Необходимо сделать зарядное для пяти Ni-MH батарей T341-U1 270mAh 3.6V (три банки в каждой). При этом на зарядку они должны ставиться не всегда все вместе, но и по отдельности.

Делал зарядное ус-во на MC33340+LM317. Более подходящего и недорогого не находил. Получается нужно пять комплектов MC33340+LM317?
Спасибо.

Замените 5 MC33340 одним МК.

Использую данную схему, для контроля за критическим уровнем разряда аккумуляторной батареи. В случае просадки напряжения ниже установленного значения схема отключает потребителя от аккума.
Иногда выходят из строя SW1 (использую IRLML5103) Возможно это связано с большим сопротивлением (1М) RSW ?
Может поставить туда 1К вместо 1М?

Планирую собрать пять однотипных зарядных устройств на связке MC33340+LM317. Запитывать от одного блока питания (покупной, импульсный, с хорошим запасом по мощности)
Я так думаю, что каждое зарядное устройство будет связано с остальными, и в случае включений/отключений зарядных токов на батареях, могут появиться ложные срабатывания схем. Как мне защитить каждый "канал" от соседей? Ну не ставить же пять БП?

1М многовато, конечно, однако, если рядом не работает дуговая сварка, то вряд ли это служит причиной вылета полевика. Скорее, наоборот - он худо-бедно ограничивает скорость включения полевика, предохраняя его от пробоя по току в момент включения, когда полевик заряжает кондеры нагрузки.

Я бы посоветовал его уменьшить до 100к, а между затвором и стоком полевика поставить кондер 100 нФ.

Следовало бы убрать его совсем, тем более, что выходной ток этого "low-power Op Amp" и так очень небольшой. На общем потреблении это практически никак не скажется. Но ОУ, как правило, "не любят" емкостной нагрузки, поэтому резистор в пару килоом, скорее всего, придётся-таки оставить.

Еще одна версия возникающей неисправности. Выходное напряжение по какой-то причине бывает выше, чем входное. Тогда "паразитный" диод в MOSFET открывается и, при отсутствии ограничения о току, сгорает. Ключ в симметричный не хотите переделать (еще один такой же полевик добавить)? Или стоимость изделия не позволяет такой роскоши?

так 100К или 1-2К?
между затвором и стоком полевика кондер 100 нФ ставим?

rezident, можно конечно и два транзистора, стоимость не главное в данном случае, но что это даст?
---------
пошел гуглить тему "симметричных ключей"

Симметричный ключ не позволит течь току в обратном направлении: из схемы в аккумулятор. Ваш ключ коммутирует только одно направление тока - от аккумулятора к схеме, а от т.с. "переполюсовки тока" нисколько не защищает.
Схему симметричного ключа на MOSFET я вот тут приводил.

А что за нагрузка? Следы перегрева есть?
(Версия: при малом напряжении ключ переходит в активный режим, перегревается, и умирает в огне. )

Что-то сложновато для меня, да и деталей много. А что там с номиналами? А упростить никак незя?




Нагрузка: процессор и пара тройка микросхем. В активном режиме токи около 30мА. Следов перегрева не наблюдаю. Не получается также точно определить момент выхода из строя полупроводника (его как бы коротит внутри, замыкает при этом сам девайс остается работоспособным). Замечаю я неисправность только, когда напряжение садится ниже порогового уровня, а система не разрывает цепь питания, так как полевик закорочен.
Статистика такова: после месяца эксплуатации, на партии в 100 штук, около пяти приборов вернулись с указаной неисправностью.
Еще одна важная деталь: аккумулятор заряжается зарядным устройством LM317+MC33340 без отключения этой схемы. То есть паралельно с указаной схемой, на выводы аккума, цепляется зарядка.

Дык в вашу схему всего один полевик добавить достаточно. Встречно имеющемуся. Соедините оба полевика истоками и затворами, а стоки будут входом/выходом получившегося ключа. Неужели из моей схемы это не очевидно?
Если в схеме имеются конденсаторы значительной суммарной емкости, то вполне вероятна в момент отключения зарядки "переполюсовка тока". Когда емкость схемы, заряженная до напряжения зарядки, разряжается на аккумулятор от которого отключили эту зарядку. Но симметричный ключ в этом случае не поможет, напряжение-то ведь в норме и он открыт. А открытый полевик симметрично проводит ток в оба направления потому, что полевик - униполярный прибор. Нужно какой-то ограничитель тока в цепи иметь или MOSFET с бОльшим максимальным током применить.

Есть другая причина, более вероятная - заряд конденсаторов через полевик при подключении аккумуляторов. В этом случае разность напряжений между стоком и истоком максимальна и, возможно, полевик выходит из области безопасных режимов работы. Наверное, имеет значение последовательность подачи питания - если сначала включить зарядное устройство, которое само по себе ограничивает ток, то все гут, а если сначала аккумуляторы, то может быть бабах.

Ну дык я и говорю, что либо ток в цепи ограничить, либо более мощный MOSFET применять нужно (с бОльшим током стока).

Или ограничить время нахождения оного MOSFET в активном режиме - в авторском варианте он таки медленно переключается.
Вообще, это можно проверить в симуляторе - в режиме Transient построить график в переменных "напряжение сток-исток" и "ток стока" и наложить на него линии SOA из даташита. А длительность импульса можно оценить по графику "мгновенной" мощности, рассеиваемой полевиком.

А почему не сделать управление ключом на обычном супервизоре, а не на такой куче рассыпухи? При желании к супервизору можно добавить пару резисторов для подстройки порога и гистерезиса.
Ну и супервизор всяко дешевле LT-шных чудо-микросхем.

КМК супервизор на произвольное (не из стандартного ряда) напряжение с потреблением порядка 5мкА сильно поискать придется.

Я использую MCP6041 и LM285-1-2 в качестве опорника. Если на супервизоре веселее будет, то я только за. А можно поподробнее?

Дык а что подробнее? Супервизор питания это вся ваша схема, но без полевика, "упрятанная" в одну м/с

Вы и сами верно подметили, что настраиваемый порог, гистерезис и "энергоемкость" явно в одном корпусе не разместится

Давайте подведем итог:
Значит я ставлю помощнее транзистор, уменьшаю до 2К сопротивление в затворе, добавляю конденсатор 0,1 между затвором и стоком полевика и три раза плюю через левое плечо. Ага?

Можно еще посмотреть (осцилллографом) ток в цепи стока при переходных процессах. Хотя плевки, конечно, сильное колдунство.

Для Li-xxx акков, имхо, вполне достаточно будет стандартного супервизора на 3 В. Парой-тройкой резисторов пороговое напряжение легко двигается вверх. Типовое потребление, по-моему, большинства майкрочиповских супервизоров порядка 1 мкА.

Супервизор должен выдавать на выходе 0 при напряжении на входе выше порогового.
Вход супервизора - к контролируемому напряжению, выход - к затвору ключа. Если супервизор с открытым стоком, то придется добавить резистор между затвором и истоком.
Если нужно подвигать порог, добавляются 3 резистора последовательно с контролируемого напряжения на землю (если нужно только увеличить гистерезис, достаточно двух верхних). Вход подключается к верхней паре резисторов, выход - к нижней. Номиналы резисторов рассчитывать с учётом тока потребления супервизора.

UPD: на таком супервизоре (на выходе 0 при напряжении на входе выше порогового) порог/гистерезис не подвигать - загенерит. Если нужно двигать, то на обычном (на выходе 0 при напряжении на входе ниже порогового), и добавить инвертор с выхода супервизора на затвор полевика.

Вот только конденсатор не следует, ИМХО. Ни к чему затягивать нахождение ключа в активном режиме.

Топикстартер с помощью этого конденсатора скорость нарастания выходного напряжения пытается ограничить. Полевик-то сам по себе весьма быстро включается. И при этом импульсный ток заряда суммарной емкости конденсаторов схемы может существенно превышать максимальный импульсный ток полевика. Ток в этом случае ограничивается выходным сопротивлением источника питания (аккумулятор и/или зарядка), сопротивлением открытого канала MOSFET и суммарным ESR параллельно включенных конденсаторов. Максимальный импульсный ток IRLML5103 - 4,8А, сопротивление открытого канала - 0,6Ома получается импульсный ток до 4,2В/0,6Ом=7А может достигать. Ну а сам аккум ток в десяток Ампер выдаст влегкую. Так что без ограничения скорости нарастания напряжения на выходе ключа (или без ограничения тока в цепи питания) для его выхода из строя теоретически достаточно одной таблэтки одного (первого) включения Вот только кондер между стоком и затвором не слишком надежное (в плане задания определенной скорости нарастания) решение. Лучше (проще) уж на самом ОУ ограничить его скорость переключения.

Мотивы эти понятны, но, ограничивая импульсный ток, мы подвергаем полевик опасности выхода за ОБР. Поэтому, если автор возмёт более мощный ключ, токовая нагрузка на него должна быть допустимой. А логика переключения - быстрой.

Эта "опасность" надуманная, не имеющая в данном случае никаких реальных оснований.

Проблем, которые потенциально могли бы вывести полевик из строя, две:
1) заряд емкости нагрузки
2) статическое потребление нагрузки.
Поскольку статическое потребление не превышает 30 мА, то его можно исключить из рассмотрения: при медленном включении полевику с макс. рассеиваемой мощностью более 0.5 Вт от него вреда не будет, даже если бы полевик в течении часа держали в "полувключенном" состоянии. А проблема заряда емкости нагрузки решается как раз при замедлении включения полевика: чем медленнее включаем - тем лучше, тем легче режим работы полевика.

Поэтому рекомендация остается в силе: 100к в затворе, 100нФ между затвором и стоком. В принципе емкость можно и побольше поставить, работать будет надежнее. Просто 100 нФ - ходовой номинал, вполне достаточный для решения задачи.

Затягивать время пребывания полевика в активном режиме не имеет смысла. Больше длительность - меньше допустимый ток. В данном случае для тока стока 1 А максимальная длительность импульса по графику SOA порядка 10 мс, так что время переключения надо, наоборот, уменьшить. А больше 1 А полевик не даст - у него там плоский участок характеристики.

Повторяю, статический ток нагрузки всего 30 мА, поэтому размахивать "одним ампером" абсолютно бессмысленно. Что же касается тока заряда емкостей нагрузки, то: чем медленнее включается транзистор, тем меньше ток заряда и тем лучше тепловой режим транзистора.

За 10 мс током 1А до 4 В зарядится емкость 2500 мкФ. Вряд ли у топикстартера емкость такой величины. Однако, если емкость действительно так велика, то надо увеличить время включения. Cкажем, до 1 сек - тогда, чтобы зарядить емкость, достаточно, чтобы через транзистор проxoдил ток всего 10 мА. Этого, надеюсь, достаточно, чтобы прекратились спекуляции на тему SOA?

При заряде емкости фиксированной величины режим полевика будет всегда тем легче, чем медленнее он включается. В емкость вкачивается определенная энергия, в процессе закачки на сопротивлении канала теряется часть этой энергии. Величина потерь фиксирована и не зависит от величины сопротивления "резистора" (т.е.полевика). Больше сопротивление - дольше идет процесс заряда - энергия потерь успевает абсорбироваться большей массой и даже, возможно, рассеяться. А при "ударном" заряде вся энергия мгновенно выделяется в канале полевика, создавая локальный перегрев.

Вы, конечно, правы, и вообще непонятно, о чем спор. Но из вредности хочу привязаться к отквоченному утверждению.
Оно не совсем точно. Полевик открывается относительно медленно, и его сопротивление, очевидно, меняется во времени и очень значительно.
КПД этого "заряжателя емкости" в каждый момент времени очень разное. (КПД - в переводе - рассеиваемая мощность )
Пример. Предположим, что напряжение на конденсаторе меняется линейно,
т.е. сопротивление полевика меняется таким образом, что заряд идет постоянным током. Тогда в начальный момент времени КПД самое плохое и в процессе заряда плавно увеличивается до самого хорошего. Это значит, что ваше утверждение о постоянстве величины
потерь - несколько сомнительно. Согласны?

Про спекуляции это лишнее. Я Вам ничего плохого не сказал (и даже не подумал). Смотрите сами - в начальный момент времени напряжение на конденсаторе равно нулю, т.е. почти все напряжение батареи приложено между стоком и истоком полевика. Уменьшив время переключения до разумной величины, мы гарантированно остаемся в области SOA.

Есть такие устройства - контроллеры hotswap. Они переключают полевик не "быстро" и не "медленно" а так, чтобы он все время оставался в пределах SOA.

Не нужно забывать, что электрическая мощность пропорциональна квадрату тока, а сопротивлению (канала) только прямо пропорциональна.
P=I^2*R

Не принимайте все только на свой счет. Вы были не первый, кто неуместно высказался о SOA.


Не согласен.
Я утверждаю, что при заряде конденсатора через резистор - на резисторе рассеивается некоторая энергия.
Я утверждаю, что величина этой энергии не зависит от сопротивления резистора. На резисторе 0.01 Ом будет потеряно ровно столько же, сколько на резисторе 100 МОм. А если резистор зделать переменным и быстро крутить его в процессе заряда, величина потерянной энергии не изменится. Она не зависит от сопротивления. Зато она зависит от емкости.

Может не стоит увлекаться? Кроме интегрального параметра в виде энергии, нас интересует еще и статистический процесс рассеивания этой энергии в окружающую среду через тепловыделение. К сожалению, нельзя мгновенно рассеять неопределенно большую энергию. Теплопроводность материала корпуса и окружающей среды имеет конечную величину. Видимо поэтому вам и напоминают о SOA.
На самом деле (как я уже указал выше) в данном случае самыми существенным параметрами (самым "узким" местом) для данной схемы являются максимальный импульсный ток MOSFET и сопротивление его открытого канала. Расчетный импульсный ток через ключ в ней может превышать максимальный допустимый для данного MOSFET. Вот и вся причина. Либо MOSFET с большим допустимым импульсным током (≥8-9А, скажем) нужно ставить (при том же сопротивлении открытого канала), либо принудительно ограничить импульсный ток, включив в цепь питания балластный резистор.

Согласен. Я просто хотел сказать, что выделение (рассеивание) этой энергии может быть весьма разнообразным,
если развернуть его по оси времени.

Сформулируйте внятно, что вы пытаетесь оспорить. Пока что я вижу, что вы - в лучшем случае - ломитесь в открытые ворота.

Есть два крайних способа, как поступить с этой энергией:
1) Мгновенно выплеснуть ее в проводящий канал полевика. При этом та незначительная масса материала, которая составляет проводящий канал, должна "всосать" эту энергию и не выйти из строя.
2) Выделять ее как можно более долго и постепенно.
Все остальные варианты находятся между ними.

Пока что все "возражения" сводились к тому, что "надо бы побыстрей" - без понимания того, что "побыстрей" гарантированно будет хуже. Всегда. Чем медленнее выделяется эта энергия, тем меньше мгновенная мощность, и одновременно - тем больше массы материала будет вовлечено в процесс ее абсорбции, тем больше площади поверхности будет участвовать в рассеянии выделенного тепла. Я везде подчеркиваю, что чем медленнее - тем лучше. При фиксированной интегральной энергии правильность моего подхода вполне очевидна.

Так в чем же состоит моя "увлеченность", поясните? Может, вы думаете, что есть некий "оптимум", после которого дальнейшее замедление процесса включения начнет ухудшать режим работы полевика, увеличивая вероятность его выхода из строя? Если вы так думаете, то, увы, вы ошибаетесь. Движение из 1) к 2) монотонное.


Я полагаю, что о SOA говорят те, кто предпочитает использовать бюрократический подход вместо физического.

Например, парни из Тексаса:
Hotswap Design using TPS2490/91 ...
И еще придумывают всякие сложные схемы.

Вы меня не поняли. Я не пытаюсь оспорить ваше сообщение, а лишь предложил не увлекаться обобщениями, забывая о частностях. Я вообще вам не возражал по этому поводу.
Извините, это не мои возражения (высказывания). Читайте сообщения внимательнее.
И опять забываете о частностях. "Лучше" для чего? Для ключа? Для аккумулятора? Для конденсаторов? А тот факт. что слишком низкая скорость нарастания напряжения питания может быть недопустимым условием для нормальной работы (запуска) схемы, почему забываете?
Выше пояснил. Увлекаетесь обобщениями, упуская частности.

Я, пожалуй, больше согласен с Резидентом. Мы в ходе разговоров как-то забыли, что главная цель состоит не в том,
чтобы по-меньше нагреть полевик. А в том, чтобы достичь конечной цели - зарядить конденсатор.
Не думаю, что кого-то устроит, если мы на это будем тратить часы или даже минуты.
Коллеги, ну уже кажется все ясно с этой проблемой
Заряжать надо максимально быстро при соблюдении условия, что тепловые и токовые ограничения на полевик не превышены.
Если именно так подходить к этой поблеме, то сразу станет не все равно, как меняется сопротивление
полевика с течением времени.
Впрочем, конечно, обычный резистор с конденсатором в цепи затвора сделают этот процесс пусть
и не оптимальным по времени, но вполне безопасным и приемлемым по длительности.

Токовые ограничения со скоростью переключения таки не связаны. Ток стока должен ограничиваться, например, работой в области насыщения, как в данном конкретном случае. Но лучше, когда он задан внешней схемой управления.
Тепловые ограничения - таки да, но наоборот. При большей скорости переключения можно единовременно рассеять большую мощность.

Это неверно. Дело не в мощности, а в энергии, которая не зависит от скорости переключения.
А вот тепловыделение при быстром переключении будет носить очень интенсивный и локальный характер,
т.к. вся энергия выделится за очень короткое время..
АК тут уже об этом говорил.
Все, выключаюсь из диспута, т.к. народ пошел по кругу и не читает чужие посты.

Энергия, которая выделяется за время, - это и есть мощность. А при малой длительности импульса тепловое сопротивление кристалла существенно (на порядки) меньше оного в статическом режиме. Это в любом даташите на полевик есть такой график.
Ну, или хотя бы такой вот простой вопрос - какую энергию рассеивает транзистор на постоянном токе и можно ли из этой энергии вычислить его температуру?

Только наоборот. Интеграл мощности по времени есть энергия.
А нельзя ли пояснить это высказывание конкретными материалами? Рисунок приаттачить или указать номер графика и имя даташита где это имеется? Я почему-то считал, что тепловое сопротивление есть характеристика конструкции транзистора, а не длительности управляющих воздействий. Или может вы неправильно понимаете термин Thermal response (тепловой "отклик")?

Так вот привел же (чуток выше) - slva158. Там на рис. 2 тепловая модель, а на рис. 3 - типичная нормализованная зависимость теплового сопротивления. Буржуины называют его тепловым импедансом, поскольку в процессе передачи тепла участвует теплоемкость кристалла (аналог электрической емкости). Зависимость теплового импеданса от скважности импульсов или, для одиночного импульса, - его длительности, обусловлена как раз наличием этих вот "теплоконденсаторов". Т.е. какая-то часть тепла поглощается кристаллом, а потом в паузе рассеивается в окружающую среду - это особенно заметно для коротких импульсов.
"Тепловой отклик", как я понимаю - это эквивалентное тепловое сопротивление для заданной частоты и скважности импульсов. Ну, как если эквивалентную электрическую схему (тепловую модель) заменить резистивным делителем, дающим тот же коэффициент передачи. Полагаю, что "Thermal Response" и "Effective Transient Thermal Impedance" - это синонимы.

Уж не знаю, сколько раз придется повторять одно и то же...

При включении питания есть две фундаментальные опасности, которые могут вывести ключ из строя за счет перегрева:
1) Перегрев за счет статического тока потребления нагрузки. Эта опасность заставляет включать транзистор как можно быстрее.
2) Перегрев за счет заряда емкости нагрузки. Эта опасность заставляет включать ключ как можно медленнее.
За счет противоречия между п.1) и п.2) возникает возможность оптимизации.

Однако топикстартер ясно сказал, что ток нагрузки в рабочем режиме не превышает 30 мА. Следовательно, п.1) перестает быть значимым. Его можно не рассматривать вообще. Остается один только п.2), а поиск оптимума теряет смысл.

Повторять не нужно, покольку повторы, и даже выделение текста жирным шрифтом, доказательности не добавляют. Лучше дать какой-нибудь "обоснуй". Приведенный пример с TPS2490 как раз этот случай - заряд емкости через ключ. Собс-но, ничего революционного там нет - просто собрали до кучи описание предельных режимов MOSFET с пояснениями, откуда что берется. И даже если не смотреть буржуйский даташит - греет не энергия, рассеиваемая элементом (на постоянном токе она вообще бесконечна ), а мощность. Рассеиваемая мощность при переключении - это, условно говоря, треугольник, ограниченный наклонными линиями - уменьшением напряжения и увеличением тока - и линией времени. Рассеиваемая мощность - это площадь треугольника. Увеличиваем время пребывания ключа в активном режиме - увеличивается мощность. Ограничение по мощности ключа - наклонная линия на графике SOA, превышать которую нельзя. Зависимость теплопередачи от длительности импульса и скважности нелинейная, ну, там объясняют, почему, не буду повторять. Вот для таких случаев, когда работаем вблизи предельных значений, умная микросхема, управляя током затвора, формирует "безопасную" характеристику переключения - с ограничением максимального тока и рассеиваемой мощности.

Мощность имеет смысл учитывать для п.1), т.е. для статического тока потребления. Поскольку макс. статический ток потребления не превышает 30 мА, то для 5В питания (беру по максимуму) статическая мощность ни при каких обстоятельствах, никогда не превысит 150 мВт. На практике она будет намного меньше, однако для точного определения необходимо знать ВАХ нагрузки. Но меня же устраивает даже эта чрезмерно завышенная оценка.

Поскольку мощность рассеяния указанного транзистора превышает 0.5 Вт, то статическая можность никогда не превысит одной трети от допустимой. Это значит, что транзистор можно включать как угодно долго, хоть бесконечно долго, все равно мощность никогда не превысит 150 мВт. При таких обстоятельствах все рассуждения о SOA бессмысленны.

Для п.2), т.е. для заряда емкости нагрузки, рассеиваемая мощность обратно пропорциональна времени включения транзистора, поскольку энергия, которую рассеивает транзистор, для этой компоненты фиксирована. Чем дольше переключается транзистор - тем меньше мгновенная мощность.


Это неверно, вы глубоко заблуждаетесь. Мощность - это произведение тока на напряжение, P=I*U. Времени в этой формуле нет.


Если проинтегрировать мощность по времени, вы получите энергию. Технически неграмотные люди часто путают мощность и энергию.

Согласен, сглупил, кстати, и Вы тоже. Мощность, рассеиваемая при переключении, 1/2*U*I от времени не зависит. Но вот процесс теплопередачи - зависит. При более длительном переключении допустимая рассеиваемая мощность уменьшается.

А Вы не пробовали питать схему от этого зарядника и одновременно в обход полевика держать аккумулятор в подзарядке?
Это нормальное резервирование.
При пропадании основного питания(зарядника) схема питается от аккумулятора до нужного предела.
При появлении основного питания схема работает сразу и одновременно заряжается аккумулятор.

Вы совершенно напрасно добавили 1/2, это неверно. Формула для мощности, как я писал, P=U*I, безо всяких коэффициентов. Школьный учебник физики...

Если вы имели ввиду рассеивание на ключе при линейно нарастающем токе и линейно падающем напряжении, то там другие коэффициенты. Зависимость мгновенной мощности от времени имеет вид параболы (а не "треугольника", как вы ранее утверждали), макс. мощность 1/4*Umax*Imax. При взятии интеграла, когда вы попытаетесь посчитать выделенную энергию за время переключения, вылезет коэффициент 1/3, а результат будет прямо пропорционален длительности интервала, в течении которого происходит переключение. А вашей 1/2 там нигде нет.

Почему же нет? Мы же вроде бы договорились, что ток в цепи стока чем-то ограничен? А далее как на рисунке - при линейно нарастающем токе напряжение сток-исток постоянно, а при линейно спадающем напряжении постоянен ток. Площадь треугольника - 1/2, все по-честному.
Впрочем, коэффиценты не так важны. Важно другое - мощность постоянна, а тепловое сопротивление - нет (зависит от длительности процесса). Стало быть, увеличивать оную длительность беспредельно нельзя.