Một MCU riêng để cắt LiPo trên điện áp thấp?

Tôi đang thiết kế một dự án sẽ thực hiện trên một chiếc quad quad bay. Nó có MCU ATmega328P trong mạch 5V chính và được cung cấp năng lượng bởi pin LiPo 1 cell (<500 mAh) nhỏ. Tôi muốn cung cấp cơ chế cắt điện áp thấp để bảo vệ pin. Hiện tại tôi đang xem xét ba lựa chọn:

1. Chỉ cần để MCU chính theo dõi điện áp pin , sử dụng VCC làm tham chiếu. VCC thường là 5,1 V, nhưng để chắc chắn tôi cũng sẽ cần phải đo VCC của riêng mình.

   Ưu điểm: không có mạch bổ sung. Có thể báo hiệu lý do cắt bằng đèn LED. Cấu hình điện áp cắt. Cắt mềm.

   Nhược điểm: trong trường hợp hỏng MCU chính (lỗi phần mềm), điện áp pin có thể không được quan sát dưới mức tải cao. Phần mềm phức tạp. Yêu cầu cấp nguồn cho mạng 5V.

2. Sử dụng Màn hình đặt lại như MAX809 . Dòng điện xuống là 0,5 A.

   Ưu điểm: độ tin cậy cao.

   Nhược điểm: không có tín hiệu. Không dễ cấu hình. Chỉ cắt cứng. Mạch bổ sung (bộ chia điện áp).

3. Sử dụng MCU trung gian như ATtiny25 / 45/85. Nó rất nhỏ nhưng có thể đo được VCC của chính họ. Dòng điện xuống là 2 A.

   Ưu điểm: báo hiệu. Cấu hình. Dễ kiểm tra. Đo điện áp trước khi cấp nguồn cho những thứ khác. Ngắt mềm (có thể báo hiệu MCU chính rằng đã đến lúc thu thập đá).

   Nhược điểm: yêu cầu phần mềm bổ sung (nhưng rất đơn giản). Cân nặng (1g?)

Tùy chọn # 3 được minh họa ở đây:

Tôi đang nghĩ đến việc đi với lựa chọn # 3. Liệu nó có ý nghĩa?

Tôi sẽ làm # 1
hoặc # 1 + # 2 . Bộ điều khiển chính sẽ là màn hình pin chính. Nếu có gì đó không ổn với bộ điều khiển chính, màn hình đặt lại tương tự sẽ là bản sao lưu.

# 3 có ý nghĩa nếu bạn nghĩ rằng sau này bạn có thể thêm nhiều chức năng hơn vào bộ điều khiển giám sát pin chuyên dụng.

Chúng tôi làm # 1 và # 2, làm việc như vậy:

• Board được cấp nguồn từ 24v, vì vậy nguồn cung 3v3 của chúng tôi được điều chỉnh giảm từ đó. Nếu 24v ngừng hoạt động, chúng ta sẽ có một thời gian dài (trong chu kỳ CPU) để thấy điều đó xảy ra bằng cách sử dụng bộ chia điện áp và chân ADC trên micro và ghi chú lại bằng cách đặt một chút hoặc bất cứ điều gì bạn muốn làm.
• Thiết lập lại màn hình bắt được "đường cắt cứng" của đường ray 3v3 bị rung lắc, đi xuống, đạp xe, v.v. và buộc thiết lập lại cứng (lấy pin micro / RESET và giữ ở mức thấp cho đến khi nó thực sự hài lòng với đường 3v3) micro từ thiếu một vấn đề do tải cao (mặc dù đó là những gì các cơ quan giám sát phần cứng dành cho).

Một điểm đáng suy nghĩ là làm thế nào, bằng cách sử dụng số 1, bạn thực sự có thể lưu trữ lý do theo cách sống sót sau khi thiết lập lại / mất điện và không có nguy cơ làm hỏng một cái gì đó bằng cách mất nửa chừng trong chu kỳ ghi flash hoặc một cái gì đó Chúng tôi có nhiều thời gian vì nguồn năng lượng của chúng tôi có một thời gian dài để giảm (20,7v) trước khi dòng 3v3 chết, nhưng trong ứng dụng của bạn, bạn có thể không.

Thay vào đó, hãy thử mạch này, để độc lập hoàn toàn với bất kỳ MCU nào (Tôi không thể tải lên hình ảnh, vì vậy tôi sẽ mô tả mạch):

1 diode Zener, 5 điện trở, 1 bóng bán dẫn NPN và một PMOS. Họ có thể là SM hoặc TH.

Diode Zener đóng vai trò là bộ đặt điện áp, NPN giữ cho PMOS hoạt động bình thường và các điện trở hoạt động như các nhà cung cấp giới hạn và sai lệch hiện tại. Nếu điện áp đầu vào nằm dưới ngưỡng Zener (thực tế cao hơn một chút), NPN dừng tiến hành và PMOS ngừng cung cấp điện cho tải.

Kết nối các thành phần như thế này: Đường dây cung cấp cho zener, mũi tên chỉ vào điện áp dương, sau đó một điện trở nối tiếp (ví dụ 1k) với mặt đất. Lấy điện áp từ điểm giữa và cung cấp một bộ chia điện áp (ví dụ 5k-50k). Lấy điện áp từ điểm giữa của bộ chia điện áp và kết nối nó với chân đế NPN (ví dụ BC817-40). NPN "mũi tên" đi đến GND, bộ thu đi đến một điện trở (ví dụ 1k). Kết nối đầu điện trở này với cổng PMOS (ví dụ IRF9130). Nên kết nối điện trở 50k giữa cổng và đường ray dương, để đảm bảo PMOS không dẫn điện khi không cần thiết (và xả điện dung của cổng, tránh tắt tuyến tính). Kết nối nguồn PMOS với đường ray dương và cống vào cực dương tải. Và bạn có một mạch UVL đơn giản.

Một diode zener có điện áp gần với nơi bạn muốn mạch Khóa dưới điện áp bắt đầu hoạt động là bắt buộc và đây là thứ đóng vai trò là "công tắc". Mô phỏng hoặc xây dựng mạch có thể giúp hiểu được những lợi thế và bất lợi: nó rút ra một dòng điện rất nhỏ (rò rỉ diode zener + rò rỉ khác) khi tắt. Tôi đã nhận được 0,6mA trong mô phỏng.

Các giá trị trên được chọn cho gói pin 10V (LiFe) và chúng hoạt động rất tốt để cắt pin dưới 8,6V. Đối với các điện áp khác nhau, sử dụng các Zeners khác nhau và có thể cả các điện trở nhỏ hơn / lớn hơn ở 3 vị trí đầu tiên.

Sơ đồ có thể được nhân đôi và đảo ngược cho cấu hình cung cấp +/-, nếu cần.

Tôi hi vọng cái này giúp được.