тразисторный переключатель между двумя источниками питания, недопонимаю схему Опции

[micpreamp]

Добрый день. Стоит задача по бесперебойному обеспечению питанием одного устройства, работающего от 5 В.

Соответственно, имею питание 5В от штатного БП, и имею 5 В (через инвертор) от 3.7 Li-ion элемента. Хочу сделать так, чтобы при потере основного питания, потребитель автоматически переключался на резервные 5В.

Насколько я себе представляю сие, мне не подходит простой вариант, когда к обоим источникам тока, я подключу по диоду, чтобы ток тёк только в строну нагрузки, так как в любом случае, ток потечёт в определённых пропорциях через оба источника(через тот БП, у кого напряжение больше, ток потечёт в большей степени), я правильно понимаю?

В общем решил я искать решение этой проблемы, нашёл вот такую схему:



Собрал, работает. Использовал Т1- кт315, Т2- МП42 (попался только он под руку, в качестве pnp, Т3-7БХ4, он же, как я понял КТ817)
Возникают три вопроса:
1)как заставить работать на 5В вместо 12 (если подать 5в на вход для резервного источника, при отключении основного питания, то на выходе глухо, Т3 не открывается)
2)каково должно быть падение напряжения, от величины входного резервного источника, на выходе такой схемы, т.е при протекании через Т3? При текущих параметрах схемы, с указанными в ней номиналами резисторов, на выходе получаю примерно 8.5В, при входных 12В. Может это быть обусловлено тем что использую МП42 вместо кт361?


Пробовал включать параллельно каждому из резисторов 1К резистор, при запараллеливании с 10К резистором (R2) получаю увеличение выходного напряжения до 12 В, при запараллеливании 1К резистора (R1), получаю падение напряжения на выходе, примерно до 4.5В.


3)какие номиналы резисторов всё таки применить и как именно они работают в данной схеме? Судя по описанию к схеме, Т1 должен быть закрыт (когда штатное питание пропало), но так как номинал R2 используется в схеме и при потере основного питания, то насколько я понимаю, ток течёт через Т1...


В общем не понятен мне алгоритм работы. Может кто разжевать имеющуюся схему или предложить альтернативные варианты реализации нужного мне функционала? Может быть вообще в таких случаях на полевых транзисторах собирать схему, в сявязке например с ОУ?

Запутался я что то совсем, пытаясь понять принцип работы транзисторов...
Спасибо.

Сообщение отредактировал micpreamp - Dec 20 2014, 19:46

[bolden]

Я собирал на полевиках IRLM6401 ( в каждый канал по два встречно включённых полевика , без диодов. операционником сравнивал напряжения и открывал нужную пару полевиков. Один из плюсов - нет потерь на диодах, так как при малых токах на паре полевиков падает меньше 0,5 В ( у меня при 0,8 A получилось падение 0,12 мВ). Теоретически есть опасность протекания сквозного тока из одного источника в другой, в момент коммутации, но у меня ничего не выгорало.


Я собирал на полевиках IRLM6401 ( в каждый канал по два встречно включённых полевика , без диодов. операционником сравнивал напряжения и открывал нужную пару полевиков. Один из плюсов - нет потерь на диодах, так как при малых токах на паре полевиков падает меньше 0,5 В ( у меня при 0,8 A получилось падение 0,12 мВ). Теоретически есть опасность протекания сквозного тока из одного источника в другой, в момент коммутации, но у меня ничего не выгорало.

Второй вариант использовал полевик в цепи аккумулятора, и диод в цепи внешнего питания. Затвор полевика через резистор посажен на землю, и через диод подключён к внешнему питанию. Если внешнего питания нет, на затворе полевика 0, полевик открыт, используем аккумулятор. Если появляется внешнее питание, то полевик закрывается, питание идёт с внешнего источника.

Прикрепил схемы. Заранее извиняюсь за качество рисования.

Сообщение отредактировал bolden - Dec 21 2014, 05:26

Эскизы прикрепленных изображений

 

[kovigor]

Запутался я что то совсем, пытаясь понять принцип работы транзисторов...

1. Выпаяйте из неисправного комп. БП 2SC945 и 2SA733.
2. Моделирование в том же MicroCap может очень сильно помочь вам в работе.
3. Схема нарисована неудачно. Попытайтесь перерисовать ее без петель и лежащих на брюхе резисторов.
4. Но я бы все равно эту схему не применял, хотя бы уже потому, что между коллектором и эмиттером ключевого транзисторе, даже насыщенного, будет наличествовать напряжение насыщения. А это не есть гут.
5. Такие схемы называются "Power Selector". Сделайте Selector на MOSFET или примените готовую ИС. Например:
http://www.vishay.com/docs/71110/71110.pdf
http://www.ti.com/general/docs/litabsmulti...eNumber=slva096

P.S. Нашел. Вот, почитайте, пригодится:
http://www.maximintegrated.com/en/app-note...dex.mvp/id/2018

[Семин]

Нужно выставить напряжение основного питания чуть-чуть больше чем у резервного. При этом, когда основной работает, инвертор резервного будет(должен) работать так, как будто
у него нет нагрузки. А у основного на выходе, как правило только диод(ы), конденсаторы, да схема контроля выходного напряжения, которая обычно потребляет очень мало.
А всё остальное, только лишнее усложнение.

[Егоров]

Простое диодное ИЛИ. ОС основного регулируется на 0.1В выше, ОС резервного - ниже.
Проще не получится.
Правда, если есть доступ к телу бустера, повышающего с 3В аккумулятора до 5, то можно попытаться просто выключать этот стабилизатор напряжением с выхода основного источника. Т.е. не коммутировать силовую цепь, а логическим сигналом. Тогда диодное ИЛИ легко 3-4-вольта от 5 отличит.
Но бустер должен быстро разогнаться до 5В по сигналу пропажи основного питания. За время пока в выходном фильтре не получился провал ниже допустимого.

[alexvu]

Согласен про управление бустером. Ещё предлагаю выходной конденсатор бустера держать постоянно заряженным (использовать для этого электролита из Вашей схемы), а попадание питания обнаруживать по входу БП. Тогда диоды не нужны.

[micpreamp]

Я собирал на полевиках IRLM6401 ( в каждый канал по два встречно включённых полевика , без диодов. операционником сравнивал напряжения и открывал нужную пару полевиков. Один из плюсов - нет потерь на диодах, так как при малых токах на паре полевиков падает меньше 0,5 В ( у меня при 0,8 A получилось падение 0,12 мВ). Теоретически есть опасность протекания сквозного тока из одного источника в другой, в момент коммутации, но у меня ничего не выгорало.

Прикрепил схемы. Заранее извиняюсь за качество рисования.

Благодарю за схемы. По поводу потерь на диодах, они вроде не так уж и велики и критичны, у меня сейчас стоит три шоттки диода - SS54. Какие минусы есть у второй схемы, той что без ОУ? И такой вопрос возникает, сколько потребляет эта схема от резервного источника питания, в режиме ожидания?

[kovigor]

Хочу сделать так, чтобы при потере основного питания, потребитель автоматически переключался на резервные 5В.

Я же вам не случайно дал вот эту ссылку:

http://www.maximintegrated.com/en/app-note...dex.mvp/id/2018

[micpreamp]

1. Выпаяйте из неисправного комп. БП 2SC945 и 2SA733.
2. Моделирование в том же MicroCap может очень сильно помочь вам в работе.
3. Схема нарисована неудачно. Попытайтесь перерисовать ее без петель и лежащих на брюхе резисторов.
4. Но я бы все равно эту схему не применял, хотя бы уже потому, что между коллектором и эмиттером ключевого транзисторе, даже насыщенного, будет наличествовать напряжение насыщения. А это не есть гут.
5. Такие схемы называются "Power Selector". Сделайте Selector на MOSFET или примените готовую ИС. Например:
http://www.vishay.com/docs/71110/71110.pdf
http://www.ti.com/general/docs/litabsmulti...eNumber=slva096

P.S. Нашел. Вот, почитайте, пригодится:
http://www.maximintegrated.com/en/app-note...dex.mvp/id/2018

Спасибо, почитаю. Единственная проблема сейчас, это купить данное готовое, интегрированное решение. Надо будет погуглить ещё по этому поводу. Когда искал схемы переключателей, попадались либо схемы заводских ИБП, либо схемы с коммутацией мощных нагрузок.

Можете более подробно рассказать по пункту 4, почему это не есть хорошо, реально ли незначительно переделать схему чтобы избавиться от этого?

[kovigor]

Единственная проблема сейчас, это купить данное готовое, интегрированное решение.

Можете более подробно рассказать по пункту 4, почему это не есть хорошо, реально ли незначительно переделать схему чтобы избавиться от этого?

1. Это "решение" на раз делается на дискретных компонентах.
2. Потому что это потери энергии, как и в случае с диодным коммутатором, а у вас ведь питание от аккумулятора. В то же время, с MOSFET эта проблема выражена гораздо меньше, поскольку никто не мешает выбрать MOSFET c минимальным сопротивлением канала в открытом состоянии.
3. Переделывать схему не вижу смысла. Такие вещи нужно делать на MOSFET. Если есть острая необходимость в переделке, можно начать с поиска транзистора с как можно меньшим напряжением насыщения (saturation voltage).
4. Вы, кстати, ток нагрузки не указали ...

[micpreamp]

Нужно выставить напряжение основного питания чуть-чуть больше чем у резервного. При этом, когда основной работает, инвертор резервного будет(должен) работать так, как будто
у него нет нагрузки. А у основного на выходе, как правило только диод(ы), конденсаторы, да схема контроля выходного напряжения, которая обычно потребляет очень мало.
А всё остальное, только лишнее усложнение.

Проблема в том, что устройство компьютерное, соответственно я подгоняю напряжения согласно пороговым отклонениям спецификации ATX 2.2. Отклонения от 5В должны быть в диапазоне +-5%.

Можно использовать DC-DC конверторы на LM2596, коих у меня достаточное кол-во, но это лишние элементы, лишний нагрев итп. Сейчас я итак уже использую один такой, для зарядки 2.7В 50Ф суперконденсатора (как альтернатива литиевому аккумулятору, чтобы не городить контроллеры зарядки итп.), конденсатор накапливает достаточное кол-во энергии, тем более что питать устройство предполагается ограниченное время.

Т.е получается максимальное напряжение для 5В шины в таком БП, должно быть не более 5.25В, и устройство так же по сути должно быть на это рассчитанно.

По сути я могу взять dc-dc, повесить его на 12В, выставить выходное напряжение 5.25В, но вот вопрос, достаточно ли будет разницы, так как имеющийся у меня дешёвый китайский инвертор на 5В (предназначен для зарядок) даёт не ровно 5В, а примерно 5.18В, при входном диапазоне напряжения от ~ 2.5В до 4.2.

Т.е от БП пойдёт 5.25В , а от инвертора, 5.18В, которое при разряде источника, где то после 2.5-2.6В будет падать, есть смысл не заморачиваться в таком случае?

1. Это "решение" на раз делается на дискретных компонентах.
2. Потому что это потери энергии, как и в случае с диодным коммутатором, а у вас ведь питание от аккумулятора. В то же время, с MOSFET эта проблема выражена гораздо меньше, поскольку никто не мешает выбрать MOSFET c минимальным сопротивлением канала в открытом состоянии.
3. Переделывать схему не вижу смысла. Такие вещи нужно делать на MOSFET. Если есть острая необходимость в переделке, можно начать с поиска транзистора с как можно меньшим напряжением насыщения (saturation voltage).
4. Вы, кстати, ток нагрузки не указали ...

Ток нагрузки до 1А. Планирую питать SSD накопитель, нужно проверить теорию про их помирание от потери питания.
Есть два суперконденсатора на 2.7В 50Ф, планирую всё таки от одного такого питать, по сути вися на том же БП, он будет подзаряжаться.

Делать составной на 5.4В (т.е можно обойтись без инвертора итп), считаю не самым лучшим вариантом, так как энергии два таких конденсатора, соединённые последовательно запасут столько же как один, покрайней мере если я правильно посчитал, а габариты довольно таки ощутимые у них, даже не смотря на потери в инверторе.

Простое диодное ИЛИ. ОС основного регулируется на 0.1В выше, ОС резервного - ниже.
Проще не получится.
Правда, если есть доступ к телу бустера, повышающего с 3В аккумулятора до 5, то можно попытаться просто выключать этот стабилизатор напряжением с выхода основного источника. Т.е. не коммутировать силовую цепь, а логическим сигналом. Тогда диодное ИЛИ легко 3-4-вольта от 5 отличит.
Но бустер должен быстро разогнаться до 5В по сигналу пропажи основного питания. За время пока в выходном фильтре не получился провал ниже допустимого.

Бустер примитивный, вот как он выглядит:

.

Если я правильно понял что вы имели ввиду, то тут такое не получится, с логическим сигналом...

Есть ещё DC-DC бустер на XL6009E1, но у него вроде как не больно большая выходная мощность, и при незначительном проседании входного напряжения, сразу ощутимо проседает выход, ну и начинает он нормально работать как раз наверное от 3.2В, нужно смотреть спецификации..

Сообщение отредактировал micpreamp - Dec 21 2014, 12:14

[Plain]

Ток нагрузки до 1А. Планирую питать SSD накопитель, нужно проверить теорию про их помирание от потери питания.
Есть два суперконденсатора на 2.7В

Не соответственно той же теории Вы решаете задачу — здесь требуется сквозной ИБП, т.е. с двойным преобразованием, т.е. нагрузку всегда, без каких-либо коммутаций, питаете от накопителя, а его, также без каких-либо коммутаций, подкачиваете извне.

[Егоров]

Не соответственно той же теории Вы решаете задачу — здесь требуется сквозной ИБП,

Вообще-то - да. Это сложнее, но так проблема решается без заморочек с нечетко нормированными порогами срабатываний и падениями на диодах.

[Alexashka]

В общем решил я искать решение этой проблемы, нашёл вот такую схему:



Собрал, работает.

Эта "схема" вообще не должна работать, т.к в ней некому открывать Т2 (оно могло бы проходить через Т1 и R2, но переход база-эмиттер Т1 в таком включении закрыт. Единственное почему оно работает при 12В -это то что база-эмиттер Т1 испытывает пробой, т.к для него макс. обратное напряжение =5В). На схему нужно добавить резистор 1к с базы Т2 на землю, тогда она работает и от 5В, но падение на Т3 будет от 0,8 до 1В.

[bolden]

Благодарю за схемы. По поводу потерь на диодах, они вроде не так уж и велики и критичны, у меня сейчас стоит три шоттки диода - SS54. Какие минусы есть у второй схемы, той что без ОУ? И такой вопрос возникает, сколько потребляет эта схема от резервного источника питания, в режиме ожидания?

На аналогичной схеме, от аккумулятора потребление было менее 10 мкА.