Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Einfache Idealo Diode P-Mosfet


von D. C. (joker89)


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Servus zusammen,
ich bin auf der Suche nach einer einfachen Schaltung für eine Ideale 
Diode.
Ich habe verschiedene Spannungsquellen die mal aktiv sein können. Die 
Ideale Diode sollte die Versorgungen vor Rückspannung schützen.

Das sollte so doch funktionieren hat das irgendwelche Nachteile, wenn ja 
welche ? Ich glaube die Spannung ist zu wenig negativ und ich bin damit 
schlechter als mit einer Diode oder?

Grüße

: Bearbeitet durch User
von Harald A. (embedded)


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Du meinst vermutlich das Gate gegen GND, oder? So leitet es ja nicht. 
Und wenn Du davon mehrere parallel schaltest wird es nicht so 
funktionieren wie gewünscht. Du brauchst einen „Ideal Diode Controller“, 
der den betreffenden MOSFET auch deaktiviert, wenn eine gewisse 
Differenz von x mV zwischen D und S anliegt. Z.B. LM5050 u.v.a.m.

: Bearbeitet durch User
von D. C. (joker89)


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Der Strom Fluss ist von Vout nach +5V. Der DP1435 sollte geschützt 
werden

von Rainer W. (rawi)


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Harald A. schrieb:
> Du meinst vermutlich das Gate gegen GND, oder?

Das Symbol für die "+5V" sieht doch aus wie Gnd ;-)

D. C. schrieb:
> Das sollte so doch funktionieren hat das irgendwelche Nachteile, wenn ja
> welche ?

Um deine Fragen zu beantworten: Nein und ja.

Das wäre aus meiner Sicht der größte Nachteil ;-)

Selbst mit Gate an Gnd würde es nicht funktionieren. Dann würde der 
MOSFET immer leiten, sobald die +5V vorhanden sind - in beide Richtungen 
und egal von welcher Quelle die 5V kommen.

Oder wie werden die verschiedenen Spannungsquellen bei dir zusammen 
geschaltet?

p.s.
Was ist eine "Idealo Diode"?

p.p.s.
Um das Verhalten so einer Funktionsgruppe bequem und schnell anzusehen, 
gibt es Simulationssoftware, z.B. LTSpice. Damit braucht man bzgl. des 
Verhaltens nichts zu glauben, sondern kann es sich ansehen und Dinge 
probieren, ohne dass sich bei "ungünstiger" Beschaltung irgendetwas in 
Rauch auflöst ;-)

: Bearbeitet durch User
von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Wär es nicht am Einfachsten sowas fertig zu kaufen? MAX40203 o.ä.

von Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)


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Kannst dir die folgende Schaltung ansehen:

Beitrag "[Tutorial] 2 Spannungsquellen versorgen einen Rasperry PI oder ä. USB Geräte"

Musst halt nur einen Pfad nachbauen.

von Harald A. (embedded)


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Das habe ich oben vergessen, Google mal genau nach „Ideal Diode 
Controller“

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Harald A. schrieb:
> Das habe ich oben vergessen, Google mal genau nach „Ideal Diode
> Controller“

Bei kleinen Leistungen braucht man keinen Ideal Diode Controller mit 
externem MOSFET, sondern kann Controller+Transistor in einem Gehäuse 
integriert verwenden.

von Lothar (Firma: HZB) (analog_art)


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Niklas G. schrieb:
> Wär es nicht am Einfachsten sowas fertig zu kaufen? MAX40203 o.ä.

Hallo,
der MAX40203 kann maximal nur 5,5 V ab.


65 V, externer N-Kanal FET: LM74700-Q1

ins Datenblatt schauen: Figure 10-18. Typical OR-ing Application


oder mit integrierten FET 60V, 2,2 A:

LM76202-Q1 60-V, 2.2-A Integrated Ideal Diode with Overvoltage and 
Overcurrent Protection


Das sind dann wirklich ideale Dioden.

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Lothar schrieb:
> Hallo,
> der MAX40203 kann maximal nur 5,5 V ab.

Es hieß doch was von "+5V", passt doch.

von Harald A. (embedded)


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Noch ein weiterer schöner Google-Suchbegriff für das obige Thema ist:
„5v multiple sources power switch“

: Bearbeitet durch User
von Harald A. (embedded)


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Und Du brauchst meiner Meinung nach an jeder Quelle zwei MOSFETs in 
Back-to-Back Konfiguration, damit einerseits nur geschaltet wird wenn es 
passt und andererseits nichts zurückfließen kann (auch nicht über die 
Body-Diode)

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Harald A. schrieb:
> damit einerseits nur geschaltet wird wenn es passt

Ist das nötig? Eine echte Diode leitet auch immer in die eine Richtung. 
Die meisten idealen Dioden (-Controller) leiten immer in die richtige 
Richtung. Der MAX40203 hat aber sogar einen Enable Pin.

von Harald A. (embedded)


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Niklas G. schrieb:
> Harald A. schrieb:
>> damit einerseits nur geschaltet wird wenn es passt
>
> Ist das nötig? Eine echte Diode leitet auch immer in die eine Richtung.
> Die meisten idealen Dioden (-Controller) leiten immer in die richtige
> Richtung. Der MAX40203 hat aber sogar einen Enable Pin.

Mit einem Controller sollte das funktionieren.

: Bearbeitet durch User
von Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)


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Oder einfach nachbauen ;-)

von Harald A. (embedded)


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Und dann ist noch die Frage, ob das überhaupt notwendig ist. Ich habe 
den Begriff mal gesucht, offenbar handelt es sich um ein PoE-Modul auf 
der linken Seite, oder? Meist kann man derlei Versorgungen schadlos 
rückwärts speisen ohne dass etwas passiert.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Harald A. schrieb:
> Ich habe den Begriff mal gesucht, offenbar handelt es sich um
> ein PoE-Modul auf der linken Seite, oder? Meist kann man derlei
> Versorgungen schadlos rückwärts speisen ohne dass etwas passiert.

Von einem vernünftigen Datenblatt würde man erwarten, dass dort 
irgendetwas dazu spezifiziert ist :-(

von Harald A. (embedded)


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Rainer W. schrieb:
> Von einem vernünftigen Datenblatt würde man erwarten, dass dort
> irgendetwas dazu spezifiziert ist :-(

Du meinst, ob man es rückwärts speisen darf? Den Hinweis habe ich noch 
nie gesehen. Also ich schaue mir das Teil an, ob das klassisch mit 
Gleichrichterdiode gebaut ist und wenn ja dann sollte es gehen. Minimal 
Leistung könnte verloren gehen durch den Feedbackkreis, den man 
unnötigerweise mit ansteuert.

von Harald A. (embedded)


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Fred R. schrieb:
> Oder einfach nachbauen ;-)

Feine Schaltung!

Beitrag #7995118 wurde vom Autor gelöscht.
von Harald A. (embedded)


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Stephan schrieb im Beitrag #7995118:
> Fred R. schrieb:
>> Oder einfach nachbauen ;-)
>
> Und da fließt kein Strom über die Body Diode des FET zurück?

Die ist in nichtleitender Richtung, das passt. Allerdings muss der 
Spannungsunterschied min. 0,6V sein, damit diese Schaltung sicher 
sperrt. Oder sehe ich das falsch? Wenn man besser sein will braucht man 
so einen dedizierten Controller.

Edit: Beitrag zu dieser Antwort wurde gelöscht.

: Bearbeitet durch User
von Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)


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Anbei die LTspice Simulation.
Dann merkt ihr gleich, warum die Schaltung ab ca. 50mV Unterschied 
funktioniert ;-)

von Harald A. (embedded)


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Noch ein bisschen Lesefutter für den TE:

Die westlichen Ideal Diode Controller sind ja allesamt recht teuer, beim 
Premium-Distributor taucht dann aber so etwas auf:
https://de.aliexpress.com/item/1005006961002217.html

Hier die Analyse zu dem Teil:
Beitrag "XL74610 Ideale Diode - Welches IC?"

Leider ist das ein Controller, der ohne Masseverbindung arbeitet. D.h. 
er arbeitet im minimalen PWM-Betrieb, um sich die Energie für die 
Ansteuerung des Gates zu generieren. Siehe Datenblatt.

Über den Hersteller Wuxi Maxinmicro kommt man aber zu einer Auswahl 
weiterer Komponenten, die dann auch die klassische Ansteuerung mit 
GND-Bezug können:
https://www.lcsc.com/category/1017.html?brand=15275

Z.B. der MX74700

von Harald A. (embedded)


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Fred R. schrieb:
> Anbei die LTspice Simulation.
> Dann merkt ihr gleich, warum die Schaltung ab ca. 50mV Unterschied
> funktioniert ;-)

Danke für die Bereitstellung der Daten!

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Harald A. schrieb:
> Den Hinweis habe ich noch nie gesehen.

Bei Spannungsreglern (LDO, SMPS) steht oft im Datasheet bei den absolute 
Maximum Ratings dass Vout < Vin + 0.6V oder so sein muss. Wenn Vin=0 
ist...

Harald A. schrieb:
> er arbeitet im minimalen PWM-Betrieb, um sich die Energie für die
> Ansteuerung des Gates zu generieren. Siehe Datenblatt.

Das ist ja cool!

von H. H. (hhinz)


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Fred R. schrieb:
> Anbei die LTspice Simulation.

Gibt erhebliche Rückströme in die Spannungsquellen.

von Harald A. (embedded)


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Harald A. schrieb:
> Über den Hersteller Wuxi Maxinmicro kommt man aber zu einer Auswahl
> weiterer Komponenten, die dann auch die klassische Ansteuerung mit
> GND-Bezug können:
> https://www.lcsc.com/category/1017.html?brand=15275

Einen LM5050-Nachbau bieten die übrigens auch an

von Rainer W. (rawi)


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Harald A. schrieb:
> Du meinst, ob man es rückwärts speisen darf?

Genau, welche Spannung darf zwischen Ausgang und Eingang liegen.

> Den Hinweis habe ich noch nie gesehen.

Selbst im Datenblatt für die µA78xx wird angegeben, dass ab 7V zwischen 
Aus- und Eingang ein Durchbruch möglich ist (9.2.2.2)
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ua78.pdf

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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D. C. schrieb:
> Das sollte so doch funktionieren

Ähm, nein.

Zumal ein DP1435 nach meiner Info ein 12V Modul ist

https://www.sdapo.net/de/product/product-61-227.html

Und als Sperrwandler ist der sowieso rückstromfest, da muss keine Diode 
dahinter.

Da aber deine '+5V' an -| Masse liegen iso sowieso so viel falsch, daß 
es Zufall wäre wenn man daraus irgendwas entnehmen könnte.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Fred R. schrieb:
> Dann merkt ihr gleich, warum die Schaltung ab ca. 50mV Unterschied
> funktioniert ;-)
Vorrangig deshalb, weil in der Simulation beide Transistoren exakt die 
selben Daten haben.


Harald A. schrieb:
> Feine Schaltung!
Uralt. Bekannt geworden durch den Raspi. Und die bessere Variante 
verwendet dann tatsächlich einen Doppeltransistor, bei dem die 
Einzeltransistoren weitestgehend gleiche Werte haben:
https://github.com/xioTechnologies/Ideal-Diode?tab=readme-ov-file

von Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)


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H. H. schrieb:
> Gibt erhebliche Rückströme in die Spannungsquellen.

Seit 9 Jahren ohne Probleme in Verwendung.
Und dass bei zwei verschiedenen 5V Wandwarzen.

Die Schaltung ist aber nur für 5V geeignet.

Lothar M. schrieb:
> Und die bessere Variante verwendet dann tatsächlich einen
> Doppeltransistor, bei dem die Einzeltransistoren weitestgehend gleiche
> Werte haben:
> https://github.com/xioTechnologies/Ideal-Diode?tab=readme-ov-file

Kannte ich noch nicht.
Leider in SMD.
THT ist da mehr der Renner.

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Fred R. schrieb:
> Leider in SMD.
> THT ist da mehr der Renner.

Das dürfte man noch gut per Hand löten können.

Fred R. schrieb:
> Leider in SMD.
> THT ist da mehr der Renner.

Pitch von 0.95 bzw 1.9mm, 0603 Widerstände, das ist schon fast einfacher 
zu löten als THT

von H. H. (hhinz)


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Fred R. schrieb:
> Seit 9 Jahren ohne Probleme in Verwendung.

Murks beim Murkser eben.

von Rainer W. (rawi)


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Michael B. schrieb:
> Zumal ein DP1435 nach meiner Info ein 12V Modul ist

Da hast du recht, falls es sich um ein 12V Modul handelt.
Die 5V Variante der DP1435 liefern dagegen 5V (DS S.1 Teilenr. 
DP1435-5V).
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2304031800_SDAPO-DP1435-5V_C5380097.pdf

p.s.
Guck doch wenigstens vorher ins Datenblatt oder halte die Finger still.

: Bearbeitet durch User
von Harald A. (embedded)


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Lothar M. schrieb:
> Uralt. Bekannt geworden durch den Raspi.

Das mag sein, habe mir schon gedacht, dass es eine solche Schaltung auch 
schon vorher gegeben hat. Jedenfalls war er so nett und hat etwas aus 
seinem Fundus hier veröffentlicht. Ich finde es gut, auch wenn er nicht 
der Urheber sein mag.

Ja, und die Schaltung hat sicher seine Tücken in Sachen 
Rückspeisefestigkeit, für viele Anwendungen wird es aber passen.

: Bearbeitet durch User
von Harald A. (embedded)


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Rainer W. schrieb:
> Selbst im Datenblatt für die µA78xx wird angegeben, dass ab 7V zwischen
> Aus- und Eingang ein Durchbruch möglich ist (9.2.2.2)
> https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ua78.pdf

Bei einem linearen Spannungsregler ist der Fall klar, hier haben wir 
aber ja einen isolierenden Schaltregler.
Ist ja auch alles geklärt, man kann diese Dinger relativ gefahrlos 
rückwärts speisen, es sei denn man muss mit Energie geizen denn ggf. 
wird der Feedbackkreis (hier Optokoppler) etwas Energie absaugen.

von Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)


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H. H. schrieb:
> Murks beim Murkser eben.

Müsste man mal bei der Raspberry Pi Foundation (Laut H.H.: "Murkser") 
nachfragen, warum die so einen "Murks" verbaut haben.

Gerade in unseren Shop nachgesehen:
374 Stück verkauft.
2 Reklamationen, je wegen einem defekten Bauteil.

Aber Moment, das hast du ja gar nicht erfunden!
Darum spricht wieder einmal der Neid aus dir, was ja auch nichts Neues 
ist.
Abgesehen von Beleidigungen und Diskreditierungen wird es schon recht 
mau.

von Gerald B. (gerald_b)


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Der freundliche Chinese liefert das auch als Fertigboard:
https://de.aliexpress.com/item/1005009104671638.html
Wahlweise mit oder ohne Schraubterminal. Ich hab mir die Terminals bei 
TME mitbestellt und dann selber eingelötet.

von H. H. (hhinz)


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Fred R. schrieb:
> Aber Moment, das hast du ja gar nicht erfunden!

Das Rad auch nicht.


> Darum spricht wieder einmal der Neid aus dir, was ja auch nichts Neues
> ist.

Deine Wahnvorstellungen waren mir schon bekannt.

von Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)


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H. H. schrieb:
> Deine Wahnvorstellungen waren mir schon bekannt.

Fred R. schrieb:
> Abgesehen von Beleidigungen und Diskreditierungen wird es schon recht
> mau.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Niklas G. schrieb:
>
> Bei Spannungsreglern (LDO, SMPS) steht oft im Datasheet bei den absolute
> Maximum Ratings dass Vout < Vin + 0.6V oder so sein muss.

Bei LDO mit einem (P-)MOSFET als Passelement liegt die Bodydiode 
zwischen Ein- und Ausgang. Da kann dann der Ausgang nicht viel mehr 
als die besagten 0.6V über dem Eingang liegen. Wenn man es doch 
versucht, muß man entweder viel Strom aufwenden um die Bodydiode zu 
"überfahren" oder - wahrscheinlicher - die Eingangsspannung steigt dann 
einfach an.

Die Einhaltung dieses speziellen maximum ratings ist also praktisch 
durch den LDO selber erfüllt. Ähnlich wie bei der Eingangsspannung von 
CMOS-Eingängen mit Schutzdioden. Viel sinnvoller als ein Limit für die 
Spannung wäre eine Angabe des erlaubten maximalen Stroms. Beim MOSFET 
verträgt die Body-Diode typisch genauso viel Strom wie der MOSFET 
selber.

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