schalten eines 3v3 Spannungsreglers mit 2 Transistoren (funktioniert nicht richtig)

OP #5150181
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Hallo Leute!

Ich nutze:
- Adafruit FONA 808 (GPS + GSM/GPRS)
- 1.8" TFT Display + µSD
- Arduino Pro micro (bzw. Wechsel auf Teensy++ 2.0)
Alles läuft mit 3,3 Volt.

Das ganze soll (und muss) mit einem 1-zelligen LiPo betrieben werden.

Im FONA ist schon alles für den Akku integriert.
Spannungswandler, Ladesteuerung und eine Unterspannungserkennung mit 
Abschaltung.

Leider hat der FONA keinen 3.3V Ausgang, weil dieser mit 2.8V arbeitet.
Zur Spannungsversorgung von Arduino und Display nutze ich einen 
sparsamen HT7333 LDO.

Der FONA hat einen Ausgang, "Power State".
Schaltet sich der FONA wegen Unterspannung vom LiPo (oder gewollt) ab, 
soll auch das restliche System (Arduino und Display) abgeschalten 
werden.

Dazu habe ich mir folgende Schaltung gebaut:
Power-State (über 3k3) auf NPN Transistor.
Dieser schaltet dann Masse (auch über 3k3) auf die Basis von einem PNP 
Transistor.
Dieser wiederum schaltet den LiPo auf den 3.3V Spannungswandler.

Das funktioniert(e) auch soweit.
ABER: nun bin ich auf folgendes Verhalten drauf gekommen:
Ist der Akku nur mehr ca. halb voll, passiert folgendes:
Arduino "fährt hoch" (~25mA), Display-Beleuchtung wird hinzu geschalten 
(~35mA ges.).
Soweit auch noch okay.
Dann aber: wird nun auf die SD-Karte zugegriffen, flackert das Display 
und kurz darauf geht alles aus. :(
Dann beginnt das Spiel wieder von vorne.

Was mache ich falsch?

Bei Zugriff auf die SD-Karte steigt die Stromaufnahme auf knapp 60mA.
Das ist also noch weit unter den Spezifikationen der Transistoren und 
des Spannungswandler. (ca. 250mA)
Mit dem Oszi konnte ich nur einen minimalen Spannungseinbruch von ca. 
50mV während des Zugriffs auf die SD-Karte feststellen.
Die Basis-Vorwiderstände der Transistoren habe ich berechnet mit 3k3, 
was auch passen sollte. (andere probiert, ändert rein gar nichts)

Der Fehler liegt aber irgendwo in meiner Transistor-Schaltung, denn wenn 
ich (nur) einen der Transistoren direkt überbrücke, bleibt es stabil.

Hat jemand eine Idee, wie sich das lösen lässt?
Wie gesagt: schaltet sich der FONA aus, soll auch der 3.3V 
Spannungswandler getrennt werden, um auch den Rest vom Strom bzw. Akku 
zu nehmen.
Gast #5150248
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> Was meinst du damit:
> "Schreibe dir mal bitte für beide Zustände die Spannungen an alle
> Leitungen."
> ?

Für jeden Spannungszustand am Eingang "BASIS" deines NPN die Spannungen 
an allen Anschlüssen der nachfolgenden Transistoren.
Gast #5150249
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Richard M. schrieb:
> Stimmt, ist im Schaltplan falsch.
> Aber wie gesagt, ich habe es schon in beide Richtungen probiert.
>
> Was meinst du damit:
> "Schreibe dir mal bitte für beide Zustände die Spannungen an alle
> Leitungen."
> ?

damit meint er Du sollst Dir mal hinmalen welcher Pegel mit welcher 
Polarität anliegt. Dann schauen ob das funktionieren kann. Außerdem: 
Stimmt jetzt der Schaltplan mit der Realität überein oder nicht ?
Gast #5150263
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Eine halb entladene LiPo Zelle hat ja nur 3,8 Volt. Mit den 0,7 Volt 
Spannungsabfall am Transistor können doch gar keine 3,3 Volt am Arduino 
ankommen.

Hast du ein schnelles Messgerät, mit dem die die Spannung am Arduino 
messen kannst? Während die Karte 60mA zieht.

Normalerweise nimmt man für so etwas einen niederohmigen P-Kanal Mosfet. 
Warum benutzt du einen bipolaren Transistor?
Moderator Persönliche Seite #5150283
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Richard M. schrieb:
> Tauschen (einzeln und beide) habe ich auch schon probiert. Bringt auch
> nix.

Auch in der richtigen Kombination? In der Zeichnung sind beide 
Transistoren genau falsch herum angeschlossen. Wenn Du jetzt einen nur 
falsch gezeichnet und den anderen falsch angeschlossen hast, ergeben 
sich in meinem Kopf eine Menge Kombinationen von falschen Möglichkeiten. 
Aber nur eine ist richtig.

Merke: Der Pfeil beim Transistor beschreibt die (technische) 
Stromrichtung von Plus nach Minus (d.h. vom höheren Potential zum 
niedrigeren).

Ersetze auch beide Basiswiderstände durch 1K statt 3K3.
OP #5150315
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Manfred schrieb:
> Verwende einen Spannungsregler MIC5205-xx, wie er auf dem Arduino
> ProMini verbaut wird, der hat einen Steuereingang zum Abschalten.

Manchmal sieht man den Wald vor lauten Bäumen nicht mehr.
Danke für den Tipp!
Das ist natürlich die einfachste und schönste Lösung.
Ich habe nämlich sogar noch einen Spannungsregler mit enable-Input zu 
Hause!!!
http://at.farnell.com/texas-instruments/tps73633dbvtg4/spannungsregler-ldo-400ma-3-3v/dp/1207346


Sorry wegen dem falschen Schaltplan, der für zusätzliche Verwirrung 
gesorgt hat.
Gesteckt sind die Transistoren aber richtig.
Einfach gesagt: von vorne, der abgeflachten Seite (TO-92) angesehen:
rechts, (Emitter) das jeweils zu schaltende, d.h. Masse beim NPN und 
Plus beim PNP.

Danke für Euren Input!
OP #5150332
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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Manfred schrieb:
>> die Verluste am Transistor willst Du nicht haben.
>
> Die Schaltung von Inschen Jöhr ist genau richtig, die hat auch keinen
> Spannungsabfall am Transistor, weil der Kollektor zur Last zeigt.

Aber das ist doch exakt das, was ich auch gebaut habe.
(von den falsch herum eingezeichneten Transistoren in meinem 
handgezeichneten Schaltplan mal abgesehen)
Gast #5150337
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Richard M. schrieb:
> Gesteckt sind die Transistoren aber richtig.
> Einfach gesagt: von vorne, der abgeflachten Seite (TO-92) angesehen:
> rechts, (Emitter) das jeweils zu schaltende, d.h. Masse beim NPN und
> Plus beim PNP.

So wie du das hier beschreibst glaubt dir das kein Schwein.
Wie ein Vorredner schon andeutete ist die Anzahl der möglichen
Permutationsn so gross dass du sicher etwas falsch gemacht hast.

Ausserdem gehört zu stabilen Arbeiten auch noch hier und da
ein kleinerer und grösserer Kondensator.
OP #5150409
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Frank M. schrieb:
> Richard M. schrieb:
>> Kombinationen der Steckrichtung der beiden Transistoren gibt es
>> eigentlich nur 4.
>
> Dabei hast Du eventuell übersehen, dass die Basis nicht bei allen
> PNP-Transistoren in der Mitte ist, z.B. beim BC640 ist das anders.
>
> Wenn ich das richtig sehe, hast Du bisher die Typen der beiden
> Transistoren verschwiegen.
Doch, der Anschluss ist schon korrekt.
Standardtypen: ein BC548 und BC558.
Mit einem BC327 und BC337 habe ich es auch noch getestet.

Manfred schrieb:
> Richard M. schrieb:
>> Die MIC5205 sind für diesen Einsatzzweck übrigens ungeeignet, da
>> Vin>=Vout+1V sein muss.
>
> Du weißt, was ein Datenblatt ist?
> Du hast gesehen, dass ich es angehängt habe?
> Du hast es angeschaut?
> Du hast versucht, es zu verstehen?

Ich bin doch nett und freundlich.
Warum wird man in diesem Forum immer so schnell böse angeredet.
Was soll die Frage überhaupt?
Natürlich habe ich ins Datenblatt geschaut und mir das nicht ausgedacht.
Und im Datenblatt steht eben: "VIN = VOUT + 1V to 16V"
OP #5154543
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Ich bin dem Übeltäter jetzt auf die Spur gekommen.

Mit dem Oszi habe ich gesehen, dass sich der FONA 5ms früher abschaltet 
als der Arduino.
Wäre meine Transistor-Schaltung Schuld, müsste es eigentlich umgekehrt 
sein.

Nach weiteren Messungen habe ich gesehen, dass der FONA kurz nach dem 
Start bzw. während des Boot-Prozesses den Power-State Ausgang kurz LOW 
schaltet, was dann zur Folge hatte, dass der Arduino sich ausschaltet 
und das Spiel eben wieder von vorne beginnt.

Der Zugriff auf die SD Karte war also nicht direkt schuld.
Ohne den Zugriff (und damit zusätzliche Stromaufnahme) konnte die kurze 
Zeit, in der Power-State LOW ist jedoch anscheinend (gerade so) 
überbrückt werden.

Ich habe den Spannungsregler nun gegen einen mit Enable-Eingang 
getauscht.
Des Weiteren habe ich einen Elko an den EN-Eingang gehängt als Puffer.
Mit einem Entlade-Widerstand, parallel zum Elko kann ich nun die Zeit 
steuern, wie lang der Spannungsregler (und damit Arduino und Display) 
noch aktiv bleiben soll, nachdem der Power-State Ausgang auf LOW 
gegangen ist.
Zwischen Power-State Ausgang und Elko ist noch eine Diode um einen 
Rückfluss zu verhindern.

Der Startvorgang ist nun kein Problem mehr und Arduino und Display 
schalten sich "gemütliche" 3 Sekunden nach dem FONA ab.

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