Układ zasilania (kluczujący dla 2szt AAA z 5szt R20) sterowany z 3,3V.

Witam wszystkich.
Mam pewien kłopot z budową układu.Na razie symulowałem go tylko w LTSpice.Pliki LTSpice mogę wysłać mailem w razie potrzeby:).

1)
Jest pewne autonomiczne urządzenie zasilane bateryjnie (5 szt baterii R20)- elektronika sterowana prockiem, nie mam możliwości prawie żadnej modyfikacji sprzętowej, a programowej już wcale.Nazwijmy ją płytką "X".
Mam dojście do 3 "sygnałów" z tego urządzenia :
1.Plusa 5 szt baterii R20 w szeregu ( nowe baterie max 7,8V, stare min 5,0V)
2.GND
3.Sygnału z uP (aktywne zero) - niezależnie od napięcia 5szt R20 cały czas jest 3.3 V, raz na jakiś czas liczy pewne zdarzenia, wtedy zwiera do GND na 40ms (wyjście procka ma zewnętrzny pull-up 83k do 3.3V).Tą wartość 83k można ewentualnie niewielkim nakładem pracy zmienić w przyszłych urządzeniach.

2)
Do urządzenia dokładana jest 2 działająca płytka (nazwijmy ją Y) innej elektroniki, która ma m.in. 2szt akumulatorków AAA.
Oprócz tego, że ma ona liczyć te zdarzenia i meldować serwerowi (to już zrobione), to potrzebuję ładować te baterie na drugiej płytce "Y", prądem min 0.2A (dla 5x R20 =5.0V), max 0.7A(dla 5x R20 7.8V) przez 40ms.To wystarcza dla drugiej płytki "Y" na zachowanie stanu naładowania w dłuższym czasie, oczywiście kosztem ładunku baterii z 1 płytki "X".
Gdyby się akumulatorki AAA mimo wszystko rozładowywały(czas pomiędzy zdarzeniami waha się od 2 minut do tygodnia), to przewiduję dołożyć 2 identyczny (albo podobny) układ kluczujący - sterowany tym razem moim prockiem, którym mogę dowolnie manipulować, ew. podłączyć do tego układu oba procki "X" i "Y" przez diody - aby sobie nawzajem nie przeszkadzały.

To że 5szt R20 płytki "X" będzie się trochę szybciej zużywać, nie ma znaczenia - one są wymienne.Moje 2szt AAA na "Y"- są praktycznie niewymienne.

3)
Wymagania wobec układu:
a)prąd spoczynkowy możliwie mały (przy braku ładowania baterii V2) , najlepiej <=10uA dla całego klucza-prąd pobierany zarówno przez kolektor Q1 bezpośrednio z V3, jak i z bazy Q1 - pośrednio przez Vcc płytki "X".
b)możliwość produkcji małej serii - trzeba wziąć pod uwagę wariacje parametrów tranzystorów itp.
c)niezawodność - bardzo ważne
d)niewielki koszt części - czynnik nie jest decydujący, ale istotny
e)masy obu płytek muszą być zwarte razem - co wyklucza zamykanie obwodu "od spodu" pomiędzy minusem 2szt AAA z "Y" a minusem 5 szt R20 z "X"

Idea 1.
Po paru pomysłach pomyślałem o takim układzie jak na Schemat 1,gdzie :
V1 - symulacja sygnału z uP pierwszej płytki "X"
V2 - symulacja rozładowanych akumulatorków AAA "Y"
V3 - symulacja naładowanych R20 z "X"

Schemat 1.

Układ działa, daje zadowalające prądy ładowania, ale :
1.Czy on się nadaje do produkcji w np. 100 egzemplarzach?
2.Czy nie trzeba dołożyć rezystora równolegle do B-E tr. Q2 (wstępna polaryzacja)?
3.Czy nie trzeba dołożyć jakichś innych elementów, aby wykluczyć możliwość niezadziałania, zatrzaśnięcia, itp?
3a.Czy wartość R2 nie jest za mała - jeśli tak to jaką wartość dobrać, aby niezawodnie działało ?Z tą wartością to prąd spoczynkowy w najgorszym przypadku (pełne R20) to 83uA!Może jakieś inne tranzystory NPN z większą β?
4.Jaki można dać największy R6, aby Q1 zadziałał dobrze ? Chodzi o to, żeby zminimalizować pobór prądu z baterii R20.
5.Czy nie lepiej zamiast 2szt BC847C (Q1 i Q2) zastosować jakiś scalony inwerter , np NC7SV04P5X od NXP ?Podejrzewam, że problem będzie z całkowitym wyłączeniem Q2 - ponieważ zazwyczaj max. Vout na inverterze to Vcc - a to będzie z kolei w okolicach 2.0-2.6V (zasilanie z AAA na "Y" - nie znam inwertera, który "strawi" zasilanie z 7.8V).

Idea2.
6.Czy zamiast Q1 i Q2 można użyć jakiegoś MOSFETA z kanałem wzbogacanym typu P?
Próbowałem takiego rozwiązania :

Schemat 2.

Niestety Q2 jest :
a)albo podczas ładowania tylko częściowo włączony
b)albo podczas spoczynku tylko częściowo wyłączony
Nie udało mi się dobrać tak dzielnika dla MOSFETa , aby go niezawodnie spolaryzować - tzn kompletnie włączyć/wyłączyć Q2, dla napięć V3 z "X" pomiędzy 5.0 a 7.8 V.Dla 7.8V działa dość dobrze, dla 5.0V prąd ładowania jest żałosny,zaledwie 9mA.
MOSFET jako taki mnie kusi, bo ma pomijalne prądy upływu - zarówno w kanale, jak i na bramce.

Jeśli macie pomysł na inne modele tranzystorów, ew. inny układ, modyfikacje, usprawnienia - śmiało, interesują mnie też alternatywy.

Za wszelkie uwagi z góry dziękuję - będę śledził wątek na bieżąco, bo sprawa jest dość pilna.Mogę nawet postawić naprawdę dobrego browara .
pozdro, rider

Wielkie dzięki za obszerną odpowiedź .

trymer01 napisał:

Z MOSFET-ami będzie kłopot właśnie taki jak zauważyłeś - albo częściowo otwarty, albo niedomknięty. Powodem jest szeroki zakres Vgsth - kilka V, w przeciwieństwie do BJT, które dla Ube<0,4V jest zatkany, powyżej 0,8V - otwarty.

Ano właśnie - choć ciekawi mnie "szeroki zakres Vgsth" - czy masz na myśli że dla jakiegoś tranzystora rozbieżność parametrów może mieć zakres aż kilku V?Mam na myśli Vgsth min .....Vgsth max.

Cytat:

3a. Wszystkie tranzystory dobrać typy z jak największą betą - tak.
Za Q1 i Q3 BC847C, za Q2 BCW68G się nie nadaje, za mała beta co wymusza duży prąd IbQ2=IcQ3 - a Q2 musi być w nasyceniu co wymusza zadanie mu Ib większego niżby wynikało z bety.Tu dobrze nadaje się 2SC5707, 2SC5706 - poczytaj datasheet, im wystarczy Ib=0,02Ic, czyli Ib=14mA. Miałeś R5=560 Ohm, co dawało Ib o wiele za małe, zwłaszcza dla BCW68G.

Faktycznie,sprawdziłem datasheet - tam jest dla nasycenia prąd bazy aż 30mA - wtedy R5=77 Ohm (dla V3min=5.0V).

Cytat:

Wtedy R3 wydaje się OK, R5= ok. 120 Ohm (7,8-UR3-UbeQ2-UcesatQ3)/14mA.

Rozumiem, że tą Betę wziąłeś z charakterystyk Ib=f(Vcesat)?Tam rzeczywiście Ic/Ib=50, a z wymaganego 0.7A daje właśnie Ib=14mA.W tabeli βmin=200, βmax=560.

Cytat:

Ponieważ Q3 pracuje z Ic=14mA, jego Ib musi wynosić ok. 0,5mA (nasycenie), więc R2=(7,8-0,7)/0,5=15k - niestety.

Właśnie, a dla V3=5.0V to musiałby być jeszcze mniejszy....

Cytat:

4. J.w. R6=(3,3-0,7)10 mikroA=270k.
Powyższe dla 7,8V - sprawdź jak to wygląda dla 5,0V.

Oki, sprawdzę.

Cytat:

Niestety z BJT tak jest - żrą prąd, prototyp z innymi wartościami może działać, seria już niekoniecznie - bo elementy nieco inne, warunki się zmienią np. temperatura.

To jest krytyczna sprawa - urządzenie musi działać pewnie i niezawodnie.
Rzadko kiedy można sobie pozwolić na wymianę/zamianę urządzenia gdzieś w terenie - a już w ogóle nie można dopuścić, że kilka będzie szwankować.

Cytat:

W miejscu Q2 rozważ zastosowanie prostego stabilizatora prądu włączanego sygnałem V1.

Masz jakąś propozycję konkretnego elementu?

Cytat:

Nie rozumiem, jak mógł Ci działać układ 2 - faza sygnału się nie zgadza (ładowanie w czasie gdy V1=3,3V - a powinno być gdy V1=0).

Działało ze względu na proporcje dzielnika (R1,R6,R7)- przy ściąganiu potencjału do zera przez V1, potencjał Vr1 spadał o ok 1.8V, do poziomu włączającego już Q1.

Cytat:

Po prostu trzeba układ pierwszy przerobić stosując MOSFET-y - wszystkie: - Q1, Q2 i Q3 - niskie Vgsth, R6 rzędu 10k, R2 rzędu 100k, R5 może zostać, z bramki Q2 do +7,5V opornik rzędu 22k, R3 przenieść ze źródła w dren.

Podstawiłem zgodnie z Twoją sugestią - faktycznie, działa elegancko:

Co do R3 - to czy Twoim zdaniem w wersji z PNP lepiej byłoby go też przenieść sprzed emitera Q3 za kolektor?Wtedy nie byłoby niepotrzebnie obniżanego potencjału na emiterze Q3 - a to z kolei gwarantuje lepszy prąd bazy(ze względu na "pewniejszy" spadek napięcia Ube).

Cytat:

Po co ta dioda? - poza tym ona nie wytrzyma tego prądu.

Dioda jest na wszelki wypadek - jeśli użytkownik przy wkładaniu pomyli polaryzację wszystkich 5szt R20 - co prawda Q3 nie powinien bardzo przewodzić, ale w końcu może się znaleźć w stanie aktywnym inwersyjnym a wtedy skutki mogą być opłakane - popraw mnie, jeśli się mylę.Co do diody, poszukam innego modelu.

Cytat:

Edit 2:
Q1, Q3 - AP2318GEN-HF-3
Q2 - przejrzyj te:
Na pewno pierwsze dwa się nadają, poszukaj też coś w mniejszej obudowie, bo jeśli zapewnisz pewne przełączanie, to moc na nim wydzielana będzie znikoma.

Rozumiem, że pisałeś o pierwszych 2-ch z listy,tzn. AP20P02GH-HF-3TR oraz AP3310GH-HF-3 ?
Pewne przełączanie, tzn pewne nasycenie i pewne wyłączanie?
Tak w ogóle, to ile mW może znieść w praktyce tranzystor w obudowie SOT23, przy krótkich pojedynczych impulsach <=100ms?Wiem, że to zależy od "Absolute maximum ratings" ale pewnie jest jakaś ogólna reguła.

Zastanawiam się, która wersja byłaby pewniejsza w działaniu (gdyby się dało to i bardziej energooszczędna - z tym że niezawodność jest najważniejsza) - z tranzystorami bipolarnymi czy MOSFET-ami?

Pozdrawiam, rider3

Witam ponownie, wreszcie znalazłem chwilę czasu na odpowiedź.Dzięki za fatygę - nie spodziewałem się takiego zaangażowania .

Cytat:

trymer01 napisał:

Cytat:

Cytat:

Cytat:

trymer01 napisał
Ponieważ Q3 pracuje z Ic=14mA, jego Ib musi wynosić ok. 0,5mA (nasycenie), więc R2=(7,8-0,7)/0,5=15k - niestety.

rider3 napisał:
Właśnie, a dla V3=5.0V to musiałby być jeszcze mniejszy....

trymer01 napisał:
hmm, chyba nie, bo przecież prąd Ic też maleje... dlatego pisałem sprawdź dla 5V.

Sprawdziłem - wychodziło lekko poniżej 200mA, ale kompensowałbym to włączaniem Q2 przez mój procek.

Cytat:

rider3 napisał:

Cytat:

Cytat:
Po prostu trzeba układ pierwszy przerobić stosując MOSFET-y - wszystkie: - Q1, Q2 i Q3 - niskie Vgsth, R6 rzędu 10k, R2 rzędu 100k, R5 może zostać, z bramki Q2 do +7,5V opornik rzędu 22k, R3 przenieść ze źródła w dren.

Podstawiłem zgodnie z Twoją sugestią - faktycznie, działa elegancko.

Update : na razie wybrałem rozwiązanie z bipolarnymi:

Tutaj są takie elementy (ze względu na szybki dostęp- proponowane przez Ciebie byłyby za jakiś czas):
-Q2-PNP mocy PBSS4021PZ, ma ładne parametry
-Q3,Q4 - NPN Darlingtony PMBTA14 (Q4 jest dla symulacji, bo V4 symuluje przyszły impuls, aktywna 1-ka, z mojego procka (wyjście może podać do 25mA przy 3,3V).Q4 to ten tranzystor, którym mogę włączać ładowanie poprzez mój procek
-R3-zwiększony odpowiednio, w potężnej obudowie 2512:) - może znieść ciągłe 1,5W mocy
-D1-S07G - też zmieniona, aby nie protestowała przy 0.7A
-R5 - zwykłe 1206 , które może odprowadzić 250mW, w symulacji wychodzi w czasie impulsu 330mW, ale myślę, że przez te 100ms nic mu się nie stanie
-pozostałe elementy - policzone tak, aby ładnie nasycać każdy z tranzystorów
Możesz rzucić okiem na te wartości ? Symulacja symulacją, ale lepiej sprawdzić 3 razy.Niestety nie miałem pod ręką tych elementów, żeby na szybko przetestować fizycznie.

Cytat:

rider3 napisał:
trymer01 napisał:

Cytat:

Edit 2:
Q1, Q3 - AP2318GEN-HF-3
Q2 - przejrzyj te:
Na pewno pierwsze dwa się nadają, poszukaj też coś w mniejszej obudowie, bo jeśli zapewnisz pewne przełączanie, to moc na nim wydzielana będzie znikoma.

Na razie odpuściłem te MOSFET-y, ale jutro postaram się to przesymulować - miejsca na płytce jest dość, więc może wrzucę te 2 rozwiązania równolegle, po prostu po testach prototypu wybierze się lepsze rozwiązanie do BOM-u.

Cytat:

trymer01 napisał:
Nie nie od "Absolute maximum ratings". Poczytaj o "transient thermal impedance" - w skrócie teoretycznie zniesie każdy impuls o dowolnej mocy, byle odpowiednio krótki, aby nie przegrzać złącza tym czasie - biorąc to na czystą fizykę, czas razy moc to energia dostarczona do złącza, a biorąc pod uwagę masę złącza, jego ciepło właściwe itp - ta energia podgrzeje go do pewnej temperatury, przy czym oczywiście są ograniczenia prądowe, napięciowe. Oprócz tego ważne jest wypełnienie przebiegu (duty cycle) bo od niego zależy moc strat średnia (moc średnia ale tylko od przewodzenia, nie uwzględnia innych strat np. przełączania). W datasheet producenci zwykle podają takie wykresy - np. dla AP2318 w http://www.tme.eu/pl/Document/422a4a19d8d3a95075660904c14793f0/AP2318GEN-3.pdf zobacz Fig 10. Effective Transient Thermal Impedance.
Dla "single pulse" 100ms Rthja maleje z 400 K/W do Zth=0,2x400= 80K/W ( a nawet mniej, bo wsp. jest mniejszy od 0,2). To dla montażu z minimalnym padem miedzi. Czyli aby PeakTj nie przekroczyła 150stC, P=(150-Ta)/Zth=1,3W (dla Ta=45 stC). Oczywiście dla większego pada miedzi (dla Rthja=180K/W) będzie minimalnie lepiej - ale niewiele (bo to wynika głównie z pojemności cieplnej złącza, niewiele z obudowy, a radiator już tu jest bez znaczenia), i nie wiadomo jak, bo nie wiadomo jak wyglądałby wykres wtedy.

Aha, doczytam to jeszcze.Ale sprawdzałem moce wydzielane w LTSpice, praktycznie zawsze mieszczę się w limicie, albo nieznacznie go przekraczam - zobacz poniżej:
Q2-przeciętnie 58.54mW - dopuszczalne 770mW - OK
Q3-przeciętnie 40mW - dopuszczalne 250mW - OK
Q4-przeciętnie 40mW - dopuszczalne 250mW - OK
D1-przeciętnie 527.6mW - dopuszczalne ciągłe 0.7A (zmierzono przeciętnie 631mA * 836mV ~= 527mW) - OK
R3-przeciętnie 2.7W - 1.5W jest dopuszczalne , krótkotrwale można wg datasheetu 2.5x przekroczyć ciągłą moc - więc OK (na wszelki wypadek dorzucę 2 footprint na ew. drugi element - obudowa bodajże 2512 )
R5-przeciętnie 330mW - normalnie w obudowie 0805 może oddać zaledwie 125mW, więc wezmę 1206 - wtedy dopuszcza się 250mW (110Ohm, obudowa 1206).Na wszelki wypadek dorzucę też dodatkowy footprint.Wg datasheetu, ten rezystor może oddać 100% mocy znamionowej aż do 70 st.C temperatury otoczenia .
Jak myślisz - nie powinno być niespodzianek?

Cytat:

rider3 napisał:

Cytat:

Zastanawiam się, która wersja byłaby pewniejsza w działaniu (gdyby się dało to i bardziej energooszczędna - z tym że niezawodność jest najważniejsza) - z tranzystorami bipolarnymi czy MOSFET-ami?

trymer01 napisał:
Myślę, że wersja na MOSFET-ach będzie lepsza pod oboma względami.
Teraz tylko ją zoptymalizować. Rozumiem że wyjście X to open collector (dren) z pull-up'em 83k?

Tak, dokładnie tak to wygląda - "open drain" z pull-upem 83k.

Cytat:

trymer01 napisał:
- wyrzucić R6 co przyśpieszy Q1, dobrać R2 na kompromis pobierany prąd/szybkość, podobnie R1, R5 wyrzucić. Sprawdzić czasy wł/wył tranzystorów, chociaż przy 40ms nawet 1ms opóźnień nie jest problemem? - w razie potrzeby dobrać tranzystory (min. Ciss/Qg).

Nie, 1ms nie jest żadnym problemem - ponieważ moim prockiem mogę wydłużyć czas ładowania nawet do kilku sekund w razie potrzeby.Tu trzeba jeszcze tylko wziąć pod uwagę prądy przeładowania bramek.Czy to miałeś na myśli pisząc Ciss/Qq?

Cytat:

trymer01 napisał:
Co do stabilizatora prądu - nie mam nic sprawdzonego, ale w głowie pomysły.
Pytanie - czy efekt zmniejszania prądu ładowania ze zmniejszaniem napięcia 5xAA był zamierzony? - czy przypadkowy? (bo napięcie się zmniejsza, więc prąd I=U/R3 - też). Jak by nie było jest to efekt chyba korzystny, bo jeśli bateria jest zdrowa to można z niej pobierać 0,7A, gdy jest słabieńka nie można tyle brać bo się ją wykończy szybko, przestanie działać i co z tego że bateria 2xAA będzie doładowana jeśli 5xAA padnie i całość przestanie działać? Potwierdź albo zaneguj to, proszę.

Efekt zmniejszania prądu proporcjonalnie do rozładowania 5szt R20 na płytce "X"- jest uboczny, nieplanowany, ale też nie przeszkadza - jak wiadomo, mogę sobie to dowolnie kompensować moim prockiem - to najprostsza opcja, bez dokładania dodatkowych elementów.

Cytat:

trymer01 napisał:
Bo jeśli ten efekt nie jest potrzebny, to można zrobić stabilizator prądu wg Twojego ostatniego schematu zmieniając: za R1 - dioda zenera 2,4V, R5=150Ω, Q2=2SA1615, R3 w emiterze Q2 - jego wartość ustala prąd I=(2,4-Ube)/R3. R5 dobrać na prąd drenu Q3 nieco większy niż IbQ2=0,02Ic przy Uzas=5V.

Ciekawe, jak mi starczy czasu to też przemyślę i przesymuluję .

Cytat:

trymer01 napisał:
Poprzednio podawałem Ci 2SC5707/6 - pomyłka, to są npn, komplementarne 2SA2039/40 są nie do kupienia, ale 2SA1615 - tak.
Niestety taki układ znowu "żre" ok. 15mA prądu w drenie Q3.

No to jest niestety wada dyskwalifikująca - owszem, pojedyncza alkaliczna R20, albo "D" jak kto woli, ma z grubsza te 21000mAh, ale przy takim poborze - to wystarczyłaby ledwie na 2 miesiące (nie licząc pozostałego zużycia).
Pozdrawiam, rider

Witam ponownie, wreszcie znalazłem trochę czasu na odpowiedź.

trymer01 napisał:

Idąc od tyłu - Q2 (faktycznie ładne parametry) wystarczy Ib=0,01Ic, czyli Ib=7mA. I tu zaczyna się kłopot bo datasheet od NXP (jedyny producent?) jest ubogie - brak danych i wykresów - nieznane jest Ucesat dla prądu 7mA (podają tylko dla 100mA) ale zakładając UcesatQ3=1V to dla 7,8V, R5=(7,8-0,7-1)/7mA=820 Ohm - dlaczego dałeś 110 Ohm?. Sytuacja jest dużo korzystniejsza niż poprzednio, bo wyrzuciłeś R3 z emitera, a ten tranzystor potrzebuje mniejszy Ib=0,01Ic (poprzedni 2SA1615 potrzebował większy Ib=0,02Ic).

Po prostu założyłem z dużym zapasem (m.in. ze względu na ubogie dane w datasheet).Zobaczymy czy się sprawdzi, w razie czego zamienić rezystory nie jest żadnym kłopotem (to jest na razie prototyp).

Cytat:

Dla 5V bedzie: Ib=(5-0,6-1)/820=4mA, co umożliwia Ic=400mA - a potrzebujemy tylko 200mA (ograniczenie przez R3), więc jest OK.Dla 820 Ohm znacznie spadnie moc na nim.

To prawda, moc będzie mniejsza - ale po to by się zmieścić w dozwolonej dla 110 Ohm, dałem 2x220 równolegle - SMD są tanie .

Cytat:

R2=110k - ?: Najgorszy przypadek dla 5V, niestety znowu datasheet ubogie, brak informacji n/t pracy w nasyceniu, ale dla niego można założyć spokojnie Ib=0,001Ic, więc Ib=7mikroA, R2=(5-1,3)/7mikroA=510k (znowu brak info n/t Ube=f(Ic) - założyłem bezpieczne 1,3V).
Zresztą tu już oszczędnosci wielkich na prądzie nie ma (w porównaniu do IbQ2= kilka mA) - można dać nawet te 110k.

Tak, dlatego ma właśnie taką wartość.

Cytat:

R6: R6=(3,3-0,6)/IbQ1, IbQ1=0,02Ic, Ic=(5-Ucesat)/110k=40mikroA, Ib= ok. 1mikroA, R6= 2,7M - czyli 820k jest OK z zapasem.
Na R6 można próbować dać kondensator kompensujący (przyśpieszajacy) o niewielkiej pojemności.
Rada - R6 obciąża procek, więc baterię zasilajacą X, ale wstawianie R6 o dużej wartości nie ma sensu, bo oszczędności znikome (mikroA) a układ staje się podatny na zakłócenia (820k będzie działał jak "antena"). Ja bym przyjął R6=10k co w połączeniu z pull-up-em da 93k i pobór prądu rzędu 30 mikroA.

Urządzenie będzie m.in. używać WiFi, więc sprawdzę sobie podczas nadawania, co tam się dzieje.

Cytat:

Cytat:

Cytat:

trymer01 napisał:
hmm, chyba nie, bo przecież prąd Ic też maleje... dlatego pisałem sprawdź dla 5V.

Sprawdziłem - wychodziło lekko poniżej 200mA, ale kompensowałbym to włączaniem Q2 przez mój procek.

Ale w jaki sposób? - prądu nie zwiększysz bo jest wyznaczony przez napięcie baterii 5xAA=5V i R3. Dłuższym czasem ładowania? - musiałbyś synchronizować oba procki, poza tym rozumiałem to tak, że wolno Ci ładować tylko w czasie tych 40ms - ??

To prawda, prądu nie zwiększę - mogę za to wydłużyć czas ładowania.
Może nieprecyzyjnie wyjaśniłem - te 40 ms to impuls, którym chcę otwierać Q2, ale mój procek będzie nadzorował napięcie 2xAAA, w razie potrzeby sam go otworzy - w docelowym układzie będzie to poprzez Q4.Ładować mogę w dowolnej chwili.
Sterowanie Q4 jest w pełni niezależne - nie muszę procków synchronizować w jakiś wymyślny sposób, wystarczy, że poczekam w moim programie, aż minie te 40 ms, wtedy w razie potrzeby włączę Q4(ten sygnał jest mi dostępny przez jedno z wejść mojego procka).Dlaczego 2 osobne tranzystory otwierające, zamiast jednego sterowanego przez mój procek?Na wypadek, jak moje 2xAAA się z jakichś powodów przedwcześnie rozładują a mój procek nie wystartuje, żeby samemu zadbać o doładowanie.W ten sposób procek zewnętrzny stopniowo doładuje moje 2xAAA.

rider3 napisał:

Cytat:

trymer01 napisał:
Poprzednio podawałem Ci 2SC5707/6 - pomyłka, to są npn, komplementarne 2SA2039/40 są nie do kupienia, ale 2SA1615 - tak.
Niestety taki układ znowu "żre" ok. 15mA prądu w drenie Q3.

(...)
Chyba się nie zrozumieliśmy. Te 15mA to dla układu "stabilizatora prądu" na MOSFET-ach, ale z Q2 BJT - i jaki byś układ nie robił, jeśli Q2 jest BJT to musisz mu dać w bazę te mA (dla 2SA1615 - ok. 15mA, dla PBSS4021PZ - 7mA). W Twoim ostatnim schemacie też dałeś IcQ3 = ok. 15mA - zresztą niepotrzebnie, bo dla PBSS4021PZ wystarczy Ib=7mA=IcQ3, które dodając się do IcQ2 obciążają baterię.
I dlatego radziłem MOSFET-y, a tak naprawdę to wystarczy Q2 MOSFET, bo Q1 i Q3 to w sumie bez znaczenia - mogą być BJT czy MOSFET - niewielkie różnice w prądzie pobieranym.

Ok, teraz jasne, wcześniej nie zwróciłem na to uwagi.
Wielkie dzięki za pomoc i wyczerpujące wyjaśnienia, pozdrawiam, rider

A mnie zastanawia celowość zastosowania takiego układu, potencjalny zysk ładunku ładowanego akumulatora jest niewielki.
Piszesz

Cytat:

Oprócz tego, że ma ona liczyć te zdarzenia i meldować serwerowi (to już zrobione), to potrzebuję ładować te baterie na drugiej płytce "Y", prądem min 0.2A (dla 5x R20 =5.0V), max 0.7A(dla 5x R20 7.8V) przez 40ms.To wystarcza dla drugiej płytki "Y" na zachowanie stanu naładowania w dłuższym czasie, oczywiście kosztem ładunku baterii z 1 płytki "X".

Przez 40ms ładowania prądem 0,7A przekażesz ładunek <8µAh, nie wiem jaka będzie realna średnia częstotliwość załączeń ale nawet jedno na 2min w ciągu miesiąca ciągłej pracy przekaże ładunek 170mAh. Trzeba rozważyć czy zmiana akumulatorów na jednorazowe baterie do zasilania płytki "Y" nie da większego zysku z powodu mniejszego samorozładowania.

Poza tym sprawność takiego układu ładowania będzie niewielka, z powodu znacznej różnicy napięć, do tego sprawność samego procesu ładowania/rozładowywania akumulatora spowoduje że "przelewając" energię z jednego do drugiego stracisz więcej niż 3/4.

Witam, poniżej parę wyjaśnień.

Cytat:

A mnie zastanawia celowość zastosowania takiego układu, potencjalny zysk ładunku ładowanego akumulatora jest niewielki.

Zysk (a może ilość "przelewanej" energii) mogę sobie regulować moim prockiem na płytce Y, w dowolny sposób, kwestia napisania odpowiedniej funkcji - żaden problem.
Jak pisałem wcześniej - ze względu na konstrukcję urządzenia, moje 2xAAA są praktycznie niewymienne - natomiast użytkownik będzie od czasu do czasu bezproblemowo wymieniał 5xR20, ze względu na ich stopniowe wyczerpywanie przez urządzenie.Dlatego nie mogę zastosować np baterii alkalicznych AAA.

Cytat:

Cytat:

Piszesz:
Cytat:
Oprócz tego, że ma ona liczyć te zdarzenia i meldować serwerowi (to już zrobione), to potrzebuję ładować te baterie na drugiej płytce "Y", prądem min 0.2A (dla 5x R20 =5.0V), max 0.7A(dla 5x R20 7.8V) przez 40ms.To wystarcza dla drugiej płytki "Y" na zachowanie stanu naładowania w dłuższym czasie, oczywiście kosztem ładunku baterii z 1 płytki "X".

Przez 40ms ładowania prądem 0,7A przekażesz ładunek <8µAh, nie wiem jaka będzie realna średnia częstotliwość załączeń ale nawet jedno na 2min w ciągu miesiąca ciągłej pracy przekaże ładunek 170mAh. Trzeba rozważyć czy zmiana akumulatorów na jednorazowe baterie do zasilania płytki "Y" nie da większego zysku z powodu mniejszego samorozładowania.

Realna częstotliwość załączeń to pomiędzy 10-100 dziennie (zależnie od umiejscowienia urządzenia), a więc wiele mniej niż teoretyczne 720 (30*24).
Liczyłem już zużycie energii przez moją płytkę - bilans energetyczny jest zależny od konfiguracji częstotliwości wysyłania wiadomości z mojej płytki, ale generalnie rzecz ujmując jest manipulowalny w obie strony, zasadniczo dodatni.

Cytat:

Poza tym sprawność takiego układu ładowania będzie niewielka, z powodu znacznej różnicy napięć, do tego sprawność samego procesu ładowania/rozładowywania akumulatora spowoduje że "przelewając" energię z jednego do drugiego stracisz więcej niż 3/4.

Sprawność układu - owszem nie jest rewelacyjna, ale do tego zastosowania w zupełności wystarcza.Pobór prądu przez moją płytkę w czasie 1 cyklu to max 0.7A przez 40ms, natomiast pobór reszty peryferii - to ok 2.2A przez 800ms, a więc udział płytki "Y" to raptem 1.6% "dużego" poboru(owszem, pomijając straty na układzie ładowania, ale to dalej mały ułamek).
Natomiast sprawność akumulatora jest bardzo dobra, żeby nie powiedzieć znakomita - korzystam z Sanyo Eneloop HR-4UTGB - które można naładować prądem 1C w ciągu 1.1h.To oznacza, że ok 90% podanej im energii można odzyskać.
Nawiasem mówiąc - są to znakomite ogniwa - zrobiłem taki test, że rozładowałem je praktycznie do 100mV , dałem im poleżeć parę godzin - co powinno je kompletnie zniszczyć, a potem naładowałem, rozładowałem, znów naładowałem (bardzo dobrą mikroprocesorową ładowarką)- działają jak nowe (prądy, pojemność , itp).
Po roku leżakowania, tracą zaledwie 10% ładunku, zaś po 3 latach posiadają wciąż 75%.REWELACJA!!!
Pozdrawiam, rider3

Witam!

Chciałem zaproponować rozważenie trochę innego podejścia do tego problemu:






Edytuj
HCT statycznie bierze tyle co nic, daje dopasowanie do poziomów wyjściowych z modułu X, gwarantuje wysokie wzmocnienie i dostatecznie dużą obciążalność wyjściową.

Darlington daje wzmocnienie prądowe, choć szczerze mówiąc pewnie można by zastosować zwykły PNP, co najwyżej łącząc dwie albo i trzy bramki równolegle.

źródło prądowe stabilizuje prąd ładowania.

Bramki - tu przykładowo 00 czyli 4 x NAND o dwóch wejściach pozwalają na ewentualne sterowanie (np. blokowanie ładowania lub wymuszenie ładowania) innymi sygnałami w banalny sposób. Można też zwiększyć obciążalność wyjściową nawet i pięciokrotnie łącząc 5 z 6 inwerterów HCT04 równolegle.

Jedyny problem, to zakres napięć zasilania wychodzący poza zakres serii HCT, ale choć gwarantowane parametry są do 5,5V to dopuszczalna wartość to 7,0V. Dlatego D1 daje obniżenie napięcia zasilania. Oczywiście można by obniżyć je czy nawet stabilizować lepiej, ale pojawi się dodatkowy prąd spoczynkowy.

To tylko studium, niedopracowany szkic, poddany pod dyskusję, wartości trzeba by przeliczyć i sprawdzić choćby w symulacji.

Dodano po 11 [minuty]:

rider3 napisał:

przewiduję dołożyć 2 identyczny (albo podobny) układ kluczujący - sterowany tym razem moim prockiem, którym mogę dowolnie manipulować, ew. podłączyć do tego układu oba procki "X" i "Y" przez diody - aby sobie nawzajem nie przeszkadzały.

Gdyby do dyspozycji był sygnał sterujący o wyższym napięciu to zamiast HCT można użyć HC lub C, wtedy nie będzie konieczności obniżania napięcia zasilania.