Сложная система питания, вход до 50 вольт, выход 5 вольт + аккумулятор Опции

[king2]

Необходимо сделать вундервафлю, которая будет питаться через длинный (10-20 метров) кабель UTP, через два разъема RJ45, на природе (влажность , итд), напряжением 12-48 вольт, понятно, что дойдет до нее не очень много от источника (потребляем оно до 1.5 ампер).

Хорошие новости: на том конце нам надо 5 вольт.
Вундервафля состоит из блока клавиатуры-индикации, экрана и собственно процессора и будет в процессе работы писать данные на флешку. Хочется обезопаситься от пропадания напряжения, вызванного чем угодно (обрыв, отключение от сети (БП 48 вольт), высаживание большого аккумулятора, от которого подается 12-48 вольт), и корректно при этом завершить запись на флешку большого файла (файлов).

Для этого, как я понимаю, мне надо сделать следующее:
- от входа 12-48 вольт DC/DC конвертер до 5 вольт
- схема контроля заряда Li-Ion аккумулятора
- снова DC/DC конвертер, только уже от Li-Ion в 5 вольт
- схема отключения питания (чтобы не расходовался напрасно Li-Ion), которая должна самовключаться при пропадании-появлении 12-48 на входе

Сложновато получается.
Вместо Li-Ion использовать свинцовый 12 вольт - не подходит, ибо тяжелый и не сможем зарядить, если внешнее питание 12 вольт + просадка. Свинцовый 6 вольт - тоже тяжелый и большой, ради 3 секунд завершения записи - как-то оверкилл, ИМХО.

Может есть какие-то контроллеры "все-в-одном" под мой случай? Ну и вообще, может опытные зубры подскажут какой-то более простой вариант в моем случае?

Спасибо заранее!

[ar__systems]

Зарядник должен работать непосредственно от входного напряжения а не от 4.2В. В таком включении зарядник будет пытаться заряжать батарею от нее самой.

Опять же странная идея все понижать до 4.2 а потом step-up до 5ти.

Питайте все DC-dc и зарядник непосредственно от входного напряжения. На выходе 5 или от чего там ваш проц питается ставите большой кондер отделенный от все остальной шины диодом шотки и по пропадению входных 12-48 инициируете аварийное сохранение.

Сообщение отредактировал Herz - Jul 21 2015, 12:18

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[king2]

Ради 3х секунд завершения действительно перебор. Одного кондера достаточно, возмите какой-то суперкап и все.

Считаем: ионистор 1Ф 5.5в.
Критичным считаем падение напряжения до 4 вольт, пренебрегаем падежом напряжения непосредственно после отключения (за счет внутреннего сопротивления ионистора).

Получается dU=1v, dU*C = I*t, I = 1A, C = 1F, t = 1*1/1 = 1. Итого имеем одну секунду, чтобы сбросить кеши. В принципе, порядок значения нужный, буду смотреть в эту сторону. Это все при допущении, что обычная USB флешка будет работать при 4 вольтах и я успею быстро все завершить.
Если успею отдетектить и погасить лишних потребителей, то будет еще лучше.

Инстинктивно считал при таком потреблении ионистор слишком слабым и не посчитал. Урок мне на будущее.
Итоговая схема - обычный DC/DC вниз до 5 вольт, диод, ионистор и быстрое вырубание сначала всего жрущего типа подсветок, потом дозапись на флешку.

Спасибо большое, буду проводить эксперименты!

[ar__systems]

Вам надо 1А чтобы во в флешь записаться? Серьезно? Исходите из каких-то вменяемых токов, скажем 20мА.

Сообщение отредактировал Herz - Sep 3 2015, 10:25

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[king2]

Вам надо 1А чтобы во в флешь записаться? Серьезно? Исходите из каких-то вменяемых токов, скажем 20мА.

Нет, 1А оно жрет максимум в нормальном режиме, с подсветками, сторонними блоками, раздумьями двух процессоров и так далее. Понятно, что надо будет это все гасить, но пока не погашено, сколько-то оно все же отожрет.

Однако, задача сейчас кажется мне однозначно решаемой при помощи ионистора. Вопрос, по сути, закрыт.

OLinuXino (на картинке) таким током явно не ограничится. Кстати, у некоторых их них есть возможность подключения своего аккумулятора, может, в эту сторону стоит посмотреть?

Там не будет линуксинов, GSM, 3.3 вольта, это просто первая встреченная в интернете картинка для иллюстрации именно схемы питания.

[king2]

Попробовал ионистор и заодно посмотрел сколько оно кушает в щадящем режиме. По времени закрытие сессии занимает 2-3 секунды, около 100мс обесточиться и закрыть файл, а дальше контроллер флешки тупит 2-3 секунды, прежде чем записать в себя все окончательно.

Получилось 300мА по 5 вольтам (LDO, процессор, SDRAM, LTDC + LCD без подсветки, флешка, и прочее).
Если физически отключить аудио от питания - 240мА.
Если отключить еще и LCD - 130мА.
Если при этом писать на флешку - 200мА.
Во время сброса - 20мА, то есть 180 из 200мА кушает работающий на своих мегагерцах процессор, SDRAM и пишущая флешка.

Ионистор такое за счет своего большого внутреннего сопротивления не тянет. Так что.. не 1 ампер, конечно, но и не 20мА.

Следующий вариант, который буду пробовать - вариант уважаемого Plain с 4 пальчиковыми Ni-MH аккумами, которые дадут как раз нужные 5 вольт (и не надо будет понижать, а потом повышать, чтобы использовать Li-Ion), а также капельным зарядом через резистор и.. по идее, с двумя диодами, от источника 5 вольт и от батарейного отсека - к нагрузке.

Но очень жалко терять совсем нелишние полвольта.. может быть, как-то можно эту схему сотворить на полевиках?

[Alexashka]

Ионистор такое за счет своего большого внутреннего сопротивления не тянет. Так что.. не 1 ампер, конечно, но и не 20мА.

Нужны несколько другие ионисторы, например PM-5R0H105-R
Или такой BZ125A105Z_B
Есть еще такой производитель CAP-XX, но у меня их достать вообще не получилось, еще до санкций.
А шайбы-таблетки вообще не годятся для таких целей изза высокого ESR.

[king2]

А несколько другие ионисторы бывают доставабельны в Москве в розницу?
А то вот конкретно этих не нашел чего-то в наличии..

[king2]

Немного размышлений - начинаю понемногу думать о такой организации питания:
- от внешнего питателя делаем 5 вольт
- эти 5 вольт подаем напрямую на питание LCD и на LDO для аудио
- их же через диод шоттки на имеющийся LDO до 3.3 вольт, для питания процессора
- через НЕЧТО на тот же LDO подаем напряжение от Li-Ion аккума (контроллер зарядки в этом случае практически любой подойдет, возможно, им и будет НЕЧТО в том числе)
- уже после всего этого из микроконтроллерного 3.3 делаем 5 вольт для USB флешки при помощи DC/DC P6IU-3R305

В этом случае при пропадании внешнего питания:
- само обрубается аудио и LCD, что, собственно, хорошо и правильно, даже не надо будет его самому отключать
- процессор и его 3.3 остается работать, пока на батарейке есть хотя бы 3.7
- 5 вольт для USB всегда будет, если есть 3.3

Таким образом, не надо будет соблюдать условие, что напряжение батарейки равно 5 вольтам, а будет достаточно, чтобы его хватило для создания 3.3 вольт (а для USB сделаем из 3.3).

Остается невыясненным вопрос с узлом "скрещивания" внешних 5 вольт, аккума и его зарядки, а также как бы так половчее после завершения работы отключить аккумулятор, чтобы он включился только при появлении внешнего питания (не высаживая всю батарейку в поддержку ненужного уже функционирования процессора).

Оно должно уметь быть в трех состояниях:
- включено внешнее 5 вольт, питаемся от него, заряжаем батарейку (если надо)
- отключено внешнее 5 вольт, сами перешли на батарейку, выдаем на нагрузку столько, сколько уж там сейчас на батарейке, сообщать об этом как-то отдельно - совершенно необязательно, контроль идет сторонними средствами
- по команде МК - отключена и батарейка, и мы залипли в этом состоянии, пока снова не придет внешнее 5 вольт

Я вижу такое решение - от 5 вольт питаем нагрузку через диод шоттки, падаем при этом до 4.6 - нестрашно, это всегда будет больше, чем на батарейке, оттуда же (до диода) через LTC4054 заряжаем батарейку. От батарейки еще один диод шоттки и некий ключ, управляемый микроконтроллером - питаем нагрузку тоже. Как только проснулись - выдаем на ключ сигнал открывания, реально питание не идет, потому что напряжение на внешних 5 вольтах заведомо больше, чем на батарейке. Если внешнее пропало - начинаем кушать от батарейки через заблаговременно открытый ключ. Доделали свои дела - выключаем ключ и обесточиваемся.

Получается, что ключ должен уметь быть открытым по наличию на нем логической единицы (3.3 вольта) и быть закрытым, когда все обесточено (потому что все ноги МК при этом на земле либо floating).

Дальше я почитал форум, и понял, что точно не учту всех внутренних диодов мосфетов, и прочих тонкостей, коих там более чем достаточно. Ну и плюс, вдруг есть какая-то готовая мелкосхема, которая сразу и powerpath и зарядка в одном флаконе и не BGA100500 при этом с обвязкой на пол-материнки, ну или схемотехническое решение.

Что скажете?

[Егоров]

Дальше я почитал форум, и понял, что точно не учту всех внутренних диодов мосфетов, и прочих тонкостей, коих там более чем достаточно.

Что скажете?

Скажу, что я вроде не совсем слабых умственных способностей, но борщ варить и штаны шить поручаю специалисту.
Вот и Вам бы так. Заняться своим делом, а это пусть инженеры-схемотехники делают. Ваша задача только хорошо продумать техзадание, без излишеств, вроде питания от чего попало.

[Myron]

Скажу, что я вроде не совсем слабых умственных способностей, но борщ варить и штаны шить поручаю специалисту. Вот и Вам бы так. Заняться своим делом, а это пусть инженеры-схемотехники делают. Ваша задача только хорошо продумать техзадание, без излишеств, вроде питания от чего попало.

Ув. Егоров, все же лучше доверить писать ТЗ тоже спецу. В противном случае приходится объяснять дилетанту азы. В сложных случаях даже приходится отказываться от работ, так как многие вещи объяснить не удается. Как объяснить школьнику то, что изучают на старших курсах Вузов?

[king2]

Спасибо вам обоим за оценку моих умственных способностей.

ТЗ было поставлено не мной и было поставлено в виде "удаленное питание 12-48 вольт по длинному проводу, корректное закрытие сессии при обрыве питающего провода".

Хотелось бы отметить, что вопросы распределения обязанностей находятся за пределами обсуждения, специальные инженеры-схемотехники, на которых можно было бы переложить работу, отсутствуют, а я, даже после таких отповедей, все равно буду рисовать схему сам и реализовывать это в железе тоже сам (и плату разводить - тоже сам, и еще программировать все это).

В каких-то областях у меня уже имеется опыт, в каких-то - нет. Я прекрасно понимаю, что мне далеко до спецов, которые этому учились и занимаются этим существенную долю своего времени, однако считаю, что надо все равно пробовать, учиться и пытаться сделать каждый раз лучше и понять больше, а не забить на все, раз уж не соответствую высокому званию спеца, который знает все сам изначально, от рождения.

Ну и пункт про "заняться своим делом" тоже не совсем понятен. Это и есть сейчас мое дело, придумать, нарисовать и реализовать девайсину, частью которой является схема питания.

Я, честно говоря, ожидал конструктивной критики предложенного мной варианта, а не фраз в стиле "чувак, бросай ты это, оно не твое". Кто же тогда зубры, если даже в разделе для начинающих я настолько школьник, что ничего не пойму? Ну и.. может попробуете все же объяснить, что не так?

[Егоров]

Спасибо вам обоим за оценку моих умственных способностей.

ТЗ было поставлено не мной и было поставлено в виде "удаленное питание 12-48 вольт по длинному проводу, корректное закрытие сессии при обрыве питающего провода".

Я, честно говоря, ожидал конструктивной критики предложенного мной варианта, а не фраз в стиле "чувак, бросай ты это, оно не твое". Кто же тогда зубры, если даже в разделе для начинающих я настолько школьник, что ничего не пойму? Ну и.. может попробуете все же объяснить, что не так?

Ваши умственные способности никто тут не задевал, тем более, не ставил под сомнение. Дело не только в умственных способностях, а в образовании и профессиональной подготовке.
"ТЗ не мое"? Профессиональный разработчик никогда не станет слепо выполнять ТЗ. Постарается вникнуть, дополнить и поправить. Это узаконенный этап в любой серьезной разработке - "согласование ТЗ".
Критики ждали? А тут нечего критиковать, нет предмета обсуждения. Корова под седлом выглядит элегантнее, чем предлагаемые решения. И исходная формулировка "питать от чего попало, кем попало и как попало" - тоже.
Умеете обновлять прошивки - обновляйте. а систему питания поручите специалисту. Питание - не декорация, и не статисты, а одна из основных ролей в спектакле. Мимоходом эта часть приборов не проектируется.