Источник питания для SIM900 с входным напряжением 30-50V Опции

[Pasha_a13]

Добрый день!

Поделитесь пожалуйста опытом (если он имееться) - необходимо запитать устройство в котором используется модуль sim900 с обвязкой от внешнего питания напряжением 30-50 вольт.

Планирую преобразование делать в два этапа:
- первое преобразование с 30-50 вольт до 12-и вольт (от 12 вольт через преобразователи будет запитываться дополнительная обвязка sim900)
- второе преобразование с 12 до 4.2, необходимое для питание модема. Планирую использовать рекомендованный ST1S10.

Пока стопорнулся на первом этапе преобразования...
Рассматриваю как вариант использовать TPS40200 с внешним транзистором, однако думаю не будет ли проблем с помехами (устройство будет довольно компактное и ужатое по габаритам).

Подскажите пожалуйста какие порекомендуете варианты первого преобразования либо вообще возможно другие пути решения?

Спасибо!

[Romashki]

ST1S14, она правда на 48 В входного, но можно както пару вольт погасить... диодами или еще чем...

[artkam]

Существует в природе микросхема MAX5035, она до 75В входного "держит"...

[Pasha_a13]

Спасибо большое за ответы! Микросхемы действительно похоже то что нужно. Проработаю вопрос по поводу того что возможно хватит и 48 вольт, всетаки ST1S14 более удобная с точки зрения монтажа и с точки зрения стоимости. Сейчас скачал даташиты на обе микросхемы, буду изучать их более досконально.

[Aner]

У LT выпускаются до 80...85 Вольт входного, еще пару лет назад использовали, сразу не вспомню. ST1S10 не советую, поскольку плохо у неё с защитами как по входу так и по выходу. Макет то работать может и будет, а вот как тестирование пойдет с мощными имп. помехами то ... . ST1S14 надежнее 10-и. Еще смотрите в сторону MPS, например MP4462, у MP4560 ...55V входное и другие.

[Plain]

возможно хватит и 48 вольт

Гадания/заклинания в этом деле не помогут, должен быть разумный запас.

Но топология buck всё равно подразумевает дополнительную защиту выхода. Если нужен относительно безопасный преобразователь, рассмотрите SEPIC — его возможно сделать, например, на каком-нибудь UC2842...UC2845 и т.п.

[Pasha_a13]

Добрый вечер!
Решил попробовать всетаки применить в качестве источника питания TPS5430, т.к. ограничения по напряжению максимальному немного уменьшились, входное напряжение 20-30Vdc.
Однако наткнулся на проблему с выбросами как в меньшую так и в большую сторону.
Для проверки в режиме импульсной нагрузки (GPRS) соорудил имитатор нагрузки с помощью резистора 2Ohm 5W и полевика, который коммутирую с определенной частотой таким образом имитируя импульсную нагрузку.
Осцилограмы в приложении.
В одной клеточке 1 вольт.
На первом фото осцилограмма на выходе, на втором в случае когда дополнительно подгружаю выход схемы постоянной нагрузкой 50Ом(ток приблизительно 0.1А). При этом амплитуда пульсаций уменьшаеться.
На третьем фото осцилограмма на выходе дополнительного LC фильтра. Индуктивность 220мкГн, емкость тантал 440 мкФ. В одной клеточке 0.1 вольта.
На четвертом фото я смог заснять короткие положительные импульсы амплитудой больше 2-х вольт (итого в общем 6 вольт). Они настораживают.

Подскажите пожалуйста что можно сделать в данной ситуации? Как уменьшить амплитуду пульсаций?
Или всетаки лучше не связываться с данным стабилизатором и применить другой?
Просто данные стабилизаторы есть в наличии.

Спасибо!
С уважением, Pasha!

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Microwatt]

Кажется, очень похожую задачку решал.
http://www.microwatt.com.ua/catalog/DCDCcon/ML18/
SEPIC

[Pasha_a13]

Кажется, очень похожую задачку решал.
http://www.microwatt.com.ua/catalog/DCDCcon/ML18/
SEPIC

Добрый вечер!
Спасибо, посмотрел.
Параметры меня практически устраивают кроме выходного тока в 1А, мне желательно бы 2А.
И вопрос в том как он себя будет вести при такой импульсной нагрузке?
Не знаю удобно ли спрашивать какая микросхема стоит в этом источнике (чтобы хоть как-то представлять как он будет себя вести), ведь Вы хотите продать мне готовое устройство....

Просто купить готовое устройство это конечно хорошо, но хотелось бы разобраться в нюансах работы таких источников питания.

С уважением, Pasha!

[Microwatt]

Павел, какие могут быть секреты в велосипеде? Что тут скрывать?
Пока у Вас личная почта не работает.

Это просто пример построения SEPIC на такие напряжения. Там обычная UC3844 и частота 150кГц.
Я почему-то понял из Вашего сообщения, что требуется всего ватт 5-6. Пару штук мне погоды не делают, думал подарить, пересылка тут, внутри, просто.
В этой топологии напряжение на ключе и ток равны сумме входного и выходного. Поэтому, с ростом разности входного-выходного эффективность схемы падает. Теплоотводом на печати при 2А уже можно и не обойтись. Да и разделительная керамика на 100 вольт не так часто попадается.
Более гибкий вариант - прямоход. Там использование ключа и диодов получше. Ключ придется 200-вольтовый. У меня в линейке прямоходов (там же, семейство ML17.ХХ) IRFR9N20 стоят. Была версия 12 и 15 вольт, но на 12 вольт и выше SEPIC оказался технологичнее.
В прямоходе два моточных, но они относительно просты. Сердечники ЕЕ20 вполне 25 ватт должны потянуть.

[Pasha_a13]

Доброе утро, Microwatt!
Моя почта developer1984@ukr.net.
Спасибо за желание помочь и полезную информацию.
Я подумал и всетаки решил разделить эту задачу на два отдельных преобразователя - первый будет из 30-50 вольт давать на выходе 20 вольт, а второй будет уже из этого напряжения формировать нужные мне 4 вольта для питания модема.
Просто есть
во-первых вариант входного напряжения когда оно будет относительно строго 18-20 вольт и при этом у меня возможно получиться обойтись более простым преобразвателем,
а во-вторых у меня еще дополнительная обвязка будет которая будет иметь напряжения рабочие порядка 12 вольт, потому я после 20-и вольтового входного преобразователя разветвление сделаю и поставлю преобразователи на нужные мне 12 и 4 вольта.
Просто у меня пока еще структура моего устройства не до конца вырисовалась, я еще обдумываю детали.
Пока ясна точно задача что нужно подобрать хороший преобразователь 20/4 вольта с выходным током до 2 ампер и хорошей реакцией на импульсную нагрузку.
Я посмотрел микросхемы SEPIC преобразователей, честно говоря я на этом форуме первый раз услышал о них. До этого я в основном имел дело с цифровой схемотехникой и мало касался источников питания. В основном использовал TPS5430. Проблема возникла когда стало необходимо использовать sim300-900 модемы. Я посмотрел на микросхемы и у них везде написано ток 1 Ампер. Чем это вызвано?
И есть ли вариант какого-то преобразователя с меньшей обвязкой? Чтобы небыло необходимости в уникальных моточных изделиях, а можно было что-то массовое использовать.
Я почитал про ST1S10, но почему-то здесь многие плохо о их надежности отзываются, порекомендовали ST1S14. Еще не успел заказать эту микросхему чтобы попробовать что она из себя представляет.

С уважением, Pasha!

[wim]

Как уменьшить амплитуду пульсаций?

ПМСМ у Вас путаница в терминологии. Пульсации на выходе импульсного источника питания - это сглаженные фильтром импульсы коммутации. А то, что Вы называете пульсациями, это переходный процесс.
Амплитуда выбросов при переходном процессе определяется запасом устойчивости по фазе петли ООС. Чем больше запас, тем меньше амплитуда. И наоборот - всё, что увеличивает запаздывание фазы в петле, ухудшает переходный процесс. Вот "дополнительный" LC-фильтр в общем ситуацию ухудшает. Теоретически частотной коррекцией ООС можно получить апериодический переходный процесс, т.е. вообще без выбросов, но у TPS5430 цепи частотной коррекции находятся внутри микросхемы, поэтому возможности манёвра ограничены. Кроме того, это ограничивает выбор индуктивности и емкости фильтра, потому что он тоже входит в цепь ООС.
ПМСМ для таких микросхем с внутренними цепями частотной коррекции надо либо повторять один-в-один "типовые решения", либо хорошо их обсчитывать, благо данные они приводят.

[Pasha_a13]

ПМСМ у Вас путаница в терминологии. Пульсации на выходе импульсного источника питания - это сглаженные фильтром импульсы коммутации. А то, что Вы называете пульсациями, это переходный процесс.
Амплитуда выбросов при переходном процессе определяется запасом устойчивости по фазе петли ООС. Чем больше запас, тем меньше амплитуда. И наоборот - всё, что увеличивает запаздывание фазы в петле, ухудшает переходный процесс. Вот "дополнительный" LC-фильтр в общем ситуацию ухудшает. Теоретически частотной коррекцией ООС можно получить апериодический переходный процесс, т.е. вообще без выбросов, но у TPS5430 цепи частотной коррекции находятся внутри микросхемы, поэтому возможности манёвра ограничены. Кроме того, это ограничивает выбор индуктивности и емкости фильтра, потому что он тоже входит в цепь ООС.
ПМСМ для таких микросхем с внутренними цепями частотной коррекции надо либо повторять один-в-один "типовые решения", либо хорошо их обсчитывать, благо данные они приводят.

Спасибо за развернутый ответ!
Я действительно неправильно выразился насчет пульсаций. Я имел ввиду именно переходной процесс.
Понял насчет TPS5430. Подскажите пожалуйста какую микросхему можно было бы использовать в моем случае и которую бы можно было более гибко настроить под себя чтобы уменьшить величину выбросов во время переходного процесса.
Решит ли проблему если я возьму импульсный преобразователь с более высокой частотой работы?

С уважением, Pasha!

[Pasha_a13]

Попробовал погонять в таком же режиме микросхему L4978.
Результаты в приложении.
У нее переходной процесс чисто ступенькой однако без сильных выбросов.
На первом фото в 1 клетке 1 вольт. На втором фото 0.1 вольт без постоянной составляющей.
При общем напряжении 4.2 вольта амплитуда ступенек получается 0.1-0.2 вольта.
Как можно еще уменьшить амплитуду ступенек или не стоит пытаться еще улучшить ситуацию?
Я понимаю что можно дальше еще поставить доплолнительные фильтры, просто подумал может можно подкорректировав обвязку самой микросхемы улучшить форму выходного напряжения.
Правда преобразователь допольно сильно "жужжит". Если уменьшить выходную емкость до 47мкФ то работает тише однако выбросы большие. Ставлю еще дополнительно 440 мкФ тантал , выбросы как на фото, однако громче работает.
В даташите на микросхему нарисовано как она должна реагировать на импульсную нагрузку....там есть всплески но нет ступеньки.
Отчего может быть ступенька?
Индуктивность правда у меня больше чем в даташите - 150мкГн.

Сообщение отредактировал Pasha_a13 - Feb 28 2013, 11:49

Эскизы прикрепленных изображений

 

[wim]

какую микросхему можно было бы использовать

Тут опасно что-то советовать - ведь проблема не столько в микросхеме, сколько в умении её использовать. Озвученная в соседней ветке амплитуда выброса 0,1 - 0,3 В - вполне умеренное требование для большинства ШИМ-контроллеров. У TPS5430 в даташите тоже вполне приличный переходный процесс.
Общие рекомендации примерно такие:
Для того чтобы выходное напряжение меньше зависело от нагрузки, нужно уменьшать выходной импеданс, т.е. увеличивать выходною емкость.
Выбор между voltage-mode и current-mode неоднозначен - у current-mode обратная связь пошустрее, но выходной импеданс больше, потому что это фактически управляемый источник тока. ПМСМ, лучше всего контроллер с управлением по напряжению (voltage-mode) и с функцией voltage-feedforward - у него передаточная функция не зависит от входного напряжения, как и в current-mode.
Если непременно нужен дополнительный фильтр, берите обратную связь с выхода первого фильтра, потому что иначе получится двузвенный фильтр и не факт, что контроллер сможет с таким работать.

Решит ли проблему если я возьму импульсный преобразователь с более высокой частотой работы?

Нет. При более высокой частоте коммутации можно поднять повыше частоту единичного усиления в петел ООС, т.е. уменьшить длительность переходного процесса, но само собой оно не сделается.

Отчего может быть ступенька?

Если на выходе есть фильтр, это может быть падение напряжения на сопротивлении обмотки дросселя.

преобразователь допольно сильно "жужжит".

Это он неустойчиво работает. Если выложите схему, можно будет его помоделировать.

[Pasha_a13]

win, спасибо за ответ!

Моя схема в приложении.

По поводу увеличения выходной емкости - но я так понимаю что ее тоже нельзя делать слишком большой, ведь чем больше эта емкость тем дольше выход на режим микросхемы. Бросок тока в начальный момент я так понимаю больше не станет, т.к. последовательно индуктивность стоит.
Я правильно понимаю что чем больше выходная емкость тем лучше преобразователь справляется с бросками тока(т.к. короткие импульсы тока выходная емкость может погасить за счет собственных запасов энергии) и если их длительность будет маленькая (пусть даже они будут довольно частые) то я могу не увидеть уже как таковых переходных процессов на выходе?
По поводу физики процесса - емкость у нас накапливает заряд
Q=(C*U^2)/2;
Q = I*t;
(C*U^2)/2 = I*t;
Исходя из этого в какой-то степени можно оценить порядок времени в течении которого заряженный конденсатор сможет поддерживать нужный ток:
допустим выходная емкость стоит 2200мкФ, ток равен 2А, напряжение 4В.
Итого
t = (C*U^2)/(2*I) = (2200*10^(-6))*(4^2)/(2*2) = 0.0088 c.
Я правильно понимаю что если у меня к примеру импульсная нагрузка будет потреблять ток в 2А импульсами длительностью менее 1мкс то впринципе эти импульсы тока погасит емкость выходная без особого провала напряжения?
Или я что-то путаю?

Я наверное неправ что поставил имеющуюся у меня индуктивность 150мкГн, ведь в даташите стоит 126 мкГн.
Попробовал подключить параллельно имеющейся индуктивности еще одну индуктивность 200мкГн.
В итоге жужжание практически прекратилось и ступенька немного уменьшилась.
Фото без и с дополнительной индуктивностью в приложении.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Microwatt]

А требования к мощности внятно описать можно? Какая-то путаница в сообщениях.
По выходу 12 вольт то 0.5, то 2 ампера. По выходу 4 вольта - то ампер, то два...
Если это действительно микросекундные всплески потребления, то фильтры их поглотят. Если миллисекунд 5-10, то нужно иметь запас маневровой мощности, но можно тепло рассчитывать по среднему. теплоемкость конструкции и несколько секунд повышенного потребления спокойно поглотит.
Напряжение 4 вольта - на батарею работать, похоже, собрались?
А вот 12 вольт - насколько там стабильность важна для обвязки? Только же реально допустимая, а не 0.1%, как часто автоматом отвечают.
Изделие разовое или сколько штук планируется? От этого само решение может сильно меняться.
Короче, четче ТЗ нужно дать, а картинки в определенных точках - потом. Возможно, колебания выхода при переходном процессе и вообще не вопрос.

[Pasha_a13]

Прощу прощения за возникшую путаницу. Просто ТЗ немного корректировалось в процессе.
Диапазон входных напряжений: 15-30 вольт.
Выходных напряжений должно быть в идеале 4 разные:
1) 4.0(+/-0.2) вольта для питания GSM модема (потребление импульсное, максимальный ток потребления 2А),
2) 3.0 вольта для питания контроллера и другой логики (потребление более-менее стабильное, максимальный ток потребления 0.2А),
3) 5-6 вольт для питания зарядного устройства аккумулятора(ток потребления максимум 1А),
4) 12(+/-1) вольт для питания периферии(потребление не более 0.5А).
Исходя из этого схему питания решил организовать следующим образом -
на входе ставлю первый преобразователь входное напряжение -> 12 вольт (нужны для периферии и от него я возьму напряжения для остальных преобразователей). Ток выходной у этого преобразователя должен быть не менее 2А чтобы хватило для остальных источников. Требования к пульсациям здесь не столь большие, допустимы пульсации я так полагаю где-то 0.5-1.0 вольт и больше. Питание периферии пущу через дополнительный LC-фильтр чтобы убрать эти пульсации.
Дальше от 12 вольт я запитываю три преобразователя:
1) 12->4.0 вольта,
2) 12->3.0 вольта,
3) 12->5-6 вольт.

Самые большие требования по пульсациям и качеству работы к преобразователю 12->4.0 вольта, который будет использоваться чисто для питания модема. Собственно с ним я и колупаюсь.
Устройств будет сделано в двух экземплярах и они будут работать между собой через GPRS собирая данные на одном объекте и передавая их на другой где они будут обрабатываться. Однако стоимость для меня важна, у меня нет финансовой возможности использовать сильно дорогие преобразователи, уникальные комплектующие и т.п.
К тому же для меня в данный момент важной задачей является не просто сделать это устройство а еще и максимально извлечь для себя полезную практику по нюансам и вопросам связанным с импульсными источниками питания. Потому и лезу в глубину процессов.

[wim]

если у меня к примеру импульсная нагрузка будет потреблять ток в 2А импульсами длительностью менее 1мкс то впринципе эти импульсы тока погасит емкость выходная без особого провала напряжения?

На микросекундах - да, а на миллисекундах дроссель тоже будет участвовать. Он ведь инерционный элемент по отношению к току.

Попробовал подключить параллельно имеющейся индуктивности еще одну индуктивность 200мкГн.
В итоге жужжание практически прекратилось

Помоделировал (парметры танталов поставил приблизительно). В авторском варианте запас устойчивости по фазе 7 гр., что очень мало. Я бы использовал другую цепь коррекции - там запас устойчивости получше будет.
Ступенька может быть, кстати, из-за разводки платы - вход FB может получать добавку из-за падения напряжения на сопротивлении общего провода. Собс-но, это поверяется в статике сравнением выходного напряжения с нагрузкой и без нее.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Pasha_a13]

Помоделировал (парметры танталов поставил приблизительно). В авторском варианте запас устойчивости по фазе 7 гр., что очень мало. Я бы использовал другую цепь коррекции - там запас устойчивости получше будет.

Я так понимаю если я уменьшу индуктивность то у меня увеличиться запас устойчивости? или я неправ?

[wim]

если я уменьшу индуктивность то у меня увеличиться запас устойчивости?

Тут нет такой простой зависимости.

[Pasha_a13]

Тут нет такой простой зависимости.

подскажите пожалуйста как мне улучшить ситуацию? какой-то наиболее простой метод как выйти из ситуации без сильного углубления в большие формулы.

[Pasha_a13]

Странная ситуация. Сегодня попробовал погонять в таком же режиме LM2576T-ADJ.
Ведет она себя так же как и L4978, т.е. имеет "ступеньку" в выходном напряжении.
Осцилограммы выходного напряжения 1 вольт/клетка и 0.1 вольт без постоянной составляющей прилагаются.
В даташите правда на диаграмме импульс тока идет не с нулевого тока а начиная с постоянного тока 0.5А.
Нагрузил дополнительно постоянной нагрузкой 10 Ом, при этом получил 0.4А и на выходе напряжение стало практически соответствовать даташиту.
Осцилограммы выходного напряжения с дополнительной нагрузкой прилагаются.
Я вот читал что эту микросхему используют для питания модемов GSM и вроде бы хвалят.
Но как быть с этими "ступеньками", не создадут ли они проблем в работе модема?
Существует ли стабилизатор который бы хорошо отрабатывал броски выходного тока от нуля до 2-3Ампер? Просто интересно для самообразования.
Или это нормальная реакция стабилизатора на броски тока на выходе?

Сообщение отредактировал Pasha_a13 - Mar 1 2013, 20:24

Эскизы прикрепленных изображений

 

[orbita]

Но как быть с этими "ступеньками", не создадут ли они проблем в работе модема?

Все зависит от требований к питанию модема.

Существует ли стабилизатор который бы хорошо отрабатывал броски выходного тока от нуля до 2-3Ампер? Просто интересно для самообразования.
Или это нормальная реакция стабилизатора на броски тока на выходе?

Хорошо - это неопределенный параметр. Любая схема, какую-бы Вы не взяли, будет иметь ступеньки на выходном напряжении - это отклик источника на резкие изменения нагрузки, его переходная характеристика, которая в основном определяется параметрами цепей компенсации обратной связи источника. Более широкая полоса пропускания ОС уменьшает время переходного процесса, но возникают проблемы с устойчивостью ОС. Решение этого вопроса - нахождение компромиса между требуемой переходной характеристикой и устойчивостью петли ООС.

[Pasha_a13]

Хорошо - это неопределенный параметр. Любая схема, какую-бы Вы не взяли, будет иметь ступеньки на выходном напряжении - это отклик источника на резкие изменения нагрузки, его переходная характеристика, которая в основном определяется параметрами цепей компенсации обратной связи источника. Более широкая полоса пропускания ОС уменьшает время переходного процесса, но возникают проблемы с устойчивостью ОС. Решение этого вопроса - нахождение компромиса между требуемой переходной характеристикой и устойчивостью петли ООС.

Добрый день!
Спасибо за пояснение!
Я понял что был неправ.
Просто до этого практически не сталкивался с таким видом нагрузки чтобы ток потребления импульсно менялся от десятков мА до 2-3Ампер, потому и хотел чтобы выходное напряжение было более линейное без ступенек как при стабильной нагрузке.
Понял что просто требую нереального от реального преобразователя.
Так что подойду к делу более реалистично без идеализма и разберусь насколько такое напряжение подходит для питания модема.
Хотя до этого знакомые специалисты на фирмах использовали TPS5430 для питания sim300, sim900 и насколько я помню не жаловались на проблемы в их работе. Хотя понимаю что возможно просто программисты списывали сбои в работе модема на глючность модемов или глюки своей программы не обращая внимания на то же питание....
Попробую еще для сравнения как поведет себя ST1S10 при такой нагрузке.

[Plain]

Если нужна быстрая ОС, то и ищите такого рода схемы, например COT (constant on-time) — TPS54325 и т.п.

[Pasha_a13]

Если нужна быстрая ОС, то и ищите такого рода схемы, например COT (constant on-time) — TPS54325 и т.п.

Спасибо большое!
посмотрел документацию, похоже это то что я искал. Впринципе идеальное выходное напряжение по сравнению с остальными.

[MK2]

Просто до этого практически не сталкивался с таким видом нагрузки чтобы ток потребления импульсно менялся от десятков мА до 2-3Ампер, потому и хотел чтобы выходное напряжение было более линейное без ступенек как при стабильной нагрузке.
Понял что просто требую нереального от реального преобразователя.

Скорее всего вместе с этим GSM модемом стоит еще МК который контролирует его работу, поэтому вы сами в своей программе можете сообразить когда у вас будут скачки тока и в этот момент надо что бы МК "подсаживал" напряжение в обратной связи, что бы микросхема начинала увеличивать коэффиецент заполнения, либо вообще выкинуть микросхему, заменить на драйвер и ШИМ с МК

[Microwatt]

надо что бы МК "подсаживал" напряжение в обратной связи, что бы микросхема начинала увеличивать коэффиецент заполнения, либо вообще выкинуть микросхему, заменить на драйвер и ШИМ с МК

Это верный путь остаться вообще у разбитого корыта.

[Pasha_a13]

Скорее всего вместе с этим GSM модемом стоит еще МК который контролирует его работу, поэтому вы сами в своей программе можете сообразить когда у вас будут скачки тока и в этот момент надо что бы МК "подсаживал" напряжение в обратной связи, что бы микросхема начинала увеличивать коэффиецент заполнения, либо вообще выкинуть микросхему, заменить на драйвер и ШИМ с МК

Спасибо!
Контроллер однозначно стоит. Интересная идея насчет того чтобы включать дополнительную нагрузку(чтобы обеспечить начальный ток мА в 100 или больше) перед тем как включать GPRS, чтобы преобразователь лучше отрабатывал скачки тока. При скачках тока в 2А дополнительные 0.1А роли не сыграют в общем потреблении, но в то же время возможно действительно улучшать переходные процессы в выходном напряжении.
Как-то не сообразил насчет этого. Надо подумать в этом направлении.

Это верный путь остаться вообще у разбитого корыта.

Это Вы по поводу ШИМ с МК? ШИМ с МК не вариант. Нет смысла экономить на микросхеме преобразователя а то же время полагаясь на безглючность программы и контроллера.

Сообщение отредактировал Pasha_a13 - Mar 3 2013, 08:08

[orbita]

Мне не совсем понятны эксперименты с различными микросхемами одной и той-же топологии понижающего преобразователя. Все они будут работать примерно одинаково. Вопрос только в правильном выборе цепей компенсации и главное, в правильной трассировке токовой петли преобразователя и корректном подключении МС управления. Производитель модема применяет по-сути такой-же преобразователь LM2596, при этом требование к просадке напряжения в моменты нагрузки током, не более 300 мВ. Считаю, реализовать это возможно на всех, используемых Вами преобразователях.

[Starichok51]

дело не в безглючности программы, а дело в том, что у МК не хватит скорости обработки информации, чтобы следить за работой преобразователяю

[MK2]

дело не в безглючности программы, а дело в том, что у МК не хватит скорости обработки информации, чтобы следить за работой преобразователяю

Глюки программ я бы не недооценивал, они со временем не стареют, а взрослеют и набираются сил((
Если моменты потребления тока известны, то контроллер вполне справится.
Для решения задачи потребуется знать дискретную ф-цию потребления тока модемом в этих самых пиках ( т.е. по сути массив данных) I(n) = { In1, In2 .... }
величины In1, In2 - по сути являются средними значениями тока через дроссель.
Надо найти зависимость среднего тока дросселя от коэффициента заполнения.
Разностное уравнение для дросселя buck convertera:
iL[n + 1] = i[n] + (E / L)*d*T - (U / L) *T
где
iL[n + 1] и i[n] - средний ток в момент n+1 и n
E - входное напряжение
U - выходное
d - коэффициент заполнения
для наглядности можно взглянуть на рисунок

надо найти зависимость дельта iL от от дельта D
Будем считать что U не изменяется (ведь мы для того и увеличиваем ток в дросселе что бы оно не проседало) и равно E*d(cтатическое). пусть у нас начинается переходной процесс и нам необходимо увеличивать ток в дросселе, тогда в таком случае мы и увеличиваем коэф заполнения
iL[n] + diL = i[n] + (E / L) * (d(статич) + dD) * T - (U / L ) * T
diL - изменение среднего тока
dD-изменение коэф заполнения
далее преобразуя
diL = (E / L ) *d(stat) *T - ( U / L)*T + (E / L) * dD * T
первое и второе слагаемое справа компенсируют друг друга и имеем
diL = (E / L) * dD * T
и далее подставляя изменения тока потребления из нашего массива можно найти необходимое заполнение в переходном процессе. И МК может записывать эти пересчитанные значения в таймер, либо через цап подсаживая обратную связь на ножке микросхемы ( тут скорее всего понадобиться внешняя обвязка)
Данная модель более менее правдиво описывает процесс при нарастании тока, при спаде там будет несколько иначе.
вышеизложенный расчет не претендует на какую-либо теоретическую достоверность. Полученные значения ШИМ это скорее то от чего стоит отталкиваться при дальнейшем моделировании/макетировании.

[Guest_ABCBE_*]

Честно говоря, не понимаю. Когда надо брать( и нести) интеграл - вместо RC инегрирующей цепи.

Боюсь, что понадобится целый арм9, чтобы заменить полноценно 3842 или 494, уж не говоря об точных АЦП, которых даже в армах нет встроенных .

Дык -зачем?

Сообщение отредактировал ABCBE - Mar 3 2013, 20:34

[Starichok51]

хоть целый арм9, хоть 10 целых, не сможет заметь токовый компаратор в 3842, у которого время задержки равно 0,15 мкс
пусть МК занимается всякими сервисными функциями, а регулировать напряжение и ток должен специализированный контроллер.

[Pasha_a13]

Добрый день!

Все-таки решил попробовать как ведет себя ST1S10 при таких нагрузках, просто для сравнения.
Результаты довольно хорошие.
При том что монтаж был навесным монтажом (правда под микросхемой был полигон к которому она была припаяна) с соблюдением некоторых правил прокладки земли, кратчайших дорожек и т.п., но всетаки навесной монтаж есть навесной.
Тоесть предполагаю что при нормальной разводке на плате преобразователь будет вести себя еще лучше.
осцилограммы в приложении.
Первая без корректирующей емкости параллельно резистору R1(из даташита).
Вторая с добавлением емкости 2*2.2нФ параллельно R1.

Покритикуйте пожалуйста схему питания .
Входное напряжение не больше 15 вольт.
Разветвляется на два преобразователя - первый преобразует напряжение входное в 4 вольта для питания модема, второй - в 6 вольт для питания микросхемы заряда аккумулятора.
Выходное напряжение с выхода первого преобразователи и с выхода аккумулятора поступает на коммутатор, собранный на LTC4412 чтобы обеспечить переключение питания в случае пропадания входного напряжения 15 вольт.
После коммутатора напряжение через два полевых транзистора поступает на сам модем sim900 (транзисторы на случай необходимости сброса модема) и на два преобразователя - первый (LowDrop) обеспечивает питание контроллера и обвязки, второй (повышающий преобразователь) обеспечивает напряжение 5 вольт необходимое для питание внешней 5-и вольтовой периферии и преобразователей уровней 3-5вольт.

Хотелось бы услышать конструктивную критику.
Посоветуйте пожалуйста что можно применить вместо LTC4412, больно уж она дорогая.

Заранее спасибо!


В процессе поиска замены LTC4412 возникли следующие размышления. Поправьте меня пожалуйста в чем я неправ.
Вся суть процесса сводиться к тому что вы должны контролировать выходное напряжение нашего преобразователя, который обеспечивает на выходе 4.0-4.2 вольта для питания модема.
В случае просадки напряжения скажем до 3.6-3.7 вольт коммутатор должен обеспечить переключение питания на резервный аккумулятор, который заряженный стоит и ждет (я сейчас не рассматриваю вариант когда аккумулятор задействован постоянно и с него постоянно идет запитка модема).
Зачем в таком режиме работы схемы мы постоянно сравнивает питание выходное преобразователя с напряжением аккумулятора?
Ведь если входное напряжение просело ниже 3-6-3.7 или еще ниже то наиболее вероятно пропадание входного питания и при этом нет особой разницы больше на аккумуляторе напряжение или меньше...все равно напряжение падает и можно просто переключиться на аккумулятор не отслеживая уровень напряжения на нем.
Я имею ввиду что может сделать по-другому - выходное напряжение нашего преобразователя с помощью одного канала компаратора мы сравниваем с каким-то эталонным напряжением (типа 2.5 вольт), который выдает источник эталонного напряжения (стоит копейки), а вторым каналом компаратора просто контролируем что напряжение на аккумуляторе не меньше 3.8 вольта (следовательно делаем вывод что аккумулятор присутствует и частично заряжен, т.е. можно на него в случае необходимости переключаться). Когда первый канал компаратора регистрирует просадку выходного напряжения преобразователя ниже 3.7 вольта то он автоматически переключается на аккумулятор.
При этом в первом канале преобразователя введен гистерезис, т.е. переключается на аккумулятор он в случае падения напряжения до 3.7 вольт, а вот назад переключается на преобразователь в случае когда напряжение на входе не меньше 4.0-4.1 вольт (чтобы устранить переключение назад в случае когда мы сняли нагрузку с преобразователя и остаточное напряжение на холостом ходу немного прыгнуло вверх).

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 power_quest.pdf ( 53.09 килобайт ) Кол-во скачиваний: 31

 

[Guest_ABCBE_*]

В случае просадки напряжения скажем до 3.6-3.7 вольт коммутатор должен обеспечить переключение питания на резервный аккумулятор, который заряженный стоит и ждет (я сейчас не рассматриваю вариант когда аккумулятор задействован постоянно и с него постоянно идет запитка модема).

А не проще было бы сделать, если бы источник первый понижал с 30...50 В до 13-14, держал бы SLA в буфере, и от этого понижайником бы питался модем и его обвес?
Мсм, так проще резервировать.
Кстати, а "30-50 В" это не с телекоммуникационной батареи? А то они с заземлённым плюсом обычно, так уж повелось. Это я к тому, что если заземлённый плюс не учитывать, то на оплётке антенного кабеля модема легко получить потенциал.

[Pasha_a13]

А не проще было бы сделать, если бы источник первый понижал с 30...50 В до 13-14, держал бы SLA в буфере, и от этого понижайником бы питался модем и его обвес?
Мсм, так проще резервировать.
Кстати, а "30-50 В" это не с телекоммуникационной батареи? А то они с заземлённым плюсом обычно, так уж повелось. Это я к тому, что если заземлённый плюс не учитывать, то на оплётке антенного кабеля модема легко получить потенциал.

так и планировалось сделать, поставить первый преобразователь который бы понижал напряжение вольт до 12-и, а потом уже дальше преобразовывать его в нужные уровни.
Потом планы поменялись. Устройство будет питаться от 12-15 вольт. При этом габариты важны и аккумулятор исходя из этого выбран Li-ion.

[MK2]

хоть целый арм9, хоть 10 целых, не сможет заметь токовый компаратор в 3842, у которого время задержки равно 0,15 мкс
пусть МК занимается всякими сервисными функциями, а регулировать напряжение и ток должен специализированный контроллер.

50 нс f28027 от той же TI =)
Я не стремился развить в теме холивар, просто хотел показать что вариант достоин жизни/железа.

[AlexNemo]

хоть целый арм9, хоть 10 целых, не сможет заметь токовый компаратор в 3842, у которого время задержки равно 0,15 мкс
пусть МК занимается всякими сервисными функциями, а регулировать напряжение и ток должен специализированный контроллер.

Сотни тысяч произведенных частотников к МК управлением тоже не существует? Или сварочников с управой на AT90PWM3?

[Пипец]

Сотни тысяч произведенных частотников к МК управлением тоже не существует? Или сварочников с управой на AT90PWM3?

Существуют. Но на правильных защита сделана не на процессоре, а на какой-нибудь мелкой недорогой микросхеме, которая, тем не менее, срабатывает за время, сопоставимое с рабочим тактом процессора.

[Aner]

Защита сделаная на проце ну не подходит хотя бы по тому, что если проц сбойнёт или подвиснет то защите хана.
У правильных пацанов - "проц", в простонародье - процессор. Так?

Сообщение отредактировал Егоров - Mar 23 2013, 12:13