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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Dioden ersatz


Autor: Chris (Gast)
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Hallo,
ich bin verzweifelt auf der Suche nach einer Ersatzschaltung für das 
gezeigte Bild. Ich habe 2 verschiedene Gehäuse. Das eine Gehäuse 
beinhaltet die Ladeschaltung. Das andere Gehäuse beinhaltet eine Lithium 
Polymer Akku. Die beiden Gehäuse werden über einen Konnektor miteinander 
verbunden um den Akku zu laden. Nun soll jedoch am Konnektor von Gehäuse 
2 nicht dauerhaft eine Spannung anliegen. Aus dem Grund dacht ich an 
eine Diode. Das Problem einer Diode ist jedoch das bekanntlich eine zu 
hohe Spannung abfällt um den Akku zu laden(CCCV). Dannach habe ich eine 
Testaufbau mit einem P-Mosfet als Diode welcher von einem npn-Transistor 
geschaltet wird aufgebaut. Jedoch ist dieser dauerhaft aufgrund von VBAT 
durchgeschaltet (es muss High-Side geschaltet werden).
Nun ist die Frage ob es möglich ist mit einer Schaltung mein Problem zu 
lösen. Das Problem ist wie beschrieben, dass keine Spannung an dem 
Konnektor von Gehäuse 2(Schaltung 2) anliegen darf.
Ich hoffe ihr könnt meine Schilderung verstehne.

Danke schonmal,
Chris

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Kann es sein, dass du einen Smart Power Switch suchst bzw. diskret 
nachbauen willst?

Warum nimmst du keinen besser geeigneten Konnektor? Bei einer 
Hohlstecker/Hohlbuchsen-Kombination liegt auch keine Spannung am 
Gehäuse.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Chris schrieb:
> Das Problem ist wie beschrieben, dass keine Spannung an dem
> Konnektor von Gehäuse 2(Schaltung 2) anliegen darf.

Und wie willst du den Akku dann entladen?

Autor: Chris (Gast)
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@  Alexander

der Akku muss nicht entladen werden.

@Stefan

Die beiden Gehäus werden über eine Feder(Ladeschaltung) und einem 
Metallplätchen verbunden. Gemacht wird dies da das Gehäuse Wasserdicht 
sein soll. Zudem ist das Gehäuse leider schon vorgegeben. Gewünscht ist 
eigentlich nur ein Analoger Schalter. Diese funktionieren jedoch nicht 
aufgrund der Spannung VBAT.

Chris

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Chris schrieb:
> der Akku muss nicht entladen werden.

Jetzt bin ich schon erstaunt. Kläre mich mal auf wofür man so einen Akku 
braucht.


Hier ist eine Lösung mit Mosfet der sich wie eine ideale Diode verhält.
Beitrag "Re: Verpolungsschutz mit kleinem Spannungsabfahl"

Dabei darf allerdings die Spannung am Akku nicht über 15V gehen.

Autor: Ulrich (Gast)
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Man kann den gewünschten Effekt erreichen, indem man das Gate des 
P-Mosfets mit eimem OP oder Komperator schaltet. Der MOSFET wird nur 
eingeschatet, wenn die Spannung am Eingang um mehr als etwa 1-5 mV über 
der am Akkusliegt. Gespeißt wird der OP von der Spannung vor dem Akku. 
Ganz ohne Spannungabfall geht es nicht, aber immerhin fast.

Das Problem könnte ein kleiner Stormverbrauch der Schaltung aus dem Akku 
sein. Ich bin mir nicht sicher ob es geht den Strom ganz von der anderen 
Seite zu nehmen.

Autor: Chris (Gast)
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@Alexander S.
Diese Schaltung habe ich auch schon gefunden. Sie funktioniert bei 
meiner Anwendung jedoch nicht (nur Verpolungsschutz), da das Gate 
dauerhaft auf Masse liegt, wodurch der Mosfet dauerhaft in beide 
richtung Leitend ist. Damit habe ich wieder das Problem, dass am 
Konnektor eine Spannung anliegt und dadurch eine Kurzschluss zwischen 
Vcc und GND enstehen könnte. Und entladen wird der Akku natürlich von 
der Schaltung in Gehäuse 2 ^^.

@Ulrich
Das mit dem Komparator kling ganz interessant, werde es mal testen. 
Wobei der Schaltungsaufwand wieder groß ist. Hätte eher an so einer 
Lösung wie die von Alexander gedacht. Jedoch scheint mir dies nicht 
möglich zu sein.

Autor: Jan F. (fenki)
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Nimm einen Pol ueber einen Reed-Schalter. Den Magneten machst Du an die 
richtige Stelle im Gehaeuse des Ladegeraetes...
Braucht keinen extra Strom vom Akku. Und nur einen Pol abklemmen reicht 
ja um einen Kurzschluss zu verhindern. Mit Federn / Plaettchen musst Du 
beim Laden ja eh beide Gehaeuse gut positionieren, sollte also kein 
Problem sein.

Gruss
Fenki

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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So müsste es gehen:
  o---+----+ +--------+--o
      |    ---        |
     .-.   --.        |
     | |     |   ___  |
  S  | |10k  +--|___|-+
  t  '-'     |           A
  e   |    |/    100k    k
  c   +----|             k
  k   |    |>            u
  e  .-.     |
  r  | |     |
     | |10k  |
     '-'     |
      |      |
  o---+------+-----------o
(created with AACircuit tech-chat.de)

Autor: Ulrich (Gast)
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Die Idee mit dem Reed Kontakt ist wahrscheinlich das einfachste.
Wenn die Leistung des Reedkontaktes nicht ausreicht, dann halt ein FET 
dazu.

Autor: Chris (Gast)
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Alexander Schmidt schrieb:
> So müsste es gehen:

Kommt da noch etwas vor den Transistor? Ich kann es leider nicht genau 
erkennen.

Chris

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Chris schrieb:
>> So müsste es gehen:
> Kommt da noch etwas vor den Transistor?

Über dem NPN-Transistor ist noch ein P-Kanal Mosfet. Gate an den 
Kollektor vom NPN, Source am Akku und Drain am Kontakt links.

Wird eine Spannung an den Kontakt gelegt leitet der NPN und zieht das 
Gate vom Mosfet auf 0V. Somit wird er eingeschaltet.

Autor: Christoph G. (tichris)
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Hey,

danke für die Antwort, aber hält sich der Mosfet nicht wieder selbst am 
leben? Er leitet doch in beide Richtungen oder wie wird das hier 
verhindert?
Das heißt wenn man ihn einmal durchgeschaltet hat, ist er dauerhaft 
leitend und es liegt wieder die Akkuspannung am Konnektor an?

Chris

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Christoph G. schrieb:
> aber hält sich der Mosfet nicht wieder selbst am leben?

Ja das tut er.

Daher im Anhang eine geänderte Version.
In der Simulation läuft sie, ausprobiert habe ich sie noch nicht.

Autor: Chris (Gast)
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Hi,


ich habe die Schaltung gerade aufgebaut. Leider habe ich einen 
Spannungsabfall von 100mV (der bei nem RSON von 76mOhm kleiner sein(Mein 
Fet PMV65XP)).  Vllt. liegt das auch an den schlechten anschlüssen vom 
Steckbrett. Naja werde jetzt erstmal versuchen einen LiPo über diese 
Schaltung zu laden (natürlich mit vorgeschaltetem Laderegler ^^).
Die Schaltung funktionert bis auf den Spannungsabfall sehr gut. Kannst 
du mir erklären warum die Selbsthaltung vom NPN jetzt nicht mehr möglich 
ist? Irgendwie dachte ich das kann mit dieser Schaltung auch nicht gehen 
kann, denn wenn einmal durchgeschaltet ist , bleibt der PNP(Emitter) 
doch auch high. Wie schafft die Schaltung es wieder eine positives 
Potential an das Gate zu bekommen?

Vielen Dank,
Chris

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Soll die angeschlossene Ladeschaltung nur mit rein elektrischen Mitteln
und nur über die beiden Verbindungsleitungen erkannt werden, kann dies
nur über eine Spannungsdifferenz zwischen Ladeschaltung und Akku
geschehen. Mit entsprechender Verstärkung kann man auch sehr kleine
Spannungsdifferenzen erkennen, läuft aber Gefahr, dass schon bei
geringen Bauteiltoleranzen der angesprochene Selbsthalteeffekt eintritt.

Alexanders Schaltung braucht offensichtlich mindestens eine Spannungs-
differenz von 100mV, um den Mosfet einzuschalten. Wenn ich das richtig
sehe, hängt dieser Wert aber von der Differenz der Flussspannungen von
D1 und der BE-Diode von Q1 ab. Bei geringfügiger Änderung dieser
Parameter kann der Spannungsabfall auch größer oder kleiner werden. Wird
er 0, ist die Selbsthaltung wieder da.

Evtl. kann man die Schaltung mit einem präzisen Opamp oder Komparator
realisieren, der schon Spannungsdifferenzen von ein paar mV zuverlässig
erkennt.

Anfangs schrieb ich "mit rein elektrischen Mitteln". Statt der Messung
der Spannungsdifferenz könnte man den Stromfluss über sein Magnetfeld
detektieren. So ein Stromsensor verursacht keinen Spannungsabfall. Dann
hätte man tatsächlich nur noch den voll durchgesteuerten Mosfet mit ein
paar mΩ als störendes Glied in der Leitung.

Andere Frage: Du schreibst von "Ladeschaltung" und nicht "Ladegerät".
Heißt das, dass due Ladeschaltung ebenfalls von dir stammt oder du
zumindest Änderungen daran vornehmen kannst? Wenn ja, würde ich einfach
die Ladespannung um den zu erwartenden Spannungsabfall an der Diode
hochsetzen. Noch besser wäre es, die Ladespannung gleich im Akkugehäuse
unterzubringen.

Autor: Chris (Gast)
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@Yalu

Ja die Ladeschaltung stammt auch von mir. Da aber die Lithium Akkus ein 
bestimmtes Ladeverfahren haben ist dort einfach ein Ladecontroller IC 
verbaut. Dieser bestimmt die Ladespannung wodurch ich diese nicht 
verändern kann. Zumdem darf die Spannung nie einen bestimmten Wert 
überschreiten sonst geht der Akku kaputt. Da ist mir einfach die 
Spannung erhöhen ein bisschen Riskant.

Für einen Lipo wird ungefähr eine Spannungsdifferenz von +-0,05V bei 
4,25V erwartet um ihn komplett laden zu können. Zu hoch schadet den Akku 
und zu niedrig lässt den Akku nicht vollständig laden. Da der 
Ladekontroller IC ziemlich genau ist wär ein spannungsabfall von unter 
0,05 erforderlich.


Chris

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