Hallo zusammen, ein Mikrocontroller wird mit einer veränderlichen Versorgungsspannung für die Betriebsmodi Sleep und Active betrieben. Mit dem ADC soll die Batteriespannung gemessen werden. Der ADC-Input muss während der Zeit mit niedriger Versorungsspannung von der Batterie getrennt werden, um eine Versorgung des Mikrocontrollers über die Schutzdioden des ADC-Eingangs zu vermeiden. Also wurde ein p-channel MOSFET (BSS84P) verwendet, um die Batteriespannung zu schalten: Nur während einer Messung wird der Transistor leitend, danach sperrt er wieder. Beim Einschalten des Transistors beträgt die Gate-Source Spannung abhängig vom Zustand der Batterie zwischen -1,6V und -3V. Es ist also mit einem erhöhten RDSon zu rechnen (Datenblatt RDSon typ. 8 Ohm bei VGS = -4,5V). Die am ADC-Eingang gemessene Spannung ist nach ca. 1us eingeschwungen und liegt etwa 100mV unter der Batteriespannung bei 2,4V (Batterie 2,5V, Mikrocontroller 3,3V, VGS = -3,3V). Die Frage ist nun, wo diese 100mV bleiben. Nachdem der ADC ein hochohmiger Eingang ist, fließt kein nennenswerter Strom (Eingangswiderstand 100 MOhm), so dass am Transistor auch bei einem durch eine niedrige Gate-Spannung erhöhten RDSon keine 100mV abfallen sollten. Wäre schön, wenn hier jemand Licht reinbringen könnte. Danke schon mal. Markus
Gast
#4441866
Markus E. schrieb: > Also wurde ein p-channel MOSFET (BSS84P) verwendet, um die > Batteriespannung zu schalten: Nur während einer Messung wird der > Transistor leitend, danach sperrt er wieder. Ohne Schaltplan hat man es eigentlich viel einfacher zu antworten. Man kann da seiner Phantasie freien Lauf lassen und ganz sichere vielfältige Tipps abgeben, die auch alle irgendwie stimmen oder auch nicht. Leider habe ich Entscheidungsschwierigkeiten und lasse anderen den Vortritt.
Markus E. schrieb: > Die Frage ist nun, wo diese 100mV bleiben. Das sollte sich durch ein paar Messungen mit dem Multimeter schnell klären lassen.
Markus E. schrieb: > Beim Einschalten des Transistors beträgt die Gate-Source Spannung > abhängig vom Zustand der Batterie zwischen -1,6V und -3V. Es ist also > mit einem erhöhten RDSon zu rechnen (Datenblatt RDSon typ. 8 Ohm bei VGS > = -4,5V). Ich würde mal eher sagen, bei 1.6V sperrt er. UGS(th) darf 2V betragen. Markus E. schrieb: > Nachdem der ADC ein hochohmiger Eingang ist, fließt kein > nennenswerter Strom (Eingangswiderstand 100 MOhm), Echt ? Eingangsleckströme kenne ich eher im 1uA Bereich.
So, hier also eine Skizze. Am ADC-Eingang werden bei aktiviertem Transistor (GPIO = 0V) bei einer Batteriespannung von 2,5V nur etwa 2,4V gemessen. Die 100mV bleiben am Transistor hängen, obwohl kein Strom fließen sollte. Oder was habe ich übersehen?
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ADC-Schalter2.png
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zum einen kann das sein, dass der Fet noch nicht ganz Durchgeschaltet hat, bei ULow kann Durchaus mal 0,5V betragen -> UGS ca 1.9V. Zum anderen, hast Du schon mal die Spannung UDS am FET nachgemessen? Wie exakt ist Deine Referenzspanung beim ADC? schließlich ist der Fehler gerade mal 4%
Gemessen wurde die Batteriespannung und die Eingangsspannung am ADC. Die Differenz von 100mV liegt also am FET. Auch wenn UGS < 2V wäre und damit RDSon höher als im ganz durchgeschalteten Zustand, sollte doch - da in den ADC kein Strom rein fließt - am FET keine Spannung abfallen.
Markus E. schrieb: > Gemessen wurde die Batteriespannung und die Eingangsspannung am ADC. Die > Differenz von 100mV liegt also am FET. Dann miss doch noch mal direkt an den Beinchen des FETs.
Markus E. schrieb: > Die Frage ist nun, wo diese 100mV bleiben. Nachdem der ADC ein > hochohmiger Eingang ist, Bei welchem µC ist der ADC so hochohmig? Bei AVR ist der Eingagswiderstand IIRC nur ca. 15 kOHm. Eingagswiderstände > 100 MOhm habe ich nur bei dedizierten ADC ICs gesehen. Beliebter Fehler bei µCs ist auch dass man vergisst die Pullup/Pulldown Widerstände der Pins auszuschalten.
Gast
#4442753
Wie willst du denn VGS = -3,3V erreicht haben, wenn VS = Ubatt = 1,6...3,3 V ist und VG = 0 V ? VGS ist dann bei deiner Schaltung im Idealfall = -Ubatt. Also -1,6 ... -3,3 V. Ich befürchte, dass du den Transistor im aktiven Bereich betreibst, wo RDSon viel größer, als 8 Ohm ist. Eventuell bekommst du mit anderen Exemplaren des BSS84P bessere, oder auch schlechtere Werte. Wie wäre es denn, den GPIO über z.B. 10 nF an das Gate zu führen? In der Messpause wird UG auf US = Ubatt gezogen. (UGS = 0 V) Nach dem Schalten von GPIO auf Low hast du für eine gewisse Zeit UGS < -3 V. Damit könnte (!) der Transistor genügend niederohmig sein, um sofort danach (Start des ADC) den Samplekondensator im µC ausreichend genau auf die Ubatt zu laden. - Und das ist es, worauf es ankommt! Bei 1 MOhm und 10 nF (tau = 10 ms) kannst du 100 ms nachdem du GPIO auf High geschaltet hast (10 * tau, oder mehr) eine neue Messung starten, die Messung muss aber in 0,1 tau (<= 1 ms ) nachdem GPIO auf Low geschaltet wurde stattfinden, damit UGS <= -3,0 V ist. Stromverbrauch ist nur µA und nur im Umschaltmoment. Wenn..., ja wenn UGS = -3 V ausreichen. Sonst brauchst du einen anderen FET.
So viele Antworten und ich weiß noch nicht mal um was für einen µP es sich handelt. Soweit mir bekannt, gibt es keine Einheitseingangsschaltung für A/D-Wandleranschlüsse... Sorry!
Gast
#4442813
@ Sebastian S. (amateur): So sehr unterscheiden die sich nicht. Spannung muss im richtigen Bereich sein: < Vref und (LOGISCH UND !!!) < V+. Innenwiderstand der zu messenden Spannung darf nicht zu hoch sein (AVR: < 10 kOhm).
Hallo Jakob, das war der entscheidende Hinweis, vielen Dank!
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