim Anschluss eines Mikrocontrollers optimiert ist. Wichtig ist hierbei, dass der Mikrocontroller mit der Schaltung verbunden sein muss, damit die Selbsthaltung funktioniert.

Wichtige Hinweise

Die MOSFETs wurden nach guter Verfügbarkeit, geringem Preis und praktikablen Gehäuse (TO-92) ausgewählt. Sie sind für diesen Anwendungsfall nicht optimal, aber zweckmäßig. Die Effizienz lässt zu wünschen übrig. In den meisten Anwendungen sollte die Schaltung funktionieren.

Die Bauteile sind für eine Betriebs- und Signalspannung von mindestens 3,3 Volt geeignet. Je höher die Spannung, desto effizienter ist die Schaltung. Der Laststrom I_D(max) durch den MOSFET1 darf maximal 200 mA betragen.
Muss der Laststrom durch den MOSFET größer sein, dann kann man einen FQP27P06, einen P-Kanal-MOSFET im TO-220-Gehäuse, verwenden. Aber, der schaltet bei weniger als 4,0 Volt noch weniger gut durch.

Bauteile

• 2 x 2er Klemmleiste KF301, blau
• 1 x 3er Klemmleiste KF301, rot
• 1 x Stück Draht

• MOSFET1: P-Kanal-MOSFET BS250
• MOSFET2: N-Kanal-MOSFET BS170
• R1: Metallfilm-Widerstand 100 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Orange)
• R2: Metallfilm-Widerstand 100 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Orange)
• R3: Metallfilm-Widerstand 470 Ohm (Gelb-Violett-Schwarz-Schwarz)

Alternativen:

• R1: Metallfilm-Widerstand 10 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Rot)
• R2: Metallfilm-Widerstand 10 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Rot)
• R3: Metallfilm-Widerstand 100 Ohm (Braun-Schwarz-Schwarz-Braun)

Kennzeichnung und Anschlussbelegung

• Widerstand
• MOSFET
• Steckbrett und Zubehör zum Experimentieren

Die Selbsthaltung funktioniert nicht

Die Selbsthaltung funktioniert bei dieser Schaltung nur dann, wenn ein GPIO des Mikrocontrollers mit dem Reset-Eingang der Schaltung verbunden ist.

1. Bitte prüfe noch einmal die Verkabelung der Stromversorgung und ganz wichtig des GPIOs, der für die Power-Off-Funktion verantwortlich ist.
2. Prüfe den Aufbau mit der Power-Off-Funktion zuerst mit dem Demo-Programmcode.

Die Abschaltung funktioniert nicht

Stelle sicher, dass die grundsätzliche Funktion des Programmcodes auch ohne die Ausschalt-Funktion ausgeführt wird. Implementiere die Power-Off-Funktion erst ganz am Schluss, wenn es darum geht, dass der Aufbau abgeschaltet werden soll.

Nach der Abschaltung wird der Programmcode trotzdem ausgeführt

Der Mikrocontroller führt den Programmcode schneller aus, als die Selbsthalteschaltung tatsächlich abschaltet. Deshalb muss der Programmcode nach dem Setzen des Power-Off-GPIOs zu Ende sein.
Wenn, z. B. aufgrund einer Schleife, weiterer Programmcode ausgeführt werden könnte, dann sollte direkt nach dem Setzen des Power-Off-GPIOs ein time.sleep(1) erfolgen. Vor Ablauf dieser Zeit sollte die Abschaltung der Selbsthaltung erfolgt sein.