Переключение питания с основного на аккумуляторное, LTC4412 или вариант с компаратором Опции

[turnon]

Уже неоднократно тема обсуждалась, например здесь.

Уважаемый CADiLO приводил неоднократно такую схему переключения на дискретных компонентах:


И этот вариант актуален, потому что LTC4412 недешевая.

К сожалению я не схемотехник, во многом приходится идти наощупь. Прошу критики схемы и решения возникших вопросов, заранее благодарю за помощь.

Промоделировал все это дело в multicap, вот что выходит:

1. Непонятно, для чего два полевика встречно (VT1, VT2), на одном (VT2) работает также, паразитный диод не мешает.

2. Так и не удалось избавиться от сквозных токов в момент переключения. Они короткие, но все факт есть. И непонятно, как скажется на li-on прикладывание к нему 4.4В, хот и на короткое время.

3. Не поплохеет ли ST1S10 от прикладывания к ее выходу 4.2В от li-on на короткое время переключения?

3. Решена ли проблема со сквозными токами в кошерной LTC4412? В даташите нет графиков переключения.




Проект для multicap
 dc_or_bat.LTC4412.discrete.comparator.zip ( 8.51 килобайт ) Кол-во скачиваний: 56

[spooki]

Дабы не разводить тем влезу со своей задачей.

Задача все та же
- Переключение между батарейным питанием (8.4В - 2хLi) и внешним (9-12В).
- низкое потребление в режиме работы от батареи. Для абсолютно автономных устройств с потреблением в спящем режиме <10мкА.


Что не нравится в схемах из тем форума и в микросхеме LTC4412.

- длительное время переключения (десятки микросекунд), что вызывает сквозные токи. Честно говоря не знаю насколько проблема актуальна, возможно она только теоретическая и надумана.
- высокий ток потребления.


Приведу свой вариант во вложенных файлах.
Схема основана на компараторе TLV3401 с потреблением 500нА и возможностью подачи на входы дифференциального напряжения равного (и больше) напряжению питания. Таким образом отпадает надобность в резистивных делителях от входных напряжений питания.
Компаратор имеет низкие допустимые выходные токи и немалое время срабатывания (>10мкс), Следовательно, как и в похожих схемах переключение питания необходимо производить с выхода одного компаратора дабы нивелировать разницу во времени включения одного и выключения другого питания.

Вся суть схемы потребление в режиме питания от батареи равно:
TLV3401 + утечки полевых транзисторов (которые в остальных схемах также не отменяются).

Итого плюсы схемы.

- собственное потребление (без учета утечек мощных полевых транзисторов) 0.5-1мкА.
- Время переключения питания <5мкс.
- в итоге дешевле LTC4412 (3.5$) против TLV3401 (1.5$) + биполярные транзисторы(ну может 0.5$).


На графиках бросок тока через транзистор M3 при переключении с внешнего на аккумуляторное это не сквозной ток а ток заряда емкости нагрузки (30мкф), сквозных токов практически нет.

Минусы схемы:
- конкретная схема не факт что заведется без аккумулятора просто от внешнего питания. Ну это не проблема можно добавить диод на питание компаратора от входа внешнего питания и развязать 1кОм с питанием нагрузки.
- схема занимает побольше места чем LTC1412


Прошу оценить схему. Всякие защиты пока отсутствуют.

Сообщение отредактировал spooki - Mar 21 2016, 13:24

Эскизы прикрепленных изображений

 

[_3m]

Что не нравится в схемах из тем форума и в микросхеме LTC4412.
- длительное время переключения (десятки микросекунд), что вызывает сквозные токи. Честно говоря не знаю насколько проблема актуальна, возможно она только теоретическая и надумана.
- высокий ток потребления.
...
Прошу оценить схему. Всякие защиты пока отсутствуют.

Общая ошибка: не моделируете реальные характеристики источников питания: батареи и ac/dc конвертора, также не учитываете влияние соединительных проводов. Даже шнур 2м от сетевого адаптера при "мгновенном" переключении уже гадит.

Гадость в ac/dc конверторе:
* медленно отрабатывает обратная связь. при включении нагрузки получается провал, часто ниже порога компаратора схемы переключения
* иногда на выходе стоит фильтрующий дроссель. "благодаря" дросселю получаем провал при переключении батарея - ac/dc
* при быстром снятии нагрузки (100%->0%) имеет место выброс напряжения как из-за ограниченного быстродействия ос так и из-за дросселя / проводов.

Гадость в батарее:
* при моделировании ошибочно принимают внутреннее сопротивление свежей батареи. нужно брать внутреннее сопротивление батареи разряженной на 95% т.е на грани работоспособности

В ltc пытались часть гадостей вылечить. Медленное переключение сделано намеренно.
Идеальный переключатель должен обеспечивать мягкий переход нагрузки между источниками, т.е в момент переключения ток должен забираться от обоих источников. При этом сквозного тока между источниками быть не должно, все должно уходить в нагрузку.

Сразу скажу что придумать схему идеального переключателя питания мне не удалось.