Mein Laderegler stirbt - Eingangsspannung kommt über den MOSFET durch - warum?

[M. G. (ixil96)]

Hallo,

ich habe eine Li-ION Ladeschaltung mit einem MCP73830 gebastelt. Um die 
Schaltung vor zu hohen Spannungen am Eingang zu schützen habe ich einen 
P-MOSFET  (DMP2035) davor geschaltet.

Bei einer Vin von 5V ist alles OK!
Der UC bekommt seinen Interrupt, wacht auf, führt eine ADC-Messung durch 
und wenn die Eingangsspannung im grünen Bereich ist wird der MOSFET über 
T3 eingeschaltet. Erst dann wird der Laderegler versorgt.

Ist aber die Eingangsspannung zu hoch (z.B. 12V) schaltet T3 und somit 
T1 nicht mehr durch um den Laderegler zu schützen.

Leider klappt das aber nicht und ich weiß nicht warum!
Der MOSFET müsste doch sperren, macht er aber nicht.

Wie im Oszi-Bild zu sehen
- blau = Eingangsspannung
- gelb = Spannung am Laderegler (Vcc)
- grün = Spannung UBE vom Schalttransistor T3

Wieso kommt hier über dem MOSFET eine Spannung durch? ich versteh's 
nicht!

Hat hier jemand eine Idee?

Wie es aussieht ist das die Kondensatorenladung von C1 / C8.
Ein Widerstand mit 680 Ohm parallel zu C1 bringt Abhilfe, wobei aber 
trotzdem eine kurze Spannungsspitze (ca. 2ms) vorhanden ist die u.U. den 
Laderegler zerstört.

Was könnte ich hier besser machen?

[Achim S. (Gast)]

M. G. schrieb:
> Ist aber die Eingangsspannung zu hoch (z.B. 12V) schaltet T3 und somit
> T1 nicht mehr durch um den Laderegler zu schützen.

Eine grundsätzliche Schwäche deiner Schaltung: der DMP2035 hat eine 
"Gate protection diode". Sobald U_GS betragsmäßig größer als 12V ist 
beginnt diese Diode zu leiten. Im Datenblatt finde ich keinen Hinweis, 
dass der Strom über diese Schutzdiode begrenzt ist. D.h. wenn du den FET 
mal mit Vin>12V  eingeschaltet hattest kann es sein, dass du über T3 die 
Gate Protection Diode verheizt wurde und der FET hinterher einfach einen 
Schaden hat - und deswegen leitet.

Du solltest entweder die U_GS vernünftig begrenzen (im einfachsten Fall 
reicht dir schon ein Strombegrenzungswiderstand zwischen T3 und dem 
Gate). Oder - wenn du nur Spannungen bis ~20V verarbeiten willst - einen 
FET nehmen, der diese U_GS aushält ohne kaputt zu gehen.

Wenn du das repariert hast schauen wir, ob das Mitkoppeln von Vcc immer 
noch auftritt (eine Schaltung kann ja auch mehr als ein Problem haben 
;-)

[Michael B. (laberkopp)]

M. G. schrieb:
> Wieso kommt hier über dem MOSFET eine Spannung durch?

Ich glaube nicht daß sie über den MOSFET kommt.

Dein NATÜRLICH unvollständiger Schaltplan zeigt das Problem nicht.

An PWR wird wohl ein A/D-Eingang des uC hängen, der seinerseite an VCC 
hängt.

Da jeder Eingang eine Schutzdiode hat, gibt es eine Diode von PWM nach 
VCC.

PWR --|>|-- VCC

und vor PWM hängen 13k

+12V --13k--+--|>|-- VCC
            |
            +--10k-- GND

und es gibt noch RC0 in ähnlicher Konfiguration.

So kommt Strom an VCC hinter den MOSFET, und unbelastet liegen dort mehr 
als 5V an. Durch Belastung mit 680R bildet sich aber ein Spannungsteiler 
mit den 13k, und weil der Strom unter 1mA liegt, passiert dann dem uC 
nichts.

Schlimmer ist der DMP2035, der nur 10V am Gate aushält, was du bei mehr 
als 10V Eingangsspannung überschreitest so lange sein Gate an 0V kommt 
(er also eingeschaltet wäre).

[M. G. (ixil96)]

Der UC hängt mit der Versorgung an VBAT (Pin 3 des Ladereglers)

Da der UC den MOSFET über T3 erst dann durchschaltet wenn Vin OK ist 
habe ich das Problem das ich UGS von 10V überschreite nicht.

[Felix (Gast)]

Der MOSFET braucht einen kurzen Moment, um über R15 sein Gate 
aufzuladen, so dass die Drain-Source-Strecke gesperrt ist. Solange 
leitet er.

Das lässt sich prüfen, indem ein 10nF-Kondensator parallel zu R15 
geschaltet wird. Wenn die Spannung am Laderegler dadurch deutlich 
weniger ansteigt, ist das zumindest ein Teil des Problems.

[Peter D. (peda)]

Beim Einschalten muß erstmal die Drain-Gate Kapazität des T1 aufgeladen 
werden. Und das dauert eben bei hohen 100k Ladewiderstand R15.

[M. G. (ixil96)]

Danke, das ist ein guter Ansatz!

Das werde ich gleich mal probieren :-)

[Horst S. (Gast)]

Mal ne Frage: Wird der Controller beim Anstecken von VIn mit gestartet? 
Dann hängen seine Pins je nach Reset-Delay üblicherweise auch eine kurze 
Zeit in der Luft. Ein Pulldown wäre also vor dem Basiswiderstand des 
Bipolartransistors nicht unbedingt schlecht. (So nen kurzen Spike sieht 
man u.U. am Digitaloszi gar nicht.)

[M. G. (ixil96)]

Horst S. schrieb:
> Mal ne Frage: Wird der Controller beim Anstecken von VIn mit gestartet?

Nein, der UC wird permanent vom Li-ION Akku (UBat) versorgt.