Hallo,
ich habe hier ein 3.2V-System, in der ich ein RAM und eine RTC via
GoldCap stütze. Momentan habe ich den GoldCap mit einer halben BAV199
entkoppelt.
Leister habe ich dank der Diode einen bleibenden "Ladungsverlust" von
typisch 0.7V.
Ich möchte nun diesen Part der Schaltung optimieren, um mehr
Überbrückungszeit zu bekommen.
D.h. ich suche eine Schaltung (bzw. Diode), die:
- bis runter auf 1.8V arbeitet
- idealerweise nichts verbraucht (d.h. <50uA)
- idealerweise keinen Rückwärtsstrom in das System abgibt (<50uA)
- idealerweise einen Flussspannung von 0V aufweist (<0.15V)
Momentan lade ich den GoldCap (1F) ohne Vorwiderstand und dabei stellt
sich ein Spitzenstrom von <100mA ein. Dieser kann jedoch ohne Probleme
mittels Widerstand weiter gedrosselt werden.
Tipps? :-)
Man müsste einen FET finden, der mit USG 1,8V schon gut leitet.
Auf der Seite steht auch:
Allerdings kann die MOSFET-Schaltung eine Diode nicht immer komplett
ersetzen:
Machen wir mal hinter dem MOSFET einen dicken Kondensator, der z.B. eine
gewisse Zeit einen Spannungsausfall überbrücken soll. Dann ist es ohne
weiteres möglich, dass der Kondensator über den MOSFET und andere
Verbraucher, die von der Eingangsspannung versorgt werden, entladen
wird.
http://www.lothar-miller.de/s9y/uploads/Bilder/Reverse.gif
Harald schrieb:> und als FET den BSS84 und dann sollte es doch laufen..?
Nein, der Strom wird aus dem GoldCap "rückwärts" durch den FET
fliesen...
Der BSS84 hat lau Datenblatt bei 2V UGS ein RDSon von weit über 5 Ohm...
http://www.fairchildsemi.com/ds/BS/BSS84.pdf Seite 3, Figure 4
Harald schrieb:> - idealerweise keinen Rückwärtsstrom in das System abgibt (<50uA)> - idealerweise einen Flussspannung von 0V aufweist (<0.15V)> Tipps? :-)
Das wird schwierig, weil sich kleine Flußspannung schlecht mit kleinem
Rückwärtsstrom kombinieren lässt (wobei 0.15V sowiso ziemlich utopisch
ist). Was Du da forderst ist ja fast schon der eierlegende
Wollmilchhybrid aus BAS116 (Kleinsignaldiode, Ultra-Low Reverse Current)
und BAT54 (Schottky-Gleichrichter), aber das weisst Du ja bestimmt.
Als Kompromiss ginge eventuell eine PMEG von NXP, die PMEG4005 kommt zum
Beispiel bei 100mA und 25°C auf einen Forward-Drop von ungefähr 300mA,
Sperrstrom würde sogar passen (lt. Datenblatt maximal 20 uA bei 10V).
Vielleicht gibt's ja noch eine besser für deine Ansprüchende passende
PMEG, denn in dieser Serie gibt's einige, aber von der 4005er hatte ich
das Datenblatt grade zur Hand.
hth & LG, NOR
Nimm einen FET und stell die Gatespannung über eine Diode aus der
Versorgungsspannung her. über einen Widerstand wird der FET bei trennen
der Versorgung aus geschaltet.
@Norbert:
Ja, ich weiß.. :-/
Genau aus dem Grund frage ich ja hier.. :o)
Diese Diodenserie hört sich sehr interessant an! :-)
Davon werde ich mir mal ein paar bestellen.
@Peter:
Das ganze ist leider nicht so einfach, weil an der 3V2-Schiene mehrere
IC's (~40 Stück) hängen, wovon ~10 nur bis 3,3V spezifiziert sind.
Hierdurch würden sich viele weitere Probleme herauskristallisieren..
Marius S. schrieb:> Nimm einen FET und stell die Gatespannung über eine Diode aus der> Versorgungsspannung her. über einen Widerstand wird der FET bei trennen> der Versorgung aus geschaltet.
Das verstehe ich nicht..
Bitte um Erläuterung..
Harald schrieb:> D.h. ich suche eine Schaltung (bzw. Diode), die:> - bis runter auf 1.8V arbeitet> - idealerweise nichts verbraucht (d.h. <50uA)> - idealerweise keinen Rückwärtsstrom in das System abgibt (<50uA)> - idealerweise einen Flussspannung von 0V aufweist (<0.15V)
Die einzige Schaltung die ich kenne die diese Specs erfüllt nennt sich
elektromechanischer Schalter bzw. Relais.
Ich schmeiß einfach mal eine Shottky wie die 1N6263 in den Raum. Das
erfüllt deine Anforderungen fast. 20 nA Rückwärtsstrom (30 Grad, 5V),
Flussspannung 0,3V bei 100µA, wieviel braucht dein Ram?
Hi,
schau dir mal die Liste von MOSFETS an (nach P-Channel filtern,
sortieren nach VGSmax aufwärts)
https://www.onsemi.com/PowerSolutions/parametrics.do
Einen passenden in die Schaltung von Miller (die nur mit pull down am
gate) einbauen und gut isses.
Anderer Lösungsweg:
- größerer Kondensator (5F, 10F), was spricht dagegen?
- Du redest von 3.2V Schiene, d.h. du hast auch andere Spannungen. Was
spricht dagegen den Kondensator auf 5V zu laden und dann mit einem DC-DC
Converter mit Pass-Through auf 2V oder so runter zu regeln?
Frank M. schrieb:> Anderer Lösungsweg:> - größerer Kondensator (5F, 10F), was spricht dagegen?> - Du redest von 3.2V Schiene, d.h. du hast auch andere Spannungen. Was> spricht dagegen den Kondensator auf 5V zu laden und dann mit einem DC-DC> Converter mit Pass-Through auf 2V oder so runter zu regeln?
zu 1) chonischer Platzmangel für so große Bauteile (SMD-Hühnerfutter
bringe ich gerade noch unter)
zu 2) neben den 3.2V für die Logik hätte ich noch eine uC-gesteuerte
Spannung von 0/11-16V (also aus oder 11-16V) und die "Haupt-Versorgung"
von 24V
> Momentan habe ich den GoldCap mit einer halben BAV199 entkoppelt.
Wozu denn Das?
Nimm eine 3,6V Versorgung, eine 500mA Shottky dahinter und RAM, RTC und
GoldCap laufen mit 3,2 -> 3,3V auf einen Potential ohne Probleme und
unnötige Klimmzüge.
Grüße Löti
Flo schrieb:> Kille H. schrieb:>> Ich verstehe nicht ganz warum ein P-Kanal Mosfet die aufgabe nicht>> erfüllen könnte.>> Und wie würdest du den P-FET beschalten?
In meinem unermüdlichen leichtsinn einfach so...
Es wird halt immer langsamer geladen, da natürlich der Rds(on) immer
höher wird...
So hab mir noch mal Gedanken gemacht...
Über einen größeren Lade widerstand geht es. Wenn der i.o. geht, könnte
das eine Lösung sein.
Hab an der Stelle reingezoomt bei dem die Versorgungsspannung wegbricht.
Lothar S. schrieb:>> Momentan habe ich den GoldCap mit einer halben BAV199> entkoppelt.>> Wozu denn Das?>> Nimm eine 3,6V Versorgung, eine 500mA Shottky dahinter und RAM, RTC und> GoldCap laufen mit 3,2 -> 3,3V auf einen Potential ohne Probleme und> unnötige Klimmzüge.>> Grüße Löti
Nur habe ich dann das Problem, dass ich eine extra Versorgung für den
GoldCap implementieren müsste. Dann wäre das o.g. teure IC deutlich
einfacher, günstiger und störunempfindlicher.. ;-)
Es gibt ja noch diese altmodischen bipolaren Transistoren, habe mal
damit was versucht. Da fehlt natürlich der high-tech FET mit 10mV Vth,
aber die Schaltung könnte trotzdem funktionieren.
Ist weit entfernt von einer idealen Diode, aber vielleicht reicht es ja
auch so. Die vorhandene Diode bleibt bestehen, der Spannungsverlust an
der Diode wird durch die Transistoren langsam ausgeglichen. Wird die
Versorgung abgeklemmt schaltet Q1 aus, verhindert damit den Rückstrom
über Q2 und R3.
Da ist auch schon das "Problem" der Schaltung. Läuft die Versorgung zu
langsam runter, dann bleibt Q1 weiterhin durchgesteuert und es fließt
ein Rückstrom über Q2. Also so lange bis Q1 nicht abschaltet verhält
sich Q2 wie ein Widerstand welcher parallel zur Diode geschaltet wird.
Wenn man R3 verkleinert und eine Zener-Diode in reihe schaltet (z.B.
2,7Volt) kann man dafür sorgen das Q1 schneller abschaltet wenn die
Versorgung runter läuft.
> Nur habe ich dann das Problem, dass ich eine extra Versorgung für den> GoldCap implementieren müsste.
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
Du hast eine Versorgung mit Shottky am Ausgang und fertig.
Grüße Löti
Lothar S. schrieb:>> Nur habe ich dann das Problem, dass ich eine extra Versorgung für den>> GoldCap implementieren müsste.>> ??????????????????????????????????????????????????????????????????????>> Du hast eine Versorgung mit Shottky am Ausgang und fertig.>> Grüße Löti
Du hast aber schon meine Beiträge gelesen? ;-)
Das System besteht aus ~40 IC's, wovon einige nur bis 3.3V spezifiziert
sind. Der GoldCap soll wiederum nur RAM und RTC stützen und nicht die
komplette Schaltung versorgen.. :)
So habe meine Schaltung noch etwas optimiert. Jetzt müssten alle deine
Punkte locker erfüllt werden.
Habe die Ladespannung am C im Moment des zusammenbrechen der
Versorgungsspannung dargestellt.
Grüße
Kille H. schrieb:> Bildschirmfoto_vom_2013-10-23_17_43_52.png
Ist im grunde die gleiche Schaltung wie meine, nur mit FETs (wozu auch
immer man die hier braucht). Wenn du die 10 Ohm weg lassen würdest
könntest auch die parallele Diode weg lassen. Aber dann wird der
Rückstrom wahrscheinlich zu hoch wenn die Spannung runter läuft.
Wie verhält sich die Schaltung wenn die Eingangsspannung langsam runter
läuft? Also innerhalb mehrerer Sekunden.
Den Abschaltpunkt des FETs M1 (welcher dafür sorgt, dass kein Rückstrom
mehr fließt) hast du über die Gate-Threshold-Spannung und deinen
Spannungsteiler fest gelegt.
Ist genau so schlecht wie bei meiner Schaltung (wo man eine Zener-Diode
oder Dioden-Reihenschaltung verwenden könnte um den Abschaltpunkt ein zu
stellen).
Genau, die 10ohm wegen dem Rückstrom beim abschalten. Bei meiner
Simulation ist die Versorgung innerhalb einer sec. Auf null.
Die fets hab ich verwendet, da du meiner Meinung nach am bipolar
transistor doch auch einen PN Übergang hast und damit den
Spannungsabfall.
Die zener diode konnte man auch hier verwenden...
Die Schaltungen haben leider alle den kleinen Fehler einer
Selbsthaltung.
Ich habe den Verdacht, es braucht einen Komparator für ausreichendes
Schaltverhalten. Ohne läßt sich die Randbedingung 1,8-3,3V schwer
erreichen. Mit würde das wohl gehen, nur das braucht halt Platz auf der
Platine. Ich hab mal was zusammengemaltes angehängt mit irgendeinem low
power Komparator.
Wobei ich auch für mich grad nach so einer Schaltung suche. Also wer
eine bessere Idee hat..!!
Kille H. schrieb:> da du meiner Meinung nach am bipolar> transistor doch auch einen PN Übergang hast und damit den> Spannungsabfall.
Wieviel Spannungsfall hat man denn da so?
Immer 0,7 Volt wie bei einer Diode? Ist ja schließlich ein PN-Übergang
;-)
Der Spannungsfall ist zum einen vom Basis-Strom abhängig (höheres Ib ->
kleinere Vce). Zum anderen und das ist hier entscheidend auch vom
Kollektorstrom (kleinerer Ic -> kleinere Vce).
Analog gilt das gleiche auch für FETs.
- höhere Vgs -> kleinere Vds
- kleinerer Ids -> kleinere Vds
Im Anhang ein Kennlinienfeld des BC807-40. Wie man sieht geht bei
sinkenden Strom der Spannungsfall ziemlich gegen null.
Helge A. schrieb:> Ich habe den Verdacht, es braucht einen Komparator für ausreichendes> Schaltverhalten.
Ja, das hatte ich auch ausprobiert. Nur war ich mir nicht sicher ob der
Komparator immernoch sauber arbeitet wenn die Eingangsspannung
abgeschaltet wird und nicht doch noch kurzzeitig den Ausgang ansteuert,
so dass es doch wieder zur Entladung kommt.
Außerdem braucht man einen Rail-To-Rail oder man teilt die Spannungen
runter (was wieder Leckstrom durch den Spannungsteiler bedeutet).
Außerdem muss man vorher raus finden wieviel Strom in den unversorgten
Komparatoreingang fließen kann (evtl. reicht ein Reihenwiderstand oder
hochohmiger Spannungsteiler).
Rail2rail wird sicher notwendig sein, das sehe ich auch so. Und der
Komparator darf oberhalb von 1,2V keinen Unsinn machen, ist auch klar.
Darunter läßt sich das durch einen hochohmigen Spannungsteiler
wegfangen.
Ich hab auch noch keine Idee, ob sich vielleicht einer der Transistoren
einsparen läßt. Das schaut mir alles noch zu groß aus. Vielleicht mit
einem MAX9101? Der hat open drain, 2uA leakage current und könnte dann
einen P-MOS oder PNP steuern. Bräuchte aber auch wieder einen häßlichen
Pullup zum Kondensator.
Man könnte noch einen N-Kanal FET nehmen und den Komparator mit einer
höheren Spannung versorgen (falls vorhanden). Dann wäre es wirklich nur
noch Komparator und N-FET und der Komparator müsste auch nicht mehr rail
to rail sein.
Das allerbeste wäre wohl ein Step-Up Wandler. Dann könnte man auch noch
einstellen welche Spannung der C denn haben soll.
Wenn z.B. die RTC auch mit 5V vom C versorgt werden darf könnte man
statt den C nur mit 3,2 Volt zu laden ihn über den Step-Up auch auf 5V
laden wenn der GoldCap das ab kann.
Muss nicht mal ein echter Step-Up sein. Ein Spannungsverdoppler könnte
schon reichen z.B. ein Urgestein wie ICL7660 wenn ungeregelt reicht.
> Du hast aber schon meine Beiträge gelesen? ;-)
Ja.
> Das System besteht aus ~40 IC's, wovon einige nur bis 3.3V spezifiziert> sind. Der GoldCap soll wiederum nur RAM und RTC stützen und nicht die> komplette Schaltung versorgen.. :)
Die andern ICs versorgst Du natürlich auch über eine (weitere)
Shottky... .
Habe ich jetzt für selbstverständlich gehalten, sorry.
Grüße Löti
Ich habe mir (u.a.) nun die PMEG4005EH besorgt und 10 Testmuster
umgebaut.
Kurz & knapp: PERFEKT ;-D
Ein herzlicher Dank an "Norbert M."
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Hier ein paar Messergebnisse:
Schlimmster Fall bei 60°C:
dU nach 30Min = 88mV bei 56uA Ladestrom (gemessen mit Keithley
Picometer)
Sperrstrom = -3.567uA
Bester Fall bei 10°C:
dU nach 30Min = 76mV bei 38uA Ladestrom
Sperrstrom = -2,71uA
=> So lasse ich es.. :-)