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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie parallelen IC mit MOSFET korrekt überbrücken?


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Autor: Xuttuh (Gast)
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Hallo allerseits,

ich habe für eine Schaltung drei ICs parallel geschaltet.
Der dritte und letzte IC ist ein Spannungsregler/Boost-Converter, der 
mir die 3,7 V einer ebenfalls parallel geschalteten LiPo-Zelle auf 5 V 
wandelt. Nun möchte ich den Boost-Converter aus der Schaltung 
"herausnehmen", also überbrücken, sobald 5 V Netzspannung (USB-Anschluß) 
anliegen. Denn dann soll nur die Zelle geladen werden und gleichzeitig 
die Last betrieben werden. Dazu möchte ich einen high-side-Switch 
(P-MOSFET) verwenden.

Meine Frage ist nun, wo positioniere ich den P-MOSFET?
Trenne ich per P-MOSFET die Verbindung zwischen Batterie und 
Regulator-IC, und führe ich die Ladespannung hinter den Regulator-IC zur 
Überbückung, würden ja am Output des Boost-Converters 5 V anliegen. Ist 
das OK oder kann das den Regulator irgendwie stören/beschädigen? Oder 
Leistung unnötig verloren gehen?

Ist also eine Diode oder gar ein zweiter P-MOSFET hinter dem 
Regulator-IC nötig? Oder wäre das "overkill"? Müßte ich mit einem 
zusätzlichen low-side-switch (N-MOSFET) auch den GND des Regulator-ICs 
durchtrennen, um ihn komplett auszuschalten?

Vielen Dank für eure Hilfe!

: Verschoben durch Moderator
Autor: MaWin (Gast)
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Xuttuh schrieb:
> Meine Frage ist nun, wo positioniere ich den P-MOSFET?

Nirgends.

Es ist der falsche Ansatz, Eingang und Ausgang eines Spannungswandlers 
kurzzuschliessen. Man wüsste auf Grund der dann zwangsweise gleichen 
Spannung auf beiden Seiten nicht mehr, wann man ihn abschalten müsste.

Es gibt genügend Lösungen für wahlweise Versorgung aus USB und LiIon, 
mit Aufladen der LiIon aus USB. Du musst dss Rad nicht neu erfinden und 
dabei am Boden festnageln.

Üblich ist z.B. ein Ladechip, und die Schaltung wird per boost immer aus 
der LiIon versorgt. Das ergibt saubere 5V auch wenn aus USB dank langem 
Kabel mal nur 4.4V kommen sollten, und erlaubt Stromspitzen über 500mA 
die dann aus den Akku statt USB stammen.

Autor: Xuttuh (Gast)
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Danke für den Input.

Kurzgeschlossen wäre der Boost-Converter ja in keinem Fall, da er ohne 
Netzbetrieb 3,7 V aus der Zelle als Vcc bekommt und mit Netzbetrieb dann 
eben der Vcc-Input des Boosters durchtrennt werden und 5 V an den 
Ausgang angelegt werden.

Ich habe die Schaltung ja schon vor mir liegen, es geht mir halt drum, 
wo ich den MOSFET setzen muss.

Setze ich ihn vor den Booster, liegt die Netzspannung an seinem Output. 
Ist das OK oder kritisch?

Setze ich ihn hinter den Booster, wird der Booster durch die Zelle 
geladen/versorgt.

Welcher der beiden konkreten Fälle wäre besser?

Autor: Timo N. (tnn85)
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Xuttuh schrieb:
> ich habe für eine Schaltung drei ICs parallel geschaltet.
> Der dritte und letzte IC ist ein Spannungsregler/Boost-Converter, der
> mir die 3,7 V einer ebenfalls parallel geschalteten LiPo-Zelle

Heißt das, du hast irgendwie 3 ICs die direkt aus einer LiPo versorgt 
werden, ohne Entladeschutzschaltung?
Einer davon ist ein Step-Up?

Xuttuh schrieb:
> Setze ich ihn vor den Booster, liegt die Netzspannung an seinem Output.
> Ist das OK oder kritisch?

Netzspannung o.O ? Du meinst 5V von USB?

Warum soll den Booster über nen P-channel FET abklemmen gefährlich sein?

Ich denke was MaWin dir sagen will ist, dass es statt deinem Booster 
auch dedizierte Ladechips gibt, die das erledigen und noch viel mehr als 
nur Step-Up

Autor: Xuttuh (Gast)
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Naja der erste IC ist ein Charger, der 2. ein Protection-IC und der 
dritte eben ein Booster.

Wenn ich den P-MOSFET vor den Booster schalte, und Netzspannung 
(genauer: 5 V 2 A runtergeregelte Netzspannung aus AC/DC Netzteil) 
hinter dem Booster per Schottky einspeise, läge am Output des Boosters 5 
V an. Am Ausgang vom Booster hängt halt auch noch ein Output-Kondensator 
22 uF parallel, der dann geladen werden würde. Wenn das unkritisch ist, 
würde ich es so machen (will nur sichergehen, weil ich eine PCB draus 
entwickeln will).

Wenn ich den P-MOSFET hinter den Booster schalte, und Netzspannung 
hinter den Booster, in die Source des P-MOSFETS per Schottky einspeise, 
wäre der Output des Boosters abgeklemmt, am Eingang des Boosters würde 
aber eben die Zellenspannung von maximal 4,2 V anliegen und der Booster 
würde geladen werden und es würde sein quiescent current fliessen, was 
Verlustleistung bedeutet (laut Datenblatt bis maximal 2,2 mA), was ich 
vermeiden möchte.

Ich bin mir nun einfach nicht sicher, welche Option "besser" ist. Option 
1 würde ich bevorzugen, und es scheint ja kein Problem zu sein, wenn am 
Output des Boosters 5 V eingespeist werden.

Autor: Xuttuh (Gast)
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Ich weiss, dass es entsprechende Komplettlösungen gibt. Meine Schaltung 
würde auf PCB um die 2-3 Euro kosten, dezidierte Lade-ICs um die 10 
Euro.

Autor: MaWin (Gast)
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Xuttuh schrieb:
> dezidierte Lade-ICs um die 10 Euro.

Eher 20ct

Autor: Julian B. (julinho)
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Ist dein Boostwandler synchron?
In diesem Fall könntest du ihn per Enable-Pin ein- und ausschalten.

Ob dein Boostkonverter Spannung am Ausgang verträgt, können wir dir nur 
sagen, wenn du uns den Typen nennst.

Im Zweifel:  verbaue doch einfach je ein Mosfet am Ein-und Ausgang, 
teste alle drei Varianten und entscheide dich für die beste.

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