Hallo zusammen,
Folgender Schaltplan:
https://raw.githubusercontent.com/LilyGO/TTGO-T7-Demo/master/t7_v1.5.pdf
Es handelt sich um ein Develboard für den ESP32 mit:
LDO: ME6211
LiPo-Laderegler: TP4054
Mir geht's jetzt um die Mosfet-Schaltung oben rechts. Sie bewirkt, dass
der Akku von der Versorgung des LDOs abgekoppelt wird, wenn Spannung per
USB vorhanden ist.
Frage: Warum "zeigt" Source des SI2307 hier nicht zum Akku und
stattdessen zum LDO?
Ist es, weil Source sonst undefiniert ist wenn kein Akku angeschlossen
ist und damit könnte der P-Mosfet ggf. durchgeschaltet sein + die
USB-Spannung dann aus dem JST-Anschluss für die Batterie (quasi in die
falsche Richtung) wieder rauskommen?
Danke im Voraus für Infos!
Der FET trennt den Akku so bald VBUS vorhanden ist, um einen Stromfluss
in den Akku zu verhindern. Wenn VBUS anliegt ist Vgs = Vf von der Diode
und der FET sperrt. Ist VBUS weg fließt erst etwas Strom über die Body
Diode und wegen des Pulldowns steigt Vgs auf die Akkuspannung wodurch
das FET leitet und die Body Diode überbrückt.
Danke für deine Antwort!
Das mit der Diodenspannung am Gate ist ein interessanter Aspekt, an den
ich noch gar nicht gedacht habe. Das wird vermutlich auch der Hauptgrund
sein, hier eine Schottky-Diode zu nehmen, um diese Spannung möglichst
niedrig zu halten, damit der FET auch sicher gesperrt ist, oder?
Ok, also nehmen wir mal an, der FET wäre jetzt anders rum eingebaut.
Dann wäre die DS-Strecke auch gesperrt, aber über die Body-Diode kämen
etwa 4,3 V (5 V USB - 0,7 V Diode) am Akku an?
Mir fällt gerade ein, dass ich falsch rum gedacht habe. Zum sicheren
Sperren will ich ja eine möglichst hohe Spannung am Gate haben beim
P-FET.
Hmm, geht's dann um wenig Verlustleistung oder geht's um Schnelligkeit?
Torsten schrieb:> Ok, also nehmen wir mal an, der FET wäre jetzt anders rum eingebaut.> Dann wäre die DS-Strecke auch gesperrt, aber über die Body-Diode kämen> etwa 4,3 V (5 V USB - 0,7 V Diode) am Akku an?
In dem Fall würde er seiner Funktion, den Stromfluss zum Akku trennen zu
können, nicht mehr nachkommen können. Da der Akku höchstwahrscheinlich
4,2V Ladeschlussspannung hat würde er zwangsläufig überladen werden.
Diese Schaltung ist eigentlich nur ein Power "ORing" (kommt nicht vom
O-Ring, sondern von "verODERn") mit einer "ideale Diode" von VBAT nach
+5V UND einer "normale Diode" von VBUS nach +5V:
1
"ideale Diode" (Q2+R91)
2
VBAT -->|----o---- +5V
3
|
4
VBUS -->|----'
5
Schottkydiode (D13)
Das Einfache vorneweg: wenn nur VBUS anliegt, dann wird die Schaltung
über die D13 versorgt.
Wenn aber nur VBAT anliegt, dann leitet erst mal die Bulkdiode des Q2.
Somit wird die Source also auf 3,5..4V "gehoben". Weil das Gate über den
R91 auf 0V bleibt (und somit negativer als die Source ist), leitet der
Mosfet niederohmig und überbrückt seine Bulkdiode. Über dem Mosfet fällt
damit "idealerweise" weniger Spannung ab als über die Bulkdiode.
Diese Schaltung ist neben der "idealen Diode" der bekannte Verpolschutz:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz
Wenn VBAT und VBUS anliegen, dann ist VBUS mit 5V höher als VBAT die
4,2V aus dem Akku, damit ist das Gate sogar positiver als die Source und
der Mosfet sperrt garantiert. Es fließt aber auch kein Strom von +5V zum
Akku, weil die Bulkdiode ja in Sperrrichtung da drin liegt.
Steckt doch mehr drin, als ich dachte.
Danke. Auch für den Link - dort stöbere ich gerade ein bisschen.
Aber nochmal kurz zur Schottky-Diode:
Ist die Schottky-Diode hier essentiell? Was, wenn man eine "normale"
Diode nähme? An was würde man sich stören oder bzw. was wäre dann
schlechter?
Ich habe noch ein anderes Develboard hier
(https://www.wemos.cc/en/latest/_static/files/sch_d32_pro_v2.0.0.pdf),
da ist die Mosfet-Schaltung auch so aufgebaut (mit anderen Bauteilen
aber). Da habe ich über der Schottky-Diode einen Spannungsabfall von
0,36 V gemessen bei einer Stromaufnahme von 150 mA etwa (da hängt noch
was dran, ist nicht der Leerlaufstrom des Boards).
Torsten schrieb:> Aber nochmal kurz zur Schottky-Diode:> Ist die Schottky-Diode hier essentiell? Was, wenn man eine "normale"> Diode nähme? An was würde man sich stören oder bzw. was wäre dann> schlechter?
Essentiell nicht, aber die Schottkydiode hat weniger Spannungsabfall als
eine Si-Diode. Heißt, von VBUS kommt etwas mehr an der +5V-Klemme an
(200...300mV mehr) mit Schottky, wenn über den Pfad versorgt wird.
Torsten schrieb:> Da habe ich über der Schottky-Diode einen Spannungsabfall von> 0,36 V gemessen bei einer Stromaufnahme von 150 mA etwa
Wenn der Schaltung da ein Spannungsabfall von 0,7V nichts ausmacht, dann
kannst du auch eine 1N400x nehmen.
Ok. Ja dann geht's bei diesem Board wohl nur um den 5V-Pin, der
rausgeführt ist. Weil der LDO hätte ja sicher nix dagegen, wenn er
weniger zum Verbraten hätte :-)
Jut, danke nochmal.
