Jump to content

    
Sign in to follow this  
Pasha_a13

Источник питания для SIM900 с входным напряжением 30-50V

Recommended Posts

win, спасибо за ответ!

 

Моя схема в приложении.

 

По поводу увеличения выходной емкости - но я так понимаю что ее тоже нельзя делать слишком большой, ведь чем больше эта емкость тем дольше выход на режим микросхемы. Бросок тока в начальный момент я так понимаю больше не станет, т.к. последовательно индуктивность стоит.

Я правильно понимаю что чем больше выходная емкость тем лучше преобразователь справляется с бросками тока(т.к. короткие импульсы тока выходная емкость может погасить за счет собственных запасов энергии) и если их длительность будет маленькая (пусть даже они будут довольно частые) то я могу не увидеть уже как таковых переходных процессов на выходе?

По поводу физики процесса - емкость у нас накапливает заряд

Q=(C*U^2)/2;

Q = I*t;

(C*U^2)/2 = I*t;

Исходя из этого в какой-то степени можно оценить порядок времени в течении которого заряженный конденсатор сможет поддерживать нужный ток:

допустим выходная емкость стоит 2200мкФ, ток равен 2А, напряжение 4В.

Итого

t = (C*U^2)/(2*I) = (2200*10^(-6))*(4^2)/(2*2) = 0.0088 c.

Я правильно понимаю что если у меня к примеру импульсная нагрузка будет потреблять ток в 2А импульсами длительностью менее 1мкс то впринципе эти импульсы тока погасит емкость выходная без особого провала напряжения?

Или я что-то путаю?

 

Я наверное неправ что поставил имеющуюся у меня индуктивность 150мкГн, ведь в даташите стоит 126 мкГн.

Попробовал подключить параллельно имеющейся индуктивности еще одну индуктивность 200мкГн.

В итоге жужжание практически прекратилось и ступенька немного уменьшилась.

Фото без и с дополнительной индуктивностью в приложении.

post-52244-1362059320_thumb.jpg

post-52244-1362060451_thumb.jpg

post-52244-1362060466_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

А требования к мощности внятно описать можно? Какая-то путаница в сообщениях.

По выходу 12 вольт то 0.5, то 2 ампера. По выходу 4 вольта - то ампер, то два...

Если это действительно микросекундные всплески потребления, то фильтры их поглотят. Если миллисекунд 5-10, то нужно иметь запас маневровой мощности, но можно тепло рассчитывать по среднему. теплоемкость конструкции и несколько секунд повышенного потребления спокойно поглотит.

Напряжение 4 вольта - на батарею работать, похоже, собрались?

А вот 12 вольт - насколько там стабильность важна для обвязки? Только же реально допустимая, а не 0.1%, как часто автоматом отвечают.

Изделие разовое или сколько штук планируется? От этого само решение может сильно меняться.

Короче, четче ТЗ нужно дать, а картинки в определенных точках - потом. Возможно, колебания выхода при переходном процессе и вообще не вопрос.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Прощу прощения за возникшую путаницу. Просто ТЗ немного корректировалось в процессе.

Диапазон входных напряжений: 15-30 вольт.

Выходных напряжений должно быть в идеале 4 разные:

1) 4.0(+/-0.2) вольта для питания GSM модема (потребление импульсное, максимальный ток потребления 2А),

2) 3.0 вольта для питания контроллера и другой логики (потребление более-менее стабильное, максимальный ток потребления 0.2А),

3) 5-6 вольт для питания зарядного устройства аккумулятора(ток потребления максимум 1А),

4) 12(+/-1) вольт для питания периферии(потребление не более 0.5А).

Исходя из этого схему питания решил организовать следующим образом -

на входе ставлю первый преобразователь входное напряжение -> 12 вольт (нужны для периферии и от него я возьму напряжения для остальных преобразователей). Ток выходной у этого преобразователя должен быть не менее 2А чтобы хватило для остальных источников. Требования к пульсациям здесь не столь большие, допустимы пульсации я так полагаю где-то 0.5-1.0 вольт и больше. Питание периферии пущу через дополнительный LC-фильтр чтобы убрать эти пульсации.

Дальше от 12 вольт я запитываю три преобразователя:

1) 12->4.0 вольта,

2) 12->3.0 вольта,

3) 12->5-6 вольт.

 

Самые большие требования по пульсациям и качеству работы к преобразователю 12->4.0 вольта, который будет использоваться чисто для питания модема. Собственно с ним я и колупаюсь.

Устройств будет сделано в двух экземплярах и они будут работать между собой через GPRS собирая данные на одном объекте и передавая их на другой где они будут обрабатываться. Однако стоимость для меня важна, у меня нет финансовой возможности использовать сильно дорогие преобразователи, уникальные комплектующие и т.п.

К тому же для меня в данный момент важной задачей является не просто сделать это устройство а еще и максимально извлечь для себя полезную практику по нюансам и вопросам связанным с импульсными источниками питания. Потому и лезу в глубину процессов.

Share this post


Link to post
Share on other sites
если у меня к примеру импульсная нагрузка будет потреблять ток в 2А импульсами длительностью менее 1мкс то впринципе эти импульсы тока погасит емкость выходная без особого провала напряжения?
На микросекундах - да, а на миллисекундах дроссель тоже будет участвовать. Он ведь инерционный элемент по отношению к току.

Попробовал подключить параллельно имеющейся индуктивности еще одну индуктивность 200мкГн.

В итоге жужжание практически прекратилось

Помоделировал (парметры танталов поставил приблизительно). В авторском варианте запас устойчивости по фазе 7 гр., что очень мало. Я бы использовал другую цепь коррекции - там запас устойчивости получше будет.

Ступенька может быть, кстати, из-за разводки платы - вход FB может получать добавку из-за падения напряжения на сопротивлении общего провода. Собс-но, это поверяется в статике сравнением выходного напряжения с нагрузкой и без нее.

post-19713-1362117670_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
Помоделировал (парметры танталов поставил приблизительно). В авторском варианте запас устойчивости по фазе 7 гр., что очень мало. Я бы использовал другую цепь коррекции - там запас устойчивости получше будет.

 

Я так понимаю если я уменьшу индуктивность то у меня увеличиться запас устойчивости? или я неправ?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Тут нет такой простой зависимости. :laughing:

подскажите пожалуйста как мне улучшить ситуацию? какой-то наиболее простой метод как выйти из ситуации без сильного углубления в большие формулы.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Странная ситуация. Сегодня попробовал погонять в таком же режиме LM2576T-ADJ.

Ведет она себя так же как и L4978, т.е. имеет "ступеньку" в выходном напряжении.

Осцилограммы выходного напряжения 1 вольт/клетка и 0.1 вольт без постоянной составляющей прилагаются.

В даташите правда на диаграмме импульс тока идет не с нулевого тока а начиная с постоянного тока 0.5А.

Нагрузил дополнительно постоянной нагрузкой 10 Ом, при этом получил 0.4А и на выходе напряжение стало практически соответствовать даташиту.

Осцилограммы выходного напряжения с дополнительной нагрузкой прилагаются.

Я вот читал что эту микросхему используют для питания модемов GSM и вроде бы хвалят.

Но как быть с этими "ступеньками", не создадут ли они проблем в работе модема?

Существует ли стабилизатор который бы хорошо отрабатывал броски выходного тока от нуля до 2-3Ампер? Просто интересно для самообразования.

Или это нормальная реакция стабилизатора на броски тока на выходе?

post-52244-1362169293_thumb.jpg

post-52244-1362169307_thumb.jpg

post-52244-1362169342_thumb.jpg

post-52244-1362169349_thumb.jpg

Edited by Pasha_a13

Share this post


Link to post
Share on other sites
Но как быть с этими "ступеньками", не создадут ли они проблем в работе модема?

Все зависит от требований к питанию модема.

Существует ли стабилизатор который бы хорошо отрабатывал броски выходного тока от нуля до 2-3Ампер? Просто интересно для самообразования.

Или это нормальная реакция стабилизатора на броски тока на выходе?

Хорошо - это неопределенный параметр. Любая схема, какую-бы Вы не взяли, будет иметь ступеньки на выходном напряжении - это отклик источника на резкие изменения нагрузки, его переходная характеристика, которая в основном определяется параметрами цепей компенсации обратной связи источника. Более широкая полоса пропускания ОС уменьшает время переходного процесса, но возникают проблемы с устойчивостью ОС. Решение этого вопроса - нахождение компромиса между требуемой переходной характеристикой и устойчивостью петли ООС.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Хорошо - это неопределенный параметр. Любая схема, какую-бы Вы не взяли, будет иметь ступеньки на выходном напряжении - это отклик источника на резкие изменения нагрузки, его переходная характеристика, которая в основном определяется параметрами цепей компенсации обратной связи источника. Более широкая полоса пропускания ОС уменьшает время переходного процесса, но возникают проблемы с устойчивостью ОС. Решение этого вопроса - нахождение компромиса между требуемой переходной характеристикой и устойчивостью петли ООС.

Добрый день!

Спасибо за пояснение!

Я понял что был неправ.

Просто до этого практически не сталкивался с таким видом нагрузки чтобы ток потребления импульсно менялся от десятков мА до 2-3Ампер, потому и хотел чтобы выходное напряжение было более линейное без ступенек как при стабильной нагрузке.

Понял что просто требую нереального от реального преобразователя.

Так что подойду к делу более реалистично без идеализма и разберусь насколько такое напряжение подходит для питания модема.

Хотя до этого знакомые специалисты на фирмах использовали TPS5430 для питания sim300, sim900 и насколько я помню не жаловались на проблемы в их работе. Хотя понимаю что возможно просто программисты списывали сбои в работе модема на глючность модемов или глюки своей программы не обращая внимания на то же питание....

Попробую еще для сравнения как поведет себя ST1S10 при такой нагрузке.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Если нужна быстрая ОС, то и ищите такого рода схемы, например COT (constant on-time) — TPS54325 и т.п.

Спасибо большое!

посмотрел документацию, похоже это то что я искал. Впринципе идеальное выходное напряжение по сравнению с остальными.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Просто до этого практически не сталкивался с таким видом нагрузки чтобы ток потребления импульсно менялся от десятков мА до 2-3Ампер, потому и хотел чтобы выходное напряжение было более линейное без ступенек как при стабильной нагрузке.

Понял что просто требую нереального от реального преобразователя.

Скорее всего вместе с этим GSM модемом стоит еще МК который контролирует его работу, поэтому вы сами в своей программе можете сообразить когда у вас будут скачки тока и в этот момент надо что бы МК "подсаживал" напряжение в обратной связи, что бы микросхема начинала увеличивать коэффиецент заполнения, либо вообще выкинуть микросхему, заменить на драйвер и ШИМ с МК

Share this post


Link to post
Share on other sites
надо что бы МК "подсаживал" напряжение в обратной связи, что бы микросхема начинала увеличивать коэффиецент заполнения, либо вообще выкинуть микросхему, заменить на драйвер и ШИМ с МК

Это верный путь остаться вообще у разбитого корыта.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Скорее всего вместе с этим GSM модемом стоит еще МК который контролирует его работу, поэтому вы сами в своей программе можете сообразить когда у вас будут скачки тока и в этот момент надо что бы МК "подсаживал" напряжение в обратной связи, что бы микросхема начинала увеличивать коэффиецент заполнения, либо вообще выкинуть микросхему, заменить на драйвер и ШИМ с МК

Спасибо!

Контроллер однозначно стоит. Интересная идея насчет того чтобы включать дополнительную нагрузку(чтобы обеспечить начальный ток мА в 100 или больше) перед тем как включать GPRS, чтобы преобразователь лучше отрабатывал скачки тока. При скачках тока в 2А дополнительные 0.1А роли не сыграют в общем потреблении, но в то же время возможно действительно улучшать переходные процессы в выходном напряжении.

Как-то не сообразил насчет этого. Надо подумать в этом направлении.

 

Это верный путь остаться вообще у разбитого корыта.

Это Вы по поводу ШИМ с МК? ШИМ с МК не вариант. Нет смысла экономить на микросхеме преобразователя а то же время полагаясь на безглючность программы и контроллера.

Edited by Pasha_a13

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this