Jump to content

    
Sign in to follow this  
turnon

Переключение питания с основного на аккумуляторное

Recommended Posts

Уже неоднократно тема обсуждалась, например здесь.

 

Уважаемый CADiLO приводил неоднократно такую схему переключения на дискретных компонентах:

post-83207-1429353519_thumb.png

 

И этот вариант актуален, потому что LTC4412 недешевая.

 

К сожалению я не схемотехник, во многом приходится идти наощупь. Прошу критики схемы и решения возникших вопросов, заранее благодарю за помощь.

 

Промоделировал все это дело в multicap, вот что выходит:

 

1. Непонятно, для чего два полевика встречно (VT1, VT2), на одном (VT2) работает также, паразитный диод не мешает.

 

2. Так и не удалось избавиться от сквозных токов в момент переключения. Они короткие, но все факт есть. И непонятно, как скажется на li-on прикладывание к нему 4.4В, хот и на короткое время.

 

3. Не поплохеет ли ST1S10 от прикладывания к ее выходу 4.2В от li-on на короткое время переключения?

 

3. Решена ли проблема со сквозными токами в кошерной LTC4412? В даташите нет графиков переключения.

 

post-83207-1429354649_thumb.png

post-83207-1429354738_thumb.png

 

Проект для multicap

dc_or_bat.LTC4412.discrete.comparator.zip

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
A где тут про "Сотовая связь"?

А.. То есть если телефон будет использован на кухне, то вопрос будет в разделе "Кулинария"?

А здесь тоже не по теме?

 

И таких тем в ""Сотовая связь" много, потому как вопрос актуален, и что странно, ни кем еще полноценно не решен.

 

 

Edited by turnon

Share this post


Link to post
Share on other sites
А здесь тоже не по теме?

 

И таких тем в ""Сотовая связь" много, потому как вопрос актуален, и что странно, ни кем еще полноценно не решен.

 

Логично, что не решен. Потому что люди, которые ближе к этому вопросу и занимаются вопросами питания и батарей, могут в сотовую связь и не заходить.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

1. Непонятно, для чего два полевика встречно (VT1, VT2), на одном (VT2) работает также, паразитный диод не мешает.

 

Для полной изоляции от входа. Так как может быть ситуация когда проключеный аккумулятор будет разряжаться через диод в VT1 и далее через входные цепи.

Или входным цепям поплохеет от АКБ.

 

2. Так и не удалось избавиться от сквозных токов в момент переключения. Они короткие, но все факт есть. И непонятно, как скажется на li-on прикладывание к нему 4.4В, хот и на короткое время.

 

А еще и вопрос зарядки не решен. :)

Вобщем вместо упрощенной схемы D1 - U1 ставим зарядное с гистерезисным выходом PоwerOK или формируем этот сигнал сами учитывая нужные задержки.

То есть просто разводим процесс переключения во времени таким образом чтобы переключение происходило без сквозных токов, но и не получалось снижения питания.

 

3. Не поплохеет ли ST1S10 от прикладывания к ее выходу 4.2В от li-on на короткое время переключения?

 

Не должно, если судить по ее структуре. А вообще я бы ее поставил вместо VT1-VT2 и использовал ее вывод отключения.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1. Непонятно, для чего два полевика встречно (VT1, VT2), на одном (VT2) работает также, паразитный диод не мешает.

 

Для полной изоляции от входа. Так как может быть ситуация когда проключеный аккумулятор будет разряжаться через диод в VT1 и далее через входные цепи.

Или входным цепям поплохеет от АКБ.

Вот тут не пойму, как именно. Приведите пожалуйста конкретный сценарий.

 

 

А еще и вопрос зарядки не решен. :)

MCP73831 или MCP73833 c выходом PG (PowerGood). MCP73833 вообще подороже, но ток зарядки 1А (MCP73831 - 0.5А) и корпус с "exposed pad", легче охлаждать.

 

Вобщем вместо упрощенной схемы D1 - U1 ставим зарядное с гистерезисным выходом PоwerOK или формируем этот сигнал сами учитывая нужные задержки.

То есть просто разводим процесс переключения во времени таким образом чтобы переключение происходило без сквозных токов, но и не получалось снижения питания.

А опасно ли прикладывание 4.4В к li-on на 100-200 мксек при переключении?

Чтобы исключить полностью сквозные токи надо будет емкость побольше на выходе всего хозяйства ставить.

 

3. Не поплохеет ли ST1S10 от прикладывания к ее выходу 4.2В от li-on на короткое время переключения?

Не должно, если судить по ее структуре. А вообще я бы ее поставил вместо VT1-VT2 и использовал ее вывод отключения.

Тут питание будет для всей схемы, 4.4В для SIM900 и через LDO LP2985 - 3.3В для STM32.

 

И еще делитель на выходе ST1S10 будет отъедать ток аккумулятора (делитель по даташиту ST1S10 рекомендуют общим сопротивлением не более 20K).

Edited by turnon

Share this post


Link to post
Share on other sites

Дабы не разводить тем влезу со своей задачей.

 

Задача все та же

- Переключение между батарейным питанием (8.4В - 2хLi) и внешним (9-12В).

- низкое потребление в режиме работы от батареи. Для абсолютно автономных устройств с потреблением в спящем режиме <10мкА.

 

 

Что не нравится в схемах из тем форума и в микросхеме LTC4412.

 

- длительное время переключения (десятки микросекунд), что вызывает сквозные токи. Честно говоря не знаю насколько проблема актуальна, возможно она только теоретическая и надумана.

- высокий ток потребления.

 

 

Приведу свой вариант во вложенных файлах.

Схема основана на компараторе TLV3401 с потреблением 500нА и возможностью подачи на входы дифференциального напряжения равного (и больше) напряжению питания. Таким образом отпадает надобность в резистивных делителях от входных напряжений питания.

Компаратор имеет низкие допустимые выходные токи и немалое время срабатывания (>10мкс), Следовательно, как и в похожих схемах переключение питания необходимо производить с выхода одного компаратора дабы нивелировать разницу во времени включения одного и выключения другого питания.

 

Вся суть схемы потребление в режиме питания от батареи равно:

TLV3401 + утечки полевых транзисторов (которые в остальных схемах также не отменяются).

 

Итого плюсы схемы.

 

- собственное потребление (без учета утечек мощных полевых транзисторов) 0.5-1мкА.

- Время переключения питания <5мкс.

- в итоге дешевле LTC4412 (3.5$) против TLV3401 (1.5$) + биполярные транзисторы(ну может 0.5$).

 

 

На графиках бросок тока через транзистор M3 при переключении с внешнего на аккумуляторное это не сквозной ток а ток заряда емкости нагрузки (30мкф), сквозных токов практически нет.

 

Минусы схемы:

- конкретная схема не факт что заведется без аккумулятора просто от внешнего питания. Ну это не проблема можно добавить диод на питание компаратора от входа внешнего питания и развязать 1кОм с питанием нагрузки.

- схема занимает побольше места чем LTC1412

 

 

Прошу оценить схему. Всякие защиты пока отсутствуют.

post-56524-1458565387_thumb.png

post-56524-1458565393_thumb.png

Edited by spooki

Share this post


Link to post
Share on other sites
Что не нравится в схемах из тем форума и в микросхеме LTC4412.

- длительное время переключения (десятки микросекунд), что вызывает сквозные токи. Честно говоря не знаю насколько проблема актуальна, возможно она только теоретическая и надумана.

- высокий ток потребления.

...

Прошу оценить схему. Всякие защиты пока отсутствуют.

Общая ошибка: не моделируете реальные характеристики источников питания: батареи и ac/dc конвертора, также не учитываете влияние соединительных проводов. Даже шнур 2м от сетевого адаптера при "мгновенном" переключении уже гадит.

 

Гадость в ac/dc конверторе:

* медленно отрабатывает обратная связь. при включении нагрузки получается провал, часто ниже порога компаратора схемы переключения

* иногда на выходе стоит фильтрующий дроссель. "благодаря" дросселю получаем провал при переключении батарея - ac/dc

* при быстром снятии нагрузки (100%->0%) имеет место выброс напряжения как из-за ограниченного быстродействия ос так и из-за дросселя / проводов.

 

Гадость в батарее:

* при моделировании ошибочно принимают внутреннее сопротивление свежей батареи. нужно брать внутреннее сопротивление батареи разряженной на 95% т.е на грани работоспособности

 

В ltc пытались часть гадостей вылечить. Медленное переключение сделано намеренно.

Идеальный переключатель должен обеспечивать мягкий переход нагрузки между источниками, т.е в момент переключения ток должен забираться от обоих источников. При этом сквозного тока между источниками быть не должно, все должно уходить в нагрузку.

 

Сразу скажу что придумать схему идеального переключателя питания мне не удалось.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Гадость в ac/dc конверторе:

* медленно отрабатывает обратная связь. при включении нагрузки получается провал, часто ниже порога компаратора схемы переключения

* иногда на выходе стоит фильтрующий дроссель. "благодаря" дросселю получаем провал при переключении батарея - ac/dc

* при быстром снятии нагрузки (100%->0%) имеет место выброс напряжения как из-за ограниченного быстродействия ос так и из-за дросселя / проводов.

 

Схему выложил упрощенную.

Все что вы описали, конечно, имеет место быть. Я игрался с этими параметрами (внутренее сопротивление, индуктивности).

Выбросы должны подавляться схемами защиты (коих нет на схеме).

 

Идеальный переключатель должен обеспечивать мягкий переход нагрузки между источниками, т.е в момент переключения ток должен забираться от обоих источников. При этом сквозного тока между источниками быть не должно, все должно уходить в нагрузку.

 

Вы описываете схему работу диодов. С ключами такого не получить. Если переключатель основан на компараторе напряжения, как не получить сквозных токов если есть обратное напряжение на ключе и ключ открыт - чудеса!

 

Есть oring контроллеры, которые начинают закрываться если ток начинает течь в обратном направлении. При этом они имеют либо токовый датчик (резистор 10мОм) либо меряют на сопротивление открытого mosfet и срабатывают за 1 мкс, но они и жрут единиы мА.

 

 

П.С. Я прошу покритиковать схему. Общие проблемы моделирования мне известны.

Edited by spooki

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ну и что Вам мешает сделать схему из двух диодов Шотки?

 

Почти ничего.

 

Вот только при потреблении около 1ма от аккума диод уже жрет больше чем MOSFET.

 

Диод придется брать мощный т.к. схема в определенных режимах может жрать до 1A. При 1 А на диоде будет до 0.5 - 1 Вт. Да еще и падать 0.5 - 1в.

С такими параметрами диод имеет большой ток утечки что тоже будет подъехать батарею при работе от аккума.

Диоды с падением 0.2-0.3 в при 1А имеют утечки такие что светодиоды светятся на ура.

 

Да и схему хочется универсальную, чтобы ее можно было и с 1 li юзать. Мало ли что. Вот там точно про диоды забыть можно.

Edited by spooki

Share this post


Link to post
Share on other sites
Вот только при потреблении около 1ма от аккума диод уже жрет больше чем MOSFET.

А у Вас что, среднее потребление 1мА? Или таки микроамперы из-за чего пришлось откапывать нанопотребляющую экзотику. Кроме того, в дежурном режиме все равно всё потеряешь на LDO.

Диод придется брать мощный т.к. схема в определенных режимах может жрать до 1A. При 1 А на диоде будет до 0.5 - 1 Вт. Да еще и падать 0.5 - 1в.

 

Не знал, что 1А это мощный диод. Вот если-бы был 10А, но да, пришлось бы почесать затылок.

 

С такими параметрами диод имеет большой ток утечки что тоже будет подъехать батарею при работе от аккума.

Диоды с падением 0.2-0.3 в при 1А имеют утечки такие что светодиоды светятся на ура.

Светятся при предельном обратном напряжении и температуре под 100 и выше градусов.

 

Кроме того, никто не мешает поставить разные диоды в двух цепях.

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