[AntiDriver 0]

Добрый день!

Возникла необходимость спроектировать маломощный источник питания для микроконтроллера (pic18f) на 5 В с некоторой переферией (потребление 50-100 мА, может быть 300 мА в пике) от двух литиевых аккумуляторов, суммарное напряжение на которых может меняться от 9 до 4 Вольт. На аккумуляторе "висит" нагрузка, потребляющая один-два десятка ампер (импульсно), контроллер управляет ей.

Изначально питание осуществлялось с помощью линейного преобразователя (lm317), однако, он не справлялся со скачками напряжения и мог сбрасывать микроконтроллер в момент коммутации нагрузки из-за падения напряжения. Нагрузка коммутируется ШИМом порядка 30 кГц с мощным транзистором в качестве ключа. Существует также требование к минимальным габаритам, что не позволяет использовать конденсаторы большой ёмкости.

В качестве решения проблемы решил выбрать импульсный источник питания взамен линейного. Так как входное напряжение может быть как ниже, так и выше выходного, то следовало выбрать топологию sepic или buck-boost. Кроме того, требуется соблюсти требование минимальных размеров и низкой стоимости.

Выбор пал на микросхему mic2290. Она имеет корпус 2х2 мм и стоит 0.5-0.7$ (в отличие от, например, lt1961, которая стоит порядка 3$). В документации сказано, что микросхема способна работать по архитектуре sepic. На этом информация об этом заканчивается и приводится подробная информация о boost топологии. Структурная схема приведена на рисунке ниже, правее принципиальная схема включения данной микросхемы по архитектуре sepic, как я её вижу. Хотелось бы уточнить у тех, кто имел дело с подобными задачами, будет ли работоспособна данная схема и есть ли моменты, которые я не учёл?

[wim 6]

Выбор пал

Поднимите его и киньте на LM2731.

 

[варп 16]

Добрый день!

.... от двух литиевых аккумуляторов, суммарное напряжение на которых может меняться от 9 до 4 Вольт. На аккумуляторе "висит" нагрузка, потребляющая один-два десятка ампер (импульсно), контроллер управляет ей.

...

AntiDriver, Ваши исходные - НЕВЕРНЫЕ... Если аккумуляторы литий-ион, то верхний предел напряжения двух последовательных равен - 4,2 + 4,2 = 8,4 Вольта..., нижний - 3,2 + 3,2 = 6,4 Вольта...

И зачем sepic-ком голову морочить?

[AntiDriver 0]

wim, насчет LM2731, тоже неплохой вариант и даже есть в наличии в ближайших магазинах. Так что можно будет испытать на макете в ближайшее время.

варп, да, Вы правы: верхний предел 8.4 В, в случае использования литий-ионных аккумуляторов. Однако, можно найти информацию, что максимальное напряжение может быть до 4,35 В. Поэтому два могут дать до 8,7 В. Это значение можно округлить до 9 В. Нижний предел также 6.4 В (возможно, и несколько ниже), однако, я говорил об импульсном характере нагрузочного тока, который вполне может кратковременно просадить напряжение до значения в 3 В. Частота импульсов тока нагрузки около 30 кГц, частота работы импульсного преобразователя более 1 МГц (более чем в 30 раз выше), поэтому такие кратковременные моменты предполагается компенсировать импульсным преобразователем. Если бы Вы были правы и напряжение не падало ниже 6.4 В, то не было бы причин сбрасываться микроконтроллеру, особенно учитывая, что он подключен через линейный стабилизатор, два керамических конденсатора в 4.7 мкФ и 1 мкФ по выходу стабилизатора и входу микроконтроллера соответственно и ещё 100 мкФ танталовый.

Если возникают сомнения с тем, что импульсный преобразователь справится с такими падениями напряжений, то вот результаты моделирования LT1961 в программе LTSpice.

1961_sepic.rar

[Plain 168]

Отделить питание управления от нагрузки диодом, а также пересчитать ёмкость после этого диода с отбалдовой в требуемую.

[perfect 0]

Отделить питание управления от нагрузки диодом, а также пересчитать ёмкость после этого диода с отбалдовой в требуемую.

Да уж, всё просто.

 

________________

А ещё sepic гоняет ток из батарейки и обратно.

А вот так - нет:

Или нужно немного подобрать колебательный контур L1 C4 L2. :)

[варп 16]

....На аккумуляторе "висит" нагрузка, потребляющая один-два десятка ампер (импульсно), контроллер управляет ей.....

AntiDriver, подозреваю - проблемы Вы создаёте себе сами... Напомню - чтобы Ваш аккумулятор жил долго, пиковый ток нагрузки не должен превышать 1С... То есть, если Вы используете литий-ион с ёмкостью 2 А/ч, то и пиковый ток не должен превышать 2 Ампера... А вы пытаетесь "отжать" от него 10-20 Ампер....

Осуждаю.... :rolleyes:

[Plain 168]

Автор сильно озабочен КПД цепи питания управления, а не нагрузки — стало быть, средняя потребляемая ею мощность в сравнении с постоянно потребляемой управлением ничтожно мала.

Изменено 22 августа, 2017 пользователем Plain

[AntiDriver 0]

Plain, согласен, вариант неплохо. При возможности испытаю на практике и сообщу о результатах.

perfect, в особенностях использования литиевых (и подобных) аккумуляторах не силён, просьба пояснить в чём минус того, что "sepic гоняет ток из батарейки и обратно"?

варп, возможно, но решение уже принято и вопроса о его целесообразности не стояло.

Plain, я нигде не указывал о том, что проблемой является КПД.

Вопрос стоял о правильности включения конкретной микросхемы.

[wim 6]

в чём минус того, что "sepic гоняет ток из батарейки и обратно"?

В реальности ничего подобного там нет - это фантазии симулятора.

 

[alexvu 5]

чтобы Ваш аккумулятор жил долго, пиковый ток нагрузки не должен превышать 1С...

Может, у товарища высокотоковые аккумуляторы, скажем на 20 или 60С. Тогда можно и 100А кратковременно получить.

Но независимо от этого, я бы советовал поставить маленький аккум либо ионистор на питание контроллера, иначе в процессе работы будете иметь трудноуловимые сбои от просадки питания или от импульсных помех, в зависимости от степени заряда, старения, температуры и т.д.

В серийных устройствах бывает питание от общего аккума, но там профессионально сделаны и отлажены развязки, а в своем лучше этим не заниматься.