[EL] Schakelen tussen twee voedingen

[Verwijderd]

Ik ben een simpele datalogger in elkaar aan het knutselen, maar heb nu een probleempje met de voeding: het apparaat word normaal gesproken extern gevoed door een (auto/brommer) accu. Het moet echter ook mogelijk zijn de datalogger mee te nemen naar je computer en daar dmv USB de gegevens uit te laden. Hierbij moet stroom dus van de USB poort komen (er komen geen batterijen in het apparaat). Nu is dit op zich geen probleem, ware het niet dat het dus ook mogelijk is dat je de externe voeding + de USB kabel tegelijkertijd gebruikt (bijv met laptop in de auto oid), en dat vereist (volgens mij) wat extra aandacht.

Mijn uitgangspunt is nu dat de USB voeding gekozen moet worden, mits beschikbaar. Daarnaast vindt ik het erg belangrijk dat alle apparatuur heel blijft. Met andere woorden: liever een kleine spanningsonderbreking dan een spanningspiek/twee tegelijkertijd aangesloten voedingen oid.

Ik ben nu tot het volgende ontwerp gekomen (kleine waarschuwing, ik ben een noob op electronica gebied ):



VCC1 is de voeding met de hoogste prioriteit. Wat ik probeer te doen: transistor Q1 schakelt voeding VCC2. Als VCC1 ingeschakeld word, moet VCC2 onmiddelijk uit gaan. Dit doe ik dmv transistor Q2.
Aangezien het schakelen van transistors een beetje tijd kost en ik wil voorkomen dat beide voedingen tegelijkertijd spanning leveren aan de overige componenten (is dit eigenlijk echt belangrijk, of is dat voor even niet zo erg?) heb ik een soft start schakeling opgenomen (Q3 + condensator + weerstand) zodat VCC1 pas stroom doorgeeft als ik zeker weet dat VCC2 "uit staat". Nadeel hiervan is dus wel dat tijdens het switchen van voeding VCC even droog komt te staan en dus mn microcontroller die daar aan hangt gereset wordt, maar dat is niet zo'n ramp. Verder horen er natuurlijk ook nog een stel condensators in het ontwerp (bij VCC) om zo veel mogelijk spanningsdipjes op te vangen.

Maar goed, mijn vraag is nu dus of mijn ontwerp ergens op lijkt en of dit misschien simpeler/beter kan.

edit: PNP transistoren vervangen door NPN na opmerking van exter
edit2: nog wat kleine wijzigingen oa in softstart

[ Voor 5% gewijzigd door Verwijderd op 20-07-2003 11:36 ]

[Verwijderd]

volgens mij kan het veel simpeler als je gewoon allebeide voedingen via een diode aansluit dan zorgt de diode dat er een konstante spanning over je schakeling staat en die zorgt er gelijk voor dat de twee voedingen elkaar niet kapot maken.
let wel dat over een diode een spannings val staat van 0,7 volt dus inplaats van 5 volt komt er 4.3 V dus dit werkt alleen als je daar geen last van hebt

[ Voor 25% gewijzigd door Verwijderd op 20-07-2003 00:15 ]

[Verwijderd]

Het gaat zowiezo niet werken omdat je PNP torren gebruikt en de bases van Q2 en Q3 liggen in geen enkel geval aan gnd.

[ Voor 8% gewijzigd door Verwijderd op 20-07-2003 00:27 ]

[Sine]

Verwijderd schreef op 20 July 2003 @ 00:13:
volgens mij kan het veel simpeler als je gewoon allebeide voedingen via een diode aansluit dan zorgt de diode dat er een konstante spanning over je schakeling staat en die zorgt er gelijk voor dat de twee voedingen elkaar niet kapot maken.
let wel dat over een diode een spannings val staat van 0,7 volt dus inplaats van 5 volt komt er 4.3 V dus dit werkt alleen als je daar geen last van hebt

Jup, lijkt me ook de beste methode

als je shotkey diodes gebruikt is dat nog maar 0,2 V

en als je een simpele schakelaar gebruikt heb je daar ook geen last van

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op 20 July 2003 @ 00:13:
volgens mij kan het veel simpeler als je gewoon allebeide voedingen via een diode aansluit

Het probleem met diodes oplossen leek mij in eerste instantie ook de makkelijkste oplossing, tot ik even op internet ging zoeken. Daar werd dit heel duidelijk afgeraden. 1 van de vele posts op een ng over dit idee (gaat over het gebruiken van 2 voedingen op 1 pc, maar de problemen zijn hetzelfde als bij mij):

> I can get two
>identical power supplies; what else should I do?

This is a truly rotten idea. You're never going to find "identical"
supplies -- everything has tolerances and variations. You will have
insurmountable problems trying to share power outputs, even if you use
isolation diodes (not to mention the inability to account for the
forward drop through the diode), because the supply with the slightly
higher voltage will attempt to support the full load, which might
cause it to go into current limiting. Once that happens, the voltage
collapses, and then the *other* supply will try to handle it.
Basically you'll get into an oscillatory loop that will probably
destroy the supplies, your motherboard, your disks, and who knows what
else. Yes, it's a *rotten* idea. Do yourself a huge favor and buy
the single larger supply.

Aangezien 1 van de voedingen in een pc zit (door de USB) loop ik dus liever geen enkel risico. Daarnaast wordt de tweede voeding misschien een batterij, en die moet dan dus zo min mogelijk gebruikt worden. Als er een USB verbinding is, moet de batterij dus gespaard blijven, dat is met de twee diode aanpak dus niet mogelijk...

Verwijderd schreef op 20 July 2003 @ 00:26:
Het gaat zowiezo niet werken omdat je PNP torren gebruikt en de bases van Q2 en Q3 liggen in geen enkel geval aan gnd.

Ok, ik zal even gaan kijken hoe je die PNP transistors dan wel moet gebruiken. Als iemand ondertussen nog tips heeft over hoe ik het ontwerp werkend krijg, graag!

edit: ok, heb de transistoren nu vervangen door NPN versies. Zie aangepaste ontwerp in startpost.

[ Voor 4% gewijzigd door Verwijderd op 20-07-2003 10:03 ]

[jules]

In je discman/walkman ander soortig draagbare radio zit toch ook zo'n soortig schakelingetje? Als de netspanning word gebruikt, dan geen batteryen verbruiken. Kan je die schakeling niet namaken ergens uitslopen?

[Verwijderd]

Ch!pY-J schreef op 20 juli 2003 @ 10:03:
In je discman/walkman ander soortig draagbare radio zit toch ook zo'n soortig schakelingetje? Als de netspanning word gebruikt, dan geen batteryen verbruiken. Kan je die schakeling niet namaken ergens uitslopen?

Precies. Alleen helaas heb ik nou net niet zo'n apparaat liggen. Ook heb ik zo'n schema nog niet op internet kunnen vinden, hoewel dat ook kan komen doordat ik niet goed weet welke keywords ik moet gebruiken.

[Verwijderd]

Dat werkt mechanisch, zit er een schakelcontakt in de externe voedingsconnector.
Zodra je dan de externe voeding inplugt, wordt de batterijaansluiting verbroken.

Btw, het vervangen van de PNP torren door NPN exemplaren werkt ook niet, want zo krijg je Q2 niet meer uit geleiding.

En het probleem met NPN torren in deze schakeling is het spanningsverlies ten gevolge van de basis-emitterovergang, zo hou je maar 4,3V over.

Je zou het deel met Q1 en Q2 wel werkend kunnen krijgen door van R2 naar gnd nog een weerstand te plaatsen.
De basis komt dan wel aan gnd en de tor geleidt.
Op de uitgang staat dan ca 4,8V
Komt er op het knooppunt van de weerstanden dan 5V, dan gaat ie sperren.

Der moeilijkheid is dan om spanning 2 door te schakelen, met een NPN-tor krijg je dan weer het spanningsverlies van 0,7V

De softstart werkt zo ook niet, de weerstand moet in serie met de elco, niet parallel.

[ Voor 84% gewijzigd door Verwijderd op 20-07-2003 12:51 ]

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op 20 July 2003 @ 10:46:
En het probleem met NPN torren in deze schakeling is het spanningsverlies ten gevolge van de basis-emitterovergang, zo hou je maar 4,3V over.

Dat is waarschijnlijk niet zo erg; de componenten die ik verder gebruik zijn volgens mij niet zo heel kritisch wbt spanning.

Je zou het deel met Q1 en Q2 wel werkend kunnen krijgen door van R2 naar gnd nog een weerstand te plaatsen.

Ok, gedaan (zie schema in openingspost). Ik neem tenminste aan dat je het zo bedoelde.

De basis komt dan aan halve voedingsspanning en de tor geleidt.
Op de uitgang staat dan ca 4,8V
Komt er op het knooppunt van de weerstanden dan 5V, dan gaat ie sperren.

Dit stukje begrijp ik niet.

Der moeilijkheid is dan om spanning 2 door te schakelen, met een NPN-tor krijg je dan weer het spanningsverlies van 0,7V

Hmm, bedoel je nou het spanningsverlies van transistor Q2 waardoor de basis van Q1 niet helemaal 0 zal worden? Is dat anders niet op te lossen door een optocoupler te gebruiken ipv transistor Q2? edit: Hmm, even vergeten dat een optocoupler intern waarschijnlijk ook een soort transistor gebruikt...zal dus niet echt helpen.

De softstart werkt zo ook niet, de weerstand moet in serie met de elco, niet parallel.

Hmm, kan zo gauw geen voorbeeldje vinden, maar volgens mij zou die dan zoals ik hem nu gemaakt heb wel goed moeten zijn.

[ Voor 5% gewijzigd door Verwijderd op 20-07-2003 12:01 ]

[Verwijderd]

Ik bedoel het meer zo:

[Verwijderd]

Ok, thanx. Ik zal het binnenkort eens op een breadboard in elkaar zetten en kijken wat er gebeurd als ik twee goedkope voedingen gebruik. Bedankt voor de hulp, en als iemand verder nog suggesties heeft zijn die natuurlijk altijd welkom!

[Sine]

Verwijderd schreef op 20 July 2003 @ 09:50:
[...]


Het probleem met diodes oplossen leek mij in eerste instantie ook de makkelijkste oplossing, tot ik even op internet ging zoeken. Daar werd dit heel duidelijk afgeraden. 1 van de vele posts op een ng over dit idee (gaat over het gebruiken van 2 voedingen op 1 pc, maar de problemen zijn hetzelfde als bij mij):


[> I can get two
>identical power supplies; what else should I do?

This is a truly rotten idea. You're never going to find "identical"
supplies -- everything has tolerances and variations. You will have
insurmountable problems trying to share power outputs, even if you use
isolation diodes (not to mention the inability to account for the
forward drop through the diode), because the supply with the slightly
higher voltage will attempt to support the full load, which might
cause it to go into current limiting. Once that happens, the voltage
collapses, and then the *other* supply will try to handle it.
Basically you'll get into an oscillatory loop that will probably
destroy the supplies, your motherboard, your disks, and who knows what
else. Yes, it's a *rotten* idea. Do yourself a huge favor and buy
the single larger supply.

]

Dit is totaal NIET de zelfde situatie als jij hebt

Het gaat hier vooral om vermogens verdeling tussen de 2 voedingen, bij de diode schakeling doet de voeding met de hoogste spanning al het werk.

Precies wat jij WEL wilt hebben dus ...

[Fish]

ok ben wel een voorstander van de diodes

dit zie je imho terug in elke redundent power supply, wat dit in feite ook is

..knip....

[ Voor 55% gewijzigd door Fish op 20-07-2003 19:12 ]

[Verwijderd]

Ok, dan heb ik alleen nog het "probleem" dat in het geval één van de twee een batterij is dat je die dan niet zou willen gebruiken, maar goed, dat is dan iets van latere zorg, voorlopig waarschijnlijk toch maar voor de diode aanpak kiezen...lekker simpel! Thanx

[looin]

Wrom in het echt uittesten, er is ergen een programma te koop die je toelaat om alle soorten schakelingen uit te voeren en daar dan van alles kan instellen enzo. Bij ons op school gebruiken ze zoiets

[RobIII]

Proteus is daar heel leuk voor.

[ Voor 103% gewijzigd door RobIII op 21-07-2003 00:46 ]

[Verwijderd]

Wanneer het apparaat niet veel stroom nodig heeft en de stroom redelijk stabiel blijft kun je het anders oplossen:

Weerstand R1 samen met Zenerdiode D1 zorgen voor een stabiele voedingsspanning. Deze moeten samen met weerstand R2 zo berekend worden dat over R3 (dat is dus het apparaat waarvoor je de voeding nodig hebt) de juiste voedingsspanning staat (liefst net iets minder).
Wanneer het systeem via de USB gevoed wordt zal weerstand R2 er voor zorgen dat de voeding V1 niet veel meer af zal doen.
Het is een kleinbeetje rekenwerk wat hier bij nodig is, maar het werkt mits aan de bovenstaande voorwaarden voldaan wordt!

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op 21 July 2003 @ 23:05:
Wanneer het apparaat niet veel stroom nodig heeft en de stroom redelijk stabiel blijft kun je het anders oplossen:
[afbeelding]
Weerstand R1 samen met Zenerdiode D1 zorgen voor een stabiele voedingsspanning. Deze moeten samen met weerstand R2 zo berekend worden dat over R3 (dat is dus het apparaat waarvoor je de voeding nodig hebt) de juiste voedingsspanning staat (liefst net iets minder).
Wanneer het systeem via de USB gevoed wordt zal weerstand R2 er voor zorgen dat de voeding V1 niet veel meer af zal doen.
Het is een kleinbeetje rekenwerk wat hier bij nodig is, maar het werkt mits aan de bovenstaande voorwaarden voldaan wordt!

By the weg, er zijn inderdaad programma's waarmee je zoiets uit kunt proberen. Een van die programma's is Pspice. Tina is ook zo'n programma (is makkelijker dan Pspice). Verder heb je ook Electronic Workbench (ik heb alleen ooit met de digitale variant daar van gewerkt).

[Verwijderd]

Mmm, voeding V1 blijft natuurlijk stroom leveren, de stroom door de zener moet nl veel groter zijn dan de stroom door de belasting en dus ook al zou V1 helemaal geen stroom aan de belasting leveren, de veel grotere stroom door de zener loopt er altijd.
Van schakelen tussen 2 voedingen zal geen sprake zijn...

[ Voor 11% gewijzigd door Verwijderd op 22-07-2003 01:19 ]

[memphis]

Als je alleen aan de accuvoeding een (of meerdere) diode(s) hangt zodat het resultaat net onder de 5v uit komt en de USB voeding direct op de schakeling zet zal door die spanningsverschil niets meer uit de accu getrokken worden.

Zet anders een simpel klein 5v relais op de USB spanning die tussen USB of externe voeding schakelt.

[Verwijderd]

Sinclair, jij begrijpt wat ik bedoelde met mijn schakeling:). Maar een Relaisje is idd. mischien niet zo'n slecht idee (samen met een buffer-elco om het omschakelen op te vangen). Nadeel is wel dat wanneer je het systeem aansluit op USB dat de Elco voor een kortsluiting (of redelijk grote stroom) zal zorgen wanneer deze niet geladen is.. Mischien dat de pc dan moeilijk begint te doen.

[memphis]

Je hebt amper stroom te trekken dus een klein printrelais zal echt geen vreemde storing geven je moet hooguit een diode in sperrichting over het relais zetten om die piek op te vangen.