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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik DualPower mit USB und 2xAA (StepUp)


Autor: Daniel G. (sh0dan)
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Hallo zusammen,

seit einigen Tagen grüble ich über einer Lösung, um eine Schaltung per 
USB und per Batterie (2xAA) mit 5V zu versorgen. Nun, da mir endliche 
etwas eingefallen ist, würde ich gerne einmal euere Meinung dazu wissen. 
Evtl. hat ja jemand einen Verbesserungsvorschlag oder generell eine viel 
bessere Idee. Wenn nicht, dann hilft es vielleicht Forum-Nutzern weiter, 
die ein ähnliches Problem haben.

Schaltungsbeschreibung
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Ich nutze einen FT232R für die USB-Anbindung und einen LT1302 als 
Step-Up-Wandler für den Batteriebetrieb. Beide sind leicht zu beschaffen 
und daher meine erste Wahl.

Einige (hier für die Übersicht nicht eingezeichnete) Bauteile sind etwas 
pingelig was ihre Betriebsspannung angeht und daher kann ich bei 
USB-Betrieb keine Diode in die Versorgungsspannung einschleifen. Aus 
diesem Grund nutze ich den FET T1B welcher über das (auf Pin CBUS2 
konfigurierte) PWREN-Signal (Low aktiv) aktiviert wird. D.h. sobald man 
den USB-Stecker einsteckt und die Arbitrierung durch ist, schaltet T1B 
die Versorgungsspannung frei und die Schaltung startet. Zusätzlich ist 
dadurch auch im USB-Suspend-Modus sichergestellt, dass die Schaltung 
nicht am USB nuckelt ;)

Komplizierter wird es im Batteriebetrieb: Hier soll über R2 und R3 erst 
einmal sichergestellt werden, dass U3 im Shutdown-Modus bleibt und T1A 
sperrt, damit nicht über L1 und D1 die Batterie entladen wird. Soll die 
Schaltung starten, wird der an J2 angeschlossene Taster gedrückt und der 
Low-Pegel an R3 sorgt dafür, dass der Schaltregler startet (Shutdown 
low) und T1A aufsteuert. Der µC startet und zieht PC5 auf Low, damit die 
Schaltung auch nach dem Loslassen der Taste weiterläuft. Ist der 
Benutzungstimeout überschritten, so wird PC5 als Input geschaltet und 
sicherheitshalber noch der Pullup aktiviert. Hierdurch sperrt T1A wieder 
und der Schaltregler geht wieder in den Sleep-Mode.
Diesen Schaltungsteil habe ich so ähnlich (ohne T1A da nur der µC dran 
hing) schon einmal verwendet. Klappt prima.

Solange USB angeschlossen ist, kann der µC machen wass er will. R3 
verhindert, dass mit dem Taster oder durch den µC der Step-Up-Regler 
aktivert werden kann. D.h. wenn man das Gerät an den USB-Port hängt, 
geht es von selbst an. War nicht unbedingt so geplant, gefällt mir aber 
ganz gut.

Steckt man nun den USB-Stecker in den Computer so wird PWREN nach 
einiger Zeit low werden. T1B öffnet und übernimmt die Versorgung der 
Schaltung. Gleichzeitig wird T2A durchgesteuert und zieht den 
Shutdown-Pin von U3 auf +5V. Durch R3 wird verhindert, dass er den 
µC-Pin kurzschließt. Hierdurch schaltet der Schaltregler ab. 
Gleichzeitig sperrt auch T1A, was sicherstellt, dass die Batterie 
abgeklemmt ist (eigentlich würde hier auch schon D1 reichen ;) ).

D1 und C5 sind eine Art Softstart, welchen FTDI für diese Art Schaltung 
im Datenblatt empfielt, um bei einem "Kaltstart" nicht "aus Versehen" 
den FT232R zu reseten.

R2 und R4 stellen sicher, dass im ausgeschalteten Zustand alle 
Transistoren gesperrt sind.

R5 und C6 sind aus dem Datenblatt des LT1302 abgekupfert und stellen die 
Dämpfung für die Regelung ein.

Ich hoffe ich habe alles ausreichend beschrieben. Natürlich wäre ein 
fertiger Spannungsumschalter (z.B. von Maxim) einfacher gewesen. Aber 
erstens sind die schwerer zu beschaffen und zweitens: Wo ist denn da der 
Spaß?

Gruß

Daniel

Autor: Benjamin S. (recycler)
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Dafür gibt es spizielle Bauteile. Ein Kollege von mir hat das mal in 
seiner Diplomarbeit verbaut. Müsste ich nachfragen, wie der genau hieß. 
War von Maxim. Kannst ja mal nachsehen nach Batterieumschalter.

Autor: Daniel G. (sh0dan)
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Hallo  Benjamin,

danke für den Hinweis. Diese ICs (z.B. den MAX696) habe ich mir schon 
angesehen.

Ich würde jedoch gerne auf eine diskrete Lösung zurückgreifen, da ich 
einen Teil der Schaltung für Power-On/Off sowieso aufbauen muß. Außerdem 
hab ich die FETs noch rumliegen.

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