Переключение питания, с основного на аккумуляторное Опции

[rat]

День добрый. Есть известная в этой ветке форума схема на транзисторах, предложенная уважаемым CADiLO. Вопрос: кто-нибудь ее использовал? Какой операционник или компаратор ставили? Какие отзывы о схеме? Рекомендации?

[M_Z]

День добрый. Есть известная в этой ветке форума схема на транзисторах, предложенная уважаемым CADiLO. Вопрос: кто-нибудь ее использовал? Какой операционник или компаратор ставили? Какие отзывы о схеме? Рекомендации?

Ужас
Такое количество деталей для решения простейшей задачи.
хотя конечно если ни габариты ни цена изделия не волнуют, то такой путь возмоден

[CADiLO]

А вы замените верхнюю пару на стабилизатор с отключением... Оно и уменьшится в деталях по количеству.

[rat]

Ужас
Такое количество деталей для решения простейшей задачи.
хотя конечно если ни габариты ни цена изделия не волнуют, то такой путь возмоден

Предложения приветствуются.

А вы замените верхнюю пару на стабилизатор с отключением... Оно и уменьшится в деталях по количеству.

У Вас есть данные о применении данной схемы? Марка компаратора?

[Kriogen]

Скажите, а для чего так включены транзисторы Q1 и Q2? Как это работает?

[CADiLO]

Слепо пользоваться этой схемой не стоит - это всего лишь структурное решение как вариант реализации переключения.
Взято из апнотесов Maxim-dallas на их зарядные. По поводу компаратора так и сказано - "общего применения" - выбираете сами.

Знаю что делали по этой идее, но конкретных схем не видел. Может кто из тех кто реализовал и поделится....

[vintick]

Я так:
микросхему заряда любую по желанию

Сообщение отредактировал vintick - Oct 31 2012, 09:46

Эскизы прикрепленных изображений

 

[_Pasha]

Я так:

диод D3

[rat]

Я так:
микросхему заряда любую по желанию

Видимо у сборки 7 с 8 и 5 с 6 еще можно соединить ) В серии нормально работает? Транзисторы закрываются?

диод D3

D3 печалит только если основное питание тоже нужно экономить, главное, чтобы не было диода по аккумуляторному напряжению.

[vintick]

Да, ножки на плате соединены. Если (D3) Шоттки 3х амперник
не хочется ставить, то можно не ставить.

[rat]

Да, ножки на плате соединены. Если (D3) Шоттки 3х амперник
не хочется ставить, то можно не ставить.

Еще вопрос - назначение D2 как-то ускользает от меня. Зачем он там?

Сорри, туплю. Понял.

[blackfin]

Есть ещё низковольтные (1.7V to 5.5V) LTC4415- Dual 4A Ideal Diodes with Adjustable Current Limit.

Сообщение отредактировал blackfin - Oct 31 2012, 11:05

[CADiLO]

Насколько я помню LTC стоят около 5 баксов - на рассыпухе в эту цену можно раза три вложиться.

Ну или вместе со стабилизатором и зарядным....

MCP16323T-ADJ - $2.48
FASDRH6D38-5R0 - $0.36
MCP73831T - $0.59
2 сборки полевиков по $0.40
компаратор примерно $0.20

без резисторов/конденсаторов на $4.5 получается

как раз по цене LTC

[M_Z]

Насколько я помню LTC стоят около 5 баксов - на рассыпухе в эту цену можно раза три вложиться.

Ну или вместе со стабилизатором и зарядным....

MCP16323T-ADJ - $2.48
FASDRH6D38-5R0 - $0.36
MCP73831T - $0.59
2 сборки полевиков по $0.40
компаратор примерно $0.20

без резисторов/конденсаторов на $4.5 получается

как раз по цене LTC

Да. Но геморроя гораздо больше.

Несравнимо проще, и главное надежнее, не делать никакого переключения.Аккумулятор подключен постоянно, и мы его только подзарежаем.
Хотя эта версия неприменима с никелькадмиемвыми (и тому подобными) аккумуляторами.
Единственный недостаток такой версии, это если аккумулятор полностью разряжен и подаем внешнее питание, то устройство оживет не сразу, а только после подзарядки аккумулятора до минимального значения. Но если устройство корректно работает с аккумулятором и не убивает его в "0", то проблем реально нет. устройство в любом случае должно в случае разряда аккумулятора до минимального значения отключать все потребляющие устройства и переходить в "условное выключение"

Сообщение отредактировал M_Z - Oct 31 2012, 12:11

[CADiLO]

стабилизатор нужен ? - да
зарядное - тоже

геморрой в 2 сборках полевиков которые будут переключаться по сигналу компаратора????? - никаких проблем
это все можно купить поштучно и места много не наэкономишь....

попробуйте купить LTC - не знаю как сейчас, но еще весной привезти меньше чем 500 штук никто не брался.....


постоянно подключеный и заряжаемый аккумулятор не годится при минусе

[Ildar Belkin]

Кто-нибудь может ткнуть в доку или пояснить принцип работы аналогового ключа на Q1 и Q2 в схеме, приведенной ТС? Я частенько встречаю эту схему во всяких "переключалках". Понимаю зачем включен "наоборот" один из полевиков. Но нигде описания работы такой схемы не нашел.
Меня самого сильно интересует бездиодная коммутация двух источников напряжений, один из которых аккумулятор.
Да и объясните, пожалуйста, зачем там стоит конденсатор 0,1 мкФ? он для первоначального старта всей системы?

[M_Z]

стабилизатор нужен ? - да
зарядное - тоже

это ода микросхема с ценой на уровне 1$, я уже писал об этом.

постоянно подключеный и заряжаемый аккумулятор не годится при минусе

Да емкость падает аккумулятора, да и другие параметры так же ухудшаются. но они точно так же ухудшаются и у отключенного аккумулятора.


хотя конечно дело вкуса. либо создавать компактные и дешевые схемы, либо сложные и соответственно более дорогие схемы.

Сообщение отредактировал M_Z - Oct 31 2012, 12:23

[Snaky]

День добрый. Есть известная в этой ветке форума схема на транзисторах, предложенная уважаемым CADiLO. Вопрос: кто-нибудь ее использовал? Какой операционник или компаратор ставили? Какие отзывы о схеме? Рекомендации?

Не использовал, но
если Vin меньше напряжения Li-Ion cell, то работать не будет, а если больше то схема провалит испытания на безопасность по IEC/EN61010, IEC/EN60950 и подобных, т.к. при замыкании сток-исток Q3 ток в батарейку практически ничем не ограничен.
big-bada-boom

[Ildar Belkin]

Кто-нибудь может ткнуть в доку или пояснить принцип работы аналогового ключа на Q1 и Q2 в схеме, приведенной ТС? Я частенько встречаю эту схему во всяких "переключалках". Понимаю зачем включен "наоборот" один из полевиков. Но нигде описания работы такой схемы не нашел.
Меня самого сильно интересует бездиодная коммутация двух источников напряжений, один из которых аккумулятор.
Да и объясните, пожалуйста, зачем там стоит конденсатор 0,1 мкФ? он для первоначального старта всей системы?

Разобрался сам. Просто надо было почиркать на бумажке.

Хочу сказать CADiLO, в очередной раз Спасибо за схемное решение,
а ТС - Спасибо, что поднял эту схему.

Мысли забурлили...

А вы замените верхнюю пару на стабилизатор с отключением... Оно и уменьшится в деталях по количеству.

А разве, если на выходе выключенного стабилизатора будет присутствовать напряжение от батареи - её(микросхемы стабилизатора) выходной каскад(силовой ключ) не пробьет?

Сообщение отредактировал Ildar Belkin - Oct 31 2012, 14:34

[krdmitry]

Я так:
микросхему заряда любую по желанию

Вопрос: доводилось ли кому-нибудь использовать подобную схему, но с сигналом POWER GOOD от DC/DC внешнего питания на затвор вместо компаратора? Есть ли подводные камни с таким вариантом?

[vintick]

Смотря на каком пределе понижения ор сработает и
за какое время. А если DC вообще пропадет, то
каким он будет.

[Ildar Belkin]

По поводу схемы CADiLO, которую привел в первом посте ТС.
Загнал я её в MultiSIM Workbench, проверил уровни напряжений во всех режимах на всех стоках истоках затворах + еще теоретически почиркал чтобы совсем уж убедится.
Оказалось, что схема нормально работает даже если входное напряжение ниже напряжения батареи из-за того, что стоит компаратор. Его кстати судя по всему нужно питать именно от аккумулятора и отключение аккумулятора "на горячую" недопустимо в данном случае.

Я имею ввиду работает - т.е. в случае снижения и фиксации уровня напряжения с сети, схема работоспособна - идет работа на аккумуляторе.
Что например имеет место когда скажем есть солнечная батарея в качества "сетевого" источника питания

Сообщение отредактировал Ildar Belkin - Nov 1 2012, 09:36

[ANV]

А почему не использовать два ключа (Т1 и Т2) коммутирующие аккумулятор на выход схемы, затворы ключей соединены вместе и через резистор замыкаются транзистором (Т3) на землю. К слову, управляет последним транзистором проц, когда напряжение на батарее упадёт, проц выключит всю схему. Входное напряжение с БП поступает через диод сразу на выход схемы. На затворы двух ключей Т1 и Т2 через маломощный диод поступает напряжение с БП. Если напряжение с БП есть и оно выше напряжения аккума (а оно должно быть выше), всё ок, ключи заперты, девайс работает от БП. Как только БП отключили транзистор Т3 (он должен быть открыт в это время) откроет силовые ключи Т1 и Т2 - девайс работает от аккумулятора.

[Snaky]

Оказалось, что схема нормально работает даже если входное напряжение ниже напряжения батареи из-за того, что стоит компаратор. Его кстати судя по всему нужно питать именно от аккумулятора и отключение аккумулятора "на горячую" недопустимо в данном случае.

Если развернуть Q1 и Q2 так чтобы встроенные диоды соединялись катодами, то питать компаратор можно будет из этой точки - там напряжение будет всегда когда есть хотя бы один из источников питания. Тогда батарею можно будет менять "на горячую". Подтяжку R2 тоже перенести к этой точке.

Я имею ввиду работает - т.е. в случае снижения и фиксации уровня напряжения с сети, схема работоспособна - идет работа на аккумуляторе.

Так это вроде ее основное назначение и есть :>

Что например имеет место когда скажем есть солнечная батарея в качества "сетевого" источника питания

С солнечными не так просто. У этой схемы без доработки будут практические проблемы. У солнечной панели выходное напряжение на ХХ подскакивает сразу до номинала даже при небольшом освещении. Что произойдет:
1. При отсутствии освещения работаем на батарее
2. Появился свет - появилось напряжение на Vin. Его замечает компаратор и переключает питание на внешний источник.
3. Солнечная панель нагружается и напряжение падает (света мало - мощности не хватает чтобы обеспечить нагрузку током), схема возвращает питание на батарею.
4. Солнечная панель снова на ХХ и напряжение прыгает обратно. Дальше см. п.2.

В результате осцилляция и схема будет прыгать между источниками питания десятки раз в секунду.
Гистерезис тоже не спасет, потому что проседать напряжение может практически до нуля - никакого гистерезиса не хватит.
Поэтому для солнечных панелей делают Maximum power point tracking обычно.
От них хорошо аккумуляторы заряжать, т.к. аккумулятору можно ток ограничить и поддерживать напряжение на входе на каком-нибудь рабочем уровне путем регулирования отбираемого тока. А вот нормальной нагрузке ток уже не ограничишь - ей надо столько сколько надо. А по напряжению на панели заранее не предскажешь сколько тока она может выдать.

Это все справедливо не только для солнечных панелей, но и вообще для случаев когда нагрузка может иногда потребовать току больше чем потянет внешний источник, или подключили источник со слишком высоким внутренним сопротивлением.

Еще вариант - задержку переключения ввести: т.е. после перехода на батарею оставаться на ней хотя бы пару секунд независимо от уровня напряжения на Vin. В таком случае осцилляция превращается в более редкие периодические попытки переключения на внешний источник, а там либо освещение увеличится либо нагрузка станет менее требовательной.

[M_Z]

Полностью поддерживаю Snaky
Можно конечно заменить верхнюю пару транзисторов диодом, как предлагалось выше. Это действительно грамотное решение. Потеря напряжения от внешнего источника на ~0,5В не существенна. Немного увеличили это напряжение и нет проблем.

Но гораздо проще не делать переключения, а аккумулятор подключен постоянно к схеме. От внешнего источника осуществляем только позарядку аккумулятора. И тогда хоть от солнечной батареи подзаряжай, проблем никаких.

Сообщение отредактировал M_Z - Nov 1 2012, 13:17

[Ildar Belkin]

Так это вроде ее основное назначение и есть :>

Я хотел сказать, что в данном случае не будет где-нибудь сквозных токов, которые потекут. Я видел схемы, где нужно чтобы основной источник напряжения был минимум не ниже чем напряжение батареи. Реализация разная.

По поводу развернуть Q1 Q2 надо подумать.
МPPT тоже изучал тему. Не всегда их целесообразно применять.
Без доработки схемы, подключать солнечную батарею, конечно, нельзя будет. Я понимаю это. Имел ввиду то, что схема не сгорит, если напряжение с батареи как основного источника станет равным или ниже, чем значение напряжения на аккумуляторе.

А так да, я с Вами полностью согласен.

Можно конечно заменить верхнюю пару транзисторов диодом, как предлагалось выше. Это действительно грамотное решение. Потеря напряжения от внешнего источника на ~0,5В не существенна. Немного увеличили это напряжение и нет проблем.

Будет проблема - мне вот надо запитать 4е паралельно подключенные по 3Вт светодиодные лампы от 12-16В. На 0,5В падения будет (если каждая лампа потребляет по 700мА) - худо бедно 1,4Вт - и это всего с 4мя лампами.

Но гораздо проще не делать переключения, а аккумулятор подключен постоянно к схеме. От внешнего источника осуществляем только позарядку аккумулятора. И тогда хоть от солнечной батареи подзаряжай, проблем никаких.

В буферном режиме не хотелось бы использовать - так как всетаки как уже обсуждалось, снижается срок службы их. Да и пухнут они частенько со временем как показывает практика. Однако, года 3-4 SLA отработает так он-лайн без проблем.
Да и хотелось бы отключать все таки иногда полностью питание - так что напрямую подключенная батарея не подходит

[Snaky]

Но гораздо проще не делать переключения, а аккумулятор подключен постоянно к схеме. От внешнего источника осуществляем только позарядку аккумулятора. И тогда хоть от солнечной батареи подзаряжай, проблем никаких.

Проще, но энергоэффективность меньше :> Тут уже приводил пример - зарядка имеет право не работать если условия неподходящие для заряда лития, тогда при наличии источника внешней энергии прибор все равно будет кушать батарейки. Как раз аналогичную задачу решал недавно и не стал делать такой простой вариант - подумал что не смогу объяснить потребителю почему это прибор подключенный к солнечной батарее посреди лета где-нибудь в австралийской пустыне (T=+45C например) будет рабтать на батарейках до упора и не использовать внешнюю энергию.
Хотя для мобильных устройств где аккумулятор == основной источник - ваше предложение самое то.

По поводу развернуть Q1 Q2 надо подумать.

Можно не думать - то же самое :> Погуглите back-to-back MOSFETs - и так и эдак делают, главное чтобы диоды были в противоположном направлении включены - это главная цель такого включения.

[Aner]

Полностью поддерживаю Snaky
Можно конечно заменить верхнюю пару транзисторов диодом, как предлагалось выше. Это действительно грамотное решение. Потеря напряжения от внешнего источника на ~0,5В не существенна. Немного увеличили это напряжение и нет проблем.

Но гораздо проще не делать переключения, а аккумулятор подключен постоянно к схеме. От внешнего источника осуществляем только позарядку аккумулятора. И тогда хоть от солнечной батареи подзаряжай, проблем никаких.

заменить верхнюю пару транзисторов диодом - плохо по многим причинам. Одна из которых падение, при токе в 2A - 1W на диоде не хочу терять.

[rat]

заменить верхнюю пару транзисторов диодом - плохо по многим причинам. Одна из которых падение, при токе в 2A - 1W на диоде не хочу терять.

2А там бывают редко и короткими импульсами. Если основное питание например автомобильная бортсеть, то экономить его причин вроде нет.

[Ildar Belkin]

:> Погуглите back-to-back MOSFETs

А дак вот как эта схема включения называется. Спасибо

[M_Z]

В буферном режиме не хотелось бы использовать - так как всетаки как уже обсуждалось, снижается срок службы их. Да и пухнут они частенько со временем как показывает практика. Однако, года 3-4 SLA отработает так он-лайн без проблем.

если заряжать аккумулятор не до максимума емкости а %80, то проблема вспучивания отсутствует. у нас уже 5лет есть статистика, вполне положительная. Что касается варианта отключения аккумулятор, приналичии внешнего питания, то так же не желательно зарежать его до максимума(эти рекомендации можно найти у производителей аккумуляторов. при длительном хранении рекомендуется чтоб аккумулятор был заряжен на 50%).
Еще есть рекомендации что нельзя заряжать аккумулятор на минусовых температурах большим токами (1С). А вот малыми токами, допустимо.

Да и хотелось бы отключать все таки иногда полностью питание - так что напрямую подключенная батарея не подходит

ну ключик управляемый контроллером по питанию GSM модуля, это святое дело. конечно нужен.

[Aner]

Еще есть рекомендации что нельзя заряжать аккумулятор на минусовых температурах большим токами (1С). А вот малыми токами, допустимо.

недопустимо никакими токами заряжать аккумулятор на минусовых температурах, там запускается хим реакция разрушения тонких пленок при минусовых температурах хоть большими хоть малыми токами. Приведет к проблеме с аккумом, но чуть позже и всего.

[Ildar Belkin]

просимулировал в MultiSim WorkBench вот такую модификацию. Получаются сквозные токи между основным источником и батареей в моменты переключений.
Что делать? сделать dead time??
Если да - то уже действительно лучше купить какую-нибудь МС для выполнения всего в одном корпусе.
Кстати, а есть какие-либо МС заменяющие "всё это"+зарядку для SLA аккумулятора?



Сообщение отредактировал Ildar Belkin - Nov 19 2012, 17:49

[SergOv]

Кстати, а есть какие-либо МС заменяющие "всё это"+зарядку для SLA аккумулятора?

Зачем вообще что то переключать ?
Ключ на выходе может понадобиться только для отключения батарейки при разряде, ну еще для защиты от КЗ, возможно, хотя для этого достаточно и предохранителя самовосстанавливающегося..
Все остальное должна делать схема заряда, вдувающая положенное напряжение в батарейку с ограничением тока. )))))
Батарейка в буфере, заодно и скачки тока будет сглаживать.
Для импульсного режима работы, вообще можно делать ток источника чуть больше тока заряда, остальное от батарейки нагрузка отъест.
Конечно, это все в том случае, если со скоростью заряда не выделываться, с защитами всевозможными ...
... но это совсем другая схемотехника ...

Сообщение отредактировал SergOv - Nov 20 2012, 19:07

[Ildar Belkin]

Зачем вообще что то переключать ?

Насколько я понимаю, если ничего не переключать, то нужны диод или диоды для развязки основного источника и батареи. Зарядка должна работать только как зарядка для аккумулятора. Как она будет выдавать нужное для схемы напряжение если это же напряжение и ограничено схемой ограничения по току?
Либо я не понимаю о какой схеме идет речь.
Вы не могли бы хотя бы набросок сделать схемы той, что Вы имеете в виду?

[SergOv]

Насколько я понимаю, если ничего не переключать, то нужны диод или диоды для развязки основного источника и батареи. Зарядка должна работать только как зарядка для аккумулятора. Как она будет выдавать нужное для схемы напряжение если это же напряжение и ограничено схемой ограничения по току?

Нагрузка в этом случае должна питаться напряжением в диапазоне 11 - 14 вольт.
Больше 14 вольт на гелевые SLA давать нежелательно, при 10,5 вольтах желательно отключать все с целью защиты батарейки от глубокого разряда.
Ограничение по току 0,1 С, при исправной батарее, будет в районе 13,2 - 13,5 вольт.
Диод - да, нужен с выхода источника питания на зарядку и нагрузку. Обратная связь на источник - после диода берется.

Сообщение отредактировал SergOv - Nov 21 2012, 10:51

[Ildar Belkin]

вот нашел документ от TI про свои микрухи серии bqSWITСHER.
Там разрисованы разные схемы подключения. Можно и без этих микрух делать.

топологии UPS

Сообщение отредактировал Ildar Belkin - Nov 21 2012, 14:15

[kan35]

Если в устройстве применяется LiIon, то применять следует спец. микруху, например от TI bq24070. Лучше самому не сделать.

В случае же применения других аккумуляторов, конечно, все не так просто. Я применял схему аналогичную как в первом сообщении. Транзисторы использовал сборные,так что все получилось не так уж дорого и не так уж массивно. Аккум был 12В свинцово-кислотный. В схеме так же присутствует зарядка аккума с контролем тока и напряжения на TPS61165DRVT. Вообще то это контроллер питания светодиодных линеек, но как выяснилось 12В-аккум заряжать от 3.6В ей можно так же хорошо.
Единственные нюанс системы в том, что управляет всем микроконтроллер в реалтайме, без компараторов и прочего. Даже при этом STM32 жрет не так много электричества - нормально для трекера. Мониторинг внешнего питания происходит "аналоговым вочдогом", оцифровка - около 10k/sampl на сигнал - этого хватает, чтобы происходило безболезненное переключение на аккум. При разряде аккума ниже определенного порога микроконтроллер сообщит на сервер об этом и выключит подачу питания аккума при этом происходит полный разрыв цепи питания и ток не течет.
Самое сложное тут пожалуй - управление TPS61165DRVT когда не подключен аккумулятор - она очень быстро разгоняется до 40В что опасно и требует особого отношения к коду, который ей управляет (у меня микроконтроллер непрерывно автоматом определяет подключен или не подключен внешний аккум по напряжению и току в него). Или например когда аккумулятор на горячую отключается - нужно мгновенно загасить драйвер. Это сложновато, зато интересно)). Надеюсь кому нибудь пригодится:
Схема