Rückblick ADB-2a
Das ADB-2a kam über die Theorie nicht hinaus. Da noch vor Fertigung weitere Ideen für das ADB auf den Tisch kamen, wurde das ADB-2b entwickelt.
Neuerungen des ADB2-b
Für das ADB-2b wurden folgende Neuerungen vorgenommen:
- Li-Ion Akku mit Ladeschaltung für den autarken Betrieb ohne Netzteil
- Schnelle elektronische Sicherung
- Entkoppeln der Lade- bzw. Betriebsspannung und Batteriespannung mittels Oring-IC
Schaltungsbeschreibung
Der Einsatz eines Akkus mit Ladeschaltung benötigt eine gute Absicherung gegen Kurzschluss. Um diese zu bieten, wird in der Schaltung die elektronische Sicherung TPS25200 von Texas Instruments genutzt. Eine Besonderheit von dieser ist, dass der Auslösestrom durch einen einzelnen Widerstand festgelegt werden kann. Für das ADB-2b habe ich mich für einen Auslösestrom von ~1A entscheiden.
Die Ladeschaltung des Akkus wird mit einem linearen Laderegler realisiert, dem MAX1508 von Maxim Integrated. Dessen Ladestrom lässt sich zwischen 95mA und 435mA regeln. Wie auch die elektronische Sicherung wird auch der Laderegler über einen einzigen Widerstand in seinem Ladestrom begrenzt. Um zwischen zwei Ladeströmen zu wechseln, wird über einen PMOS des Typs BSS138 ein zweiter Widerstand dem Stromregelwiderstand parallel geschaltet. Den Ladevorgang signalisiert eine LED. Leuchtet diese, wird der Akku gerade geladen. Leuchtet sie nicht, ist der Akku entweder voll oder es ist kein Ladekabel angeschlossen.
Der Ladezustand des Akkus wird über einen Spannungsteiler vom Mikrocontroller gemessen und überwacht.
Damit es bei Anschluss des Ladekabels nicht zu einem Kurzschluss zwischen diesem und dem Akku kommt, wird ein Oring-IC eingesetzt. Der LTC4413-1 vergleicht die Spannungen an seinen beiden Eingängen und schaltet zur höheren Spannungsquelle um. So kann die Eingangsspannung automatisch zwischen dem Akku (max. +4.2V) und dem USB-Anschluss (+5V) umgeschaltet werden.
Die Spannungsversorgung der Fernbedienung ist mit einer Längsdiode gegen Verpolung geschützt. Zudem kann die Versorgung über einen PMOS des Typs IRLML5203 abgeschaltet werden.
Damit die Batterie der RTC durch das Messen der Batteriespannung nicht zu sehr entladen wird, ist die Batterie durch einen hochohmigen Impedanzwandler von dem messenden ADC entkoppelt. Da bereits ein Impedanzwandler in der Schaltung verbaut wurde, ist dieser ebenfalls ein LTC6252 mit nachgeschaltetem Tiefpass.
Schaltplan
Der Schaltplan kann hier angesehen werden.
Bugs & Fehler
Leider ist im nachhinein aufgefallen, dass auch die Version ADB-2b nicht gänzlich frei von Fehlern ist.
- Das Gate des PMOS T2 ist nicht mit dem Mikrocontroller verbunden. T2 ist damit ohne Funktion.
- C19 ist falsch positioniert, er wird vom Batteriehalte verdeckt und damit nicht benutzbar.
- Die Umrisse des Batteriehalters sind nicht korrekt. Der Batteriehalter ist größer als eingezeichnet und verdeckt damit C19.
- Der Temperatursensor liefert trotz Überprüfung des zugehörigen Schaltungsteils unplausible Werte.
Trotz seiner kleinerer Fehler ist es möglich, das ABD-2b zu nutzen. Trotzdem wurde zur Korrektur der Fehler mit dem Entwurf des ADB-2c begonnen.