SIM900. NRESET - обманули!, Модуль не сбрасывается по выводу NRESET Опции

[Dmitrich]

ПРЕ - АМБУЛА: В некоем устройстве применён модуль СИМ900. В схеме НЕТ ключа по питанию модуля.

Через пару месяцев после начала эксплуатации (примерно 150 устройств), наступила

АМ - БУЛА: Стали поступать сообщения о зависаниях, которые "лечились" только снятием питания.

Наконец, я "поймал" такой случай. Сейчас устройство лежит у меня на столе.

Состояние модуля такое:

- Питание: 3.92V.
- NRESET - присутствует напряжение 2.8
- POWERKEY - 0
- STATUS - 0
- DTR - 2.8V + короткие (6мкс) импульсы низкого уровня раз в секунду
- CTS - 2.8V + импульсы 180мс раз в секунду
- TXD - раз в секунду на скорости 460800 выдаёт строчку: 0x78 0x80 0xF8 0x78 0x80 0xF8 0x78 0x80 0xF8 0x78 0x80 0xF8 0x49 0x49 0x49 0x49

Если подать на NRESET ноль, то всякая активность на перечисленных выводах прекращается, при отпускании NRESET - восстанавливается.

Люди добрые, посоветуйте - как привести модуль в "чувство", воздействуя на него через перечисленные выводы? Снять питание - нету аппаратной возможности.

Ефанов Сергей.

[av-master]

почему глупость. вариантов полно ( по параметрическому поиску DigiKey можно штук 20-30 выбрать). so8 конечно побольше будет. но тут такие скоростные перегрузки что никакого тепла от корпуса небудет. кристал лопнет ) а корпусу ничего ))
но вариант хороший и не дорого.

[Dmitrich]

... тут такие скоростные перегрузки что никакого тепла от корпуса небудет. кристал лопнет ) а корпусу ничего ))

В даташите на IRLML6401 указано, что он может безопасно рассеять импульс с энергией 33mJ.
В приведённой выше схеме ключа с RC цепью при включении транзистор рассеивает 1.2mJ. Как видно, до лопания кристалла тут ещё очень далеко

Ефанов Сергей.

[SKov]

Ну вот, все картинки готовы.
За основу была взята схема уважаемого Ефанова Сергея.
Вот его схема:

В нее были внесены небольшие изменения.
1) Резистор R1 был убран как очевидно лишний. Как известно, полевик имеет емкость затвора, которая с R1 образует интегрирующую цепочку.
Однако, эта емкость незначительна по сравнению с С4. Как показало моделирование, наличие R1 примерно на 10-15% снижает ток и пиковую
мощность в момент включения полевика. Точно такой эффект можно достичь (убрав R1) путем увеличения на 10-15% емкости С4 или номинала R4.
2) Исправлено неудачное (мягко говоря) включение конденсатора С4 между затвором и стоком полевика.
Лучше его включить между затвором и истоком. Дело в том, что перед включением общего питания все конденсаторы, очевидно, разряжены.
В момент включения общего питания затвор полевика оказывается подключен по переменному току к земле (через С4, С5-С3) и,
следовательно, полевик в этот момент открыт со всей дури. Через него течет как раз тот самый экстра-ток, ради которого мы тот городим огород
3) Мне было интересно поисследовать случай, когда полевик включается между двумя емкостями фильтра. Поэтому в схеме появились некоторые дополнительные элементы.
В результате получилась такая схема.


На приводимых ниже графиках показаны
1) напряжение в точке (1) показано пунктирчатым сиреневым цветом. Это импульсное напряжение на входе базового резистора биполярника.
Амплитуда 3v, длительность 50mS период 200 mS.
2) Напряжение в точке (4) на коллекторе биполярника. Цвет зеленый.
3) Напряжение в точке (7) - на выходной емкости фильра.Показано желтым цветом.
4) Мощность на полевике (в ваттах) показана красным цветом. (на следующем графике в виде дельта-функций)
5) Ток через полевик (в амперах)показан черным цветом (на следующем графике практически не видно, т.к. маскируется графиком мощности)



Теперь интересно посмотреть подробнее, что там за дельта функция выделяемой мощности.


На этой картинке видно, что мощность достигает 9вт , а ток порядка 5 А.
Длительность этого переходного процесса примерно пара сотен микросекунд.
В принципе, это все в каких-то разумных пределах. ИМХО, конечно.
А теперь посмотрим, как изменится эта картинка, если увеличить С2 до 1 uF.



Тут перегруз полевика уже просто незначителен. Правда, время перегрузки увеличилось проопорционально увеличению С2.
Интересно, что моделирование показало, что изменение выходной емкости фильтра С1 практически не влияет на амплитуду
экстра-тока и мощности. Происходит лишь пропорциональное изменение длительности периода перегрузки.


А вот теперь самое время посмотреть, а что будет, если совсем убрать емкость С2.



"Душераздирающее зрелище!"

Осталось подвести итог.
Можно использовать приведенную выше схему. Желательно увеличить С2 до 1мкф.
Однако, лично я сделал бы все не так дубово-прямолинейно. Я бы организовал на выходе управляющего микроконтроллера
что - то вроде ШИМ и начал бы постепенно уменьшать скважность импульсов. Основная идея - совместо с интегрирующей цепочкой
R3C2 организовать плавное "аналоговое" включение полевика. Можно сразу выбрать подходящую скважность, однако тут есть риск
оказаться в зависимости от характеристик конкретного экземпляра полевика.
Вот график моделирования ШИМ с импульсами фиксированной скважности (длительности 30uS и периодом 200 uS).
Выглядит очень красиво! Перегрузка полевика практически отсутствует.




Картинки пришлось перезалить в gif-е. В jpеg -е как-то совсем замылено.

[Dmitrich]

1) Резистор R1 был убран как очевидно лишний.

Без резистора в затворе MOSFET склонны к возбуждению. Однако, моделирование этой схемы без резистора никакого возбуждения не показывает. На макете его тоже нету. Наверное, можно обойтись и без него. Но у меня есть сомнения.

В момент включения общего питания затвор полевика оказывается подключен по переменному току к земле (через С4, С5-С3) и,
следовательно, полевик в этот момент открыт со всей дури. Через него течет как раз тот самый экстра-ток, ради которого мы тот городим огород

Этот ток будет зависеть от скорости нарастания напряжения на выходе стабилизатора. При реальных скоростях (единицы-десятки мс) ток ничтожный, мкА. Но, тем не менее - спасибо, что обратили на это внимание. Ваша схема включения лучше.

На этой картинке видно, что мощность достигает 9вт , а ток порядка 5 А.
Длительность этого переходного процесса примерно пара сотен микросекунд.
В принципе, это все в каких-то разумных пределах. ИМХО, конечно.

Выведите на график интеграл от мощности. Таким образом Вы увидите энергию, которая выделилась на транзисторе за время включения. В даташите приведена допустимая.

Я бы организовал на выходе управляющего микроконтроллера
что - то вроде ШИМ

Думаю, в этом месте самое время перейти к усовершенствованию других узлов схемы устройства

Ефанов Сергей.

Сообщение отредактировал Dmitrich - Mar 7 2011, 04:59

[SKov]

Без резистора в затворе MOSFET склонны к возбуждению. Однако, моделирование этой схемы без резистора никакого возбуждения не показывает. На макете его тоже нету. Наверное, можно обойтись и без него. Но у меня есть сомнения.

Резистор остается. Это R3 (в моем варианте схемы). Нигде не написано, что против самовозбуждения
хорошо помогают два последовательных резистора.

Этот ток будет зависеть от скорости нарастания напряжения на выходе стабилизатора.
При реальных скоростях (единицы-десятки мс) ток ничтожный, мкА.

Это зависит от ряда субъективных моментов. Например, если мы в качестве общего питания
подключаем не стабилизатор, а хороший аккумулятор, то он обеспечит значительно бОльшую скорость нарастание входного напряжения.
Или, например, подключаем в качестве внешнего источника блок питания со встроенным стабилизатором и выходным фильтром,
который уже включен в сеть.
У него на выходе приличная емкость, которая тоже может обеспечить короткое время нарастания напруги.
Так что лучше про это не думать и сделать правильно

Выведите на график интеграл от мощности. Таким образом Вы увидите энергию, которая выделилась на транзисторе за время включения. В даташите приведена допустимая.

Ну, предположим, с энергией все в прядке. Она не сильно отличается в разных схемах включения.
И это понятно. Мы должны зарядить конденсатор через переменный резистор (читай-полевик), который меняет свое сопротивление
от бесконечности почти до нуля. Конечно, от закона изменения сопротивления во времени многое зависит, но не слишком сильно,
т.к. количество энергии, которое мы должны прокачать через полевик, всегда одно и то же.
Меня больше интересовал экстра-ток, на который у полевика вполне определенные ограничения.