Резервный аккумулятор. Подключение. Опции

[Alt.F4]

Добрый день.
Задача: при отсутствии основного источника питания переключаться на Bat1. При появлении - подзаряжать.
Возникла проблема с уровнями напряжений.
Резервный аккум необходимо заряжать 4.2В, падение напряжения на зарядке 0.4В, т.е. питать зарядник надо минимум 4.6В.
Выбирая номиналы резисторов делителя в DC-DC преобразователе пришел к оптимальной цифре в 4.9В.
Теперь вопрос: каким образом можно добиться постоянных 4В на нагрузке при потреблении тока от 20мА до 2А?
Спасибо.


Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 14 2011, 16:40

[Alexashka]

каким образом можно добиться постоянных 4В на нагрузке при потреблении тока от 20мА до 2А?

Второй LDO?

[Alt.F4]

Alexashka, LDO на 2А? Ну не знаю.
Если других вариантов нету, то придется так поступать...

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 13 2011, 23:26

[yuri_d]

При таком построении схемы задача не решаемая. Пример: нагрузка 4В 20мА. Тогда на выходе DC-DC нужно иметь 4.1В. Этого будет недостаточно для зарядки аккумулятора.

Если же на это закрыть глаза, то продлагаю переставить резисторный делитель обратной связи DC-DC с его выхода на нагрузку. Получите стабильные 4В на нагрузке не зависимо от падения на диоде. Только нужно будет внимательно посчитать стабильность в петле обратной связи. Возможно ввести ёмкостную связь с выхода DC-DC.

[Alt.F4]

yuri_d, я тут поразмыслил, и решил все-таки для "подзарядника" поставить свой DC-DC преобразователь.
Но возник вопрос переключения. Откопал в недрах форума такую схему.
Но проблема, что теперь DC-DC преобразователь настроен на 4В, а напряжение батареи 4,2В. Таким образом батарея всегда будет подключена (пока не разрядиться ниже 4В).
Думал сделать сравнение входных 4В и 3В, которые есть в моей схеме устройства.
Но увы, при прогоне в симуляторе, напряжение на коллекторах PNP не изменяется при отсутствии 4В на IN1.
В схемотехнике слаб, объяснить это не могу. Как можно доработать?
Спасибо.


Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 16 2011, 21:11

[Allregia]

В схемотехнике слаб, объяснить это не могу. Как можно доработать?

Может лучше взять готовые микросхемы управления ORing-ом?
http://focus.ti.com/paramsearch/docs/param...aramCriteria=no

заодно и транзисторы можно N-канальные (дешевле и лучше).

[Alexashka]

Может лучше взять готовые микросхемы управления ORing-ом?

А еще лучше поставить одну MAX8903 и вообще забыть обо всех проблемах

ЗЫ:
2 ТС: а Вы вот эту тему читали? http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=86696
А вообще поч бы не сделать DC/DC на 4.2В чтоб батарея не разряжалась? Если уж с аккумулятора 4.2 допустимо, то поч с блока питания -нет?

[yuri_d]

Откопал в недрах форума такую схему.

Эта схема работоспособна. Ей достаточно падения напряжения на защитном диоде закрытого полевого транзистора для переключения.

Ваша схема неработоспособна. Это ясно и без симулятора. В случае отсутствия источника IN1 и открытом транзисторе Q1 схема будет находится в таком состоянии и дальше. Показываю: Q2 закрыт. Через его защитный диод напряжение с IN2 поступает на OUT. Ориентировочно OUT=IN2-0.6=3.6В. Q1 открыт, источник IN1 отсутствует. Значит напряжение IN1=OUT=3.6В. Напряжение коллектора Q3 выше, чем у Q4. Значит Q3 открыт, а Q4 закрыт. Напряжение коллектора Q4 близко к 0В и это напряжение поддерживает Q1 в октрытом состоянии. На коллекторе Q3 напряжение около 3.5В и значит Q2 остаётся закрытым.

В схемотехнике слаб, объяснить это не могу. Как можно доработать?

Используйте готовые решения (микросхемы) от известных производителей. Если это сложно в понимании или невозможно купить, тогда упрощайте условие задачи.

[Alt.F4]

Allregia, для меня намного проще все сделать на элементарных компонентах, без микросхем, т.к. что-то купить у нас просто анрил, а заказывать и ждать месяц нет никакого желания...
Alexashka, я поиском много тем прочитал, но так и не нашел подходящего решения, и Ваша ссылка не решает вопроса. Тем более там используется почти такая же схема.
Можно и DC-DC настроить на 4.2В, но зачем???

тогда упрощайте условие задачи

Как бы ее так упростить
Може выходное напряжение DC-DC преобразователя поднять до 4,3В?
Просимулировал: если на IN1 присутствует 4.3В, то на коллекторе Q4 - 0.7В, в результате Q1 не до конца открывается...
Или 0,7В на завторе достаточно для полного открытия mosfet P-channel?
Спасибо.



Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 17 2011, 14:37

[Alexashka]

Alexashka, я поиском много тем прочитал, но так и не нашел подходящего решения, и Ваша ссылка не решает вопроса. Тем более там используется почти такая же схема.
Можно и DC-DC настроить на 4.2В, но зачем???

1.Там есть ссылки на микросхемы которые могут облегчить решение вопроса, но если Вас интегральное решение не устраивает, можно попытаться придумать чтото свое, но полностью надежная схема получится весьма громоздкой.
2.Чтобы облегчить себе жизнь. Или "мы не ищем легких путей"?


Чтобы узнать подходит полевик или нет смотрите такие параметры как Vgs (напряжение открывания) -в Вашем случае максимум 1В, и Rds(on) -максимум 135мОм при 2,5 на затворе. По идее должно хватить для этой схемы. 

[Alt.F4]

но если Вас интегральное решение не устраивает, можно попытаться придумать чтото свое

Я думал на "обычных" транзисторах этот вопрос уже был решен до меня, просто я его найти не могу...

Кстати нашелся косяк в схеме, через встроенный диод Q2 аккум разряжается даже при наличии основного питания.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 18 2011, 09:33

[GetSmart]

Кстати нашелся косяк в схеме, через встроенный диод Q2 аккум разряжается даже при наличии основного питания.

Теоретически, если она работала "так", то это был бы микроток. Это если я правильно понял, что на выходе схемы 4.0 V. Хотя как оно будет 4.0 V Если на входе 4.3 V и мосфет полностью открыт. А если на выходе 4.3 V то как может течь ток через диод Q2, если он будет обратно смещён?

Правильно спроектированная схема (судя по требованиям) должна переключать два мосфета в ключевом режиме с порогом срабатывания по входу в районе 3.5-3.8 В с небольшим гистерезисом. На простых деталюшках сделать можно, но их будет многовато. Одна микруха будет и по площади меньше.

Сообщение отредактировал GetSmart - Mar 18 2011, 10:09

[Alt.F4]

А если на выходе 4.3 V то как может течь ток через диод Q2, если он будет обратно смещён?

А, вот почему ток с батареи утекает. IRLML6402 имеет сопротивление в открытом состоянии 0,065 Ом, в результате при 2А на нем падает 0,13В и на входе я имею 4,17В...

Одна микруха будет и по площади меньше.

Какие самы "доставабельные" (Компэл, Платан)?

[Alexashka]

Я думал на "обычных" транзисторах этот вопрос уже был решен до меня, просто я его найти не могу...

Решен, но для более простых случаев -когда например есть 5 и 12В, а не как в Вашем случае, где разница между аккумом и блоком питания в десятые доли вольта. Тут надо на операционниках делать.
Кстати вся проблема решается одной 6-выводной мелкосхемой, одним полевиком и одним диодом:
Дата$heet
И посмотрите на внутреннюю структуру мелкосхемы. Думаю там не один десяток транзисторов

[Alt.F4]

Подумав я, подумав, и решил все-таки использовать схему из 9 поста.
В качестве зарядника выбирать особо не пришлось, есть только BQ24202.
Мне вот интересно, как будет происходить зарядка.
По алгоритму из даташита, насколько я понял, "зарядник" будет всегда питать батарею, пока напряжение на ней не будет меньше Vo(reg), т.е. 4,2В?
Спасибо.

[GetSmart]

Ещё не понятно - что за нагрузка? Ей почему-то от батареи допускается работать в диапазоне 3.5-4.2V, а от внешнего питания почему-то нет.

Кстати нашелся косяк в схеме, через встроенный диод Q2 аккум разряжается даже при наличии основного питания.

Кто сказал что он разряжается? И при каких напряжениях в трёх точках? (вход, выход, акк)

[Alt.F4]

Нагрузка GSM модем и от батареи она будет работать не более 1мин.

Кто сказал что он разряжается? И при каких напряжениях в трёх точках? (вход, выход, акк)

Я ж написал: IRLML6402 имеет сопротивление в открытом состоянии 0,065 Ом, в результате при 2А на нем падает 0,13В и на входе я имею 4,17В. В этот момент с батареи и утекают милиамперы через встроенный в полевик диод. Но это уже не важно, т.к. в момент потребления 2А заряднику будет "разрешено" подавать напряжение на аккум.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 21 2011, 11:38

[GetSmart]

Я ж написал: IRLML6402 имеет сопротивление в открытом состоянии 0,065 Ом, в результате при 2А на нем падает 0,13В и на входе я имею 4,17В. В этот момент с батареи и утекают милиамперы через встроенный в полевик диод.

Это не так. Диод начнёт проводить миллиамперный ток только при падении на нём выше 0.5 вольт грубо. Можно сказать точно, что при падении до 0.3 вольта ток будет еденицы микроампер или меньше.

Еденицы мка - это на уровне саморазряда аккума.

Alt.F4, с такими номиналами (1 мегаом) печатная плата должна быть покрыта как минимум лаком, чтобы ни пыль, ни влага не создавали микроамперных утечек между контактными площадками. Особенно если девайс будет для уличного применения.

[Alt.F4]

с такими номиналами (1 мегаом)

Вы ошиблись, 105 - это 100К. Или лучше ставить 10К?

[GetSmart]

105 это 1 мегаом. Я не ошибся.
10к неплохой вариант, но т.к. этот резистор будет постоянно грузить акк, то акк ни в коем случае не должен глубоко разряжаться. Значит либо акк должен быть с защитой (как в большинстве акков для сотовых) либо напряжение питания не должно пропадать надолго.

[Alt.F4]

GetSmart, тогда наверное 100К будет лучшим вариантом.
з.ы. не могу никак вставить модель irlml6402.spi в multisim, чтобы прогнать схемку с конкретными элементами. Пробовал качать micro-cap, 9 не запускается из-за ключа, а 10 бета не разрешает использовать свою библиотеку. Скачал LTspice - модель irlml6402.spi тоже не понимает...

[GetSmart]

...
Можно и DC-DC настроить на 4.2В, но зачем???
...
Може выходное напряжение DC-DC преобразователя поднять до 4,3В?
Просимулировал: если на IN1 присутствует 4.3В, то на коллекторе Q4 - 0.7В, в результате Q1 не до конца открывается...
Или 0,7В на завторе достаточно для полного открытия mosfet P-channel?

1. Напряжение надёжного открытия irlml6402 вроде бы от 2.7V. То есть когда на выходе схемы будет +4.3V, то достаточно иметь на затворе +1.6V относительно земли.
2. Схемка работает неплохо только когда разница напряжений между входом и акком в несколько десятых вольта, например 0.3. Тогда этот "недодиф каскад" формирует стабильные логические уровни для управления мосфетами. То есть если на аккуме 4.2V максимум, то на вход желательно подавать 4.5V от DC-DC питальника. А если в эмиттер Q4 включить диод или переход БЭ такого же транзистора, то можно снизить напряжение питальника на 0.5 вольта, до 4.0V.

[Alt.F4]

Схемка работает неплохо только когда разница напряжений между входом и акком в несколько десятых вольта, например 0.3.

А как Вы определили?
При симуляции, вроде разница и в 0,1В работает...

А если в эмиттер Q4 включить диод или переход БЭ такого же транзистора, то можно снизить напряжение питальника на 0.5 вольта, до 4.0V.

С увеличением тока до 2А, на диоде будет падать довольно много. Не подходит.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 22 2011, 08:26

[GetSmart]

А как Вы определили?
При симуляции, вроде разница и в 0,1В работает...

Эх, ля...
Симулятор, симулятор. Избаловали.

Во-первых DC-DC имеет пульсации, во-вторых транзисторы (PNP) могут иметь разную температуру и вследствие разное падение напряжения БЭ, в третьих DC-DC не прецизионный и запас полюбому нужен. В четвёртых, в пятых могу ещё придумать

С увеличением тока до 2А, на диоде будет падать довольно много. Не подходит.

Подходит, подходит.
По этому диоду/транзистору ток будет течь маскимум 100 мка.

Вот ещё. В четвёртых, на разном токе нагрузки будет разное падение на мосфете и внутреннем сопротивлении DC-DC (в том числе проводов). Что вызовет падение напруги на входе ниже чем на аккуме значительно выше какой-то одной десятой. Там вообще в минус уйдёт относительно аккума и схема переключится на аккум. Кроме этого, в пятых, в эти переходные моменты, когда напруги будут близки друг к другу, схема ведёт себя нестабильно.

[Alt.F4]

Подходит, подходит.
По этому диоду/транзистору ток будет течь маскимум 100 мка.

Да! На схему не посмотрел, думал Вы про полевик (хотя там и эмиттера нету, я кретин )
В таком случае повышать входные 4,3В до 4,5В и не нужно. Никогда бы не додумался.
Интересно, какие скачки будут при переключении?

на разном токе нагрузки будет разное падение на мосфете

Я думал схема "недодиф каскада" отталкивается от приложенного к мосфетам напряжения, а не после них.

когда напруги будут близки друг к другу, схема ведёт себя нестабильно.

А каковы критерии это близости напряжений?
В принципе, как Вы предложили, 0.5В падения на Q5 должны решить проблему.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 22 2011, 09:01

[Alexashka]

При симуляции, вроде разница и в 0,1В работает...

Угу. Осталось только найти два транзистора с абсолютно одинаковыми бетта, как в симуляторе
Не говоря уже об остальных параметрах.

PS. Я бы тогда закладывался на какуюнить сборку типа BC857BDW1T1, хотя там тоже не понятно какой разброс в этой паре.
update: не ту полярность привел, исправлено.

[GetSmart]

А каковы критерии это близости напряжений?

У этой схемы, когда напруги на эмиттерах биполяров близки может быть так, что оба биполяра включатся и оба мосфета отключатся. Мосфеты будут проводить ток только через боди диоды. Это значит, что напруга на выходе резко упадёт на 0.5V примерно. Или будет прыгать туда-сюда. Возможна даже автогенерация. Поэтому нужен всегда запас.

Для начала 0.1В как якобы достаточное симулятору. Далее добавить к ним все наихудшие отклонения параметров транзисторов и DC-DC. Эта цифра легко поднимается до 0.5. И даже этого может быть мало если от DC-DC будут идти длинные или тонкие провода.

Ещё нужно гарантировать, что зарядка аккума не будет выдавать более обозначенной напруги, то есть 4.2V.

Сообщение отредактировал GetSmart - Mar 22 2011, 09:25

[Alt.F4]

GetSmart, повышать входное напряжение 4,3В крайне нежелательно...
Кстати на диоде Q5, при наличии основного питания, симулятор показал падение всего 0,15В (при отсутствии основного питания - 0.5В).
Может есть еще варианты преобразования данной схемы?
Спасибо.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 22 2011, 09:42

[GetSmart]

У схемы ещё ещё есть недостаток. На выходе могут быть провалы напряжения до 3.0V. Например когда на акке 3.5 и оба мосфета выключены в переходном режиме, например когда DC-DC только выключился и на нём плавно снижается напруга. Тогда на короткое время (доли сек) на выходе напруга провалится.

Может есть еще варианты преобразования данной схемы?

Выбросить?

[Alt.F4]

Выбросить?

Я бы с удовольствием.
Но заменить отдельной микросхемой не представляется возможным (уже интересовался, цена для меня от 5уе и ждать месяц).
Может есть подобные схемы на транзисторах, только с другим принципом работы? (по форуму кроме этой, больше не найшов)

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 22 2011, 09:53

[GetSmart]

Схем подобных существует много. Где-то в подпространстве. Нужно их оттуда извлечь

Можно добавить в эту схему гистерезис и тогда переходного процесса не будет. Можно поставить опер. Вопросов много по ходу дела возникнет. Например сколько времени девайс будет жить без внешнего питания. Что бы расчитать потребление схемы в режиме ожидания. Если от аккума нужно только передать через модем пару сек а потом отключиться до возобновления внешнего питания - это другая схема.

[Alt.F4]

Например сколько времени девайс будет жить без внешнего питания. Что бы расчитать потребление схемы в режиме ожидания. Если от аккума нужно только передать через модем пару сек а потом отключиться до возобновления внешнего питания - это другая схема.

Да, работать при отсутсвии основного питания будет короткое время, только если брать с запасом, то пусть будет минута, пару сек малова-то.
Устройство будет использоваться в авто. Вообще сразу я и не думал ставить акк, но люди подсказали, что при работе стартера бывают огромные просадки, вплоть до нуля. А ребут проца в это время просто недопустим.
Потребление тоже хочется сделать минимальным...

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 22 2011, 10:18

[Alt.F4]

Может сделать управление ключами с помощью самого дешевого МК, использовать АЦП или компаратор и щелкать по событию?
Правда потребление...

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 22 2011, 11:22

[Aner]

... еще внешний вочъдог не забыть, датчик температуры и тд и тп.
Идея хороша, но что вы будуте делать если программа дешевого или дорогого МК подвиснет в неподходящем месте и вочъдог не поможет?

[GetSmart]

Нагрузка GSM модем и от батареи она будет работать не более 1мин.

Какой у него диапазон допустимых входных напряжений?

[Alt.F4]

Какой у него диапазон допустимых входных напряжений?

min - 3.2V
nom - 4.0V
max - 4.8V

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 22 2011, 11:54

[GetSmart]

А чем не нравится схема в первом же посте, только вместо VD1 P-мосфет? DC-DC на 4.2-4.4V.

[Alt.F4]

А чем не нравится схема в первом же посте, только вместо VD1 P-мосфет? DC-DC на 4.2-4.4V.

Большим падением на VD2 при максимальной импульсной нагрузке.
Плюс сюда добавить небольшую просадку этого же напряжения после DC-DC преобразователя.

[GetSmart]

Большим падением на VD2 при максимальной импульсной нагрузке.
Плюс сюда добавить небольшую просадку этого же напряжения после DC-DC преобразователя.

На шотке можно сделать что падение будет не более 0.5. Например взять 10А шотку. Если на выходе DC-DC будет 4.3V, то на модеме будет 3.8V. Идеальное значение.

А что за просадка на DC-DC преобразователя? Откуда она и сколько это в вольтах?

[Alt.F4]

На шотке можно сделать что падение будет не более 0.5. Например взять 10А шотку. Если на выходе DC-DC будет 4.3V, то на модеме будет 3.8V. Идеальное значение.

О! Тогда и VD1 заменять нет необходимости!

А что за просадка на DC-DC преобразователя? Откуда она и сколько это в вольтах?

Просадка с ХХ до 2А импульсно (модем когда врубается тестит источник питания на 2А).
Заказал lowESR, думаю просадка будет не более 0,2В.

[GetSmart]

О! Тогда и VD1 заменять нет необходимости!

В DPAK корпусах есть сдвоенные шотки. Сюда подходит идеально. Есть ещё в TO-220.

[Alt.F4]

В DPAK корпусах есть сдвоенные шотки. Сюда подходит идеально. Есть ещё в TO-220.

Поищу, что у нас есть.

Совсем забыл, еще напряжение будет падать на ключе по питанию GSM-модема. Буду использовать IRLML6402 (при 2А на нем падает 0,13В, что в принципе немного).
Без ключа нельзя, на форуме говорят, что зависают модемы пока не передернешь питание.
Управлять DC-DC тоже не буду, т.к. от него проц питается через LDO, для лучшего КПД

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 22 2011, 12:58

[xemul]

Может сделать управление ключами с помощью самого дешевого МК, использовать АЦП или компаратор и щелкать по событию?

"Интеграл" выпускает аналоги STM809..STM812. имхо, схема с ними будет более предсказуемой.
С супервайзером/ами стОит добавить шнурок на контроллер, который позволит ему узнать о критическом разряде акка и корректно завершить работу, принудительно удерживая ключ на акк открытым.
У LT есть LTC4090. Если она для Вас хоть как-то доставаема, возможно, это решение "всё в одном" будет интереснее огорода на рассыпухе.

[Aner]

А два незавых импульсника спасут вас наверное.

[Alt.F4]

С супервайзером/ами стОит добавить шнурок на контроллер, который позволит ему узнать о критическом разряде акка и корректно завершить работу, принудительно удерживая ключ на акк открытым.

Мой основной МК не сможет быстро среагировать, у него дел по горло
А акк у меня не разрядиться, я его юзать буду макс 1мин и в спячку до появления осноного питания.

У LT есть LTC4090. Если она для Вас хоть как-то доставаема, возможно, это решение "всё в одном" будет интереснее огорода на рассыпухе.

Увы, но я живу как в лесу...

А два незавых импульсника спасут вас наверное.

Не, это будет сильно круто... дорого.

Мне скинули аппнот на старую версию GSM-модема (сейчас - sim900, был - sim300). В ней есть пример схемы переключения, и что удивительно, на одном плече стоит Шоттки с падением в 0,5В при 2А...
Ну раз производитель так делает, то и я так сделаю, только диоды поставлю в два плеча. Также сделал уважаемый av-master


Зачем параллельно Шоттки поставили 100нФ?
Спасибо.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 23 2011, 13:52

[Krys]

возможно, чтобы заблокировать диод на переменном токе. Когда возникают пульсации в нагрузке, они проходят через кондёр в источник, а там большая ёмкость и стабилизатор, которые это всё погасят. Но наверно проще этот кондёр на землю поставить было...