Spannungsversorgung: Batterie und USB

[Sven Denzler (Gast)]

Mahlzeit!

Die Spannungsversorgung einer Schaltung möchte ich gerne per Batterie 
lösen. Allerdings befindet sich noch ein RS232 <-> USB-Wandler im Layout 
(FT232RL). Ich brauche außerdem 2 Spannungen: 3,3V und 5V. Nun bietet 
sich an, die Versorgung entweder aus der USB-Schnittstelle ODER aus der 
Batterie zu nehmen. Die Lithium-Batterie möchte ich aber ungern laden. 
Erster Gedanke war: Schottky-Diode nach der Batterie (siehe angehängter, 
hingerotzter Schaltplan).

Nun tun sich da folgende Fragen auf, die ich wegen meines Unwissens 
nicht klären konnte. Die Beiträge im Forum habe ich gelesen, beantworten 
die Fragen aber nicht oder nicht vollständig.

- Der FTDI besitzt einen Pin, an dem 3,3V 'rauskommen', wenn ich mit 5V 
aus der USB-Schnittstelle versorge. Wird der USB-Anschluss nicht 
verwendet, bekommt der 3,3V-Pin aus der anderen Richtung 3,3V. Verträgt 
der das? Im Datenblatt ist hierzu nichts angegeben.

- Eine Ladungspumpe macht mir aus den 3,3V von der Batterie 5V (3,3V für 
Mikrocontroller, 5V bspw. für Sensor). Wird per USB gepowered, läuft die 
Ladungspumpe und macht aus 3,3V (vom FTDI) 5V, die wiederum zum FTDI und 
zur Schnittstelle kommen... Aua?!

- Abgesehen von wenigen uA bekommt die Batterie keinen 'Ladestrom', der 
dann auch nicht stört. Sehe ich das richtig?

Wie bekommt man das richtige Denken bei solchen Problemen in den Griff? 
Ich habe schon immer Probleme damit, mir vorzustellen, was passiert, 
wenn zwei oder mehr Spannungen wie hier auftreten. Knoten- und 
Maschenregeln sind mir schon ein Begriff. Aber was passiert im IC wenn 
eine Spannung anliegt, wo eigentlich eine rauskommen soll?

Vielen Dank für's lesen und mitdenken!
Sven

[Sven Denzler (Gast)]

Offensichtlich ist das ein sehr beliebtes Thema. Entweder seid ihr so 
ratlos wie ich, oder es liegt an meiner Fragestellung...

Wie auch immer, den anderen Beiträgen entnehme ich, dass wohl Dioden der 
Weg zum Glück sind. Demnach werde ich dann zusätzlich noch oben bei "5V 
von USB" eine Diode vorsehen, die die rückwärtige Spannung bei 
Batteriebetrieb zur USB-Schnittstelle verhindert. Dadurch wird dann auch 
gleichzeitig der FTDI-Schnittstellenwandler nicht mit Spannung versorgt, 
der dann unnötig Strom verbrauchen würde.

Dennoch habe ich ein ungutes Gefühl wegen Spannung rein, wo Spannung 
raus...

[Greg (Gast)]

Hallo,

>- Der FTDI besitzt einen Pin, an dem 3,3V 'rauskommen', wenn ich mit 5V
>aus der USB-Schnittstelle versorge. Wird der USB-Anschluss nicht
>verwendet, bekommt der 3,3V-Pin aus der anderen Richtung 3,3V. Verträgt
>der das? Im Datenblatt ist hierzu nichts angegeben.

Das ist falsch, der 3,3V Pin heißt 3V3OUT und ist somit ein Ausgang, der 
max. 50mA liefert. Also nicht einfach mit 3,3V verbinden wie im 
Stromlaufplan zu sehen!!!

Aus dem Datenblatt:

+3.3V output from integrated LDO regulator. This pin should be decoupled 
to ground using a 100nF capacitor. The main use of this pin is to 
provide the internal +3.3V supply to the USB transceiver cell and the 
internal 1.5kΩ pull up resistor on USBDP. Up to 50mA can be drawn from 
this pin to power external logic if required. This pin can also be used 
to supply the VCCIO pin.

Der 3V3OUT-Pin kann auch an VCCIO angeschlossen werden, dann haben die 
I/Os nicht TTL, sondern 3,3V Pegel. Das Datenblatt gibt also alle Infos 
dazu...

Gruß

[Markus F. (5volt)]

> Abgesehen von wenigen uA bekommt die Batterie keinen 'Ladestrom', der
> dann auch nicht stört. Sehe ich das richtig?
Der Ladestrom ist praktisch gleich Null, weil die Schottky-Diode ja kaum 
Rückwärtsstrom fließen lässt.


> Eine Ladungspumpe macht mir aus den 3,3V von der Batterie 5V (3,3V für
> Mikrocontroller, 5V bspw. für Sensor). Wird per USB gepowered, läuft die
> Ladungspumpe und macht aus 3,3V (vom FTDI) 5V, die wiederum zum FTDI und
> zur Schnittstelle kommen... Aua?!
Dagegen hilft auch eine Schottky-Diode am Ausgang vom LTC1928.

> Der FTDI besitzt einen Pin, an dem 3,3V 'rauskommen', wenn ich mit 5V
> aus der USB-Schnittstelle versorge. Wird der USB-Anschluss nicht
> verwendet, bekommt der 3,3V-Pin aus der anderen Richtung 3,3V. Verträgt
> der das? Im Datenblatt ist hierzu nichts angegeben.
In aller Regel verträgt ein Längsregler das, zu empfehlen ist es aber 
nicht. Außerdem könnte ein Strom in den FT232 hinein fließen, der den 
Chip nicht beschädigt, aber eben die Batterie entlädt. Auch hier hilft 
eine Schottky-Diode...

[Michael (Gast)]

Das mit dem USB würd ich mir nochmal überlegen. 5V ist das nominale aber 
das darf wie weit runter? Irgendwas um die 4V. Nur mal so am Rande 
bemerkt ;)