Lý do mạch sạc pin USB này sẽ không hoạt động mà không có diode là gì?


7

Tôi có một cell duy nhất, pin Li-Ion được xếp hạng ~ 2100mAh. Một cái gì đó giống như 18650, tôi đã lấy nó ra từ một bộ pin máy tính xách tay. Tôi muốn tạo ra một mạch sạc đơn giản cho nó vì tôi sẽ sử dụng nó trong máy đo nhịp tim mà tôi đang cố gắng xây dựng.

Tôi sẽ cung cấp năng lượng cho pin thông qua cổng USB. Bất cứ khi nào cáp USB được kết nối với thiết bị để giao tiếp với PC bằng bộ chuyển đổi USB-to-serial MCP2200 , nó cũng sẽ sạc pin Li-Ion là nguồn năng lượng chính của thiết bị.

Dưới đây là mạch tôi đang sử dụng:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Đây là cách nó làm việc:

V_BUS là nguồn 5 V từ bus USB. C15 là tụ điện số lượng lớn, tôi không muốn vi phạm tiêu chuẩn, vì vậy tôi đặt một tụ điện 4,7 uF. Ngoài ra, vì tôi không muốn vi phạm giới hạn hiện tại của tiêu chuẩn, tôi đã đặt một bộ giới hạn dòng điện trong mạch sạc; D5 và D6 giới hạn điện áp rơi trên R22 + (Vbe của Q2).

Cách thức hoạt động của mạch sạc rất đơn giản; Q2 là giới hạn dòng điện, nhưng để giới hạn điện áp, TL431 được cấu hình để điều khiển cơ sở của Q2 đối với điện áp trên nút A.

Ngoài ra, có một số mạch khác sau nút B, được cấp nguồn từ pin BT2. Đây là một số hiển thị:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Bây giờ, tôi nghĩ rằng không có cách nào pin có thể cung cấp dòng điện cho Vbus vì Q2, D5 và D6 sẽ bị sai lệch, nhưng có vẻ như tôi đã sai ở một số điểm. Ở một số điện áp nhất định của pin, ví dụ ở khoảng 3,8V, MCP2200 không thể liệt kê và Windows không nhận ra nó là một cổng nối tiếp ảo. Bất cứ khi nào tôi tháo pin, vấn đề này được giải quyết, USB sẽ liệt kê thành công mỗi lần.

Ngoài ra, tôi đã chèn một diode giữa nút A và nút B với một cực được thể hiện trong sơ đồ, và điều này cũng hoạt động. Tôi biết rằng tôi phải kết nối R28 với nút B một lần nữa để bù cho sự sụt giảm điện áp của diode được thêm vào.

Điều đó khiến tôi đi đến kết luận rằng pin nạp vào mạch bên trái của nó và làm rối loạn điện áp hoặc mức hiện tại của tiêu chuẩn USB và nó không thể liệt kê được. Tuy nhiên, tôi không thể đưa ra một lời giải thích hợp lý.

Chỉnh sửa: Khi điện áp pin là 3,8 V, tôi đo 4,3 V trên nút V_BUS khi cáp USB không được kết nối và có một diode giữa Node A và Node B.

Chỉnh sửa: Có vẻ như V_BUS đã được cung cấp bởi chân Rx của MCP2200, thông qua các diode bảo vệ bên trong MCP2200. Madmanguruman nói điều đó đúng, tôi phải bao gồm đầy đủ sơ đồ và ở đây nó đi; Trang 1 Trang 2 của sơ đồ đầy đủ. Tôi đã chỉnh sửa mã để nhàn rỗi pin này ở 0 V thay vì 5 V và vấn đề dường như đã được giải quyết ngay bây giờ.

Lý do mạch sạc pin USB này sẽ không hoạt động mà không có diode là gì?


Những điều cần thử để tìm hiểu điều gì đang xảy ra: (1) khi thiết bị không được cắm vào USB, có điện áp trên VBUS không? (2) khi được cắm, dòng điện nào đang chạy trên VBU và theo hướng nào?
pjc50

@ pjc50 Có, có điện áp 4,3 volt trên V_BUS khi không cắm cáp USB.
abdullah kahraman

4.3V có thể không đến từ pin 3,8V, do đó nó phải đến từ bộ chuyển đổi tăng áp bằng cách nào đó. Có lỗi trong bố trí PCB, hoặc theo dõi cầu nối ở đâu đó không? Bạn có thể thêm một phần của sơ đồ bao gồm MCP2200 không? VBUS có được kết nối với bất cứ thứ gì khác trên PCB không? (ví dụ: điốt ESD)
pjc50

@ pjc50 Tôi đã kiểm tra nhưng không thể tìm thấy bất kỳ cây cầu nào, hơn là tôi đã gỡ MC34063 khỏi ổ cắm của nó và điện áp trên V_BUS giảm xuống khoảng 0,7V dưới điện áp của Vcc. Sau đó, tôi đã kiểm tra sơ đồ và phát hiện ra rằng kết nối duy nhất giữa Vcc và MCP2200 là bởi các chân Rx và Tx đến từ vi điều khiển. Tôi đã gỡ vi điều khiển khỏi ổ cắm của nó và điện áp trên V_BUS giảm xuống 0 V. Sau đó, tôi đã thay đổi thành chương trình để làm cho mức điện áp nhàn rỗi của dòng Tx (THẤP) 0 V. Có lẽ, điện áp đã được cung cấp qua Điốt ESD bên trong MCP2200.
abdullah kahraman

Để tham khảo trong tương lai, sơ đồ đầy đủ hơn sẽ giúp người khác giải mã vấn đề của bạn. Bạn đã đề cập đến một vi mô, nhưng không bao gồm nó trong bất kỳ đoạn trích nào của bạn. Lỗi nằm ngoài những gì bạn cung cấp cho chúng tôi ...
Adam Lawrence

Câu trả lời:


3

Như Madmanguruman lưu ý, bạn đã không hiển thị sơ đồ hoàn chỉnh của mình, vì vậy chúng tôi không thể chẩn đoán vấn đề.

Lý do bạn gặp một số vấn đề khi cắm cáp USB là vì đã có điện áp trên V_BUS trước khi bạn kết nối cáp. Ngoài ra, điện áp này thậm chí có thể dao động.

Đây là lý do tại sao; Các bộ vi điều khiển PIC thường có các điốt bảo vệ, được gọi là điốt kẹp bên trong, cho cả hai đường ray trên đầu vào của chúng sao cho bất kỳ quá điện áp nào, đó là điện áp cao hơn hoặc thấp hơn một diode giảm từ Vcc hoặc Vss. MCP2200 được đồn đại là PIC18F14K50. Dưới đây là sơ đồ khối giả của các chân đầu vào của MCP2200:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Khi không có điện áp trên V_BUS, đó là trường hợp cáp USB không được cắm, điện áp được sử dụng, do đó, dòng điện, chạy qua chân đầu vào, là Tx của vi điều khiển của bạn, thông qua diode trên, đến V_BUS. Ở đó bạn có nó, 4.3V trên V_BUS của bạn, chính xác là một diode giảm xuống.

Dưới đây là những gì để làm; làm cho chân Tx trên vi điều khiển của bạn THẤP nếu bạn đang đập bit hoặc tắt mô-đun UART nếu bạn đang sử dụng các thiết bị ngoại vi nối tiếp phần cứng, cho đến khi bạn bằng cách nào đó vào chế độ nối tiếp.

Nếu không có một loại "chế độ nối tiếp" hoặc "chế độ kết nối PC" nào trong ứng dụng của bạn, bạn có thể phát hiện kết nối bằng cách kiểm tra đầu vào nối tiếp, ví dụ, khởi động mô-đun (hoặc tạo chân TX CAO nếu bạn là bit- đập) sau khi bạn nhận được một nhân vật, nói; S.

Khi bạn khởi động cổng nối tiếp, bạn tạo chân Tx của vi điều khiển CAO, sau đó chắc chắn việc chuyển một ký tự giả hoặc MCP2200 sẽ bị lẫn lộn và bạn sẽ không thể giao tiếp qua nối tiếp.


0

Không có điện áp catốt từ V_BUS, bộ điều chỉnh không thể tạo ra điện áp tham chiếu của nó, vì vậy nó được BẬT khi pin được kết nối. V_BUS bị đẩy xuống đất bởi điện trở 100 ohm.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Chỉnh sửa: Không. Câu trả lời sai. Nghĩ rằng nó có thể không ổn định khi V cực âm nhỏ hơn V ref-Internal và V ref cao.


Nhưng dù bằng cách nào, 100 ohm sẽ chỉ cho phép 50mA?
abdullah kahraman

Ya, đây là một câu trả lời sai. Nhưng mạch điều chỉnh - hơi lạ, có nguồn trên tham chiếu nhưng không ở cực âm.
Bobbi Bennett

0

Giải pháp thú vị của việc xả pin vào bộ chia điện áp cho TL431:

http://belza.cz/charge/liich.htm


2
Câu trả lời chỉ liên kết không được khuyến khích vì chúng trở nên vô dụng nếu liên kết chết. Vui lòng thêm một bản tóm tắt của giải pháp được đề cập trên trang web đó để nó vẫn hữu ích nếu điều đó xảy ra.
PeterJ
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.