Reverse Current Protection

[Felix (Gast)]

Hallo zusammen,
ich möchte für ein kleines Batterieprojekt eine Reverse Current 
Protection umsetzen. Anbei ist eine kleine Teilschaltung zu sehen. 
Hinter INT_5V verbirgt sich ein Schaltregler, der mir 5V generiert. 
PB_5V2AIN1, PB_5V2AIN2 und PB_5V1AIN1 hängen an einer PowerBank, und 
liefern ebenfalls 5V.
Ich würde jetzt ganz gerne versuchen zu verhindern, dass Strom von der 
Powerbank zurück in den Schaltregler fließt (INT_5V).
Gefunden habe ich zu dieser Thematik:
http://www.ti.com/lit/an/slva730/slva730.pdf

Specs:
5V max 2,1A

Hat einer einen Vorschlag für die Implementierung eines solchen 
Schutzes? Auf  Dioden würde ich an dieser Stelle ganz gerne verzichten.

Vielen Dank

[M.A. S. (mse2)]

Verpolschutz mit MOSFET.

https://de.wikipedia.org/wiki/Verpolungsschutz

[Felix (Gast)]

Danke für deine Antwort,

ich hatte bereits vorher eine Lösung mit P-Kanal Mosfets implementiert. 
Allerdings funktioniert das so leider nicht (siehe Anhang)

[M.A. S. (mse2)]

Dann hast Du 'was falsch gemacht.

[Felix (Gast)]

M.A. S. schrieb:
> Dann hast Du 'was falsch gemacht.

Das dachte ich mir auch. Kannst du mir eventuell verraten was ich hier 
genau falsch gemacht habe? :)

[M.A. S. (mse2)]

Wenn der Sinn darin besteht, dass Strom von links nach rechts aber nicht 
von rechts nach links fließen darf, sollte es lt. Deiner Zeichnung 
gehen.

Fehlermöglichkeiten:
- falsch verdrahtet
- untauglicher MOSFET-Typ
- MOSFET falschherum angeschlossen
...

[HildeK (Gast)]

PB_5V2A1_IN ist an 5V1_out angeschlossen (die beiden anderen ähnlich). 
Soll das heißen, du speist an dem "_IN" auch 5V ein und es soll 
verhindert werden, dass an INT_5V rückgespeist wird?

Diese Schaltung funktioniert prima als Verpolschutz (INT_5V<0), nicht 
aber, um Rückspeisung zu verhindern wenn z.B. INT_5V < PB_5V2A1_IN wäre. 
Eine Schaltung dazu wird deutlich aufwändiger.

[HildeK (Gast)]

Nachtrag: schau mal in dem verlinkten TI-Papier die Figure 4 an. Das 
könnte dein Problem lösen.

[Felix (Gast)]

Vielen Dank!

Also folgende Punkte kann ich schon ausschließen:

- falsch verdrahtet
- falsch herum angeschlossen

Ich benutze folgenden MOSFET. Ist dieser für diese Applikation 
ungeeignet?

http://www.farnell.com/datasheets/1915618.pdf?_ga=2.156380473.32018933.1532694279-1470056907.1476796253&_gac=1.216671716.1532694279.CjwKCAjwhevaBRApEiwA7aT535-ozSPKr3IqSxrvkz9oEwmSTd9uGkQHgNqoCMC-zR7oLwpbrR-AihoCefwQAvD_BwE

[Felix (Gast)]

Vielen Dank HildeK!

Ja das dachte ich mir! Verpolschutz klappt soweit auch. Die Rückspeisung 
in INT_5V möchte ich gerne verhindern. Ich habe mir dazu auch bereits 
diverse Load-Switches angeschaut. Mich interessiert hier aber besonders 
die Lösung mit den Dual FETs. Wie habe ich diese dann zu verschalten? 
Bzw. Welche Fets empfehlen sich hier?

[Mark S. (voltwide)]

Da steckt wohl ein Denkfehler drin.
Nehmen wir den anfangs genannten PMOS.

Sobald dessen gate negativer gespannt als source ODER DRAIN,
leitet der Kanal.

Du könntest also die gemeinsame Masse unterbrechen und das gate 
verbinden mit der Batterie. Wenn diese wirklich leer gelaufen ist, wird 
der MOSFET tatsächlich sperren. Bei einem Spannungsunterschied von z.B. 
0,5V aber nicht.

Um dies wirklich zu realisieren, bräuchtest Du also eine zusätzliche 
Ansteuerschaltung für das gate, sonst wird das nix.

[Felix (Gast)]

Ich habe die Schaltung jetzt nochmal angepasst.

Ziel: Wenn INT_5V nicht beschaltet wird bzw. "in der Luft hängt" darf 
kein Strom von PB_... zurück in INT_5V fließen. Der eigentliche Ausgang 
ist hier 5V1_OUT und wird durch beide Quellen versorgt (INT_5V & 
PB_....).

Strategie:
Der PMOS dient als "Hauptschalter". Das Gate vom PMOS wird durch einen 
NMOS gesteuert. Hängt INT_5V in der Luft bzw. wird dieser nicht 
beschaltet, dann zieht der 100k Pull-Down das Gate vom NMOS auf Masse. 
Der NMOS sperrt und zugleich wird der PMOS durch den 100k Pull-Up auf 5V 
der Powerbank gezogen. Der PMOS sperrt und es kann kein Strom zurück 
nach INT_5V fließen.

Wird INT_5V beschaltet, dann öffnet der NMOS und der PMOS wird leitend - 
es kann Strom fließen.

Ist meine Überlegung soweit korrekt?

Schaltung habe ich in Anhang gepackt.

[Mark S. (voltwide)]

Für die beiden beschriebenen Fälle mag das wohl klappen.
Wenn aber links eine Spannungsquelle von 4,5V angeschlossen ist, fließt 
ungehindert Rückstrom.

[Mark S. (voltwide)]

Übrigens tritt dieselbe Problematik an Synchrongleichrichtern auf. Auch 
hier muß verhindert werden, dass bei fallender Trafospannung Rückstrom 
aus den Elkos in die Wicklungen gespeist wird.
Beim Studium der zugehörigen Datenblätter wirst Du herausfinden, dass 
die Gate-Ansteuerung auf Spannungsgefälle entlang dieser Superdiode 
reagiert - oft in der Größenordnung um 100mV.