Moin! Ich versuche derzeit die Plug-In Detection einer Powerbank elektronisch zu schalten, um diese für ein Projekt als Stromversorgung zu nutzen. Derzeit verwende ich den MT9700: https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/XI-AN-Aerosemi-Tech-MT9700_C89855.pdf Meine Idee ist es, mithilfe dieses Chips die VBUS USB Leitung zu trennen, um die Powerbank auszuschalten. Wenn es Zeit ist aufzuwachen, sorgt ein attiny88 dafür, mit einer Knopfzelle betrieben, die Powerbank über den MT9700 mit dem Enable Signal wieder aufzuwecken. Das Ausschalten funktioniert, das Wecken leider nicht. Vermutlich ist der Innenwiderstand im OFF state des MT9700 zu niedrig um von der Powerbank als disconnect erkannt zu werden. Mein 2. Aufbau nutzt einen CD74HCT4066: https://produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/151629-da-01-en-LOGIK_IC_CD_74_HCT_4066_E__DIP14__TID.pdf Gleiche Verschaltung, die VBUS Leitung wird davon getrennt. Bei diesem Chip funktioniert dies, die Powerbank schaltet ab und bei HIGH Pegel am EN Pin wacht die Powerbank wieder auf. Leider hat dieser eine sehr hohe ON Resistance und ist somit nicht für das Schalten der Versorgungsleitung gedacht. Ich suche somit einen Power Distribution Switch wie den MT9700, mit dem das angegebene Verhalten erzielt werden kann. An welchem Wert könnte ich dies festmachen? Würde möglicherweise der TP2024 funktionieren? http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps2024.pdf EDIT: Soweit ich das sehe, wird bei den Power Distribution Switches die Input Voltage für die charge pump genutzt. Kann dies der Grund sein, warum die Powerbank ein Abschalten des Chips nicht als Disconnect wahrnimmt? Vielen Dank für Eure Hilfe! Liebe Grüße Phil
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Phil M. schrieb: > Das Ausschalten funktioniert, das Wecken leider nicht. Vermutlich ist > der Innenwiderstand im OFF state des MT9700 zu niedrig um von der > Powerbank als disconnect erkannt zu werden. > (...) > Kann dies der Grund sein, warum die > Powerbank ein Abschalten des Chips nicht als Disconnect wahrnimmt? Schaltet die Powerbank jetzt ab oder nicht? Wie hoch ist die Ausgangsspannung deiner Powerbank, wenn sie abgeschaltet ist? Der MT9700 benötigt lt. Datenblatt mindestens 2,4V um sicher zu arbeiten.
Die Powerbank schaltet ab. Mit beiden Chips. Was beim MT9700 jedoch nicht funktioniert ist das wieder einschalten der Powerbank durch den Enable Pin des MT9700. Dies funktioniert jedoch mit dem CD74HCT4066. Die Powerbank hat eine konstante 5V Spannung. Auch im Leerlauf bis sie abschaltet. Dann sinkt diese auf 0V. Meinst du, dass der MT9700, um auf das Enable-Signal reagieren zu können, eine VIN Spannung von größer 2.4V benötigt und somit für den Zweck ungeeignet ist? Danke für deine schnelle Antwort.
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Der MT9700 besitzt eine "Abschaltung bei Unterspannung" (Under-voltage Lockout). Sie ist mit typisch 1,8V angegeben, kann aber auch 2,4V (max) sein. Das heißt erst ab 2,4V ist eine sichere Funkton gewährleistet. Sinkt die Ausgangsspannung deiner Powerbank wirklich bis 0V?
Okay, danke für die Erklärung. Dies war mir nicht bewusst. Somit ist der Chip für den Anwendungszweck ungeeignet da der MT9700 eine konstante Spannung am VIN-Eingang erwartet, auch wenn EN low ist, richtig? Ich habe die Powerbank nicht gemessen, jedoch möchte ich ja, dass diese ihren stepUp Wandler abschaltet und somit keine Ausgangsspannung mehr generiert. Somit sollte die Lösung mit einer VIN-Spannung von 0V funktionieren. Der Switch IC sollte somit von der internen Knopfzelle versorgt werden, wie der uC. Da diese bis auf ca. 2.2V sinken könnte, sollte der Switch IC auch bei 2.2V sicher schalten können. Ich versuche dies derzeit mit einem PMOS anstatt eines Switch ICs, bin aber noch am simulieren, funktioniert noch nicht so wie es soll. Hättest du vielleicht eine Idee, welcher IC das gewünschte Verhalten aufweist? Danke!
Mal Vin und EN mit z.B. nem 100k verbunden? Der Chip braucht nicht viel Strom und könnte evtl so aus dem Output-Pin des Attiny versorgt werden. Im Ein-Zustand könnte dann allerdings über den 100k und der Protectiondiode ein kleiner Strom in die Knopfzelle fließen - checken ob die das verkraftet. Ansonst, wenn GND des Attiny nicht mit dem GND vom USB verbunden sein muß: nen LL-NMOS in Vbus, GND vom Attiny mit seiner Batterie auf Source, einen Output-Pin ans Gate.
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Anbei ein Ausschnitt meiner Schematic. Den USB2 kannst du ignorieren. USB1 ist der MicroUSB Eingang, die Datenpins gehen zu einem USB-UART-IC, PWR_IN ist das Steuersignal vom uC, BAT_PWR ist die Versorgung für den uC. Die 2 PMOS vor der Batterie sind eine ideale Diode, die blockieren sobald USB 5V anliegen, die Diode darüber als Backup falls die PMOS zu langsam schalten. Deinen ersten Vorschlag habe ich bereits realisiert, wie du siehst. Bringt aber leider nichts. 2. Vorschlag muss ich verwerfen, da der uC von den 5V versorgt werden soll, sobald sie anliegen. Danke! Liebe Grüße Phil
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Ich habe meine Powerbank nun gemessen: Im Aktiven Zustand messe ich 5.11V, im inaktiven Zustand konstante 3.35V. Somit habe ich mich vertan, keine 0V :) Dies würde jedoch eigentlich bedeuten, dass meine Schematic funktionieren sollte, oder? Anbei ein Ausschnitt aus einem Infoblatt von TI zum Thema PlugIn Detection: http://www.ti.com/lit/ug/tidub86/tidub86.pdf Macht der Voltage Drop dem MT9700 Probleme? Danke! Liebe Grüße Phil
Phil M. schrieb: > Ich versuche derzeit die Plug-In Detection einer Powerbank elektronisch > zu schalten, Schreib bitte deutsch oder englisch. Vielleicht verstehe ich dann, was Du willst. Anstatt "eine Schematic" zeichne einfach einen Schaltplan, wo keine "Voltage rausdroppt".. Was ist eine "Plug-In Detection" und was willst Du damit anstellen?
Moin m.n., danke für dein Kommentar. ich versuche in deutsch zu erklären, was ich will: Ich möchte eine Powerbank als Stromversorgung für ein Projekt verwenden. Bei diesem Projekt handelt es sich im groben um eine Zeitschaltuhr, die nach mehreren Stunden für einige Minuten eine 5 Watt Last schaltet. Um nun nicht die Powerbank dauerhaft während des Wartens zu belasten, nutze ich eine CR2032 Knopfzelle als 2. Stromversorgung. Den Schaltplan habe ich oben bereits hochgeladen. Mein Ziel ist nun, die Powerbank auszuschalten und auf Batterie zu wechseln zum zählen und die Powerbank wieder aufzuwecken, wenn es Zeit ist, die Last zu steuern. Die Powerbank, die ich verwende schaltet sich ein, sobald man eine Last anschließt und schaltet sich aus, wenn sehr wenig bis gar kein Strom mehr fließt. Im Schaltplan verwende ich den MT9700. Mit diesem funktioniert in der gezeigten Verschaltung das Ausschalten der Powerbank, sobald ich den EN Pin low ziehe. Jedoch funktioniert das Aufwecken durch ein high am EN Pin nicht. Mein 2. Versuch besteht aus einem CD74HCT4066 auf einem Steckbrett, mit dem ich das VBUS Signal trenne und wiederherstelle. Dies funktioniert wie erwartet. Die Powerbank schaltet sich wieder an, nachdem sie sich nach einer Trennung des Signals ausgeschaltet hat (da kein Strom mehr floss). Nun ist der Chip nicht für die ca. 1A geeignet, die ich steuern möchte. Meine Frage nun: Kennt jemand einen besser für den Zweck geeigneten Chip oder eine diskrete Bauweise? Oder kann jemand den MT9700 zum laufen bringen? Hoffe dass ich es klar genug erklärt habe. :) Danke und liebe Grüße Phil
Phil schrieb: > Hoffe dass ich es klar genug erklärt habe. :) Ja, das ist deutlich besser! Du mußt davon ausgehen, daß jede PB anders gestrickt ist. Das Beispiel von TI, mit seinen teuren ICs, wird man wohl kaum in "günstigen" PBs finden. Daher lasse die USB-Datenleitungen unbenutzt. Was der MT9700 zu tun hat, erledigt auch einen einfacher FET mit niedrigem Innenwiderstand (z.b. IRLML2244). Die zusätzliche Strombegrenzung ist nicht notwendig, da die PB schon Schutz vor Überstrom bietet. Selber verwende ich eine kleine Schaltung, wo ein ATtiny25 die Steuerung übernimmt: http://mino-elektronik.de/Powerbank/powerbank.htm#PBW-Lader Damit ist es möglich, eine schlafende PB aufzuwecken und durch Abschalten des Verbrauchers auch wieder schlafen zu legen. Eine separate Batterie ist nicht erforderlich, da der 'dicke' Kondensator bei Bedarf durch die PB kurz wieder aufgeladen werden kann, wenn seine Spannung < 2 V sinkt. Viele PBs liefern eine Ruhespannung von 2 - 3,5 V an ihrem Ausgang, sodaß ein Nachladen nicht notwendig ist. Es dürfen allerdings nur wenige µA entnommen werden. Wenn Du eine Zeitschaltuhr planst, wirst Du vermutlich noch einen ext. 32 kHz Quarz verwenden müssen, da die µC-internen Timer nicht sonderlich genau arbeiten.
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Danke für die ausführliche Antwort! Der MicroUSB Anschluss dient nicht nur zum Anschluss der Powerbank sondern auch zum Anschluss an den PC für Aktualisierungen. Dafür ist ein USB-UART Chip (CH330N) verbaut. Somit kann ich nicht die Datenleitungen "in Ruhe" lassen. Würdest du diese dann auch auf einen bestimmten Pegel schalten? Manche Powerbanks nutzen diese anscheinend auch als Erkennung. Ich denke dass man am sichersten mit einem HI-Z Pegel oder? Die Batterie werde ich denke ich zur Sicherheit lassen, aber sehr interessante Lösung mit dem SuperCap! Kannst du dir denn erklären, warum die Lösung mit dem MT9700 nicht funktioniert? Wie gesagt hat meine Powerbank eine Ruhespannung von ca. 3.3V. Die Powerbank schaltet sich wie gesagt nicht wieder ein, nachdem ich den EN Pin auf HIGH ziehe. Die Datenpins sind mit dem USB UART Chip verbunden. Gleiche Verbindung mit dem CD74HCT4066 funktioniert. Anbei ein Screenshot von LTSpice mit 2 PMOS. Habe die Batterieschaltung einfach kopiert, jedoch benötige ich in dem Fall nur 1 PMOS, oder? Würde dies so funktionieren? EDIT: So wie ich das erkennen kann weckst du die Powerbank auf durch ein Kurzschließen mit Q1? Oder reicht das Durchschalten von Q2? Die Ungenauigkeit der internen Quarze habe ich auch schon festgestellt. Jedoch benötige ich im aktiven Zustand mehr als 32KHz Takt. Ist es möglich, per Software dann auf den internen Quarz zu wechseln? Ich verwende einen attiny88. Danke und liebe Grüße Phil
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Phil M. schrieb: > Manche Powerbanks nutzen diese anscheinend auch als Erkennung. Mag sein, manche aber eben auch nicht. Daher behandele die USB Datenleitungen separat. > Kannst du dir denn erklären, warum die Lösung mit dem MT9700 nicht > funktioniert? Nein. Aber zum Aufwecken einer PB ist ein kurzer Stromimpuls notwenig. Bei meiner Schaltung wird dazu der 22 Ohm Widerstand kurz aktiviert. Vor dem Aufwecken darf die PB nicht belastet werden! Phil M. schrieb: > Die Ungenauigkeit der internen Quarze habe ich auch schon festgestellt. Intern haben die AVR nur RC-Oszillatoren, keinen Quarz. Ein Umschalten zwischen int. und ext. Taktfrequenz ist nicht vorgesehen. Lediglich für die int. Taktfrequenz gibt es einen umschaltbaren Vorteiler. Welche Genauigkeit brauchst Du denn?
Okay, dann werde ich die USB Datenleitungen auch auf HIGH-Z schalten. Der fehlende Stromimpuls wird die Ursache sein. Da die Powerbank im ausgeschalteten Zustand eine Spannung von 3.3V aufweist, ist der Unterschied zu den ca. 2.7V Batteriespannung nach der Schottky Diode minimal. Dann werde ich aufm Steckbrett mal das Zuschalten einer Last simulieren. Zusätzlich messe ich mit nem Oszilloskop mal die Powerbank-Spannung ohne Lastschaltung. Ich melde mich mit Ergebnissen :) EDIT: Bezüglich nötiger Genauigkeit: 5% oder niedriger ist notwendig. Danke!
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Phil M. schrieb: > Bezüglich nötiger Genauigkeit: 5% oder niedriger ist notwendig. Das ist selbst mit dem Watchdog-Timer kein Problem. Allerdings muß man die erzeugten Zeiten selber messen und passend korrigieren, da die Angaben im Datenblatt zu ungenau sind. "Meine" ATtiny25 liefern im 4s Intervall ca. 860 Interrupts pro Stunde, was einer Periodendauer von etwa 4,19 s enspricht.
Hmm, nachkalibrieren ist nicht wirklich ne Option, wäre zu aufwendig in großen Stückzahlen. Vielleicht ein Stück Code schreiben, der mithilfe des internen 8MHz Clock den Watchdog clock nachkalibriert, aber viel genauer ist dieser ja auch nicht :)
Ich habe nun meine Schaltung mal durchgemessen: Test1 - Powerbank mit allen 4 Leitungen (VBUS, D+, D-, GND) mit der Platine verbunden. VBUS geht an den VIN Pin vom MT9700, Datenpins zum CH330N. Die Powerbank ist eingeschaltet, liefert 5V. Nun zieht der uC den EN-Pin vom MT9700 auf low. Die Powerbank bleibt weiter aktiv bis ihre Ruhezeit abgelaufen ist, dann schaltet sie sich aus. Zu dem Zeitpunkt sinkt die Spannung auf 0.08V. Die Datenpins liegen bei 1.7V. Der Innenwiderstand, zwischen VBUS und GND liegt bei ca. 100kOhm, somit vermutlich nur der 100k Widerstand. In diesem Zustand kann die Powerbank nicht mit einem HIGH Pegel auf dem EN Pin geweckt werden. Sie steigt auf nur 1.7V an. Test2 - Powerbank mit VBUS und GND verbunden, Datenleitungen getrennt. Nach dem LOW Signal und der Ruhezeit sinkt die Spannung der Powerbank auch auf 0.08V ab, die Datenpins der Powerbank liegen bei 0V. HIGH auf EN Pin sorgt für ein Steigen der Spannung am VBUS auf 1.7V. Somit genau das gleiche Verhalten wie mit verbundenen Datenpins. Test3 - Powerbank mit nichts verbunden (außer dem Oszi): Powerbank geweckt, gibt 5V aus. nach Ruhezeit sinkt die Spannung auf 2.4V, 2 Sekunden später auf 1.7V. Wenn ich nun den Oszi Tastkopf abnehme und wieder verbinde, weckt dies die Powerbank auf. Meine Ergebnisse daraus: Der Innenwiderstand meiner abgeschalteten Schaltung ist vermutlich zu niedrig, weshalb die Powerbank zu sehr belastet wird. Anscheinend sind die Datenpins für diese Powerbank egal, jedoch sollten diese sicherheitshalber auch getrennt werden. Zum Wecken wäre möglicherweise ein solcher Stromimpuls nötig, wie du verbaut hast. Kannst du noch mehr (oder anderes) daraus schließen? EDIT: Mein nächster Test wäre nun bei meiner Schaltung den PullUp Widerstand an PWR_IN zu vergrößern, um den Innenwiderstand zu erhöhen. Und als 2. den PMOS PullDown Widerstand an der idealen Diode deutlich zu verringern, um etwas Last zu erzeugen. Danke und liebe Grüße Phil
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Warum willst Du die Datenleitungen der PB überhaupt verwenden? Eine andere PB hat diese vermutlich garnicht beschaltet. Es gibt nicht die Powerbank. Daß im Schlafmodus nur ein paar µA entnommen werden dürfen, hatte ich ja geschrieben. Mit 1,7 V Ruhespannung muß ein ext. Kondensator auf jeden Fall zyklisch nachgeladen werden. Richtwert: 0,1 F reicht bei einem AVR für ca. 5 Stunden von 5 V -> 2 V. Dann muß wieder geladen werden. Phil M. schrieb: > Hmm, nachkalibrieren ist nicht wirklich ne Option, wäre zu aufwendig in > großen Stückzahlen. Man muß nur einen typischen Wert ermitteln, der dann für alle verwendet werden kann. Aber auch ein automatischer ext. Abgleich wäre in wenigen Sekunden erledigt. Besser als 1% zu trimmen lohnt nicht, da die Temperatur- und Spannungsschwankungen schon selber diesen Fehler erzeugen können. Mit einem ATmega88 hätte man die Option, einen 32 kHz Quarz per Timer2 als genaue Zeitreferenz zu verwenden. Preislich werden sich die beiden Typen nur wenig unterscheiden.
Ich verwende nicht die Datenleitungen der Powerbank, aber über den gleich MicroUSB Anschluss möchte ich auch eine PC Verbindung ermöglichen. Somit benötige ich die Datenleitungen. Mit den wenigen uA habe ich notiert, vermutlich ist der 100k zu niedrig. Was genau meinst du mit der 1.7V Ruhespannung und dem zyklischen Nachladen? Ich brauche keinen Kondensator, da ich eine CR2032 Knopfzelle verwende. Somit muss ich auch nichts zyklisch nachladen, sondern muss nur jetzt dafür sorgen, dass ich die Powerbank zum Aufwecken belaste, richtig? Oder verstehe ich dich falsch? Bzgl. atmega88 klingt nach einer guten Alternative! Liebe Grüße Phil
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Hi Phil, ich habe aktuell das gleiche Problem wie du. Powerbank soll einen Arduino Nano inkl. Peripherie mit Strom versorgen. Das Programm des Nano schaltet diesen (inkl. Peripherie) in den StandBy-Modus, wenn das Gesamtkonstrukt für eine gewisse nicht "bedient" wird. Als Folge schaltet sich die PB bewusst gewollt aus. => Passt soweit Anschließend soll das ganze über einen EIN-Taster wieder aktiviert werden können. => Hier haperts... Egal, wie ich auch vorgehe, ich schaffe es nicht die PB wieder aufzuwecken. Einzige Möglichkeit aktuell, USB-Stecker ziehen und wieder anstecken. Meine bisherigen Schaltungen bzw. Ideen, siehe Bilder. Schaltung 1: R1 und C1 sollten den Tastendruck "verlängern" bis der Nano den Selbsthaltepin auf H-Pegel geschalten hat. Fazit: Funktionierte bis auf die "Wiedereinschaltproblematik", vmtl. zu viel Strom über Q2 (R5 und R6) wurden bis je 2M Ohm erhöht, ohne Erfolg... Schaltung 2: Versuch ohne "Tastendruck-Verlängerung" funktionierte bis auf Selbsthaltung da Massebezug des Selbsthaltepin undefiniert und gemessen mit 0,7V zu niedrig war... Anschließend die Last vor Drain gepackt, Source direkt auf Masse. Folge: "Wiedereinschaltproblematik"... Schaltung 3: Für heute geplanter Versuch: Ursprüngliche Schaltung 2 erweitert um eine zusätzliche Transistorstufe damit der Selbsthaltepin einen sauberen Massebezug hat... Zur "Wiedereinschalt-Problematik": Scheinbar reichen hier Restströme im einstelligen µA-Bereich aus, damit die PB sich nicht mehr aufwecken lässt... Hast du das Problem mittlerweile lösen können? Gruß Andreas PS: Ja, ich könnte statt des EIN-Tasters einen AUS-Taster in die Versorgungsleitung hängen und gänzlich auf eine Schaltung verzichten... Aber wo bleibt da der sportliche Ehrgeiz ;-)
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Andreas K. schrieb: > Egal, wie ich auch vorgehe, ich schaffe es nicht die PB wieder > aufzuwecken. m.n. schrieb: > Vor dem Aufwecken darf die PB nicht belastet werden! Daran hat sich nichts geändert.
m.n. schrieb: > Daran hat sich nichts geändert. Das ist mir auch klar, siehe mein Beitrag in Ganzen... Die Frage ist, ob es irgend eine Halbleiter-technische Möglichkeit gibt, diese Belastung zu vermeiden bzw. eine "Auftrennung" zu bewerkstelligen...
Andreas K. schrieb: > Die Frage ist, ob es irgend eine Halbleiter-technische Möglichkeit gibt, > diese Belastung zu vermeiden bzw. eine "Auftrennung" zu > bewerkstelligen... Was glaubst Du, was ich hier mache? http://mino-elektronik.de/Powerbank/powerbank.htm#PBW-Lader
Ok, wenn ich deine Schaltung richtig verstehe, Ist Q1 für das "Wachhalten" zuständig... Q2 schaltet die Last und dessen Gate wird über den 2,2M Ohm Widerstand hochgezogen. Q3 kann das Gate von Q2 auf Masse ziehen und trennt damit die Last von der PB. Vom Prinzip her möchte ich das mit der geplanten Schaltung 3 ja so auch versuchen. Bin / war mir nur nicht sicher, ob die Drain-to-Source Leakage Current des von mir verwendeten IRLML2502 klein genug ist, daß die PB "getrennt" ist. Ist dein Q2 auch ein BSS138? Hier ist IDSS wohl um die Hälfte kleiner... Naja, sehe ich ja dann obs funktioniert... Danke & Gruß Andreas
Habt ihr euch schon mal die Schaltung der idealen Diode in dem von mir angebotenen Redundanzmodul schon mal angesehen? Beitrag "[Tutorial] 2 Spannungsquellen versorgen einen Rasperry PI oder ä. USB Geräte"
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