Mạch 5V up dao động?


8

Tôi đang cố gắng thiết kế một UPS 5V. Nguồn để tải nên chuyển đổi nếu điện áp đường dây giảm xuống dưới khoảng 4V. Điện áp pin có thể từ 3,8 đến 5V. Tôi đang mô phỏng trong LTSpiceIV.

Tôi sẽ sử dụng mosfet để cung cấp năng lượng pin để tránh sụt áp schottky. Tuy nhiên, mạch bắt đầu dao động khi điện áp đường dây gần 4,4V. Đây sẽ là một vấn đề trong quá trình sử dụng thực tế? Ngoài ra, làm thế nào tôi có thể thay thế schottky khác bằng mosfet? Tôi nghĩ rằng mức tăng cao của op amp trong tl431 có thể gây ra dao động, nhưng không chắc chắn. Mạch mô phỏng tốt với một schottky thay vì mosfet đầu tiên sau pin.

Tôi không có nhiều kinh nghiệm với điều này. Tất cả các đề xuất sẽ được đánh giá cao.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Tôi đã thêm 2 mosfet và nhận được điều này. Vẫn dao động khi điện áp đường dây được chu kỳ, nhưng dường như mô phỏng ok khi tôi sử dụng điện áp DV cố định cho V1. Tôi tự hỏi liệu đây có phải là một trò hề LTSpice, hay dấu thời gian quá nhỏ, hoặc nếu đó là một vấn đề thực sự .. một số điều kiện cuộc đua sẽ xảy ra trong thực tế. Nguồn chuyển sang pin khi điện áp đường dây giảm xuống dưới 4,21V. nhập mô tả hình ảnh ở đây


4
Bạn có thể thử thêm một số độ trễ ở đâu đó. Thời điểm pin tiếp quản nguồn cung cấp chính không còn được nạp nữa và sẽ tăng trở lại. Một số điện trở trở lại để kiểm soát U1? (Tôi chưa mô phỏng điều này. Sẽ sẵn lòng, nhưng tôi vô vọng với LTspice. Tôi sẽ mất một giờ để thực hiện một mạch như thế)
Oldfart 31/12/17

2
Không xúc phạm nhưng sơ đồ của bạn là quá ghê gớm để xem xét. Có một giải pháp chip duy nhất cho việc này từ Texas Cụ cho ORing thông qua NFE. ti.com/lit/ds/symlink/lm74610-q1.pdf
bot may mắn

1
Đó là sơ đồ nhỏ gọn nhất mà tôi từng thấy
Điện áp Spike

1
@pipe, tôi nghĩ anh ấy xứng đáng nhận tiền thưởng, đó là giải pháp làm việc duy nhất ở đây. Tôi muốn chỉ ra giải pháp của anh ấy trong câu trả lời của tôi nhưng tôi không thể tạo ra một mô phỏng để kiểm tra nó. Nó đã có phiếu bầu của tôi.
Dorian

1
Các bạn đặt tôi vào một tình huống khó xử về đạo đức, vì vậy tôi đã đưa ra một câu trả lời tốt hơn, và nó cũng có vẻ không đáng ghét. Tôi là một người mới về điện tử, vì vậy không thể biết chính xác điều gì gây ra dao động, nhưng nó có liên quan đến việc đóng cổng và điện áp nguồn trở nên như thế nào, khi nguồn điện chính. Hy vọng các bạn đừng bận tâm đến việc tôi chấp nhận câu trả lời của riêng tôi.
Indraneel

Câu trả lời:


3

TL431 đang làm việc với các thông số kỹ thuật, biểu dữ liệu cho biết dòng catốt tối thiểu 0,7mA đến 1mA cần thiết để tham chiếu hoạt động chính xác, xem các bảng được liệt kê từ trang 5 đến 13 "tham số dòng catốt tối thiểu để điều chỉnh".

Ngay từ cái nhìn đầu tiên, R1 đã lên cao ngay cả trước khi điện áp sẽ bị cắt bởi U3. Ngoài ra, điện áp catốt ít nhất phải gần với điện áp tham chiếu, xem ví dụ về bộ so sánh ở trang 21 và bảng ở trang 22 và ý thức chung của bạn về cách hoạt động của một tham chiếu.

Có lẽ việc hạ thấp giá trị của R1 và cho nó ăn từ nguồn điện áp cao nhất thông qua hai điốt có thể thực hiện công việc.

sơ đồ

mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab

Nếu mạch của bạn hoạt động tốt trên pin và bạn lo lắng về mức tiêu thụ hiện tại cao hơn thì bạn có thể thỏa hiệp và sửa đổi sơ đồ để cung cấp TL431 trong các tham số chỉ khi V1 đủ cao.

sơ đồ

mô phỏng mạch này

Cập nhật

Tôi không thể làm cho mạch của bạn hoạt động như là hoặc với những thay đổi nhỏ.

Bộ phát hiện sụt áp không hoạt động như dự định vì bóng bán dẫn M1 luôn mở khi U1 ở trong phạm vi làm việc với điện áp catốt cao hơn 2V.


2

Vấn đề là một vòng phản hồi khuếch đại tuyến tính sẽ khuếch đại nhiễu và dao động từ biên pha không hiệu quả trong vòng kín mà không có bộ tích phân như đơn vị đạt được Op Amps ổn định. Nói về Op. Amps., TL431 là một Zener có thể lập trình được với mức tăng thấp có thể hoạt động giống như một Op Amp vòng kín có mức tăng thấp với mức tăng thấp (R6 + R2) / R2 * 2V = 4,94V.

Vi phạm dữ liệu

(Kudos to Dorian để phát hiện lỗi này). Câu trả lời này thiên về cách thiết kế bất kỳ giải pháp nào với ví dụ về chuyển đổi và tuyên bố OR FET trên Thông số 1, lựa chọn thứ 2 (thực hiện hoặc mua) sau đó thực hiện nếu bạn nghĩ rằng bạn có thể làm tốt hơn hoặc chỉ muốn tìm hiểu lỗi trong bước 1.

Dòng catốt tối thiểu cho I min Xem Hình 20 Vka = Vref 0.4mA min 0.7 mA quy định kiểu chữ
Giá trị và vị trí của R1 là sai. Không thể để U1 đạt được 5V từ mức pullup Vbat = 4V trên R1 do đó chỉ có dòng rò. Sai lầm.

Luôn so sánh ở một số ngưỡng nhỏ hơn điện áp bạn đang cố gắng điều tiết, KHÔNG THÊM.

Bạn muốn cảm nhận 5V giảm xuống dưới 4V sau đó chuyển đổi đầu ra.

Thật không may, 4V không phải là một nguồn tốt cho USB vì vậy việc xem xét lại các yêu cầu của bạn là cần thiết và thay đổi các thông số thiết kế.

  • Có lẽ bạn muốn kích hoạt dơi 4V để tăng lên 5V khi USB giảm.
  • Có lẽ bạn muốn 5V "UPS" hoạt động từ Vbvat xuống Vmin vì vậy cần có bộ điều chỉnh tăng
  • Có lẽ bạn cũng muốn điều tiết phí cho Vbat

    • Chúng luôn được xác định trong thiết kế hệ thống tổng thể của bạn thông số 1 "tiên nghiệm" với danh sách các biến và giá trị tối thiểu giống như bất kỳ biểu dữ liệu nào

    nhập mô tả hình ảnh ở đây

Gợi ý cho tất cả người mới:

Bắt đầu lại với thông số kỹ thuật thiết kế phù hợp cho tất cả các điều kiện Đầu vào và đầu ra.


Sẽ không lịch sự khi đề cập đến việc bạn nhận thấy VI PHẠM DẠNG trong câu trả lời của tôi chứ? Chỉ là một người mới tham gia ..
Dorian

Đã được chấp nhận. Tôi có nghĩa là stackexchange newbye, EE từ năm 1993 khó khăn.
Dorian

1

Oh tốt, một tiền thưởng! Cuối cùng tôi đã đi với mạch nhìn không gớm ghiếc này vẫn dao động ở điện áp pin, nhưng ổn định ở điện áp pin trên! Điện áp pin có thể tối đa 4,5V với axit chì, là giới hạn dưới của thông số kỹ thuật USB.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Vấn đề không phải là điện áp nguồn có thể không ổn định. Nó có thể không ổn định ngay lập tức và không phải là một vấn đề. Nếu nó thực sự không ổn định hoặc không có thông số kỹ thuật, hãy thay thế mụn cóc trên tường. Có thể có nhiều điều sai với mụn cóc trên tường không thể duy trì điện áp. Sẽ không muốn tin tưởng nó để cung cấp năng lượng cho vi điều khiển.

Vấn đề thực sự là điện áp pin cần được cắt một khi nó xuống quá thấp để tránh làm hỏng pin vĩnh viễn. Điều chỉnh điện trở cho hợp khẩu vị. Mạch ít tốn kém hơn trước, và đáng tin cậy hơn. Schottky là bạn của tôi, tôi không phiền anh nữa! Anh cứu tôi rất nhiều đau đầu. Mạch chạy từ pin cần phải có khả năng hoạt động ở mức thấp hơn nhiều so với 4,7V.

Tái bút: Tôi không thích các giải pháp chip đơn, họ chơi hết mình để đứng về phía hành tinh của tôi. Ngoài ra, tôi không thể hút chúng ...

CẬP NHẬT :

Đây là một sơ đồ tìm kiếm thanh lịch hơn (không gớm ghiếc). Như Dorian và những người khác đã chỉ ra, TL431 yêu cầu dòng điện tối thiểu để hoạt động. Vì vậy, sau đó, nó đòi hỏi một nguồn điện áp đáng tin cậy để hoạt động. Có nghĩa là, nó phải hoạt động từ pin. TL431 thực sự phải hoạt động như một bộ so sánh, nếu không các mosfet sẽ ở chế độ tuyến tính và sẽ bắt đầu nóng lên. Điện áp cổng trở nên rất gần với điện áp nguồn của U2 do điện áp nguồn đến. Đây là nguyên nhân thực sự của các dao động ở trên, không phải là vi phạm biểu dữ liệu của tl431. Các dao động sẽ xảy ra ngay cả khi tl431 bị loại bỏ hoàn toàn. Các mosfet là mức logic cũng không giúp được gì. Đối với mạch bên dưới, các mosfet đã được thay thế bằng các mosfet kênh N. Tuy nhiên, điều này gây ra sụt áp tại nguồn khi bật hoàn toàn. Điện áp để tải thay đổi từ 2. 8V đến 4.7V và mạch hoạt động hoàn hảo không có dao động. Có thể chuyển đổi vị trí của R6 và tl431, nhưng sau đó cực dương tl431 sẽ chỉ tăng lên 2,5V và các mosfet (bây giờ được thay thế lại bằng mosfet kênh P) sẽ luôn duy trì.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Nhưng sau đó, vì tl431 dù sao cũng đang được sử dụng như một bộ so sánh, và cũng cần một dòng cung cấp để hoạt động, tại sao không thay thế nó hoàn toàn bằng một bộ so sánh dòng thấp hơn như thiết bị .... Thật không may, lm58 không chạm tới đường ray + ve, và các mosfet là mức logic. Vì vậy, khi điện áp nguồn cao, một dòng điện ngược sẽ chảy vào pin (0-60mA khi pin giảm từ 3,85 xuống 3,6V). Điều này sẽ nhỏ giọt sạc pin khi sạc thấp. Đó có thể hy vọng là một điều tốt. Mạch hoạt động hoàn hảo ở tất cả các điện áp chính từ 2V đến 5V, không có dao động. Mạch không phụ thuộc vào điện áp rơi trên diode. Thay thế nó bằng 1N4148 sẽ không đảm bảo nó hoạt động mà không có dao động nếu điện áp pin cao. Mạch không mô phỏng chính xác với LM393 là một bộ so sánh thực tế. Kiểm tra thích hợp được đề xuất trước khi sử dụng.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Dao động được gây ra bởi một số loại điều kiện chủng tộc tại điện áp nguồn và cổng của mosfet thứ hai. Tôi vẫn không biết chính xác những gì đang xảy ra. Nhưng các mạch sửa đổi hoạt động, và giải quyết vấn đề của tôi. Đây không phải là câu trả lời hoàn hảo. Nhưng nó là câu trả lời tốt nhất. Tôi đang chấp nhận câu trả lời của riêng tôi.

cập nhật thêm!

Tinh chỉnh một lần nữa, nhìn kỹ, mosfet được lật trên trục Y để nguồn ở bên trong. Mạch bây giờ hoàn toàn ổn định ở tất cả các nguồn điện áp và pin. Tùy thuộc vào sự chênh lệch điện áp của pin, một số dòng nhỏ giọt có thể chảy vào pin (có thể là 60mA) trong một số trường hợp. Mạch hoạt động với schottky hoặc 1n4148 (mặc dù rõ ràng với 1n4148, nó sẽ rút ra từ pin nhiều hơn nếu điện áp pin cao). Hoạt động với bộ so sánh thực LM393 cũng như LM58, không có thay đổi. Opamp / bộ so sánh chấp nhận điện áp chính hoặc điện áp đầu ra ở chân không đảo để so sánh với pin. Tôi nghĩ rằng nó gần hoàn hảo. Cảm ơn tiền thưởng!

nhập mô tả hình ảnh ở đây

PS: có lẽ nên thay thế 1N4148 bằng 1N4007, nhưng 1N5819 là tốt nhất.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.