Ladeschaltung und Stromversorgung für RTC Epson 72421

[Michael D. (nospam2000)]

Hallo zusammen,

ich bin gerade dabei eine Platine für den Amiga zu machen, die eine 
Epson Realtime Clock 72421 bekommen soll.

Hintergrund warum es genau dieser Chip sein soll ist, dass er zur 
bestehenden Amiga Software passen soll und ich keine speziellen Tools 
verwenden möchte, ansonsten würde ich einen anderen Chip nehmen.

Als Akkupufferung soll ein MS920SE zum Einsatz kommen.

Im Application Manual ist in den Kapiteln "Using the CS1 pin" und "Power 
supply circuit example" ganz grob beschrieben, wie die Stromversorgung 
und der CS1 pin beschaltet werden soll (siehe auch Bild): 
https://support.epson.biz/td/ps/productinfo.php?pn=Q427242320006

CS1 ist quasi ein PowerGood Signal vom Netzteil und verhindert, dass die 
Übergänge beim Ein- und Ausschalten der Versorgungsspannung zu 
fehlerhaften Registerzugriffen führen.

Würdet ihr die Schaltung genauso machen wie im Manual beschrieben und 
falls ja, was für Transistoren würdet ihr nehmen?
Macht ein FET da Sinn?
Welche Werte für die Widerstände und Kondensatoren machen Sinn?

Als NPN Transistor habe ich aus der "Transistor-Übersicht" einen BC547B 
genommen.
Widerstand gegen Masse 10kOhm, und 47kOhm gegen +5V.
Die 0,87V Ube sollten zum Durchschalten reichen.
Der Basistrom Ib=0.075mA bei einer Verstärkung von mindestens 100 sollte 
ja reichen, ist aber wohl zu klein für den Sättigungsbreich?

Als PNP habe ich den BC560 habe ich aus der "Transistor-Übersicht" 
rausgepickt. Basis-Vorwiderstand 10kOhm?

Den Vorwiderstand des Akkus hätte ich so dimensioniert, dass der 
Ladestrom max. ein 1/20 der Kapazität von 11mAh ist, d.h. 22 Ohm für 
einen Ladestrom von 0.55mA. Ich hoffe der Akku übersteht das lange.

Würde das passen?

  Michael

[Michael D. (nospam2000)]

ich habe jetzt mal ein LTSpice Model gemacht, siehe Anhang.

Die kritischen Punkte:
Versorgungsspannung ein bei 0s
Versorgungsspannung aus bei 432000s (5 Tage)
Akku ist leer bei ca. 2,4 Ms

Das submodel für den Akku ist extrem grob, da ich keine vernünftigen 
Zahlen habe und nur ein Modell von einem 2500mAh Akku mit einem dicken 
Daumen angepasst habe.

Im Datenblatt des Akku hab ich einen maximalen Ladestrom vom 0.2mA 
rausgelesen: 
https://www.sii.co.jp/en/me/datasheets/ms-rechargeable/ms920se/

Ansonsten verhält es sich in etwa so wie ich erwarten würde, aber ich 
würde mich trotzdem über Hinweise freuen.

  Michael

[Günni (Gast)]

Irgendwie passt bei dieser Schaltung überhaupt nichts. Zuerst einmal ist 
es keine Ladeschaltung. Die Diode lässt nur Strom aus der Batteriezelle 
zum RTC-IC fließen, wenn von der 5V-Versorgung kein Strom fließt. Sonst 
sperrt die Diode. Als Basisstroms für den PNP wähle ich etwa etwa 1/10 
bis 1/20 des Stromes den der RTC zieht. Dann ist der Transistor mit 
Sicherheit voll in der Sättigung. (Eine Stromverstärkung von 100 würde 
ich für den Betrieb als Schalter nicht einsetzen.) Die Basisspannung 
liegt bei Kleinsignalen meist zwischen 0,5 und 0,6 V. Spannungen von 
0,87 V habe ich nur beobachtet wenn der Transistor den maximalen 
Kollektorstrom ziehen sollte - und auch das meist nur bei 
Leitstungstransistoren.
Die Basis-Emitterspannung als Referenz für die Erkennung der 5V-Spannung 
zu nutzen, ist keine gute Idee, da diese zu hohe Toleranzen hat. Wenn 
ohnehin ein "Voltage-Detection-Circuit" vorhanden ist, sollte man dessen 
Ausgangssignal nutzen.

[Michael D. (nospam2000)]

Hi Günni,

Günni schrieb:
> Irgendwie passt bei dieser Schaltung überhaupt nichts. Zuerst einmal ist
> es keine Ladeschaltung. Die Diode lässt nur Strom aus der Batteriezelle
> zum RTC-IC fließen, wenn von der 5V-Versorgung kein Strom fließt. Sonst
> sperrt die Diode.

Sorry, ich hätte noch mehr aus dem Inhalt des Datenblatts kopieren
sollen.
Die Diode ist nur für den Batteriebetrieb. Wenn man einen Akku
verwendet, dann entfällt diese Diode. Leider konnte ich im zweiten Post
wegen "system error" keinen Screenshot des Spice Model anhängen, was ich
hiermit nachhole.

> Als Basisstroms für den PNP wähle ich etwa etwa 1/10
> bis 1/20 des Stromes den der RTC zieht. Dann ist der Transistor mit
> Sicherheit voll in der Sättigung.

Danke, das ist guter Anhaltspunkt. Ich nehme mal die 20.

So richtig konnte ich den maximalen GesamtStrom der RTC nicht rauslesen.
Wenn man alle 1µA und 10µA Leak Ströme zusammenzählt ist es deutlich
weniger als 1mA, daher nehme ich mal 2mA als maximalen Gesamtstrom an.

Ergibt einen Rb für den PNP von 50kOhm bei einem Ieb von 0.1mA.

/Edit:
Beim NPN Transistor würde sich dann Ibe von 0.005 mA und ein Rb von
1 MOhm ergeben und der Widerstand gegen GND von ca. 220 kOhm. Das ist
mir dann zu störanfällig, da bleibe ich lieber bei 47kOhm und 10 kOhm.

> Die Basisspannung
> liegt bei Kleinsignalen meist zwischen 0,5 und 0,6 V. Spannungen von
> 0,87 V habe ich nur beobachtet wenn der Transistor den maximalen
> Kollektorstrom ziehen sollte - und auch das meist nur bei
> Leitstungstransistoren.

Die 0.87V sind ja nur die theoretische unbelastete Spannung des
Spannungsteilers, damit der BC548 initial durchschaltet. Sobald der IBE
Strom durch den 47k Widerstand fließt, dann stellt sich dort die UBE
Spannung von 0.608V ein.

> Die Basis-Emitterspannung als Referenz für die Erkennung der 5V-Spannung
> zu nutzen, ist keine gute Idee, da diese zu hohe Toleranzen hat. Wenn
> ohnehin ein "Voltage-Detection-Circuit" vorhanden ist, sollte man dessen
> Ausgangssignal nutzen.

Das ist genau das nächste Problem, diesen detection Circuit muss ich
auch noch machen und es wäre gut, wenn der mit abfällt.

  Michael