Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsregler LDO - Ausgangs-Spannung schaltet nicht 100% ab


von Daniel B. (scheinleistung)


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Hallo zusammen,

Ich verwende den angehängten Low Drop Out Spannungsregler. Über einen 
Taster (in Verbindung mit einem CMOS FlipFlop) bediene ich den ENABLE 
Pin sauber mit entweder 0V oder Akkuspannung, diese liegt zwischen 3,5 
und 10V.

Jenachdem welche Eingangsspannung anliegt, liegt bei abgeschaltetem LDO 
dennoch eine Spannung zwischen 400mV und 900mV am Ausgang an?!?

An dem LDO hängt ein uC (AtMega), jedoch nichts, was irgendwie zur einer 
Rückwärtseinspesung führen könnte.

Hat jemand eine Idee woran das liegt? Oder ist das sogar normal?!

: Verschoben durch Admin
von Jim M. (turboj)


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Zeig doch bitte mal den Schaltplan.

von Daniel B. (scheinleistung)


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Wenn es den gäbe :-) Ist aktuell nur gebastelt, aber folgende CMOS logik 
dient zum Ansteuern des ENABLE Pins ohne weiteren pull up oder pull 
down.

von Peter (Gast)


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Kein wunder das es nicht funktioniert...

von MaWin (Gast)


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Shutdown low ist beim MCP1802 mit max 0.25V sehr niedrig angesetzt,
aber deine Schaltung mit dem CD4093 liefert so eine niedrige Spannung
denn an dem Ausgang hängt keine Belastung.

Es SOLLTE also funktionieren und weniger als 0.1uA ziehen (und noch 
weniger an den Ausgang durchsickern lassen), es sei denn du hast den 
CD4093 an den Ausgang des MCP1802 gehängt "würgt sich selbst ab" statt 
dauerversorgt an die Batterie (wie du aber schreibst).

Jetzt bleibt noch die Möglichkeit, daß die 0.4 bis 0.9V, die beide nicht 
zum Start des uC reichen, schon bei nur 10nA Reststrom entstehen, und 
nicht mal durch das 10MOhm Messgerät belastet werden. Obwohl ich das 
bezweifle, häng einfach mal 10k zwischen Ausgang des MCP1802 und Masse 
(kannst du ja nach dem Messen wieder wegmachen) und schau ob es dann 0V 
sind.

von Daniel B. (scheinleistung)


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Also Vin hängt schon an der Batterie, also kein Selbstabwürgen.

Am enable Pin sind wirklich saubere 0,0V (LOW).

Ein Pulldown am ENBALE PIN (20k) bewirkt auch nichts.

Ich teste mal das mit der Belastung durch 10k. Wenn das auch nicht 
hilft, weis ich nicht wo das Problem liegen soll.......

von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite


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Trenne doch mal den Schaltungsteil mit dem µC vom Regler und miss noch 
mal.

von Daniel B. (scheinleistung)


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Also:

Belaste ich Vout mit 20k, liegen nur noch 40mV an!

Da das den Ruhestrom aber kaputt macht, habe ich 270k als "last" 
angeschlossen, da sind es immerhin nur noch 300mV statt 800mV (bei 
aktuell 5V Vin)

Ist das vielleicht wirklich normal, dass eine Restspannung stehen 
bleibt?! Ich kann es mir eigentlich fast nicht vorstellen.

von MaWin (Gast)


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> Belaste ich Vout mit 20k, liegen nur noch 40mV an!

Das wären 2uA und damit mehr als von Microchip versprochen.


Wenn also in der Schaltung

        +-------+
 +--+---|MCP1802|--+---+  <--
 |  |   +-------+  |   |
9V 1uF    |   |   1uF 100k  <10mV
 |  |     |   |    |   |
 +--+-----+---+----+---+  <--

mehr als 10mV zu messen sind, erfüllt der Chip seine
Spezifikation nicht

von Daniel B. (scheinleistung)


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Ich habe jetzt eine MEssung gemacht ohne jede Last am LDO, kein uC, gar 
nichts außer dem Puffer Kondensator (ich habe je 4u7 spendiert).

Dann fällt die Spannung (langsam) auf 0,5mV. Was für eine Rolle spiel 
dann in dem Ganzen der uC?!

von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite


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Daniel B. schrieb:
> Dann fällt die Spannung (langsam) auf 0,5mV. Was für eine Rolle spiel
> dann in dem Ganzen der uC?!

Vermutlich fließt ein Strom von einem der Portpins des µCs auf dem Umweg 
über die internen Schutdioden zur Spannungsversorgung hin. Um das zu 
klären, müssten wir mehr über die externe Beschaltung deines µCs 
erfahren.

von MaWin (Gast)


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Du solltest doch mit 100k belasten.
Es wären also 0V.

> Was für eine Rolle spiel dann in dem Ganzen der uC?!

Keine Ahnung, du zeigst es und ja nicht,
du postest lieber faul kopierte Prinzipschaltpläne,
aber er ist wohl noch irgendwo angeschlossen.

von Daniel B. (scheinleistung)


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Ich werde noch den Schaltplan zeichnen.

Vorab schonmal soviel zur Belegung:
Die Ports sind bei einem ATMEGA 324 ausschließlich belegt mit:
- LEDs mit Vorwiderstand
- Fets (Gate mit Vorwiderstand)
- 2x ADC Spannungsteiler an Vbatt
- reset mit 20k an Vout (3V)
- ICP an Signaleingang mit PullDown

Also eigentlich nichts verdächtiges ...

von Holger S. (223rem)


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Doch...

- 2x ADC Spannungsteiler an Vbatt

siehe Beitrag von Magnetus.

Gruß Holger

von Lothar S. (loeti)


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Gönn' Deinen Spannungsregler eine ohmsche Grundlast... . Grüße

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


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Daniel B. schrieb:
> Jenachdem welche Eingangsspannung anliegt, liegt bei abgeschaltetem LDO
> dennoch eine Spannung zwischen 400mV und 900mV am Ausgang an?!?
Das sieht da dann verdächtig aus:
Daniel B. schrieb:
> - 2x ADC Spannungsteiler an Vbatt
Welche Widerstände hast du denn da so? Mach die Spannungsteiler mal weg.

Und wenn danach keine Spannung mehr "übrig" bleibt (oder sich die 
400mV..900mV deutlich reduzieren), dann denkst du mal über die 
Geschichte mit den "internen Schutzdioden" im uC-Controller-Eingang 
nach...

Du betreibst dann den uC im einem nicht spezifizierten Zustand: welche 
Spannung liegt im abgeschalteten Zustand am ADC-Eingang an? Und um 
wieviel höher als Vcc=0V (ausgeschaltet) ist das? Wieviel wäre maximal 
erlaubt (üblicherweise Vcc+0,3V bis 0,5V)...

von D. Berg (Gast)


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Der Adc Spannungsteiler besteht aus 910kOhm uns 2,7MOhm um einen kleinen 
Ruhestrom zu gewährleisten und Spannungen bis 12v auf die Adc 
Referenzspannung von 3V abzubilden.

Die Spannung die an den Adc Eingängen dauerhaft anliegt liegt im 
aktuellen Beispiel bei 1,3V (5,1V akku supply, 890mV spannung am LDO bei 
ausgeschaltetem Zustand).
Ist das nicht in Ordnung? Muss man solche Schaltungen vom Adc abkoppeln 
( wegen der Diodenstrecke)? Wenn ja wie?

Ich werde mal einen Test ohne die Widerstände machen.

von MaWin (Gast)


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> Die Spannung die an den Adc Eingängen dauerhaft anliegt liegt im
> aktuellen Beispiel bei 1,3V

Und was ergibt das, wenn man davon den Spannungsabfall der 
Eingangsschutzdiode von 0.7V noch abzieht.

von D. Berg (Gast)


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Okay das passt dann aber wie entkoppelt man dann den Spannungsteiler vom 
Adc wenn die Elektronik aus ist?! Habt ihr da eine Idee?
Mein Plan war halt der gesamten Schaltung über den LDO den Saft 
abzudrehen, da dieser einen hervorragenden Ruhestrom hat. Aber die 
verbundenen Akkus bleiben damit immer mit dem ADC verbunden.
Was mir bei diesem Problem unklar ist, kann das den uC letztlich 
beschädigen?

von Daniel B. (scheinleistung)


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Hallo zusammen,

Also wie befürchtet ist der Effekt weg, entfernt man die Spannungsteiler 
Widerstände an den ADC Eingängen.

Ich verstehe jetzt allerdings den Stromfluss noch nicht ... Am ADC Pin 
bleit eine Spannung von z.B. 1,3V stehen... und fliesst über die 
Schutzdioden ab ... weshlab entsteht dann am LDO Ausgang wiederum eine 
Spannung?

Zum Gegenmittel: Ist eine Grundlast am LDO die ja nachweislicht hilft 
(bei 20k bleiben nur noch 40mV stehen) dann eine Lösung, oder riskiere 
ich nach wie vor den uC out of spec zu betreiben (und damit eine 
mögliche Beschädigung)?
Wie könnte man den Spannungsteiler vom ADC abkoppeln, bzw. wie macht Ihr 
das üblicherweise?!

Vielen Dank für die vielen Tips, ich finds immer wieder spannend auf 
welche Quereffekte man achten muss.

von (prx) A. K. (prx)


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Daniel B. schrieb:
> Ich verstehe jetzt allerdings den Stromfluss noch nicht ... Am ADC Pin
> bleit eine Spannung von z.B. 1,3V stehen... und fliesst über die
> Schutzdioden ab ... weshlab entsteht dann am LDO Ausgang wiederum eine
> Spannung?

Was meinst du wohl, wohin der Strom fliesst? Die Schutzdiode gegen Masse 
guckt bloss zu, leiten tut jene, die nach VCC ableitet. Und da hängt der 
LDO.

> Zum Gegenmittel: Ist eine Grundlast am LDO die ja nachweislicht hilft
> (bei 20k bleiben nur noch 40mV stehen) dann eine Lösung,

Ja.

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


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Daniel B. schrieb:
> Zum Gegenmittel: Ist eine Grundlast am LDO die ja nachweislicht hilft
> (bei 20k bleiben nur noch 40mV stehen) dann eine Lösung
Wenn dich und deine Schaltung die verbleibenden 400..900mV nicht 
stören, dann musst du eigentlich gar nichts machen...

> oder riskiere ich nach wie vor den uC out of spec zu betreiben (und
> damit eine mögliche Beschädigung)?
Die Beschädigung könnte bestenfalls von dem Strom kommen, der vom 
ADC-Pin durch die Schutzdiode nach Vcc fließt. Weil der aber zu klein 
ist, wird dem Controller nichts passieren. Sogar Atmel verwendet die 
Schutzdioden in einer Appnote...

von (prx) A. K. (prx)


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Lothar Miller schrieb:
> Wenn dich und deine Schaltung die verbleibenden 400..900mV nicht
> stören, dann musst du eigentlich gar nichts machen...

Es sollte sichergestellt sein, dass der Pegel garantiert unterhalb der 
Power-on-Reset Schwelle liegt, hier (ATmega88PA) also 0,6V: "The 
Power-on Reset will not work unless the supply voltage has been below 
VPOT (falling)"

von MaWin (Gast)


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> Ich verstehe jetzt allerdings den Stromfluss noch nicht

Dann solltest du dir noch mal eine nicht gezeigten Schaltplan anstehen

          +---+
Akku --+--|LDO|---------+-- 0.6V
       |  +---+         |
      2M7   |           |
       |        |--|>|--+ Eingangsschutzdiode
       +----+---|A/D
       |    |   |--|<|--+ Eingangsschutzdiode
      910k 10nF         |
       |    |           |
GND ---+----+-----------+

> Wie könnte man den Spannungsteiler vom ADC abkoppeln

Dein CD4093 hängt am Akku und hat weniger als 2k Ausgangsimpedanz,
also gegenüber deinen 2M7+910k vernachlässigbar

Schliess also deinen Spannungsteiler an Toogle prellfrei an,
oder an ein extra Gatter des CD4093 welches nur high liefert,
wenn die Schaltung eingeschaltet ist. Dann ist der Ruhestrom
auch unter 0.1uA


                +---+
Akku --+--------|LDO|---------+-- 0.6V
       |        +---+         |
      | \         |           |
 4093 |  )o--+                |
      | /    |                |
       |    2M7               |
       |     |        |--|>|--+ Eingangsschutzdiode
       |     +----+---|A/D
       |     |    |   |--|<|--+ Eingangsschutzdiode
       |    910k 10nF         |
       |     |    |           |
GND ---+-----+----+-----------+

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