Hallo,
warum trennt ein Mosfet oder bipolarer Transistor nicht richtig wie ein
Schalter?
Ich habe folgendes Problem mit meiner Powerbank. So ein Smartphone
Zusatzakku.
Ich möchte mit den 5V USB Ausgang meinen µC betreiben. Soweit kein
Problem. Aber ich muß die interne Akkuzelle überwachen um bestimmte
Funktionen die der µC so macht rechtzeitig abzuschalten. SD-Karte
beschreiben zum Bsp. Bevor die Powerbank selbstständig die 5V USB
abschaltet.
Die Akkuzelle und die 5V USB messe ich mit einem zusätzlichen A/D
Wandler am µC.
Nur wird scheinbar beim ausschalten der Powerbank die innere Verbindung
von Akkuzelle(-) zu USB(-) mit getrennt. So meine derzeitige Vermutung
was ich so "vermessen" habe. Wenn die Powerbank eingeschalten ist und
beide, Akkuzelle(-) und USB(-), auf Schaltungsmasse liegen, stimmen alle
gemessenen Spannungen. Nehm ich Akkuzelle(-) weg, messe ich mit dem A/D
Wandler plötzlich an beiden Spannungen weniger.
Ist die Powerbank ausgeschalten und Akkuzelle(-) und USB(-) beide noch
auf Schaltungsmasse gelegt, messe ich am USB Ausgang ca 3V Rest. Kann
eigentlich nicht sein. Trenne ich Akkuzelle(-) von der Schaltungsmasse,
messe ich USB 0V. Die 3V USB Restspannung sind aber real, da fließt
wirklich noch ein Strom einer zum Test angeschlossenen kleinen Last. Das
würde bedeuten, mein µC würde später auch noch mit 3V versorgt, woher
die auch immer kommen. Würde weiter bedeuten, die interne Akkuzelle
würde trotz eigener Abschaltung immer noch belastet, was schädlich wäre
für sie.
Im originalen Zustand fummelt ja niemand an den inneren Akkukontakten
rum. Die Powerbank funktioniert ansonsten wie sie soll. Nur muß ich die
Akkuzellenspannung messen können.
Deswegen habe ich jetzt versucht die Akkuzelle bei Bedarf zu trennen,
(+) und (-) seitig. Plus seitig funktioniert mit meinem nachgebauten
High-Side Switch. Sonst liegen ohne Potentialbezug Volt x am A/D
Eingang. Nur die Masse läßt sich nicht trennen mit meinem Low-Side
Switch. Egal ob ich dafür einen Mosfet oder NPN nehme.
Ich weis nicht worüber die Masseverbindung noch besteht oder wo ich
einen Denkfehler habe. Könnt Ihr mir weiterhelfen? Es ist mir auch ein
Rätsel wie und was die Powerbank intern trennt.
Billige Powerboxen verwenden einen nicht synchronen StepUp-Wandler, der
im abgeschalteten Zustand die Akkuspannung über die Diode an den
Ausgangs durchleitet. Um dies zu verhindern wird einfach der Ground über
einem n-Fet weggeschaltet.
D.h. Akku+ liegt an USB + an.
Hallo,
Messabgriff(-) gibts eigentlich gar nicht. Ich messe immer gegen
Schaltungsmasse, worauf sich auch der µC usw. beziehen muß.
Am Messabgriff(+) ist ein Eingang eines A/D Wandlers angeschlossen, der
wiederum am µC hängt und mir die gemessene Spannung auf einem Display
anzeigt. Oder die Meßspitzen meines Multimeter sind zusätzlich
angeschlossen zum Vergleich. Mehr nicht.
Die USB Buchse ist nicht eingezeichnet. Die messe ich aber mit. Dessen
Minus ist dauerhaft mit Schaltungsmasse verbunden.
Die Powerbank ist die hier, weil diese sich nicht bei kleinen
USB-Lastströmen selbst abschaltet.
https://www.xtpower.de/XTPower-USB-Akku-MP-10400-externer-Akku-Li-Ion-mit-10400mAh
Welches Ground wird weggeschalten? Die der Akkuzelle oder vom USB?
Gibt es eine Möglichkeit die interne Akkuzelle von Masse sauber zu
trennen? So wie ein mechanischer Schalter es tun würde. Denn wenn ich
die Verbindung Akkuzelle(-) zu Masse trenne, stimmt alles. USB geht auf
0V. Strom geht auf 0mA.
Was ich nicht verstehe ist, warum es über einen sperrenden Mosfet oder
NPN noch irgendeine elektrische Verbindung gibt? Würde ein echter
Low-Side Switch es anders machen?
Hallo,
hmmm, ich dachte ich hätte das Problem ausführlich beschrieben.
Vielleicht zu viel geschrieben, deshalb kommt es einem wirr vor. Im
Grunde genommen möchte ich nur wissen, wie man die Verbindung
Akkuzelle(-) zur Schaltungsmasse ordentlich trennt. Mit Mosfet oder NPN
als Low-Side-Switch funktioniert das nicht wie gedacht.
Ich kann aber gern den Schaltplan erweitern, wenn mir jemand sagt was
ihm fehlt?
Stefan us schrieb:>> Halbleiter leiten halb - sagt das Wort ja schon.
Hallo,
weist Du wovon Du redest?
Der µC muß das selbst abschalten können, wenn die Akkuzelle ihre 3V
"Abschaltspannung" erreicht hat. Bei 3V der Akkuzelle schaltet sich die
Powerbank selbst aus, also den USB Ausgang ab. Der µC muß ich kurz
vorher sauber in Sicherheit bringen.
Deswegen kann ich keinen mechan. Schalter nehmen. Relais geht auch
nicht, zieht zuviel Strom. Das wäre kontra produktiv, die gesamte
Schaltung geht in den Stromsparmodus wenn nichts zu tun ist. SSR ist
doch auch nur ein großer Mosfet, oder nicht?
Wie lange dauert das "schonende" Abschalten des Controllers denn? Ggf.
reicht da ein recht dicker Kondensator, um die Spannung lange genug
dafür zu halten, wenn die USB-Spannung abgeschaltet wird. Dann brauchst
du dich garnicht um die Messung der Zellspannung zu kümmern.
Ardu schrieb:> Nur die Masse läßt sich nicht trennen mit meinem Low-Side> Switch. Egal ob ich dafür einen Mosfet oder NPN nehme.
Du mußt den Transistor schon richtig rum einbauen. Schau Dir doch mal
an, wie der Stromfluß vom Pluspol über den Transistor zum Minuspol ist -
na, merkst Du was?
Kleiner Tip: Dem Transistor ist ein Massesymbol herzlich egal. Wenn Du
also von Drain nach Source mißt - wie ist wohl der Potentialunterschied.
Positiv oder Negativ?
PS: Du wirst auch Schwierigkeiten mit der Gate-Spannung haben :-)
Hallo,
@ Stefan:
Du meinst ich soll nur die USB 5V messen, wenn die plötzlich weg sind,
naja, der Pufferkondensator hält ja die 5V weiterhin eine Weile. Da
messe ich doch weiterhin 5V oder etwas weniger.
@ radiostar:
ich weis nicht warum der Transistor falsch her um sein soll. Redest Du
von T3? Source liegt auf Schaltungsmasse und das Gate dann auch. Demnach
sollte der Drain-Source Kanal "zugeschnürrt" sein. Rumgedreht habe ich
den auch schon. Ändert leider nichts am Problem.
Jupp, T3. Wirf doch einfach einen Blick auf die Substratdiode (die, die
im Transistor zwischen Drain und Source liegt) - die wird in Deiner
Beschaltung immer leitend sein, denn der Strom fließt von Masse über
diese Diode kommend in den Minus-Pol des Akkus.
Und der Satz: "Du wirst auch Schwierigkeiten mit der Gate-Spannung
haben"
war Blödsinn - hätte für einen P-Kanal Mosfet gegolten.
Hallo,
ich habe probiert was passiert wenn ich die USB(+) abklemme ... und
siehe da, trotz aller Verbindungen zu Schaltungsmasse, ist dann am
USB(+) Ausgang 0V und es fließt kein "Querstrom" mehr.
Also habe ich der Akkuzelle ihren High-Side Switch gelassen, dessen
Low-Side Switch entfernt und noch einen High-Side Switch in die USB(+)
eingebaut. Funktioniert. Schaltplan "Powerbank_3".
Dann versucht es zu vereinfachen.
Schaltplan: "Powerbank_4"
Gibt es Probleme wenn ich beide Gates von T2 und T4 zusammenschließe und
gemeinsam schalten lasse? Würde ein Pin vom µC einsparen.
Da sich der µC selbst die Spannung wegnimmt, kann er selbst nicht
einschalten, selbst wenn die Powerbank eingeschalten ist. Deswegen noch
der Ein-Taster S1, danach übernimmt der µC. Die 0,7V weniger wegen der
Diode dürfte doch den Logic-Level FET nicht stören?
Und den R4 kann ich doch auch weglassen, oder?
Hallo,
noch paar Fragen.
Wenn T1 sperrt, hängt dann T2 komplett in der Luft? Oder muß an T2 Drain
noch ein Pulldown-Widerstand auf Schaltungsmasse? Wie groß darf der
sein?
Weil die gesamte Schaltung so wenig wie möglich Strom ziehen darf/soll,
deswegen Mosfet's, wäre noch die Frage, wie groß darf man R1 und R3
machen? Kann R4 entfallen?
R2 dient als Strombegrenzung für den µC Pin, wegen den Umladestrom am
Gate.
Ich habe Schwierigkeiten, da mit zu kommen, weil dein Schaltplan aus
unvollständigen Fragmenten besteht. Für mich ist das ein Puzzlespiel.
Zudem ist nicht klar, welchen der beiden Schaltpläne du nun meinst.
zeichne doch mal einen vollständigen Schaltplan, mit Spannungsquelle,
Last und bitte in einem zusammenhängenden Stück.
Hallo,
ähm, dass ist der vollständige Schaltplan. Mehr gibt es nicht. Die µC
Schaltung im Detail nützt niemanden etwas. Das mit der + und - Trennung
habe ich nun selbst geklärt.
Meine unbeantwortete Frage lautet nur noch wie hoch man die Widerstande
an den Mosfets machen darf? Der Laststrom vom Meßabgriff(+) sind nur
paar µA eines A/D IC Eingangs. Die µC Schaltung selbst unten rechts
nimmt im maximal Fall 50mA auf.
Powerbank_plus.png
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Powerbank_plus_minus_Volts.png
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