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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltung per Atmega automatisch von Spannung trennen


Autor: Jerome (Gast)
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Hallo allerseits,

ich möchte einen Mega88V mit 3.3V an Akkus betreiben. Die Spannung 
erzeuge ich aktuell mit einem LF33CV aus vier NiMH-Zellen. Um 
Tiefentladung zu vermeiden möchte ich ich gerne ab einer gewissen 
Restspannung die gesamte Schaltung vom Akku trennen.

Die Idee dazu war jetzt wie folgt:

1. Selbst sperrenden Transistor in die Zuleitung der Akkus zum 
Spannungsregler, Gate an einen Pin des µC.

2. Taster parallel zum Transistor

Zum Einschalten hält man nun den Taster gedrückt, wodurch der µC mit 
Spannung versorgt wird. Er prüft als erstes die Spannung der Akkus, ist 
diese hoch genug setzt er den Pin, an dem der Transistor hängt auf High, 
danach kann der Taster losgelassen werden. Sinkt die Spannung über einen 
gewissen Zeitraum zu stark ab (-> Gefahr der Tiefentladung) wird der Pin 
auf Low gesetzt und die Schaltung deaktiviert sich selber.

Soweit zur Theorie. Nun stellt sich mir die Frage, wie ich das am besten 
bewerkstellige, ob mit Bipolartransistor oder mit MOSFET. Die gesamte 
Schaltung will ich auf etwa 300mA auslegen, reel rechne ich im Mittel 
mit knapp 150mA, Spitze kann es aber darüber hinaus gehen. Da das Ganze 
im Akkubetrieb arbeitet wäre wahrscheinlich ein MOSFET die erste Wahl, 
oder? Wie sieht es hier mit dem BS170 aus (einen anderen habe ich grad 
nicht zur Hand), wäre der für diesen Zweck geeignet? VGS(th) liegt 
zwischen 0.8 und 3.0V, womit ich ihn wohl ansteuern könnte, allerdings 
dürfte ich damit wohl mein Ziel von 300mA (bzw. 200mA) bei ~4.8V VDS 
nicht erreichen können, oder? Zumindest sehen die Ausgangskennlinien für 
4V VGS nicht sehr vielversprechend aus (ID ~160mA) :-/

Vielen Dank für eure Zeit.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Jerome (Gast)

>1. Selbst sperrenden Transistor in die Zuleitung der Akkus zum
>Spannungsregler, Gate an einen Pin des µC.

>2. Taster parallel zum Transistor

>diese hoch genug setzt er den Pin, an dem der Transistor hängt auf High,

LOW.

>danach kann der Taster losgelassen werden. Sinkt die Spannung über einen
>gewissen Zeitraum zu stark ab (-> Gefahr der Tiefentladung) wird der Pin
>auf Low gesetzt und die Schaltung deaktiviert sich selber.

HIGH.

>Soweit zur Theorie. Nun stellt sich mir die Frage, wie ich das am besten
>bewerkstellige, ob mit Bipolartransistor oder mit MOSFET.

MOSFET.

>oder? Wie sieht es hier mit dem BS170 aus (einen anderen habe ich grad
>nicht zur Hand), wäre der für diesen Zweck geeignet?

Eher nicht. Viel zu hochohmig. Der hat bei 10V am Gate 10 Ohm, macht bei 
300mA satte 3V Spannungsabfall ;-)
Ausserdem brauchst du für das Schalten von VCC einen P-Kanal Typen. 
Siehe MOSFET-Übersicht. Und es fehlt noch ein Pull-Up am Gate gegen 
die Batteriespannung, damit der MOSFET bei inaktivem Controller sicher 
sperrt. Hmmm, nee, da sind ja noch die Klemmdioden. Also braucht man 
einen zweiten MOSFET, der kann aber dann beliebig schwach sein, BSS123 
oder BS170 reicht. Siehe Anhang.

MFG
Falk

Autor: slw (Gast)
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Es war schon immer und bleibt noch lange eine sehr schlechte Idee sich 
selbs die Versorgung zu kappen. Hier gab es schon ein paar Beiträge 
darüber.
Ich würde Dir 2 Möglichkeit vorschlagen, die funktionieren:

1. Power Save Mode: Verbrauch sollte kleiner sein als die 
Selbstentladung der Bat.
2. Comparatorschaltung zur Spg. Überwachung und Ab/Zuschaltung der 
nachfolgender Schaltung

Beide Verfahren haben vor und Nachteile, haben sich aber in der harten 
Realität bewährt.

Autor: Jerome (Gast)
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Hallo,

danke für eure Antworten. Ich hatte gehofft, das würde sich mit einem 
MOSFET + Kleinzeug erledigen lassen ;)

Power Save soll das Ding später so oder so kriegen, mir geht es 
tatsächlich nur darum, dass die Akkus getrennt werden wenn wirklich 
"Holland in Not" ist, d.h. wenn die Spannung unter 4V einbricht (NiMH 
soll ja nicht unter 1V/Zelle entladen werden). Problematisch daran ist 
weniger der µC als der Spannungsregler, da der sich 500µA genehmigt, was 
gefährlich für die Akkus werden könnte wenn man vergessen sollte sie 
zeitnah zu tauschen. Deswegen war eben die Idee ab 4V (über den ADC des 
µC gemessen) wirklich alles abzuschalten. Das Gleiche macht z.B. auch 
mein MP3-Player.

Autor: slw (Gast)
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setze doch einen Schaltregler mit einem Enable Pin ein. Die brauchen 
wirklich wenig Power

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Jerome (Gast)

>weniger der µC als der Spannungsregler, da der sich 500µA genehmigt, was
>gefährlich für die Akkus werden könnte wenn man vergessen sollte sie
>zeitnah zu tauschen.

Siehe Versorgung aus einer Zelle. Einfach den uC direkt an den Akku, 
dann passt das.

MFG
Falk

Autor: Jerome (Gast)
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Hallo,

danke für eure Antworten.

Also, ein Schaltregler könnte natürlich eine Variante sein, für mich ist 
das Problem jedoch erstmal a) der Preis und b) die Verfügbarkeit. Ich 
kaufe halt gerne (momentan) alles aus einer Hand (damit bleiben 
eigentlich nur noch R und C, C ist zu teuer - R) und dann auch nur, wenn 
es sich lohnt. Nur wegen eines ICs z.B. würde ich ungern eine Bestellung 
anstoßen. Und preislich sind die meisten Schaltregler, die hier sinnvoll 
wären (d.h. 1 oder 2 Zellen + Stepup), mir einfach zu teuer. Wenn ich 
den LF33CV abfackel sind das knapp 70 Cent, bei nem Stepup bin ich dann 
gleich mit >4€ dabei. Das Problem mit dem direkten Anschluss ist, dass 
ich auch eine SD-Karte im Spiel habe, die ist ja schon etwas pingeliger 
bei der Spannungsversorgung.

Autor: Jerome (Gast)
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Ich bin es nochmal, könnte ich den MOSFET nicht auch einfach "unter" die 
Akkus, d.h. zu GND hin packen? Dann müsste ich doch mit einem N-MOSFET 
auskommen, oder?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Jerome (Gast)

>Ich bin es nochmal, könnte ich den MOSFET nicht auch einfach "unter" die
>Akkus, d.h. zu GND hin packen? Dann müsste ich doch mit einem N-MOSFET
>auskommen, oder?

Nö. Ausserdem ist das Schalten der Masse bisweilen kritisch.

Autor: Jerome (Gast)
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Hallo Falk,

danke für deine Antwort. Ich habe gerade beim wühlen in meinem 
Elektrokram noch einen IRF9510 gefunden, der hat zwar eine VGSth von -2 
bis -4V, aber was Besseres hab ich grad nicht, ich werde die Schaltung 
dann damit mal aufbauen und wenn es nicht funktioniert bei der nächsten 
Bestellung einen geeigneteren PMOS mitbestellen.

Danke nochmal für die super Hilfe :)

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