Питание карманного устройства: батарея + USB, Чистая философия :) Опции

[nickbor]

Задача не только для AVR. Есть карманное устройство с микроконтроллером, запитанное от 2х батареек (это 2.4...3.2 вольт). Потребление от 1мкА (только часы) до 100мА. Устройство можно подключать к USB, как с батарейками, так и без. Если с батарейками, то они должны отключаться, питание должно идти от USB, но не автоматически, а по команде от микроконтроллера, ибо USB в спячке не разрешает брать больше 2.5мА. При работе от USB микроконтроллер должен получать строго 3.3 вольта (иначе не сможет правильно обмениваться по USB). При выдергивании USB кабеля не должно быть провалов ниже батареек. В общем, неделю ломаю голову, ничего не могу придумать. Думаю, задача интересная для всех. Всем спасибо за идеи!
P.S. Линейные регуляторы мало просто отключать (лог 0 на ногу Shutdown): в их ключе сидит диод, и, если USB host закоротил питание, то батарейка разрядиться. Да и вообще не ясно какое у них выходное сопротивление в режиме ВЫКЛЮЧЕНО. Поставить диод на выходе регулятора тоже не красиво - падение на диоде зависит от тока. Поставить еще один low threshold P-MOSFET на выходе регулятора (как на выходе батарейки) тоже не получается по ряду причин, связанных с синхронностью управления, и тд и тп.

[element]

Использовал такую схему для переносного девайса.
Батарейка на схеме - литий ионный аккумулятор от сотового
первый стабилизатор (A5) - контроллер заряда аккума. Второй (A4) - стабилизатор для питания процессора. оба лоудропы.
Особенность LP2951, что у него ограничитель тока, т.е. если ток нагрузки превышает 160 мА , он переходит в стабилизацию тока. Выход по напряжению настроен на 4.2В, таким образом, разряженный аккум заряжается стабильным током около 160мА, затем поддерживается 4.2 - к перезарядке не приведёт в принципе.
Ну а второй стабилизатор - из напряжения аккума делает 3.3 для процессора. Зарядка аккума - от USB

Сообщение отредактировал IgorKossak - Sep 21 2011, 11:33

Причина редактирования: Бездумное цитирование

Прикрепленные файлы

 ex1.pdf ( 10.75 килобайт ) Кол-во скачиваний: 458

 

[nickbor]

Спасибо за ответ. Я редко сюда захожу. Ну в общем сделал кое-как на батарейках, правда еще не проверял, только на симуляторе... Литиевый аккумулятор не подходит, прибор измерительный и редкого использования вдали от компа и USB, а аккумуляторы дохнут через несколько лет, а батарейку вставил - и порядок. Без провалов при вырывании USB кабеля не обошлось, но проц не должен сброситься от такого провала. Схема довольно корявая получилась, два мосфета, один вырубает батарею, другой - регулятор 3.3В, в общем сделано, как говориться, просто, "в лоб".

[Alt.F4]

element, а разве литий ионный аккумулятор можно просто так заряжать?
Вроде как применяются специальные микрухи для этого...

[nickbor]

Да, я когда рассматривал вариант с аккумулятором, тоже видел такие микрухи. Это самый простой вариант. Хотя, второй стабилизатор на 3.3В обычно тоже кушает сотню-другую мкА, так что в режиме глубокого сна, когда работают только часы, то эта сотня мкА может быть весьма чувствительна. Поэтому для меня лучше оказались батарейки, стабилизатор тут не нужен, напряжение 2.4-3.2В как раз в нужных пределах.

[alexvu]

Всем привет!
Если цена позволяет (мелкосерийное устройство) - можно вообще поставить герконовое или оптореле, с управлением от МК и питанием катушки от ЮСБ. От ЮСБ стабилизатор 3.3В, а после него переключающий контакт на питание МК, одновременно отключающий батарейки. Ну и кондёр на несколько сотен мкф по питанию МК должен быть всяко.
Если большая серия - дешевле сделать то же на полевиках.

[nickbor]

Реле нельзя. USB в режиме сна не разрешает кушать больше, что-то около 0.5mA или 2.5mA (зависит от спецификации).

[DDVi]

так вы ж задачу то неполно описали! ЮСБ переводится устройством из сна в активное или нет? Если у вас имеется FT232 походу у нее имеется выход разрешения питания. Т.е. когда драйвер опознает девайс, тогда на выходе появляется сигнал, который собсно управляет МОСФЕТом.. И тогда подается питание далее.. никакого участия проц в этом не принимает даже.. только ФТшка

[nickbor]

так вы ж задачу то неполно описали! ЮСБ переводится устройством из сна в активное или нет? Если у вас имеется FT232 походу у нее имеется выход разрешения питания. Т.е. когда драйвер опознает девайс, тогда на выходе появляется сигнал, который собсно управляет МОСФЕТом.. И тогда подается питание далее.. никакого участия проц в этом не принимает даже.. только ФТшка

Не, у меня XMEGA со встроенной USB.

Вот что у меня получилось на сегодняшний день:


BAT_CONNECTED - время от времени МК подключает на землю через внутренний резистор, чтобы узнать, что юзер вставил батарейки.
!BAT_OVER_USB - по команде с МК переключаемся на батарейки, даже если USB воткнут, чтобы не трогать USB, когда тот спит.
USB_CONNECTED - сигнал на МК, что USB, ну или там просто адапрер в розетку, воткнут.

Недостаток: при выдирании USB происходит кратковременный провал до уровня батареи минус падение на диоде мосфета.
Когда МК в режиме микротоков, питание может пойти через R23, потому он такой большой.