Weshalb ist beim TP4056 ein Spannungsteiler zum Anschließen des NTC (inverser temperaturabhängiger Widerstand) empfohlen?
Zu sehen ist das der Widerstand NTC (negativer Thermistor) parallel mit R2 mit GND verbunden ist und das die Parallelschaltung NTC und R2 mit R1 in Reihe geschaltet ist, sodass ein Spannungsteiler vorliegt.
Ich habe verstanden, dass dieser Aufbau gewählt wurde damit der uC für die verschiedensten Batterien mit verschiendenen Lade- und Entladungstemperaturbereichen kompatibel ist. Das Eingangssignal muss also relativ zur im uC vorhandenen Skala zu Lade-/Entladetemperatursignalbereich skalliert werden.
" If TEMP pin's voltage is below 45% or above 80% of supply voltage VIN for more than 0.15S, this means that battery's temperature is too high or too low, charging is suspended. "
[ source TP4056 Datasheet ]
Im Abschnitt "Working out R1 and R2 for the TP4056" folgender Quelle wird gezeigt, wie R1 und R2 berechnet werden können.
https://www.best-microcontroller-projects.com/tp4056-page2.html
Zwei parallel geschaltete Widerstände (z.B. R2 und NTC) haben einen geringeren Gesamtwiderstand als einzelnen Widerstandswert.
Zwei in Reihe geschaltete Widerstände (z.B. NTC und R1) haben einen höheren Gesamtwiderstandswert als einzeln.
Verstehe ich es richtig, dass die Parallelschaltung von R2 dazu dient, den am Eingang TEMP gemessenen Widerstand kleiner zu skallieren und R1 in Reihe dazu dient den gemessenen Widerstand größer zu skalieren, falls nötig?
Ist Vin dabei einfach die bei VCC anliegende Spannung?
3 Antworten
Ja, VIN ist die Spannung am Pin 4 (VCC). R1 bildet einen Spannungsteiler mit der Parallelschaltung von R2 und NTC. R1 wirst du immer brauchen. Es stimmt zwar, dass du mit R2 den gemessenen Widerstand (und somit die Spannung) kleiner machst, aber das Zusammenspiel von R1, R2 und NTC gesamt ist nicht so einfach... Wenn du nur eine Schaltschwelle hättest, könntest du R2 weglassen und alles mit R1 und NTC machen.
Ich würde im Übrigen beim TP4056 nicht von einem Mikrocontroller sprechen... Ein Mikrocontroller ist eigentlich ein Universalprozessor (CPU) mit integrierten Zusatzkompononten, wie programmierbare Ein-/Ausgänge (GPIO), Programmspeicher, Arbeitsspeicher, etc...
Der TP4056 ist dagegen ein spezieller Chipnzur Laderegelung mit hauptsächlich analogen Ein-/ Ausgängen. Das da noch einiges verborgenes drin ist, siehst du z.B. am Eingang Prog: Auf diesen Pin wird eine Testspannung gegeben, sodass durch den Widerstand ein Strom fließt. Dieser Strom wird dann als Ladestrom mit einem Faktor multipliziert. Das lässt sich ganz analog machen (Stromspiegel).
Ich meinte "Schaltschwelle" (engl. "threshold voltage")
Ich würde davon ausgehen, dass der interne Widerstand zwischen Temp-Pin und VCC-Pin sehr hoch und somit sehr viel größer als R1 ist. Es zählt nicht so wirklich, wie viele Elektronen durchließen, sondern nur, wie groß die Spannung (also der "Druck") an der Stelle ist.
Die Spannung berechnet sich aus:
Vtemp = VCC - VCC*R1/(R1 + (R2+RNTC)/(R2*RNTC))
Wenn R1 größer wird, wird die Ausgangsspannung kleiner, wenn R1 kleiner wird, wird die Ausgangsspannung größer...
Wenn R2 größer wird, wird die Ausgangsspannung größer. Wenn R2 kleiner wird, wird die Ausgangsspannung kleiner.
Je nachdem in welchem Verhältnis R1,R2 und RNTC stehen, wird aber der Einfluss des NTC größer oder kleiner.
Vin ist die Spannung die an R1 bzw. an Vcc und CE des Chip anliegt. In dieser Schaltung ist noch so ein Vorwiderstand eingefügt.
Die Schaltung an temp dient dazu, den Chip (Ladefunktion) abzuschalten, wenn die Spannung an temp entweder zu klein oder zu groß ist.
Da diese mittels des NTC passiert, wird hiermit die Umgebungstemperatur überwacht, wenn die Widerstande korrekt dimensioniert sind.
Ja, sehe ich auch so, NTC und R2 parallel, und diese sind mit R1 in Reihe.
Entschuldige bitte - aber ich sehe das von Dir beschrieben nicht in der Schaltung. Weder ist R2 mit R1 parallel geschaltet, noch ist der NTC parallel zu R2 nach Masse verschaltet!
Vielleicht solltest Du zuerst einmal ein paar Elektronik-Grundlagen nachholen oder lernen?
Die Entschuldigung ist angenommen.
Es stimmt, dass es nicht viel bringt bei den Grundlagen Mut zur Lücke zu haben. Das habe ich auch festgestellt.
Daher habe ich bevor ich als Vorbereitung alle Grundlagenvideos von Studyflix gelernt. Partiell muss ich es auf jeden Fall noch ein paar mal wiederholen, aber das mache ich schon und die Schaltung deckt Verständnislücken auf, die ich beim Lernen meiner Lernzettel noch nicht bemerkt habe, was gut ist.
Die Parallelschaltung ist mir zuerst auch entgangen, als ich eine vereinfachte Version ohne Glättungskondensatoren gezeichnet habe.
Tatsächlich ist sie aber vorhanden. NTC ist nicht nur über einen Knotenpunkt mit R2 verbunden sondern auch beim 10uF Kondensator an GND angeschlossen. R2 ist ebenfalls an GND angeschlossen.
PIN 1 des Chips (TEMP) hängt über den Spannungsteiler R1/R2 an der Versorgungsspannung und erhält von dort einen definierten Wert.
Der Akku selbst hängt zwischen PIN5 und Masse. Der Kondensator dient nur zur Glättung.
Und der NTC wiederum hängt zwischen PIN1 und Masse. Das bedeutet: Steigt die Akku-Temperatur, sinkt der Widerstand des NTC und zieht PIN1 runter nach Masse.
Denk bitte dran, ich wollte Dir nichts Böses - aber zwischen einer Reihen- und Parallelschaltung zu unterscheiden ist nun einmal essentiell in der Elektronik.
Ich bin noch ganz neu im Thema. Ein bisschen zu hinterfragen schadet mir beim Verstehen nicht. Experten würden wohl nicht Antworten für Anfängerfragen suchen müssen und dem Anfänger schadet es nicht bei der Antwortsuche mitzudenken. Also ist niemand zu Schaden gekommen.
Ich habe noch eine Frage: "Mikrokontroller-PIN HIGH-/LOW-Unterscheidung?", welche jmd. anderes auch interessant findet.
Es würde mich freuen, wenn wir der Frage gemeinsam auf den Grund gehen. Es geht um die Technik der uC-internen Unterscheidung zwischen High und Low.
Wir haben aber noch keine Antwort gefunden. Es würde mich freuen, wenn diese Grundverständnisfrage geklärt werden kann.
Die Antwort soll mir helfen Widerstände an Input-Pins nachzuvollziehen.
Welchen Pegel der Chip als High und welchen als Low ansieht, steht tatsächlich im Datenblatt. Da gibt es nämlich ein paar Uunterschiede (siehe hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Logikpegel)
Aber: Du musst zuerst herausfinden, ob der Eingang am Pin 5 (TEMP) ein analoger oder digitaler Eingang ist. Wenn er Analog ist, kann er nämlich den NTC-Wert genau auslesen. Wenn es sich um einen digitalen Eingang handelt, kann der Chip nämlich nur Sagen: HIGH = Kein Temepratur-Alarm / LOW = Temperatur-Alarm
Ich vermute letzteres.
Dazu müsste ich mich jetzt konkret mit dem Chip beschäftigen - kann ich aber leider zeitlich nicht.
Es geht um uC allgemein. Es ist eine andere Frage.
Ich kann zur Schaltwelle kein Schaltungsschematik finden. Meinen Sie die damit rein metaphorisch die Übertragung der skalierten Stromstärke? Was ich fand war die elektronische Übertragung von Drehmoment. Jedoch dürfte die Phasenverschiebung hier beim Pin TEMP keine Rolle spielen, da er an einem Gleichstromkreis angeschlossen ist.
Danke für die Korrektur. Geläufig könnte man es besser als integrierten Schaltkreis bezeichnen.
Da ich zur Schaltwelle keine Informationen gefunden habe, die passend zu sein scheinen ist folgende Antwort bzgl. R1, R2 und NTC nur bedingt, legt aber offen weshalb ich R1 als Widerstand zum größer skalieren der Messwerte am TEMP-Pin betrachte.
Elektronen fließen von GND zum Knotenpunkt zwischen dem TEMP-Pin und R1, wo zwei Pfade möglich sind. Die Leiterbahn zum TEMP-Pin hat einen Eingangswiderstand beim Pin, evtl. iC-interne Widerstände und den 0,4 Ohm Widerstand vor VCC. Die andere Leiterbahn hat R1 und auch den 0,4 Ohm Widerstand vor VCC.
Es gibt also eine Parallelschaltung zwischen der TEMP-Pin-zu-VCC-Leiterbahn und dem R4-zu-VCC-Leiterbahn.
Ist der Gesamtwiderstand der TEMP-Pin-zu-VCC-Leiterbahn größer im Vergleich zu R1+0,4 Ohm, fließen dort nach der Stromteilerregel weniger Elektronen (Stromstärke) durch.
Weniger Elektronen (Stromstärke) wird nach U=R*I beim Vergleich mit der Eingangsspannung Vin (Spannung U) in einem höheren ermittelten Messwert für R resultieren.
Dem Pfad R1+0,4 Ohm einen größeren Gesamtwiderstand als der Gesamtwiderstand der TEMP-Pin-zu-VCC-Leiterbahn zu geben ist ebenfalls möglich. Das Resultat, der Verringerung des Stromes am TEMP-PIN ist gleich. Hätten beide Pfade den gleichen Gesamtwiderstand würden je 50% der Elektronen einen Pfad passieren.
Je größer Pfad R1+0,4 Ohm ist desto mehr Elektronen würden wiederum durch den anderen Pfad fließen, was jedoch trotzdem noch eine Verringerung des Stromes am TEMP-PIN bedeutete.
R1 ist also zur Verringerung der Stromstärke beim TEMP-Pin da, was sich auf den Messwert wie ein größerer NTC-Widerstandswert auswirkt.
R2 ist zur Erhöhung der Stromstärke am TEMP-Pin da, was sich auf den Messwert wie ein geringerer NTC-Widerstandswert auswirkt.
Bitte schreibe nochmal wegen der Schaltwelle. Es ist bestimmt wieder mit einem Begriff verknüpft, den ich noch nicht kenne, aber besser kennen sollte.
Vielen Dank für ihre Antwort.