ich würde gerne über den Widerstand R5 (1kOhm) in der angefügten Schaltung die Batteriespannung in meiner Arduino Anwendung messen. Aus der Akkuspannung eines kleinen Lipo macht ein Step-Up-Wandler, den ich per EN anschalte, 5V, die ich für die Applikation benötige. Das Problem ist, dass ich im ausgeschalteten Zustand der Schaltung (EN=LOW) eine Spannung von ca. 0,8V an VCC messe. Nehme ich den Widerstand R5 aus der Schaltung geht die Spannung nach einiger Zeit gegen 0 an VCC. Egal, ob ich den EN-PIN als Eingang oder Ausgang definiere, bleibt hier diese Restspannung. Auch wenn ich anstatt des R5 einen Spannungsteiler verwende, bleibt diese Spannung bzw. ich sogar noch höher. Habt ihr eine Idee, welcher Mechanismus hier dahinter steckt und wie ich auf einfache Weise eine grobe Spannungsmessung an der Batterie vollziehen kann?
Habt ihr eine Idee, welcher Mechanismus hier dahinter steckt
Dein Widerstand bzw. Spannungsteiler legt (im ausgeschalteten Zustand) eine unzulässig hohe Spannung an den analogen Eingang. Dessen interne ESD Schutzdiode leitet den Strom zum VDD Pin hin ab.
Dein Widerstand bzw. Spannungsteiler legt (im ausgeschalteten Zustand)
eine unzulässig hohe Spannung an den analogen Eingang. Dessen interne
ESD Schutzdiode leitet den Strom zum VDD Pin hin ab.
Aber warum steigt dann die Spannung zwischen VCC und VDD auf diese ca. 0,8V , wenn die ESD Diode am PIN die Spannung einfach nur ableitet?
Entschuldige, ich meinte natürlich zwischen VCC und GND. Warum steigt die Spannung zwischen VCC und GND, wenn ein Potential an einen Eingangspin des Controllers anliegt?
Dein Widerstand bzw. Spannungsteiler legt (im ausgeschalteten Zustand)
eine unzulässig hohe Spannung an den analogen Eingang. Dessen interne
ESD Schutzdiode leitet den Strom zum VDD Pin hin ab.
Ich habe eben nochmal nachgemessen, die Spannung am PIN-Eingang ist sogar unter den 3,3V.
Ok, die Spannung an der Schaltung ist ja nur in so einen Zwischenzustand von ca. 0,8V, weil der Step-Up-Wandler ausgeschaltet ist. Wie kann ich es verhindern, dass eine Spannung am PIN, die Spannung VCC in einen undefinierten Zustand bringt?
Der Widerstand wäre in meinem Fall dann die ESD-Schutzdiode am
PIN-Eingang meinst du?
Nein, diese Diode sitzt zwischen dem Eingangspin und VDD. Der Strom fließt von VDD aus weiter in Richtung GND. Durch alles hindurch, was da halt dran hängt.
Der Widerstand wäre in meinem Fall dann die ESD-Schutzdiode am
PIN-Eingang meinst du? Also weil die Spannung über der zulässigen 3,3V
ist?
Die ESD-Schutzdiode weiß nichts von 3,3V.
Zeichne doch einmal einen vollständigen Schaltplan, bei dem auch klar dargestellt ist, was sich zwischen K2 und K3 abspielt, inklusive internen Schutzbeschaltung.
Die Zulässige Spannung an allen I/O Pins ist knapp über VDD. Normalerweise 0,5V mehr.
Deine VDD sind gerade nicht 3,3V sonder 0,8V. Also darf am Eingang nicht mehr als 1,3V anliegen. Tut es aber, und genau deswegen fließt bei dir ein Strom, der nicht sein soll. Du betreibst das IC außerhalb seiner zulässigen Grenzwerte.
Dein Widerstand bzw. Spannungsteiler legt (im ausgeschalteten Zustand)
eine unzulässig hohe Spannung an den analogen Eingang. Dessen interne
ESD Schutzdiode leitet den Strom zum VDD Pin hin ab.
Aber warum steigt dann die Spannung zwischen VCC und VDD auf diese ca.
0,8V , wenn die ESD Diode am PIN die Spannung einfach nur ableitet?
Die ESD-Diode am Pin leitet positive Spannungen nicht gegen GND ab, sondern gegen Vcc. Im Normalfall sollte Vcc ja höher als die Eingangsspannung sein, dann sperrt die Diode und hat keine Wirkung. Eine zweite ESD-Diode gibt es von jedem Eingang nach GND. Die leitet negative Spannungen ab.
Die 0.8V ergeben sich aus der Akkuspannung, abzüglich der 0.7V Flußspannung der Diode abzüglich des Spannungabfalls an R5. An Vcc hängt ja einiges Geraffel dran. Das zieht Strom und führt zu Spannungsabfall an R5. In letzter Konsequenz saugt die Schaltung so deinen Akku leer. Auch wenn der Stepup ausgeschaltet ist.
Zeichne doch einmal einen vollständigen Schaltplan, bei dem auch klar
dargestellt ist, was sich zwischen K2 und K3 abspielt, inklusive
internen Schutzbeschaltung.
Zeichne doch einmal einen vollständigen Schaltplan, bei dem auch klar
dargestellt ist, was sich zwischen K2 und K3 abspielt, inklusive
internen Schutzbeschaltung.
Zwischen den beiden Stiftleisten K2 und K3 sitzt ein XIAO SAMD21 Arduinoboard.
Benutze einen elektronischen Schalter vor dem Spannungsteiler. Ich
schätze, du brauchst zwei Transistoren.
Ja, das habe ich befürchtet, eine einfachere Möglichkeit gibt es an der Stelle wohl dann nicht, oder? Ich habe leider auch nur noch einen PIN zur Verfügung, für die Transistoren-Lösung bräuchte ich ja zwei freie Ports, oder?
Ah Moment, ich könnte VBat, am R5 (Pin2) an S3 (Pin2) verbinden, dann kann ich halt nur messen, wenn der Taster gedrückt ist, ist aber natürlich nicht so optimal.
Deine VDD sind gerade nicht 3,3V sonder 0,8V. Also darf am Eingang nicht
mehr als 1,3V anliegen. Tut es aber, und genau deswegen fließt bei dir
ein Strom, der nicht sein soll. Du betreibst das IC außerhalb seiner
zulässigen Grenzwerte.
Wenn ich einen Spannungsteiler so dimensioniere, dass die Spannung nicht über 1,3V kommen können, könnte es doch auch funktionieren, oder?
Das sind übrigens die Grenzwerte, bei denen der Chip gerade eben noch nicht kaputt geht. Für ordentlichen Betrieb sind die Absolute Maximum Ratings nicht maßgeblich. Bei den genannten 0,6 Volt kann schon unerwünschter Strom in den Eingang fließen.
Wenn ich einen Spannungsteiler so dimensioniere, dass die Spannung nicht
über 1,3V kommen können, könnte es doch auch funktionieren, oder?
Nochmal:
Die Spannung darf maximal ca. 0,5V über VDD liegen. Und VDD ist in ausgeschaltetem Zustand (wenn alles mit rechten Dingen zugeht) Null Volt. Also darfst du dann am Eingang nicht mehr als 0,5 Volt anlegen.
Bei den genannten 0,6 Volt kann schon
unerwünschter Strom in den Eingang fließen.
Sobald unerwünschter Strom fließt, greift das ohmsche Gesetz und führt durch Spannungsabfall an R5 zu einer Reduzierung der Spannung. Leider schweigt sich das Datenblatt aus, wieviel Strom dauerhaft durch die Diode fließen darf.
Die Application Note von damals noch Atmel, in der dieser Effekt gezielt genutzt wird, kennst du sicher.
Die Application Note von damals noch Atmel, in der dieser Effekt gezielt
genutzt wird, kennst du sicher.
Und da stand mal vorsichtige 1mA drin. Ich denke, das kann man allgemein überall so annehmen, denn weniger Imax bzw. Ptot~0,6mW läßt sich auf so einem Chip eher gar nicht realisieren wegen der Wärmeableitung des Chips ;-).
Gilt natürlich nur bei Schutzdiode direkt am Bondpad ohne weiteres Netzwerk dazwischen.
Wenn ich einen Spannungsteiler so dimensioniere, dass die Spannung nicht
über 1,3V kommen können, könnte es doch auch funktionieren, oder?
Und warum ist der R5 nicht rechts vom Schalter am Knoten R7/D2?
Ich kenne die Referenzspannung des SAMD21 nicht, vermutlich muß eh ein Teiler her, der die Batteriespannung in den zulässigen Bereich bringt. Zumindest ich würde den Teiler nicht direkt am Akku haben wollen, um den Akku ständig zu entladen.
Es macht auch Sinn, dem Akku mit R7 1kOhm dauerhaft zu belasten, weil der Rest der Schaltung zu wenig Strom zieht.
Scheint alles irgendwie hingewurstelt anstatt wirklich nachgedacht.
Schaltplan-Auszug.png
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