Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

mosfet i atmega do załączania zasilania

MICHAŁ6201 12 Maj 2016 20:22 933 11
  • #1 12 Maj 2016 20:22
    MICHAŁ6201
    Poziom 16  

    Witam

    Potrzebuje stworzyć układ do włączania zasilania ładowarki Li-Ion za pomocą tranzystora.

    Całość układu zasilana z napięcia +3,3V lub +5V. Procesor ma dokonywać pomiaru napięcia i jeśli pojawi się na zasilaniu napięcie +5V, to ma otworzyć tranzystor i tym samym ma być zasilona ładowarka,która może pobrać do 2A i ma być zasilana napięciem 5V. Jeśli na zasilaniu pojawi się napięcie 3,3V,to procesor ma zatkać tranzystor i tym samym ładowarka nie będzie zasilana.

    Do załączania zasilania użyłem tranzystora mosfet P-CHANNEL Si4435DDY

    Proszę kolegów o sprawdzenie poprawności połączenia i czy ten tranzystor nadaje się do załączania takiego napięcia i obciążenia do max2A.

    Zamieszczam poglądowy rysunek. Proszę nie zwracać uwagi na brak kondensatorów filtrujących zasilanie procesora,bo nie o to tu chodzi.

    0 11
  • Pomocny post
    #2 12 Maj 2016 21:58
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Układ wygląda poprawnie.
    Ten tranzystor wymaga min. Vgs=4,5V dla pełnego włączenia, więc Vcc uC musi wynosić 5V, podobnie jak Vcc ładowarki.
    Problem może stwarzać Vcc ładowarki - jeśli wynosi 5V (i VccuC=5V), to tranzystor będzie pewnie załączany i wyłączany, ale jeśli Vcc>6V (dla Vcc uC=5V), to tranzystor nie będzie pewnie wyłączany.
    W takim przypadku proponuję między uC i MOSFET wstawić dowolny tranzystor npn z opornikiem w bazie, kolektor do R5 i braki MOSFET-a, emiter na masę. To odwróci fazę sygnału (zamiana stanów włącz/wyłącz - trzeba zmienić w uC).
    Przy prądzie 2A spadek napięcia na tranzystorze wyniesie ok. 60mV, moc tracona ok. 120mW.
    Tranzystor nadaje się, o ile Vcc<30V.

    0
  • #3 12 Maj 2016 23:36
    MICHAŁ6201
    Poziom 16  

    Dziękuję Ci za odpowiedź.

    Napięcie dla uC i dla ładowarki jest to samo.

    Chodziło mi o to, że jeśli uC wykryje napięcie zasilania 3,3V,to ma zatkać tranzystor i wtedy ładowarka w ogóle nie dostanie zasilania, natomiast jeśli na VCC pojawi się napięcie 5V, to uC ma odetkać tranzystor i zasilić tym samym ładowarkę.

    Poniżej załączam poprawiony rysunek.

    Zasilanie dla uC i ładowarki ma to samo źródło.

    0
  • Pomocny post
    #4 12 Maj 2016 23:59
    RitterX
    Poziom 36  

    Powinieneś zastosować tranzystor o małym napięciu bramka-źródło np AP2603GY.
    Dlaczego chcesz użyć mikroprocesora zamiast diody zenera? Do bazy tranzystora dołączasz szeregowo połączone diodę 3.9V i rezystor 1kR, tak by katoda diody była dołączona do plusa zasilania. Gdy napięcie wzrośnie powyżej 3.9V + 0.67V=4.57V tranzystor npn zacznie przewodzić co spowoduje odetkanie T1. Przyjąłem 0.67V jako napięcie polaryzacji złącza B-E tranzystora BC817.

    0
  • #5 13 Maj 2016 00:39
    MICHAŁ6201
    Poziom 16  

    To by znacznie uprościło budowę z tą diodą zenera.
    Użyłem procesora, ponieważ spełnia on inne funkcje w tym układzie i przy okazji wykorzystałem ten pin do załączania T1.

    0
  • #6 13 Maj 2016 00:41
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Ten P-MOSFET musi mieć niskie Vgsth.
    AP2603 nie będzie dobry, gdyż ma zbyt duże Rdson, da spadek napięcia ok. 150mV i moc strat ok. 300mW - będzie ciepły.
    Dużo lepszy będzie SI4463 http://www.tme.eu/pl/Document/fb40ef2d2a7b6bf9ecde46a1ff8bda5d/SI4463BDY-E3.pdf
    Jeśli

    MICHAŁ6201 napisał:
    Napięcie dla uC i dla ładowarki jest to samo.

    i wynosi 3,3/5V to ten BC817 jest zbędny i układ ze schematu w poście tytułowym będzie OK. Wtedy układ z uC jest znacznie prostszy od takiego z diodą Zenera, tym bardziej, że dioda Zenera zacznie "puszczać" prąd rzędu µA przy napięciu sporo niższym niż 3,9V - trzeba dołożyć opornik rzędu 1k z bazy npn do masy (aby wymusić prąd diody)

    0
  • #7 13 Maj 2016 20:43
    RitterX
    Poziom 36  

    trymer01 napisał:
    Ten P-MOSFET musi mieć niskie Vgsth.
    AP2603 nie będzie dobry, gdyż ma zbyt duże Rdson, da spadek napięcia ok. 150mV i moc strat ok. 300mW - będzie ciepły.
    Dużo lepszy będzie SI4463 http://www.tme.eu/pl/Document/fb40ef2d2a7b6bf9ecde46a1ff8bda5d/SI4463BDY-E3.pdf

    0.3W ta obudowa w zupełności jest w stanie rozproszyć. Może znacznie więcej czego dowodem jest użycie tego tranzystora w elektronice twardego dysku gdzie jest używany jako klucz inwertera ujemnego napięcia wzmacniaczy sygnału głowic.
    Tak, masz rację SO-8 jest w stanie rozproszyć znacznie więcej ciepła a tranzystor Si4463 ma niższy spadek napięcia dren-źródło dla zakładanego obciążenia. Lecz tu jest pewien haczyk ;) , Zastosowanie tranzysotora o nieco mniejszej mocy strat umożliwia zabezpieczenie odbiornika. W przypadku gdyby, z powodu uszkodzenia, odbiornik pobierał znacznie wyższy prąd będzie można ograniczyć w nim dalsze uszkodzenia gdyż tranzystor o mniejszej mocy strat zadziała w takim przypadku jak bezpiecznik. Będziemy mieli kontrolowaną niesprawność urządzenia. Teraz trzeba rozważyć co jest cenniejsze? Mniejsze straty na kluczu czy zabezpieczenie obciążenia. Obaj nie znamy odpowiedzi na to pytanie. Zna je Autor rozwiązania.
    MICHAŁ6201 napisał:
    To by znacznie uprościło budowę z tą diodą zenera.
    Użyłem procesora, ponieważ spełnia on inne funkcje w tym układzie i przy okazji wykorzystałem ten pin do załączania T1.

    Nic nie stoi na przeszkodzie by do węzła gdzie dołączona jest baza tranzystora T1 sterowana przez diodę Zenera podłączyć wejście przetwornika A/D lub komparatora. Dla napięć bliskich zera będziesz miał 3.3V a dla napięć rzędu 0.6V gdy dioda Zenera zacznie przewodzić 5V.

    0
  • #8 13 Maj 2016 22:18
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    RitterX napisał:
    tranzystor o mniejszej mocy strat zadziała w takim przypadku jak bezpiecznik

    Rzeczywiście, bardzo "nowatorski" sposób projektowania. :D
    A spadek napięcia zasilania? - a po co się tym przejmować?
    Idąc tym tokiem myślenia - w zasilaczu 1A proponuję poszukać i zastosować mostek Graetz'a złożony z diod o prądzie 0,5A - koniecznie takim (nie większym) - będzie to robić za zabezpieczenie. A ci co wymyślają bezpieczniki, ograniczniki prądu i inne głupoty niech się uczą jak projektować! :D
    To była odrobina sarkazmu, a na poważnie - niech się kolega powstrzyma z takimi głupstwami.

    0
  • #9 13 Maj 2016 23:09
    MICHAŁ6201
    Poziom 16  

    Myślę że zastosuje tranzystor Si4463. A dlaczego? Ano dlatego że po pierwsze będzie on załączał zasilanie dla ładowarki MCP73871, która pociągnąć może do 1,8A. Ładowarka ta może ładować ogniwo Li-Ion i z drugiego wyjścia zasilać jednocześnie dalszą część układu elektronicznego. A po drugie do stabilizacji napięcia podawanego z ładowarki zamierzam użyć TPS63020, więc wolę mieć zapas w max poborze prądu.
    Zasilanie VCC i tak zabezpieczę bezpiecznikiem polimerowym.

    0
  • #10 14 Maj 2016 13:35
    RitterX
    Poziom 36  

    trymer01 napisał:
    RitterX napisał:
    tranzystor o mniejszej mocy strat zadziała w takim przypadku jak bezpiecznik

    Rzeczywiście, bardzo "nowatorski" sposób projektowania. :D
    A spadek napięcia zasilania? - a po co się tym przejmować?
    Idąc tym tokiem myślenia - w zasilaczu 1A proponuję poszukać i zastosować mostek Graetz'a złożony z diod o prądzie 0,5A - koniecznie takim (nie większym) - będzie to robić za zabezpieczenie. A ci co wymyślają bezpieczniki, ograniczniki prądu i inne głupoty niech się uczą jak projektować! :D
    To była odrobina sarkazmu, a na poważnie - niech się kolega powstrzyma z takimi głupstwami.


    Bez krytyki nie postępu, dlatego ją z przyjmuję. To nawet lepiej, że wyjaśnimy sprawę nieco dokładniej.
    Gradacja uszkodzeń w urządzeniach, które mają spory zakres odpowiedzialności jest obecnie koniecznością a nie zachcianką albo dziwacznym sposobem projektowania.

    Ad Meritum, jeżeli dokładniej przyjrzysz się zabezpieczeniom nadprądowym w obwodach elektroniczych to 65mR wcale nie wyda się takie bezsensowne. Jeżeli sprawdzisz rezystancję dedykowanych bezpieczników półprzewodnikowych np. TPS25942, NIS5132, NIS5135, AP91252,... to zauważysz, że bardzo blisko wartości 65mR oscylują Rds(on) często ją przekraczając dla Rds(on) max. Czujnik prądu w układzie scalonym również działa na zasadzie spadku napięcia. No tak ale to są bezpieczniki odwracalne :) .
    W takim razie przyjrzyjmy się nieodwracalnym np. Littelfuse seria 437 rozmiar 1206 albo MFU Vishay rozmiar 1206/0805. Tutaj także do przerwania bezpiecznika jest potrzebna pewna wartość spadku napięcia czyli musi on mieć dla zakładanego prądu rzędu 2A precyzyjnie dobraną rezystancję. Co ciekawe ta rezystancja oscyluje w okolicach 65mR.
    Bezpieczniki polimerowe typu PTC to już zupełnie inna klasa gdyż minimalna rezystancja dochodzi do 10R!
    Spadek do 4.85V niczemu nie szkodzi. Mieści się to w zakładanej tolerancji dla napięcia 5V 10%. Nie rozpatrujemy tutaj budowy urządzenia wzorcującego.

    0
  • #11 14 Maj 2016 14:28
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    A miałem nadzieję, że zrozumiesz... ale brniesz dalej.
    Ten układ ma działać - bezawaryjnie. To co tu propagujesz to proszenie się o awarię - bo tym będzie praca tranzystora na granicy max. dopuszczalnej mocy strat katalogowej.
    Przy okazji - nie 65mOhm, tylko więcej, bo Rdson wzrasta z temperaturą!
    Wymagania wobec niego to bezawaryjna praca, i nikt tu nie stawiał wymagań co do zabezpieczenia nadprądowego.
    A już pomysł aby ten klucz pełnił rolę bezpiecznika to kuriozum, bo - pomijając fakt że zadziała on przy nieznanej bliżej wartości prądu i mocy strat (może 3A a może 5A) co go jako bezpiecznik dyskwalifikuje - to tranzystor nie jest do tego przewidziany i jego konstrukcja nie daje pewności co do charakteru "spalenia" - przerwa czy zwarcie?
    Wszelkiego typu elementy pomyślane jako bezpieczniki (polimerowe, topikowe, rezystancyjne itp) dają przerwę - co gwarantuje producent.
    Dajesz gwarancję że ten tranzystor "spali się" dając przerwę? - jesteś tu mądrzejszy od jego producenta?
    Może kuriozalność tego pomysłu uświadomi Ci takie pytanie: możesz wskazać chociaż jedno takie fabryczne rozwiązanie układowe? - nie? - to może amatorskie?
    Też pewnie nie - bo nikt jeszcze, nawet fantasta-amator, na tak głupi pomysł nie wpadł.
    Moje gratulacje - jesteś pierwszy.
    Wybacz ten sarkazm, ale to tylko reakcja na Twój brak zrozumienia. Dlatego ja kończę tę "dyskusję".

    0
  • #12 14 Maj 2016 20:52
    RitterX
    Poziom 36  

    Tak bnę dalej, skoro spadek napięcia rzędu 0.15V przestał być już problemem, ponieważ to normalna wartość dla dodatkowego klucza, to teraz zajmę się prądem.
    Fabryczne rozwiązanie jest prawie pod ręką, to płyty komputerów i kart graficznych a dokładniej ich zasilacze impulsowe. W nich nie przewymiarowuje się zbytnio tranzystorów. W przypadku awarii na obciążeniu tak zupełnie dziwnym trafem uszkodzeniu zwykle ulegają górne tranzystory w półmostku kluczującym a nie bezpieczniki na głównej szynie zasilania. A konstruktorzy ufają kartom katalogowym producentów. Gdy ten napisał, że 20A to znaczy, że wartość jest gwarantowana i nie trzeba używać go jako 4A elementu. Tak, zasilacze z całą pewnością stanowią gorętsze części płytek drukowanych co obecnie jest zupełnie normalne. Oszczędne projektowanie jest jak najbardziej modne.

    Skoro producent AP2603 w nocie katalogowej umieścił informację, że ciągły prąd maksymalny wynosi -5A@25C i -4A @70C to chyba wie co napisał? -4A to jest 100% więcej jak zakładane tu w projekcie maksymalnie -2A. W takim razie zapytam o ile trzeba przewymiarowywać tranzystory? 500% wystarczy a może więcej? Konstruktorzy radzą sobie również z rozprowadzaniem ciepła. Da się to zrobić na 6-8 warstwowej płytce jak również na 1 warstwowej.
    W przypadku wzrostu temperatury do 70C rezystancja Rds(on) AP2603 wzrośnie o 20% z 65mR do 78mR czyli niewiele. Wówczas moc tracona 0.312W co dla SOT-26 jest jak najbardziej dopuszczalne.

    Tranzystor - klucz w SOT-26 ma znacznie większe szanse uchronić głowny zasilacz przed uszkodzeniem jak tranzystor w SO-8. Tak, to nie jest gwarancja wyłączenia określonej wartości prądu lecz statystyczne podejście do problemu.

    Rozumiem Twoje obiekcje, lecz to nie jest tak, że większe zawsze znaczy lepsze.

    0