Guten Abend,
für eine Raspi-Erweiterungsplatine (die auch ohne Raspi über USB
verwendet werden kann) suche ich eine kluge Schaltung.
Sowohl der Raspi (über GPIO-Header) als auch USB können +5V
Betriebsspannung liefern.
Normal würde ich die Spannungen per Schottky-Dioden "verodern", aber ich
brauche da in etwa 2W und die Dioden würden unnötig warm werden.
Weiterhin kann ein Schaltregler auf der Platine nur bis 4,5V - ich
befürchte, der Spannungsabfall an den Dioden könnte stören.
Es soll im Prinzip nur verhindert werden, dass die beiden +5V
Eingangsspannungen irgendwie auf dem Board kurzgeschlossen werden
(können).
Daher die Idee mit den MOSFETs ... Leider stören aber die Bulk-Dioden
des MOSFETs.
Hat jemand eine Idee ohne exotische ICs verwenden zu müssen?
Viele Grüße,
Mampf
Mampf F. schrieb:> dass die beiden +5V> Eingangsspannungen irgendwie auf dem Board kurzgeschlossen werden
Wenn beide Potentiale 5V haben passiert doch nichts.
Vielleicht sind wir ja zu unbedarft an die Sahe rangegangen,
aber beim Pi oder diversen Aruinos haben wir das USB Kabel zusätzlich
zur vorhandenen Versorgungsspannung angeschlossen, ohne dass etwas
kaputtgegangen ist.
Aber vielleicht besser NICHT nachmachen ;-)
Mampf F. schrieb:> Leider stören aber die Bulk-Dioden> des MOSFETs.
Bei Transistoren fallen die Bulk-Dioden weg, aber dafür ist jetzt leider
ein Basisstrom notwendig.
Mampf F. schrieb:> Normal würde ich die Spannungen per Schottky-Dioden "verodern", aber ich> brauche da in etwa 2W und die Dioden würden unnötig warm werden.
Welchen Strom willst du denn da drüber schicken? Grade mal weniger als
ein halbes Ampere?
Wenn du eine richtig fette Schottkydiode nimmst, dann bleibst du bei
USB-üblichen Strömen unter 0,3V Drop.
Stefanus F. schrieb:> Schwingt die Transistorschaltung (egal ob MOSFET oder Bipolar) nicht,> wenn man beide Spannungsversorgungen anschließt?
Nicht, wenn man es richtig macht. Wenn beide Versorgungsspannungen
angelegt werden, dann wird eine davon bevorzugt und die andere
abgeschaltet.
Lothar M. schrieb:>.... 2W und die Dioden würden unnötig warm werden.> Welchen Strom willst du denn da drüber schicken?
2 W / 5V =400mA
400mA *0,4 V = 160mW
das macht 8% Verlust.
Namaste
Stefanus F. schrieb:> Schwingt die Transistorschaltung (egal ob MOSFET oder Bipolar) nicht,> wenn man beide Spannungsversorgungen anschließt?
Hab' ich auch erst vermutet, dass sich die Transistoren gegenseitig
schnell ein- und ausschalten. Aber in Wirklichkeit gewinnt der
schnellere Transistor.
Harald schrieb:> Nicht, wenn man es richtig macht. Wenn beide Versorgungsspannungen> angelegt werden, dann wird eine davon bevorzugt und die andere> abgeschaltet.
Genau. Man kann durch einen kleinen Kondensator, einen der beiden
Transistoren absichtlich bevorzugen.
Winfried J. schrieb:> 400mA *0,4 V = 160mW> das macht 8% Verlust.
Mit den von mir avisierten 0,3V sind es dann 6%. Und dafür gibt es dann
die simpelste, überlastbarste (immerhin noch knapp 40A Luft),
funktionssicherste und nachvollziehbarste Schaltung...
Aus meiner Sicht reicht ein kleines Relais, das die eine Spannung (sagen
wir U2) abschaltet wenn an der Relaisspule die andere Spannung (U1)
anliegt und fertig ist. Wozu der Ganze andere Zauber.
Stefanus F. schrieb:> Schwingt die Transistorschaltung (egal ob MOSFET oder Bipolar)> nicht,> wenn man beide Spannungsversorgungen anschließt?
nein, dann sperren beide^^
Hmm, so eine richtig überzeugende Lösung hab ich immer noch nicht
gefunden ...
Immerhin sagt ltspice, dass das mit antiseriellen pmosfets funktionieren
würde
Was passiert, wenn man zwei Regler mit nominell gleicher Spannung am
Ausgang zusammenschaltet?
Ich würd mal sagen, gar nichts. Der mit der höheren Spannung liefert den
Strom. Der mit der etwas niedrigeren Spannung liefert nichts, weil sein
Ausgang etwas höher als seine Referenz ist. Ein Rückstrom findet nicht
statt, da die Spannung an seinem Ausgang sicher kleiner ist, als die
nominelle Ausgangsspannung + die Diodenspannung irgendwelcher
Bodydioden, durch die ja der Rückstrom muß.
Ich hab jedenfalls bisher keine Probleme mit direktem Zusammenschalten
gehabt.
MfG Klaus
Eigentlich benötigt man, dass es wirklich gut funktioniert noch einen OP
der die Spannungen vergleicht und auch den Strom über einen
Spannungsabfall mißt.
Ach Du grüne Neune schrieb:> Bei Transistoren fallen die Bulk-Dioden wegLothar M. schrieb:> Wenn du eine richtig fette Schottkydiode nimmstWinfried J. schrieb:> das macht 8% Verlust
oh man, keiner der Poster hat je am mit dem PI gearbeitet.
gerade die neueren PI2 und PI3 sind so knapp oder nennen wir es mies
designed das schon 5V am orignalen Power microUSB zu Problemen führt:
Blitzsymbol -> Unterspannung.
Deswegen wird immer ein Netzteil mit 5,1V empfohlen, am GPIO umgeht man
die Polyfuse und pro Pin sind üblicherweise nur 1A zulässig, deswegen
gibt es die +5V Pins doppelt und auch mehr als einen GND.
also wenn am GPIO eingespeist wird, dann besser zwei +5V und zwei GND
wählen sowie eher auf 5,2V gesichert einstellen, passende Polyfuse
vorschalten.
also Photomos als high-side Schalter wäre mein Tipp, ggffs mit
Verriegelung Vorrangsschaltung, gute Photomos können die gewünschen 2,5A
mit geringstem Spannungsabfall.
Kein Stino Transistor kommt unter 0,1V Uce (Ach Du grüne Neune)
Keine Schottky kommt auf unter 0,1V (Lothar M.)
8% oder 6% Verlust quittiert der PI mit dem Blitzsymbol unter Vollast
(Winfried J.)
Wer natürlich nie alle cores ausnutzt kann mit dem PI1 das erreichen,
dann klappts auch mit einem einfachen Schaltregler a la KIS1 statt RG2
Joachim B. schrieb:> gerade die neueren PI2 und PI3 sind so knapp oder nennen wir es mies> designed das schon 5V am orignalen Power microUSB zu Problemen führt
Ja, kapitaler Designfehler, wenn das Ding nicht mal mit 10%
Unterspannung auskommt, und man da mit mV herumknobeln muß...
Lothar M. schrieb:> Ja, kapitaler Designfehler,
klingt komisch, ist aber leider traurige Realität, OK wir sind ja
geduldig und passen uns an, was wollen wir auch sonst machen wenn wir
das Teil nutzen wollen!
Lothar M. schrieb:> Aber wenn ich mir die Beschreibung hier so ansehe, soll die Versorgung> einer anderen Platine erfolgen
wer natürlich frei ist in der Spannungsversorgung kann die ganzen
Spannungsabfälle ja berücksichtigen und einpegeln, u.U. auch 5,5V aber
ich würde es nachmessen und nicht übertreiben nicht das ein Ausschlag
nach 5,7V den PI grillt, es gilt trotzdem TTL +5% üblicherweise = 5,25V
Der PI war, ist und bleibt ein Sensibelchen, keine Schutzdioden am GPIO
(wie ein AVR) keinerlei Strombegrenzung ausser die natürlichen
biologischen der Ausgangstreiber, ein PI verzeiht wenig bis nichts.
Joachim B. schrieb:> Der PI war, ist und bleibt ein Sensibelchen, keine Schutzdioden am GPIO> (wie ein AVR) keinerlei Strombegrenzung ausser die natürlichen> biologischen der Ausgangstreiber, ein PI verzeiht wenig bis nichts.
Und trotzdem hab zumindest ich, obwohl ich kein extrem vorsichtiger
Mensch bin, bislang keinen Raspebrry beschädigt...
Was die versorgungsspannung angeht - theoretisch kommt der Blitz in der
Tat durch Unterspannung. Dabei stürzt der Raspberry aber keinesfalls ab
und sofern man auf HDMI und USB-Geräte verzichtet, kann man den
Raspberry noch mit 3.3V betreiben!
Alex G. schrieb:> Und trotzdem hab zumindest ich, obwohl ich kein extrem vorsichtiger> Mensch bin, bislang keinen Raspebrry beschädigt...
ich auch noch nicht, aber im PI Forum sind schon leider zu viele
verstorben.
Man muss nicht extrem vorsichtig sein, nur sauber arbeiten und wissen
was man tut, bzw. die Grenzen vom PI kennen und respektieren, dann
klappt alles bestens.
Da hast du wohl Recht.
Btw. der Gelbe Blitz erscheint übrigens wegen Unterspannung und zwar
unter ~4.6V!
D.h. man braucht nicht mehr als 5V aber eben ein Netzteil das diese
Spannung auch unter Last-Spitzen auf aufrecht erhält.
Wahrscheinlich war es nur einfacher für die Foundation dies mit einem
5.1v Netzteil zu realisieren, denn eine offizielle Empfelung ist diese
Spannung nicht.
Ich komme nochmal zum ursprünglichen Thema zurück.
Unklar ist, ob USB und PI den Strom für ein drittes Board liefern oder
ob mit den +5V vom Ausgangspost auf Pi und USB gegangen werden soll?
Letzteres ist eher sinnlos ...
Für ersteres hat die Ausgangsschaltung auch den Nachteil, dass wenn
beide Quellen (PI, USB) Spannung liefern, die +5V nichts abbekommt oder
wenn man S und D vertauscht (was das ursprüngliche Problem des TO auch
beheben würde) die +5V nur noch über die Bulkdioden Strom bekommen und
so noch 4.3V übrig bleiben.
Daher mein etwas aufwändigerer Vorschlag im Anhang.
HildeK schrieb:> Unklar ist, ob USB und PI den Strom für ein drittes Board liefern oder> ob mit den +5V vom Ausgangspost auf Pi und USB gegangen werden soll?> Letzteres ist eher sinnlos ...
Es handelt sich um ein Aufsteckboard für einen Pi, das aber auch ohne Pi
per USB betrieben werden kann.
Als Aufsteckboard bekommt es die Spannung vom Pi, als USB-Variante ohne
Pi bekommt es die Spannung über USB.
Es sollte nur verhindert werden, dass die 5V vom Pi und die 5V vom USB
irgendwie versehentlich kurzgeschlossen werden.
Mittlerweile bin ich bei der Schaltung im Anhang hängen geblieben ...
Laut LTSpice macht sie genau das, was ich möchte.
Sind halt 4 MOSFETs (bzgw 2 Doppel-MOSFETs), aber mei, dafür fällt da so
gut wie keine Spannung daran ab und Rückfluss gibt es auch keinen.
HildeK schrieb:> Daher mein etwas aufwändigerer Vorschlag im Anhang.
Hmm, die Schaltung für zwei ideale Dioden quasi ...
Peter D. schrieb:> Mampf F. schrieb:>> Laut LTSpice macht sie genau das, was ich möchte.>> D.h. wenn beide 5V liefern, soll nichts rauskommen?
Zugegeben, darüber hatte ich mir auch Gedanken gemacht ... Primär soll
nichts kaputt gehen und mir fällt kein plausibler Grund ein, weshalb man
USB verwenden würde, wenn es auf einem Raspi steckt.
Die Ansteuerung über den Raspi ist wesentlich effizienter (SPI statt
USB).
Und gleichzeitig über Raspi und USB kann das Board nicht verwendet
werden - der ARM merkt das, wenn er auf einem Raspi steckt und USB ist
dann deaktiviert.
Mampf F. schrieb:> Hmm, die Schaltung für zwei ideale Dioden quasi ...
Ja.
Und gerade wegen dieser Frage habe ich den Aufwand getrieben:
Peter D. schrieb:> D.h. wenn beide 5V liefern, soll nichts rauskommen?Mampf F. schrieb:> Und gleichzeitig über Raspi und USB kann das Board nicht verwendet> werden - der ARM merkt das, wenn er auf einem Raspi steckt und USB ist> dann deaktiviert.
Auch schnell genug deaktiviert, so dass der ARM das auch noch schalten
kann?
HildeK schrieb:>> Hmm, die Schaltung für zwei ideale Dioden quasi ...>> Ja.> Und gerade wegen dieser Frage habe ich den Aufwand getrieben:>> Peter D. schrieb:>> D.h. wenn beide 5V liefern, soll nichts rauskommen?
Ist halt eine Kosten-Nutzen-Rechnung ...
- es soll nichts kaputt gehen
- Spannungsabfall möglichst gering
- nicht sinnlos Leistung verbraten
Alles andere wäre mit höherem Aufwand extra - ist aber nicht notwendig.
HildeK schrieb:>> Und gleichzeitig über Raspi und USB kann das Board nicht verwendet>> werden - der ARM merkt das, wenn er auf einem Raspi steckt und USB ist>> dann deaktiviert.>> Auch schnell genug deaktiviert, so dass der ARM das auch noch schalten> kann?
Das wäre dann der Fall, wenn das Board über USB in Betrieb ist und dann
auf den Raspi aufgesteckt wird?
In dem Fall würde sich das Board komplett abschalten, da beide
MOSFET-Pärchen dann sperren.
Mampf F. schrieb:> Das wäre dann der Fall, wenn das Board über USB in Betrieb ist und dann> auf den Raspi aufgesteckt wird?
Wenn das Board über den RasPi in Betrieb ist und dann USB gesteckt wird,
würde der ARM den USB bereits deaktiviert haben - richtig?
> In dem Fall würde sich das Board komplett abschalten, da beide> MOSFET-Pärchen dann sperren.
Ja, das meinte ich. Wenn das für deine Anwendung O.K. ist, dann passt
dein Vorschlag und meiner ist zu aufwändig.
Bei meinem wäre es auch immer so, dass der Eingang den Strom liefern
darf, der eine etwas höhere Spannung hat, schlimmstenfalls, bei gleichen
Spannungswerten, schaltet das immer hin und her.
Da mangelte es eingangs ein wenig an deinen Spezifikationen :-) ...
Nachtrag:
probier auch mal die Variante vom Eröffnungspost, jedoch mit jeweils
vertauschtem D und S! Also doch mit nur zwei FETs.
Dann ist die Bodydiode in Richtung Verbraucher leitend und wird durch
den durchgeschalteten FET überbrückt. Wenn jetzt beide Eingänge 5V
haben, dann hat der Verbraucher noch immer 4.3V ...
HildeK schrieb:> Mampf F. schrieb:>> Das wäre dann der Fall, wenn das Board über USB in Betrieb ist und dann>> auf den Raspi aufgesteckt wird?> Wenn das Board über den RasPi in Betrieb ist und dann USB gesteckt wird,> würde der ARM den USB bereits deaktiviert haben - richtig?
Ja genau :)
HildeK schrieb:> Da mangelte es eingangs ein wenig an deinen Spezifikationen :-) ...
Ja oft denkt man sich mehr als man schreibt und andere verstehen es dann
nicht mehr ... Sorry dafür!
Allerdings hab ich mir die Einwände nochmal durch denk Kopf gehen lassen
und eine Leitung weggelassen, die von POWER_USB zum Gate des
POWER-PI-Mosfets geht ...
Falls ich keinen Knoten im Hirn habe, müsste jetzt bevorzugt
Betriebsspannung vom Pi verwendet werden und wenn USB eingesteckt wird,
trotzdem. Nur bei USB ohne PI würde die Betriebsspannung über USB
verwendet werden.
So macht das irgendwie mehr Sinn ...
Vielen Dank für euer Feedback!
Spectacle.h23164.png
(6 KB)
