Guten "Abend" liebe Gemeinde, mein Ziel ist, meine Schaltung mit einer LIPO Batterie (eine Zelle) zu betreiben. Wie Ihr dem Ausschnitt der Schaltung entnehmen könnt, nutze ich den MCP73831 um den LIPO auf 4.2V zu laden und einen TPS63031 um das ganze auf 3.3V zu bringen (max 500mA out). Die LIPO-Zelle besitzt zwar selbst ein Protection-CB, jedoch möchte ich aus meiner Sicht, den LIPO ab einer Spannung von ca. 3V vom Netz nehmen. Dazu nutze ich den MAX809-voltage-monitor und schalte ab einer Vth von 3.08V den N-Kanal-Mosfet ab, womit der LIPO vom Netz sein sollte. Ist das so einfach wie ich mir das vorstelle oder sollte ich in der Schaltung noch etwas berücksichtigen? PS: Am VBAT_O-Netz hängt noch ein LCD-Backlight-Treiber (AP5724), welcher aus Effizienzgründen nicht von den 3.3V gespeist werden, sondern von 3V-4.2V.
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W. S. schrieb: > Ist das so einfach wie ich mir das vorstelle Der LiIon wird über die Body-Diode des MOSFETs trotzdem entladen wenn du abschaltest, weil dann sein Minupol viel negativer ist als Masse der Schaltung (die dann identisch wäre mit VBAT_O). Wenn das Akkupack schon einen Tiefentladeschutz hat: Lass den MAX809 weg.
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Ich habe oft gelesen das man diesen Protection-Circuits lieber nicht trauen sollte und sich selbst um die Protection sorgen solle. Die meisten Hersteller geben einen cut-off-voltage von 2.5V an, welcher definitiv zu nieder ist. Den asiatischen LIPO den ich in den Händen halte geben sie zwar mit 3V an, dem kann ich aber irgendwie nicht trauen. Die schummeln ja auch schon oft bei der mAh-Angabe. Dem Diagramm aus dem Datenblatt kann ich die Ströme im sehr kleinen mV-Bereich leider nicht entnehmen (100mA bei 660mV [25°C]). Wie wird solch ein cut-off ansonsten professionell gehandhabt? Nebenbei, wäre es auch sinnvoll einen pull-down-Widerstand am nRES-Ausgang des MAX809 anzubringen, um ein Abschalten zu garantieren?
W. S. schrieb: > Ich habe oft gelesen das man diesen Protection-Circuits lieber nicht > trauen sollte Ich hab auch oft gelesen, daß ein Alien auf Area51 lebt.
Moin MaWin: Ich steh gerade auf dem Schlauch: Wieso ist die Masse der Schaltung gleich VBAT_O wenn der MOSFET aus ist? W.S. Kann es sein das Du den MOSFET weglassen kannst indem Du mit dem MAX809 die EN Eingänge des TPS63031 und des AP5724 zum Abschalten nutzt? Grüße Frank
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Frank S. schrieb: > Wieso ist die Masse der Schaltung gleich VBAT_O wenn der MOSFET aus ist? Weil du ja ausschalten willst, dann ist die Versorgungsspannung immer 0V, weil du ja den Stromfluss abklemmst sackt die Spannung durch die Last auf 0. (in der Realität wird sie nicht ausgeschaltet wegen dem Body-Diodenproblem).
MaWin schrieb: > Weil du ja ausschalten willst, dann ist die Versorgungsspannung immer > 0V, weil du ja den Stromfluss abklemmst sackt die Spannung durch die > Last auf 0. > > (in der Realität wird sie nicht ausgeschaltet wegen dem > Body-Diodenproblem). Ist nen Argument... Wie machen das die eingebauten Schutzbeschaltungen? Grüße Frank
> W.S. > Kann es sein das Du den MOSFET weglassen kannst indem Du mit dem MAX809 > die EN Eingänge des TPS63031 und des AP5724 zum Abschalten nutzt? Hallo Frank, Da hast du recht, genau solch ein Setup habe ich bisher betrieben, jedoch ist mir unwohl das der LIPO ständig entladen wird. Deshalb suche ich nach einer Möglichkeit den LIPO ausser Betrieb zu nehmen sobald er die 3V passiert hat.
Moin W.S. Bin gerade bei Maxim am lesen wie das die Schutzbeschallungen in den Akkus machen Die haben die MosFets in der + Leitung jeweils einen für Überspannung und einen für unterspannung... Das blöde ist das es für die High Side FETs eine Charge Pump braucht... Will sagen das Du evtl. den Max809 gegen so ein Überwachung IC tauschen solltest / musst... Beispiel DS2784 von Maxim. Grüße Frank
Frank S. schrieb: > Wie machen das die eingebauten Schutzbeschaltungen? 2 antiserielle MOSFETs, siehe Datenblatt, z.B. S8231 oder so.
Frank S. schrieb: > Das blöde ist das es für die High Side FETs eine Charge Pump braucht Nein, braucht man nicht.
Solch eine Beschaltung wie du sagst (mit z.b. S8231) ist natürlich schon an dem Akku vorhanden, jedoch laufen die leider immer unter 3V. Ich hab jetzt mal versucht anhand anderer Makerboards, welche die selbe Problemstellung haben, deren Lösung dazu anzuschauen. Da wäre z.B. der Arduino MKR1000: https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/MKR1000-schematic.pdf Welcher einen p-Kanal MOSFET mit eingebauter Schottky-Diode einsetzt. Ziemlich cool! Und auf der anderen Seite der Feather Huzzah: https://learn.adafruit.com/system/assets/assets/000/031/354/original/adafruit_products_schem.png?1458433763 Welcher gar keine spezielle Schaltbausteine nutzt, außer der Z-Diode um den LIPO während des Ladevorgangs zu isolieren. Die p-Kanal Lösung mit Schottky-Diode gefällt mir, leider verliere ich dadurch ca. 0.5V und hab Dauerverluste.
Moin W.S. Die Schaltung vom MKR1000 hatte ich auch eher als Trennung des Akkus zum Laden verstanden. Der MOSFET ist niederohmig wenn das Gate negativ zum Source ist. Immer dann wenn weder VUSB noch Vin (wo immer das herkommt) anliegen ist das Gate auf Masse. Die Batteriespannung geht über die Body Diode zum Source und damit ist VSG ungefähr -VBat. -> MOSFET schaltet durch Sobald VUSB oder Vin anliegen wird das Gate > Source damit ist der MOSFET zu. Denke ich evtl. falsch? Einen Unterspannungsschutz für den Akku sehe ich da noch nicht. MaWin's Vorschlag einfach 2 von den IRLs antiseriell zu schalten müsste doch eigentlich in deiner Schaltung schon die Lösung sein!? Grüße Frank
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Wo ist der Denkfehler? Nach langer Zeit habe ich nun meine Schaltung umgesetzt (Anhang). Jedoch ist diese nicht wie erwartet ausgefallen. Der Grundgedanke besteht aus folgenden Funktionalitäten. 1- Lipo Laden per USB [funktioniert] 2- Lipo Messen per uC [funktioniert] 3- 3.3V aus LiPo erzeugen per DCDC [funktioniert] 4- Undervoltage Protection mit Halteschaltung [funktioniert NICHT] Jedoch hat sie mein Lipo nun auf 2.5V entladen und die externe Lipo UV-protection gezündet. Simulation der uv protection + Halteschaltung: http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+25.510281670702206+79+5+50%0Af+752+272+752+224+9+0.7+0.02%0Af+816+400+752+400+0+2.4+0.02%0Ar+816+224+816+288+0+3300000%0Ar+672+224+672+384+0+3300000%0Ag+752+480+752+512+0%0AR+464+224+416+224+0+3+40+0.6+3.6+0+0.5%0Aw+672+224+736+224+2%0Aw+768+224+816+224+2%0Aw+1024+480+752+480+0%0Aw+752+272+752+304+0%0Aw+816+288+816+400+2%0Aw+704+384+752+384+0%0AO+1024+224+1104+224+1%0Aw+816+224+1024+224+0%0Aw+752+304+752+384+2%0Aw+496+224+544+224+0%0Aw+544+224+672+224+0%0Aw+496+224+464+224+2%0AL+896+400+944+400+0+1+false+5+0%0Ar+1024+224+1024+480+0+1000000%0AL+560+384+544+384+0+0+false+3.3+0%0Ax+495+359+601+362+4+16+MONITOR_UV%0Ax+870+366+979+369+4+16+USB_CONECT%0Ar+752+480+752+416+0+100000%0Aw+704+384+672+384+0%0Aw+560+384+640+384+2%0Af+656+416+656+384+0+1.5+0.02%0Aw+816+400+816+528+0%0Aw+816+528+656+528+0%0Aw+656+528+656+416+0%0Ad+880+400+816+400+1+0.805904783%0Ao+5+64+0+4099+10+0.00009765625+0+3+5+3+12+0%0A Laut Simulation sollte meine uv-protection bei ca. 3.08V den DCDC abschalten und erst per USB-plug-in wieder starten.
Wird die Schaltung nicht schwingen, wenn der LiPo Akku die untere Entlade-Schwelle erreicht? Unter Last geht die Spannung runter, dann schaltet die "Undervoltage Protection" ab. Danach steigt die (Leerlauf-)Spannung am Akku aber wieder an. Schaltet die "Undervoltage Protection" dann wieder ein? Wie groß ist denn die Hysterese dieser Schutzschaltung? Stell den Schaltplan nochmal als PNG Datei rein, ich kann die Beschriftungen teilweise nicht lesen.
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Die UV-protection sollte erst wieder "öffnen" sobald 5V per USB gespiessen werden. Ansonsten wird der EN Pin des DCDC auf GND gezogen. So sollte das Schwingen verhindert werden. 1. LiPO <3.08V ---> DCDC off 2. 5V USB ---> DCDC ON Sry JPEG war mein Fehler, nun in PNG.
W. S. schrieb: > Wo ist der Denkfehler? Irgendwie sehe ich bei dem Transistorverhau überhaupt nicht, wie EN jemals auf Masse gezogen werden soll. Bei Falstadt sind es auch nur 34mV.
W. S. schrieb: > Sry JPEG war mein Fehler, nun in PNG. Das ist genau so unscharf. Die Transistorschaltung erschließt sich mir auf den ersten Blick auch nicht.
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Die Transistorschaltung findet ihr über falstad simuliert, sollte klar werden. Im Grunde stellt sie eine Halteschaltung/Kippschaltung dar welche erst wieder über USB aktiviert werden kann. Michael B. schrieb: > W. S. schrieb: >> Wo ist der Denkfehler? > > Irgendwie sehe ich bei dem Transistorverhau überhaupt nicht, wie EN > jemals auf Masse gezogen werden soll. > > Bei Falstadt sind es auch nur 34mV. 34mV => LOW. Ich sehe auch das kein pull down für sichere 0V vorhanden sind, jedoch sollten 34mV ebenfalls keine Probleme verursachen. PowerPart = PowerPart1 + PowerPart2
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Ja, jetzt kann jeder Blindfisch was erkennen! So ist es besser. Die Body-Diode von Q408 leitet immer. Warum ist dann dort ein Transistor? Die Body Diode von Q407 leitet immer, wenn der Ausgang von U407 auf Low steht (=Batterie Ok). Erkläre mal, wie du Dir die Funktionsweise gedacht hast.
Stefanus F. schrieb: > Ja, jetzt kann jeder Blindfisch was erkennen! So ist es besser. > > Die Body-Diode von Q408 leitet immer. Warum ist dann dort ein > Transistor? > > Die Body Diode von Q407 leitet immer, wenn der Ausgang von U407 auf Low > steht (=Batterie Ok). > > Erkläre mal, wie du Dir die Funktionsweise gedacht hast. Ich honk hab wohl das Prinzip der Body Dioden nicht gecheckt -_- Melde mich wieder ;)
Ich hab das ganze nun ein wenig umgestaltet und "vereinfacht" hoffe ich. (siehe falstad link unten) In der Simu einfach mal den USB_Connect kurz verbinden und schon ist DCDC_EN high solange Monitor_UV low bleibt. Geht das Monitor-UV Signal auf Low (VBat <= 3.08V) bleibt am DCDC_EN ein LOW Signal bis wieder das USB_Connect kurz verbunden wird. Probleme könnten die Vgsth der ausgewählten MOSFETS bereiten, habe mit den Werten mal rumgespielt: 2N7002P,215 -> Vgsth 1.1V-2.4V DMP2035U-7 -> Vgsth -0.4V- -1.0V Den richtigen Arbeitsbereich sollte ich mit Widerständen hinbekommen, oder was meint ihr? http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+9.78399845368213+79+5+50%0Af+752+272+752+224+41+1+0.02%0Ar+672+224+672+384+0+1000000%0AR+464+224+416+224+0+3+40+0.6+3.6+0+0.5%0Aw+672+224+736+224+2%0Aw+768+224+816+224+2%0Aw+816+352+816+400+2%0Aw+704+384+752+384+2%0AO+1024+224+1104+224+1%0Aw+496+224+672+224+0%0Aw+496+224+464+224+2%0AL+976+192+1024+192+0+1+false+5+0%0Ar+1024+224+1024+480+0+100000%0AL+560+384+512+384+0+0+false+3.3+0%0Ax+495+359+601+362+4+16+MONITOR_UV%0Ax+1038+195+1158+198+4+16+USB_CONNECT%0Aw+704+384+672+384+0%0Aw+560+384+640+384+2%0Af+656+416+656+384+32+2.4+0.02%0Aw+816+400+816+432+0%0Aw+816+432+656+432+0%0Aw+656+432+656+416+0%0Ag+1024+480+1024+512+0%0Af+864+336+816+336+32+2.4+0.02%0Aw+816+224+816+240+0%0Aw+864+336+864+224+2%0Ad+864+224+960+224+1+0.805904783%0Aw+1024+224+960+224+0%0Aw+960+192+960+224+0%0Aw+816+224+864+224+0%0Aw+816+240+816+320+0%0Aw+752+384+752+272+0%0Ax+1046+258+1162+261+4+24+DCDC_EN%0Ao+2+64+0+4099+10+0.00009765625+0+3+2+3+7+0%0A
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Die Simulation taugt nichts. Der rechte N-MOS kann so nicht funktionieren. Du hast Gate und Drain miteinander verbunden. Dadurch wirkt er effektiv wie eine Zenerdiode wirken, aber eine sehr schlechte weil die Schwellenspannung nicht klar definiert ist. Was du da eigentlich brauchst ist ein S/R Flipflop. Nimm doch einfach ein fertiges, die kann man sicher in SMD Form für wenige Cent als Einzelgatter kaufen. Dein USB Eingang ist viel zu hochohmig. Der wird schon bei einfacher Berührung reagieren.
http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+9.78399845368213+63+5+50%0AR+464+192+416+192+0+3+40+0.6+3.6+0+0.5%0AO+912+288+992+288+1%0Aw+496+192+464+192+2%0AL+448+464+400+464+0+1+false+5+0%0Ar+912+288+912+448+0+100000%0AL+464+272+416+272+0+0+false+3.3+0%0Ax+406+244+630+247+4+16+MONITOR_UV%5Cs(%5Csif%5Cs%3C3.08V%5Cs%5Cq%3EH)%0Ax+393+444+513+447+4+16+USB_CONNECT%0Ag+912+448+912+480+0%0Ax+934+329+1050+332+4+24+DCDC_EN%0A153+704+288+784+288+0+2+3.3+3.3%0A153+704+448+784+448+0+2+0+3.3%0Aw+704+304+688+304+0%0Aw+688+304+688+336+0%0Aw+688+336+800+336+0%0Aw+800+336+800+448+0%0Aw+800+448+784+448+0%0Aw+704+432+688+432+0%0Aw+688+432+688+384+0%0Aw+688+384+816+384+0%0Aw+816+384+816+288+0%0Aw+816+288+784+288+0%0Aw+464+464+704+464+0%0Aw+464+272+704+272+0%0Aw+816+288+912+288+0%0Ax+817+278+835+281+4+24+Q%0Ax+809+457+827+460+6+24+Q%0Ar+464+272+464+352+0+100000%0Ar+464+464+464+528+0+100000%0Ag+464+528+464+544+0%0Ag+464+352+464+368+0%0Ao+0+64+0+4099+10+0.00009765625+0+3+0+3+1+0%0A > Was du da eigentlich brauchst ist ein S/R Flipflop. Nimm doch einfach > ein fertiges, die kann man sicher in SMD Form für wenige Cent als > Einzelgatter kaufen. Fertige S/R Fliplops/Latch haben meist zu viel IO's. Ich benötige nur einen und hab ein günstigen 2-er NOR IC gefunden. Low power und 5V compliant, super einfach jetzt. merci! http://www.onsemi.com/pub/Collateral/NL27WZ02-D.PDF > Dein USB Eingang ist viel zu hochohmig. Der wird schon bei einfacher > Berührung reagieren. Das sollte von der Funktionsart mit den Pulldowns passen, oder sind die bei logic gattern eher überflüssig? Die NOR-Gatter haben zudem interne Dioden soweit ich weis.
W. S. schrieb: > Das sollte von der Funktionsart mit den Pulldowns passen, oder sind die > bei logic gattern eher überflüssig? Die NOR-Gatter haben zudem interne > Dioden soweit ich weis. Logik Gatter in CMOS benötigen immer einen definierten Pegel an den Eingängen, weil sie unendlich hochohmig sind. Die Dioden schützen vor elektrostatischer Ladung. Die sorgen nicht für definierte Pegel.
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