RTC / VBatt Pin entkoppeln

[Siro]

Hallo zusammen,
es stellt sich mir grad folgende Frage:

Eine typische Schaltungsanordnung um die Spannung einer RTC bzw. den Batteriepin eines Controllers abzukoppeln ist einen Doppeldiode,
gern eine Shottky Doppeldiode wegen dem geringeren Spannungsabfall UF, wobei eine Anode an VCC und die andere Anode an der Batterie liegt.
Die Kathoden sind miteinander verbunden.
Je nachdem welche Spannung nun höher ist, wird eine der Dioden leitend und versorgt den Batteriepin, die andere Diode sperrt.

Jetzt mein Gedankenspiel:
Die gesperrte Diode hat generell einen Leckstrom (reverse current) und der ist bei Shottky Dioden nicht unerheblich. Bei einer BAT-54 zum Beispiel 5 Mikroampere.

Wenn Die Versorgungsspannung anliegt, wird die Diode an VCC leitend und die Diode
an der Batterie „rückwärts leitend“. Was passiert ? Theoretisch wird die Batterie geladen..
Hier sehe ich erstmal kein Problem, kann ja nicht wirklich schaden denke ich.

Wenn aber die Versorgungsspannung wegfällt, wird die Diode an der Batterie leitend und die
Diode nach VCC „rückwärts“ leitend. Nun fliesst unnötigerweise ein Leckstrom in die Schaltung.

Eine Schottky Diode im VCC Zweig ist da also eher nicht so sinnvoll, hier wäre eine Diode mit
sehr gerimgem Leckstrom wesentlich angebrachter.

So erscheint mir eine separate Diodenauswahl als sinnvoll:
An der Batterie eine Shottkydiode wegen dem geringen Spannungsabfall
und nach VCC eine leckstromarme Diode.

Dazu mal eine kleine Rechnung:
Nehmen wir eine oft benutzte CR2032 Zelle:
sie hat ein Kapazität von ca. 210mAh

BAT-54C hat einen Rückwärtsstrom von ca. 5 Mikroampere:
210mA / 5µA = 42.000 Stunden 1750 Tage
Lebensdauer nur durch den Leckstrom der sperrenden Diode nach VCC: 4,86 Jahre

1N4148 hat einen Rückwärtsstrom von ca. 25nA
210mA / 25nA = 8.400.000 Stunden = 350.000 Tage
Lebensdauer nur durch den Leckstrom der sperrenden Diode: 961 Jahre
Es gibt natürlich wesentlich bessere Dioden z.B. eine PAD1 mit 1 Pikoampere....

Ist mein Gedankengang so überhaupt richtig ?

Beim experimentieren auf dem Steckbrett ist mir dann noch zusätzlich eine Idee gekommen.
Siehe Schaltbild:



Ohne VCC ist der P-Channel Mosfet leitend, da sein Gate nach Masse gezogen wird.
Der verwendete Typ Si2333DS funktioniert auch noch ganz hervorragend bei 2 Volt.
Der interne Spannungsabfall über die Body Diode ist extrem gering. Hier haben wir also
schon gut 200-300 Millivolt gewonnen gegenüber einer Shottky Diode.

Wenn jetzt VCC zugeschaltet wird, wird das Gate „hoch“ gezogen und der Mosfet sperrt
und die Diode an VCC leitet.
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Prüfaubau zeigt noch Probleme....

Beim Ein und Abschalten der Versorgungsspannung verhält ich die Schaltung einwandfrei.
Wie man sieht, bleibt die Ausgangsspannung bei fehlernder Versorgung auf 3 Volt Batteriespannung.

Beim langsamen hochfahren und runterfahren der Versorgungsspanung gibt es einen kleinen Einruch auf ca. 2,5 Volt.


Die gelbe Kurve fährt die VCC Spannung hoch und runter von 0..5 Volt
Die blaue Kurve ist der Ausgang.

Ein Elko 22µF am Ausgang macht es nicht besser.

Meine Vermutung: Wenn der Mosfet leitend wird, arbeiten beide Spannungen gegeneinander.
Das scheint sich grade zu bestätigen. Bei 2,68 Volt teilen sich beide den Strom.
Ich habe mit 330 Ohm belastet, also rund 10mA.

mit ledigliche 2 Dioden tritt diese Problem nicht auf:


Siro

[Klebwax]

An der Batterie eine Shottkydiode wegen dem geringen Spannungsabfall

Es gibt auch eine Kennlinie unterhalb des Diodenknicks. Ich würd erstmal prüfen, wie groß der Abfall über der Diode unter realen Bedingungen (Strom) wirklich ist. Ich halte es für möglich, daß auch eine normale Diode bei den geringen Strömen kaum schlechter als eine Shottkydiode ist.

MfG Klebwax

[Siro]

Hallo Klebwax,
hast natürlich völlig recht, bei geringen Strömen sind die Dioden teils "erstaunlich" gut.
Die Shottky Dioden heben sich aber schon deutlich ab.

Generell sind meine Experimente grad eher "spielerischer" Natur weil ich grad Lust und Zeit dazu hatte.

Ich hab mal paar Dioden gemessen (hochohmiges Voltmeter > 10 GOhm)
3 Volt 1 MOhm Vorwiderstand, also rund 3 Mikroampere.

1N4007 0,315 Volt
1N4148 0,321 Volt
1N5400 0,294 Volt
UF5408 0,270 Volt
BAT42 0,197 Volt (Shottky)
1NP60P 0,117 Volt (Germanium)
1N5817 0,047 Volt (Shottky)
BAT49 0,025 Volt bei 3µA, 0,158V bei 30µA (Shottky)

Siro