Spannungsversorgung eines ESP32 mit USB/FePo

[Torsten (Gast)]

Hallo zusammen,

ich habe für ein Projekt in den letzten Jahren oft das ESP32-Develboard 
"Wemos Lolin D32 pro" verwendet. Dort ist ein ESP32-Wrover drauf und 
eine integrierte LiPo-Ladeleketronik (TP4054). Ich würde mir das Board 
(https://www.wemos.cc/en/latest/_static/files/sch_d32_pro_v2.0.0.pdf 
oder alternativ auch 
https://raw.githubusercontent.com/LilyGO/TTGO-T7-Demo/master/t7_v1.5.pdf) 
gerne insofern etwas umdesignen, als dass ich LiFePO4-Akkus 
verwenden/laden kann. Als Lade-IC kommt hierfür TP5000 zum Einsatz.
Nun ist es so, dass für 5 V (USB) ein LDO unabdingbar ist und für LiPo 
gilt das Gleiche. Aber für mein FePo-Board würde ich das Ganze gerne so 
machen, dass nur die USB-Versorgung über den LDO (ME6211, 
http://aitendo3.sakura.ne.jp/aitendo_data/product_img/ic/LDO/ME6211/ME6211.pdf) 
läuft und jedoch FePo nicht. Ob mich das dann glücklich macht, dass die 
Verhältnisse hinten nicht konstant bei 3,3 V sind, das weiß ich noch 
nicht, aber ich würde es gerne mal testen, bevor ich gleich mit einem 
Boost/Buck-Converter anrücke.
Ich habe hier mal einen Auszug meines Schaltplans angehängt.
Folgendes waren meine Überlegungen:

Q4: Soll den Akku von der Versorgung entkoppeln, wenn per USB versorgt 
wird.
Q2+Q3: High-Side-Switch: Soll eine Diode ersetzen, weil ich den 
Spannungsabfall, den mir hier eine Diode verursacht, vermeiden möchte. 
Stromaufnahme (abgesehen von den Stromspitzen des ESP32) ist etwa 200 
mA.
Q3: Soll verhindern, dass Strom vom Akku in Richtung USB fließen kann, 
wenn USB nicht angeschlossen ist.

Fragen:
a) Funktioniert das grundsätzlich überhaupt so? Problematisch finde ich 
Q3, da ich ans Gate gerne einen PullUp hängen würde. Nur weiß ich nicht 
wohin, da Vusb ja nicht immer da ist. Geht vielleicht auch so nicht.
b) Ist es dem LDO vielleicht auch egal, wenn eine Spannung aus der 
anderen Richtung (vom Akku) käme? Vielleicht wäre es ja auch denkbar vor 
den LDO eine Diode zu setzen, so dass im Zweifelsfalle nix in die andere 
Richtung fließen kann. Da hier ja 5 V reinkommen und ich eh nur 3.3 V 
hinter dem LDO brauche, würde mich hier Spannungsabfall auch nicht 
stören.
c) Alternativvorschläge?

Bitte um Feedback.
Vielen Dank im Voraus.

[Stefan F. (Gast)]

Torsten schrieb:
> Funktioniert das grundsätzlich überhaupt so?

Q3 braucht auf jeden Fall einen Pull-Up Widerstand. Aber die Schaltung 
kommt mir unnötig aufwändig vor.

Du kannst doch den Akku via TP5000 aufladen und den ESP direkt an den 
Akku hängen. Dann brauchst du weder den extra Spannungsregler, noch die 
Transistoren zur Umschaltung.

> Ist es dem LDO vielleicht auch egal, wenn eine Spannung
> aus der anderen Richtung (vom Akku) käme?

Den meisten Spannunsgreglern ist das egal.

[Torsten (Gast)]

Also beim TP5000 weiß ich es nicht genau, aber vom TP4054 kenne ich das 
so, dass man den Akku beim Ladevorgang von der Versorgung entkoppeln 
muss, da der Laderegler sonst nicht erkennt, ob der Akku schon voll ist.

Es handelt sich bei dem Ganzen um einen mp3-Player, der auch von einigen 
Leuten verwendet wird. Nicht alle bauen diesen mit Akku. Insofern wäre 
es schon nett, wenn man das Konzept des D32 pro übernehmen könnte. D.h. 
wahlweise per USB oder Akku; aber es kann auch beides angeschlossen sein 
und dann wird der Akku halt geladen wenn notwendig.

Gut, wenn den Spannungsreglern das idR egal ist, dann könnte ich Q2+Q3 
hinten vielleicht wirklich weg lassen (und als Backup vorne für dem LDO 
mal eine Diode vorsehen). Weil wo ich den PullUp für Q3 hernehmen soll 
weiß ich nicht :-)

[Stefan F. (Gast)]

Torsten schrieb:
> Also beim TP5000 weiß ich es nicht genau, aber vom TP4054 kenne ich das
> so, dass man den Akku beim Ladevorgang von der Versorgung entkoppeln
> muss, da der Laderegler sonst nicht erkennt, ob der Akku schon voll ist.

Ich entnehme dem Datenblatt, dass die unterschiedlichen Ladezustände an 
der Spannung erkannt werden. Solange du den Akku nicht so hoch belastet, 
dass die Spannung einbricht, sehe ich da kein Problem.

[Torsten (Gast)]

Ok, danke für die Antworten :-)