Переключение питания с основного на аккумуляторное, LTC4412 или вариант с компаратором

[turnon 0]

Уже неоднократно тема обсуждалась, например здесь.

 

В форуме "Сотовая связь" уважаемый CADiLO приводил неоднократно такую схему переключения на дискретных компонентах:

 

И этот вариант актуален, потому что LTC4412 недешевая.

 

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 есть. И непонятно, как скажется на li-on прикладывание к нему 4.4В, хоть 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.

 

 

Проект для multicap

dc_or_bat.comparator.zip

 

[drum1987 0]

- 2 полевика думаю для того, чтобы при работе от батареи на вход не попадало напряжение и не приводило к ложным(возможно) срабатываниям компаратора и не "заряжались" входные цепи(например не питался через выход подключенный, но обесточенный БП), потому как ST1S10 пропустит на свой вход (через паразитный диод верхнего ключевого транзистора).

- ST1S10 не приплохеет.

- по поводу сквозняков - сейчас посмотрю

[turnon 0]

- 2 полевика думаю для того, чтобы при работе от батареи на вход не попадало напряжение

А как оно с батареи пройдет, ведь с батареи оно приложено к катоду паразиттного диода верхнего полевика? Или я что-то не вижу?

 

[drum1987 0]

да, пропустил.

По поводу схемы: ели у вас компаратор в пушпульным выходом, то зачем VT3 если можно подключить напрямую выход компаратора к R3 и затвору VT5? сквозняк из-за того, что ключи основного источника долго закрываются при его пропадании.

 

Кстати так и не понял зачем конденсатор:)

 

Я только один вариант вижу по-легкому: затянуть момент открытия VT5 RC цепочкой. Тогда исчезнет сквозняк, но появится провал при переключении. Стоит отметить, что медленное закрытие VT5 не страшно, так как напряжение внешнего питания выше напряжения АКБ.

Edited April 19, 2015 by drum1987

[Марик 0]

А чем классика не устраивает? Я на макете ставил как временное решение, вроде проблем не было. Промоделируйте на всякий. В итоговой версии все-таки 4412 поставил, поэтому не заморачивался. На VD1 только будут потери от внешнего источника, но можно идеальный поставить, если это критично.

 

P.S. VD2 можно убрать, он тут не нужен.

[turnon 0]

Кстати так и не понял зачем конденсатор:)

Аналогично.

 

- 2 полевика думаю для того, чтобы при работе от батареи на вход не попадало напряжение и не приводило к ложным(возможно) срабатываниям компаратора и не "заряжались" входные цепи(например не питался через выход подключенный, но обесточенный БП), потому как ST1S10 пропустит на свой вход (через паразитный диод верхнего ключевого транзистора).

А как от батареи попадет, ведь батарея приходи к катоду паразитного диода верхнего полевика, который и не пропустит дальше, на DC.

 

- ST1S10 не приплохеет.

Это обнадеживает.

 

- по поводу сквозняков - сейчас посмотрю

Вообще интересно, наксолько опасно для li-on подача на него 4.4В в течении 100-200 мксек.

 

 

А чем классика не устраивает?

Падением на диоде, подбирается к критичному для SIM900 (300 мВ). Да и греться будет диод при больших токах. К тому же мощные диоды шотки имею довольно большой ток утечки, тот же SS26 - окодо 1 мА. Через утечку будет разряжать аккумулятор без надобности. А при высоких температурах через утечку начнет призакрывать полевик, который разогреется и выйдет из строя.

 

Edited April 20, 2015 by turnon

[Марик 0]

Падением на диоде, подбирается к критичному для SIM900 (300 мВ). Да и греться будет диод при больших токах. К тому же мощные диоды шотки имею довольно большой ток утечки, тот же SS26 - окодо 1 мА. Через утечку будет разряжать аккумулятор без надобности. А при высоких температурах через утечку начнет призакрывать полевик, который разогреется и выйдет из строя.

 

Да, SIM900 очень чувствителен по питанию, согласен. Если у Вас там buck стоит пред переключателем, навряд ли полевик призакроется, т.к. там еще делитель резистивный, в итоге утечка вся на землю утечет, да и разница затвор-исток для Lion батарейки будет всегда выше минимальной (если слишком большие номиналы резисторов не поставить, конечно). Ну а в целом, да, Вы правы. Это недостатки данного решения. Я бы предложил поставить идеальный диод, но его цена будет близка к 4412.

 

А Вы не смотрели другие варианты, в частности у Техаса? TPS2110, например. Там в пределах 1,5 $ можно найти. Думаю, рассыпухи тут не на меньшую сумму.

 

upd. Хотя там только 1 А, Вам больше надо...

[turnon 0]

А Вы не смотрели другие варианты, в частности у Техаса? TPS2110, например. Там в пределах 1,5 $ можно найти. Думаю, рассыпухи тут не на меньшую сумму.

 

upd. Хотя там только 1 А, Вам больше надо...

Проблема большинства ORing - встроенные полевики, только у LTC4412 удачно сделано, можно подобрать любой внешний. Только сам LTC4412 дорогой.

 

[Plain 0]

Автор, SIM900 никаким образом полноценно не запитать от литиевого аккумулятора без повышающе-понижающего преобразователя — по причине несоответствия диапазона напряжений первого диапазону напряжений второго, а далее — если один такой преобразователь уже пришлось поставить в прибор, то первое стремление должно быть логично направлено в сторону, исключающую потребность во втором.

[turnon 0]

Автор, SIM900 никаким образом полноценно не запитать от литиевого аккумулятора без повышающе-понижающего преобразователя — по причине несоответствия диапазона напряжений первого диапазону напряжений второго, а далее — если один такой преобразователь уже пришлось поставить в прибор, то первое стремление должно быть логично направлено в сторону, исключающую потребность во втором.

3.5В..4.2В от li-on вполне достаточно для моих нужд.

 

P.S.

Вы часом научной работой не занимались?

 

 

 

 

[Aner 0]

Автор, SIM900 никаким образом полноценно не запитать от литиевого аккумулятора без повышающе-понижающего преобразователя — по причине несоответствия диапазона напряжений первого диапазону напряжений второго, а далее — если один такой преобразователь уже пришлось поставить в прибор, то первое стремление должно быть логично направлено в сторону, исключающую потребность во втором.

Вероятно это аналитическо-логическое рассуждение неверно, из-за непрочтения рекомендаций того же симкома и знаний как литиевый аккумулятор работает и как запитывает тот же SIM900.

[turnon 0]

Вот что в итоге получилось:

 

Через D1, D2 подается питанеи на компаратор. D2 намерено выбран не шотки, чтобы при малой разнице напряжений не отъедало батареку.

R1/R2 - гистерезис для компаратора, чтобы не дергался в момент переключения.

 

U2 - вместо инвертора на транзисторе, быстрее управляет затвором мощного мосфета.

 

На выходе емкость LowESR для минимизация провалов при переключении.

 

Покритикуйте, пожалуйста.

 

Проект microcap:

dc_or_bat.comparator.work.zip

[Myron 0]

Вы часом научной работой не занимались?

Тоже удивляет язык. :smile3046: Похоже препод и часто пишет заявки на патенты/изобретения. И уже переключиться не может. Интересно, он дома так же излагает?

[Plain 0]

Обыкновенный русский язык. И знаю я его средне, по-моему.

 

Про литий-ионные аккумуляторы тоже знаю средне, а именно, что они нежные и пожаровзрывоопасные, так что работу с ними требуется начинать с организации соответствующей защиты, которая в данном случае отсутствует — по причине того, что ни разу не упомянута в теме. И упреждая же возможные возражения — на схеме в первом сообщении темы автором указан именно голый контрабандный литий-ионный аккумулятор, а не аккумуляторный блок, т.е. элемент с защитой.

 

Насчёт SIM900 — мы отличаемся тем же самым, а именно, что если не сказано иное, т.е. по умолчанию, я предполагаю не лучший, а худший случай, т.е. работу разрабатываемого автором прибора не в термостате "typical at +25 °C", а на морозе, типичное напряжение с вышеупомянутого аккумулятора при котором желающие могут узнать из его паспорта.

[spooki 0]

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.

 

 

П.С. Сопротивление нагрузки не 100Мeg, а 10 Ом

Edited March 21, 2016 by spooki