Блог F0cks

Опис

Більшість карток, які я розробляю, працюють від батареї для зручності Li-Po. Я часто пропоную вбудований засіб для підзарядки акумулятора, не зупиняючи роботу системи. Найпростішим рішенням є встановлення зарядного пристрою Li-Po на платі між акумулятором та зовнішнім джерелом живлення, наприклад 5 В від порту USB.

Тільки струм, що подається від зарядного пристрою (Ic), розподілятиметься між акумулятором (Ib) та системою (Ir). Проблеми:

  • Li-Po мають фазу постійного струму зарядки. Але тут сила струму буде змінюватися залежно від коливань споживання системи.
  • Зарядний пристрій має бути великим, щоб струм, що подається, був більшим, ніж споживання системи. Тож ми нагріємо його більше, ніж потрібно.

зарядного пристрою

Проблеми: струм зарядки, розподілений між акумулятором та системою, що подається

Поки ви використовуєте зовнішній блок живлення для підзарядки акумулятора, ви можете використовувати його безпосередньо для живлення системи. Рішення полягає у використанні електронного блоку, що дозволяє системі перейти від акумулятора до основного джерела живлення.

Блок живлення для системи Ir повністю буде надходити від зовнішнього джерела живлення. Струм, що подається від зарядного пристрою, буде повністю надходити на акумулятор Ic = Ib.

Рішення. Перемикач перемикає систему від акумулятора до основного джерела живлення

Рішення

Для створення цього аналогового комутатора вам потрібні лише 3 компоненти:

  • PMOS: з дуже низьким Rdson (кілька мОм) і Vgsth більше -3V.
  • Діод Шотткі: з низькою пороговою напругою (менше 300 мВ) і дуже малим струмом витоку (кілька мкА).
  • Резистор: близько десяти кОм обмежить витік струму кількома сотнями мкА з основним джерелом живлення. Паразитним ефектом буде створення напруги в сотні мВ зі струмом витоку діода при роботі від акумулятора. Занадто великий опір занадто збільшить напругу і ризикує деполяризувати транзистор. Занадто малий, це значно збільшить втрати при основному електроживленні.

Коли зовнішнє джерело живлення відсутнє, резистор R1 повертає затвор Q1 на землю: Vg = 0В. Діод D1 заблокований. Потенціал джерела знаходиться на рівні 0, тому маємо Vgs = 0V> Vgsth: транзистор заблокований. За конструкцією ми маємо PN-перехід між каналізацією та джерелом (підключеним до основної маси), що створює діодний ефект. Струм пройде через цей діод і приведе джерело до потенціалу акумулятора (мінус порогова напруга): Vs

Vbat. Цього разу Vgs струм проходить вже не через діод, а через створений канал. Vs = Vbat, якщо Рдсон дуже низький. Транзистор залишається включеним. Система живиться від акумулятора .

Якщо підключено зовнішнє джерело живлення, Vg = 5В. Vgs стає більше 0, тому у нас Vgs> Vgsth, транзистор Q1 заблокований. Діод D1 включається. Акумулятор відокремлений від системи, яка тепер живиться від зовнішнього джерела живлення через діод D1.

  • Під час заряджання акумулятор відокремлений від системи
  • Майже нульові теплові втрати при роботі від акумулятора (дуже низький коефіцієнт віддачі)
  • Швидке перемикання акумулятора/зовнішнього джерела живлення

  • Ще три компоненти в одному зборі
  • Сотні мкА втратили в R1 при роботі від електромережі
  • Деяка потужність втрачена через D1 під час роботи від джерела живлення
  • Струм витоку в декілька мкА, втрачений у D1 при роботі від акумулятора

Приклад дизайну

Дозволяє заряджати акумулятор на 100 мА за допомогою порту USB і може живити від 3,3 В до 150 мА