Funktioniert diese USV-Schaltung?

[Manuel N. (manuelambaum)]

Hi,

Ich habe für meinen Rapsberry Pi 3A+ eine USV-Schaltung erstellt. Ich 
wollte fragen ob sie so funktionieren kann:

Ich würde mich sehr freuen, wenn jemand meine Schaltung überprüfen 
könnte. Ich weiß, sie ist ein bisschen schwer zu lesen, aber es tut mir 
leid. Ich bin ein blutiger Anfänger in der Erstellung von Schaltungen. 
Die USV wird von einem 4,5-F-Superkondensator gespeist, um meinen 
Raspberry Pi 15-20 Sekunden nach dem Trennen der 24-V-Versorgung (VCC) 
mit Strom zu versorgen.

Folgende Signale sind wichtig: VCC = 24 V /// +5V = 5,15 V von meinem 
einstellbaren LM2596-Regler zur Versorgung meines Raspberrys im 
"Normalmodus" /// VCAP = Spannung meines Superkondensators /// UPS = 
Ausgangsspannung zur Versorgung meines Raspberrys nachdem die 
24V-Versorungsspannung ausgeschaltet wurde /// ON/OFF = Ein- und 
Ausschalten des adjustables LM2596

Wie ich will, wie es funktioniert: Wenn jemand die Versorungsspannung 
trennt und die Spannung unter die Zenerspannung von 20 V fällt, wird der 
LM2596 durch das "ON/OFF"-Signal heruntergefahren. Über einen weiteren 
Transistor Q1 und Q7 nutze ich die "VCAP"-Spannung, um den 
Spannungsregler U4 einzuschalten, der dann die "UPS"-Spannung auf 5 V 
regelt, um den Raspberry Pi für einige Sekunden mit Strom zu versorgen.

Der Superkondensator wird vom 5-V-Ausgang meines LM2596 mit Strom 
versorgt. Logischerweise kann der Superkondensator nur geladen werden, 
wenn der LM2596 eingeschaltet ist. Und das passiert nur, wenn die 
Spannung meines Netzteils (VCC) über der Zenerspannung von 20 V liegt.

Meine Idee war, dass, wenn ich den Superkondensator direkt parallel zu 
meinen 5 V des LM2596 schalte, die Spannung mit der Zeit auf 0V fällt, 
wenn die Supercaps entladen werden. Also habe ich den zweiten 
Spannungsregler verwendet, der am Ausgang 0.9 bis 5V auf stabile 5V 
regeln kann.

Ich hoffe, jemand kann meine Schaltung überprüfen. Wenn Sie irgendwelche 
Ratschläge haben, würde ich schätzen.

Vielen Dank

[MaWin (Gast)]

Manuel N. schrieb:
> Ich wollte fragen ob sie so funktionieren kann:

Nein.

Wenn Q1 einschaltet, entlädt er über die Basis von Q7 den GoldCap 
sofort.

Ob Q1 aber einschalten kann  obliegt dem Zufall, fa er direkt parallel 
zu Q2 liegt: der Transistor mit herstellungsbedingt niedrigerer UBE 
gewinnt.

Ausserdem müssten wohl UPS mit +5V verbunden werden, dann lädt sich der 
Superkondensator aus seiner eigenen Spannung auf und wird nie leer, 
geil.

Deine Schaltung hat also einige Probleme.

[Manuel N. (manuelambaum)]

MaWin schrieb:
> Manuel N. schrieb:
>> Ich wollte fragen ob sie so funktionieren kann:
>
> Nein.
>
> Wenn Q1 einschaltet, entlädt er über die Basis von Q7 den GoldCap
> sofort.
>
> Ob Q1 aber einschalten kann  obliegt dem Zufall, fa er direkt parallel
> zu Q2 liegt: der Transistor mit herstellungsbedingt niedrigerer UBE
> gewinnt.
>
> Ausserdem müssten wohl UPS mit +5V verbunden werden, dann lädt sich der
> Superkondensator aus seiner eigenen Spannung auf und wird nie leer,
> geil.
>
> Deine Schaltung hat also einige Probleme.


Danke für deine Antwort. Im Anhang habe ich eine überarbeitete 
Schaltung. Ich hoffe sie ist sinnvoller als die letzte ;) Habe das 
Signal zum ausschalten des LM2596 und einschalten des zweiten 
Spannungsreglers über zwei verschiedene Zenerdiode gelöst, anstelle von 
zwei Transistoren Parallel. Gäbe es noch eine hübschere variante?...bin 
ja das Problem mehr oder weniger faul umgangen

[MaWin (Gast)]

Manuel N. schrieb:
> Ich hoffe sie ist sinnvoller als die letzte ;) Ha

Nein.

VCAP geht nicht über 1.4V.

Ausserdem fehlt immer noch die Erkenntnis, dass +5V und UPS wohl 
verbunden sein müssten, mit jeder Menge Problemen.

[Manuel N. (manuelambaum)]

MaWin schrieb:
> Manuel N. schrieb:
>> Ich hoffe sie ist sinnvoller als die letzte ;) Ha
>
> Nein.
>
> VCAP geht nicht über 1.4V.

Warum nicht? Müsste ich Zenerdiode und Widerstand R56 tauschen?

> Ausserdem fehlt immer noch die Erkenntnis, dass +5V und UPS wohl
> verbunden sein müssten, mit jeder Menge Problemen.

Aber habe ja 5V direkt mit UPS verbunden. Und was sind die restlichen 
Probleme?

[Max M. (Gast)]

Manuel N. schrieb:
> Und was sind die restlichen
> Probleme?

Das wesentlich ist:
> Ich bin ein blutiger Anfänger in der Erstellung von Schaltungen.

Du puzzelst Bauteile zusammen die Du nicht wirklich verstehst und die 
Funktionskontrolle sollen dann wir machen.
Schau Dir z.B. mal die Z-Dioden an.
Verstehst Du eigentlich wie die funktionieren?
So wie Du die einsetzt arbeiten die nämlich nicht als Zenerdiode.

Lerne erstmal die Grundlagen, verstehe die Bauteile, simuliere in 
LTspice, messe in der Schaltung und erarbeite Dir ein Verständniss.
Momentan ist die Kluft zwischen wollen und können zu groß als das wir 
wirklich helfen könnten.

[Manuel N. (manuelambaum)]

Habe nochmals eine Schaltung gemacht. Ist diese besser? Ich freue mich 
über tipps/hinweise

[MaWin (Gast)]

Manuel N. schrieb:
> Habe nochmals eine Schaltung gemacht. Ist diese besser? Ich freue
> mich über tipps/hinweise

Besser.

5V ist uber eine Diode mit UPS verbunden, und es wird beachtet dass ein 
TL431 nicht ganz auf 0 regeln kann.

Ob CE schnell genug geschaltet wird und der Schaltregler schnell genug 
hochläuft um die seinerseits UPS dein Einschaltsignal aus UPS zu 
erhalten, kann ich nicht beurteilen.

Jedenfalls ist es immer schlecht, das Einschaltsignsl aus dem 
Ausgangssignal abzuleiten.