Batterie/Netzteil Umschaltung mit 2 P-Mosfets

[Oliver Ka (Gast)]

Schönen Guten Abend ;-)

Zunächst möchte ich darauf hinweißen das ich über keine tiefgehende 
Erfahrung im Bereich Elektronik verfüge. Hatte zwar einige Sachen in der 
Ausbildung aber das ging nicht sonderlich tief und ich habe auch viel 
wieder vergessen ;-)

Ich habe mich die letzten Wochen recht intensiv informiert aber einige 
Dinge habe ich nicht verstanden und hoffe hier ein paar gute Tipps zu 
erhalten.

Ich bin gerade dabei eine Binär-Uhr umzusetzen. Die Schaltung soll 
sowohl per Batterie als auch über ein Netzteil versorgt werden können. 
Sobald das Netzteil eingesteckt wird, soll die Batterie vom Rest 
getrennt werden.

Ich hab mich von einer Schaltung hier im Forum (deren Link ich gerade 
nicht mehr finde) inspirieren lassen. Da ich im Batterie- als auch im 
Netzteilbetrieb möglichst die vollen 5V nutzen möchte habe ich versucht 
auf eine Diode zu verzichten. Die Diode an der Zusammenführung der 
beiden +5V Leitungen habe ich durch einen p-Kanal Mosfet ersetzt um 
statt 0,7V an der Diode nur etwa 0,1V am Mosfest zu verlieren.

Die Frage ist natürlich ob die Schaltung so funktioniert oder ob ich in 
Details oder gar grob falsch gedacht habe.

Wenn ein p-Mosfet sperrt, sperrt er dann in beide Richtungen?

Im Datenblatt habe ich folgene Daten gefunden: "Drain-Source-Voltage 
MAX. -14V" bzw. "Drain to Source Breakdown-Voltage MIN. -14V"
Ich kann mit diesen Werten nicht wirklich etwas anfangen. Wieso einmal 
MAX und einmal MIN?

ICh würd mich sehr freuen wenn ihr mir ein bisschen unter die Arme 
greifen könntet :-)

MfG

[Dirk (Gast)]

Hier gibt ein paar Anregungen dazu:

Beitrag "Umschalter zwischen Batterie und USB"

[Oliver Ka (Gast)]

ok, viel Danke für den Link. Also wenn ich das nun richtig verstanden 
habe dann sperrt der Fet jeweils nur in eine richtung. Ich habe jetzt 
jeweils einen p-kanal Mosfet antiseriell geschaltet. Damit sollte es 
doch nun funktionieren oder?

[Micha (Gast)]

Wobei bei dir das hier 
Beitrag "Re: Umschalter zwischen Batterie und USB" gilt und du die 
antiserielle Geschichte nicht brauchst. Außer du willst den 
Spannungsregler mit abtrennen, damit dessen Strom nicht dauernd die 
Batterien belastet.

Und evtl. musst du beachten, dass auch ein Strom rückwärts aus den 
Batterien in das Netzteil fliessen kann, je nachdem wie dieses aufgebaut 
ist.

[Oliver Ka (Gast)]

Danke für deine Antwort :-)

Micha schrieb:
> Wobei bei dir das hier
> Beitrag "Re: Umschalter zwischen Batterie und USB" gilt

Meinst du damit Vbatt <= Vnetzteil? Im Normalfall sind sie gleichgroß. 
Nur wenn die Batterien leer sind und der Spannungsregler keine 5V mehr 
liefern kann, könnte es für die Batterien eventuell ein Problem geben.

Ich verstehe leider nicht wie ich auf die Antiserielle Schaltung der 
Fets verzichten kann, da ich keine Diode nutzen will (aufgrund der 
Spannungsverluste). Die Batterie schaltet sich ja sonst über die beiden 
p-Fets nach dem Regler quasi selbst "ab".

Micha schrieb:
> Außer du willst den
> Spannungsregler mit abtrennen, damit dessen Strom nicht dauernd die
> Batterien belastet.


Der Spannungsregler zieht bei I=0 ca. 2uA also ich denke damit kann man 
leben, selbst wenn er permanent an den Batterien hängt. Oder gibt es ein 
Problem wenn die Batterien leer sind?

Micha schrieb:
> Und evtl. musst du beachten, dass auch ein Strom rückwärts aus den
> Batterien in das Netzteil fliessen kann, je nachdem wie dieses aufgebaut
> ist.

Das verstehe ich leider nicht :/ Kann das in der aktuellen Schaltung 
passieren?

[Micha (Gast)]

Oliver Ka schrieb:
> Meinst du damit Vbatt <= Vnetzteil? Im Normalfall sind sie gleichgroß.
> Nur wenn die Batterien leer sind und der Spannungsregler keine 5V mehr
> liefern kann, könnte es für die Batterien eventuell ein Problem geben.
<= soll kleiner/gleich bedeuten, was zutrifft wenn beide Spannungen 5V 
führen. Wenn man es genau nimmt kann auch noch die Diodenspannung 
addiert werden, einfacher und sicherer ist es aber mit obiger Aussage.

Oliver Ka schrieb:
> Der Spannungsregler zieht bei I=0 ca. 2uA also ich denke damit kann man
> leben, selbst wenn er permanent an den Batterien hängt. Oder gibt es ein
> Problem wenn die Batterien leer sind?
Wenn du damit leben kannst, Problem gibt das keins.

Oliver Ka schrieb:
> Das verstehe ich leider nicht :/ Kann das in der aktuellen Schaltung
> passieren?
Jep, deswegen weise ich darauf hin. +5V führt immer 5V, entweder vom 
Netzteil oder von den Batterien. R110 und R122 ziehen die Gates immer 
auf Masse, weswegen Q56 und Q58 immer leitend sind. Je nach Aufbau des 
Netzteils kann dadurch ein Strom in dieses hinein fliessen.

Ich empfehle dir das Ganze mal mit LTspice zu zeichnen und zu 
simulieren, das ist oft sehr hilfreich. Anbei mal ein Beispiel wie ich 
das einsetzen würde/werde. Funktioniert so aber nur unter der Annahme 
Vbat <= Vsup.

[Oliver Ka (Gast)]

OK danke für deine Antwort, ich werde das mal simulieren und mich dann 
wieder melden :-)

[Micha (Gast)]

Micha schrieb:
> Anbei mal ein Beispiel wie ich das einsetzen würde/werde.
R3 darf der Einfachheit wegen ruhig auch 10k haben.

> Funktioniert so aber nur unter der Annahme Vbat <= Vsup.
Was bei dir ja zutrifft, sofern du erst hinter dem Spannungsregler 
ansetzt.

[Oliver Ka (Gast)]

Also ich bin gerade dabei ein paar Schaltungsvariationen zu simulieren. 
Dazu hab ich ein paar Fragen.

1. Der Spannungsregler und das Netzteil liefern ja nie genau 5V sonderen 
haben eine gewissen Toleranz. Im Datenblatt des Reglers steht Max. 
+/-3.0% von Vout, also +/- 0,15V. Ist das Vernachlässigbar?

2. In meiner Schaltung ohne Diode fließt eine gewisse Zeit lang 
(teilweiße mehrere ms) ein Strom in die Batterien bei Vbatt = Vnetzteil.
Wieviel Strom darf in eine Batterie hineinfließen und wie lange? Es 
werden Alkaline Batterien verwendet.

So langsam bekomme ich Zweifel das mein Wissen ausreicht um die 
Schaltung umzusetzen... Mir sind viele Details unklar und vllt wäre es 
besser das ganze mit zwei schottky dioden zu lösen und mit dem Abfall 
von 0,1-0,3V, je nach Strom, zu leben.

[Fetz (Gast)]

Ist das wirklich soviel besser, als wenn man einfach mittels 2 Dioden 
die Spannungen zusammenführt?

Wenn die Spannung vom Netzteil höher oder gleich der Spannung von den 
Batterien ist, dann sperrt die Diode und die Batterien werden nicht 
verbraucht. Einen Spannungsregler würde ich dann dahinter setzen ...

[Micha (Gast)]

Oliver Ka schrieb:
> 1. Der Spannungsregler und das Netzteil liefern ja nie genau 5V sonderen
> haben eine gewissen Toleranz. Im Datenblatt des Reglers steht Max.
> +/-3.0% von Vout, also +/- 0,15V. Ist das Vernachlässigbar?
Wie bereits geschrieben: du kannst sogar noch die Spannung der 
Body-Diode des MOSFETs addieren. Die ist wesentlich größer als die 
0,15V.

Oliver Ka schrieb:
> 2. In meiner Schaltung ohne Diode fließt eine gewisse Zeit lang
> (teilweiße mehrere ms) ein Strom in die Batterien bei Vbatt = Vnetzteil.
> Wieviel Strom darf in eine Batterie hineinfließen und wie lange? Es
> werden Alkaline Batterien verwendet.
Da bin ich überfragt. Ich glaube aber nicht dass die deswegen merklich 
schneller kaputt gehen.

Fetz schrieb:
> Ist das wirklich soviel besser, als wenn man einfach mittels 2 Dioden
> die Spannungen zusammenführt?
Besser ist relativ. Wenn man die Verluste über die Diode nicht hinnehmen 
will/kann muss man sich halt was anderes überlegen.

[Oliver Ka (Gast)]

Ich verzweifle... hab jetzt keine Lust mehr noch weitere Stunden in die 
Simulation und Planung zu stecken. vllt gehe ich bei der ganzen Sache zu 
sehr in Detail und betrachte die ganzen Werte zu nahe beim umschalten. 
Ich müsste halt mal anfangen die ganze Schaltung durchzurechnen und dann 
die bauteile entsprechend zu dimensionieren anstatt nur in der 
simulation zu probieren.

Ich hab jetzt erstmal die Umschaltung über einen Schalter realisiert 
weil ich endlich zum bestellen kommen muss. Werde mich dann später 
weiter um das problem kümmern wenn ich noch zeit habe.

Vielen Dank für eure Hilfe!

lg