Всё о мобильной энергии, солнечных батарея, ветряках и другой электроники Обсуждение солнечных батарей, вертяков, генераторов и другой электроники
 
  Регистрация | Войти На главную Добавить статью Форум Поиск  RSS Наш твиттер Контакты 25 сентября 2021, Суббота  
MobiPower.ru
 О сайте
 Новости
 солнце
 термоэлектричество
 механика
 аккумуляторы
 освещение
 электроника
 прочее (экзотика)
 новинки рынка
 Сделай сам
 Обзоры и тесты
 Библиотека
 Форум
 Ссылки
 Контакты

Новости на e-mail
Подписаться на e-mail рассылку новых статей сайта Mobipower.ru



Новое на форуме

Увеличение ёмкости Вампирчика на счёт внешнего блока с 18650
Автор: nik34
25.09.2021 в 11:11

"Коэффициент отдачи" Вампирчика
Автор: LeonidS
22.09.2021 в 23:19

Защищённые аккумуляторы в Вампирчике
Автор: az2
21.09.2021 в 15:29

Контроллер для ветряка
Автор: nik34
07.05.2021 в 21:26

Батарея на крыше авто
Автор: LeonidS
26.02.2021 в 14:40

Техническое обсуждение ВЦ7 (+альт. прошивка)
Автор: nik34
09.01.2021 в 23:46

Топливные элементы
Автор: plumber27
24.11.2020 в 06:51

АКБ греется
Автор: nik34
15.10.2020 в 23:15

Сборка батареи для электромотоцикла
Автор: nik34
11.10.2020 в 10:54

Преобразователь с 12В на 8,4В
Автор: nik34
08.07.2020 в 11:26

Перейти на форум

Сейчас на сайте
142 человека

в т.ч. гостей: 142
пользователей: 0

Всего: 1199

Это может быть полезно
GGBet.


Автоматическое переключение источников питания с помощью схемы на ОУ


Разместил 29.12.2011   nik34

Электроника nik34 прислал:



При питании устройства от нескольких источников обычно используют диоды. Однако, применение полевых транзисторов позволяет значительно снизить потери, особенно, в низковольтных схемах.





  
Поделиться этой страницей в:


Питание многих систем должно переключаться между несколькими источниками постоянного напряжения, например, между сетевым AC/DC адаптером, портом USB и встроенной батареей. Это переключение можно производить просто вручную, но, конечно же, предпочтительнее вариант, когда переключение происходит автоматически.

В простейшем случае задача решается с помощью показанной на Рисунке 1 схемы «ИЛИ», собранной на диодах Шоттки. К сожалению, прямое падение напряжение на диодах Шоттки может лежать в диапазоне от 300 до 600 мВ. Из-за этого теряется лишняя мощность, греется схема, а до потребителя доходит меньшее напряжение.



Рисунок 1.    Схема «ИЛИ» на диодах Шоттки подключает к нагрузке источник с наибольшим напряжением.

Эффективную замену диодной схеме «ИЛИ» можно сделать, используя P- или N-канальные MOSFET транзисторы, подходящий ОУ и несколько пассивных компонентов. Ниже описывается такая схема, предназначенная для переключения положительных шин питания. Конструкция с P-канальными MOSFET транзисторами пригодна для систем с напряжением питания 3.3 В и выше, в то время, как для схем с меньшими напряжениями и бóльшими токами, при наличии подходящего источника смещения для ОУ, лучше подходят N-канальные транзисторы.

Положительный ток в схеме с N-канальными MOSFET транзисторами течет из стока, а в схеме с P-канальными транзисторами – из истока. Внутренний диод транзистора при нормальном режиме на работу схемы влияния не оказывает.

Самая первая наша задача при конструировании схемы – выбор подходящего полевого транзистора. Для наихудшего случая, сопротивление канала R открытого транзистора должно быть достаточно малым, чтобы при максимальном токе I прямое падение напряжение I×R было настолько низким, чтобы удовлетворять требованиям, предъявляемым к конструкции. На транзисторе с сопротивлением канала 0.01 Ом при токе 5 А падает напряжение 50 мВ. Нельзя упускать из рассмотрения и рассеиваемую транзистором мощность, равную R×I2, а также, результирующее повышение температуры транзистора.

Вторая задача – выбор операционного усилителя, способного работать от существующих в системе напряжений и адекватно управлять затворами MOSFET транзисторов. Для схемы с P-канальными транзисторами необходим ОУ с rail-to-rail входами и выходами. Для схемы с N-канальными транзисторами подойдут многие ОУ, основное требование к которым – возможность питания от однополярного источника. Большое значение, также, имеет напряжение смещения нуля усилителя, обозначаемое VOS. Суммарная ширина окна ±VOS должна быть меньше, чем требуемое падение напряжения на MOSFET. Например, если требуется, чтобы при полной нагрузке падение напряжения на транзисторе не превышало 10 мВ, напряжение смещения используемого ОУ должно быть ±5 мВ или лучше.

R1/R2, R11/R12, и R21/R22 образуют делители напряжения, смещающие входы операционных усилителей на уровень чуть более низкий, чем напряжения на входах, подключенных к контролируемому выходу схемы (Рис. 2 и 3). Это смещение должно превышать собственное, указанное в справочных данных, максимальное напряжение смещения нуля усилителей, чтобы быть абсолютно уверенным, что в серийных партиях изделий все ОУ всегда смогут выключать MOSFET транзисторы при подаче обратного напряжения.

Например, в схеме с P-канальными транзисторами и напряжением питания 5 В, резисторы R1 и R2 смещают инвертирующий вход ОУ на 99.9% от входного напряжения, или на 4.995 В. В установившемся режиме ОУ управляет включенным MOSFET транзистором таким образом, чтобы, с точностью до напряжения смещения, поддерживать одинаковые напряжения на обоих входах. В случае идеального ОУ, с нулевым смещением, и при небольших токах нагрузки, канал MOSFET транзистора лишь немного обогащается, и схема устанавливает на нем прямое падение напряжения 5 мВ. Этот незначительный эффект является единственным недостатком, обусловленным подачей дополнительного смещения посредством делителя R1 и R2. Если сопротивление транзистора слишком велико, и при полной нагрузке напряжение на нем поддерживаться на уровне 5 мВ не может, напряжение на выходе ОУ устанавливается равным входному, и транзистор полностью открывается.



Рисунок 2.    Схема «ИЛИ» на P-канальных MOSFET транзисторах – наиболее общий выбор для систем с одной шиной питания, напряжения которой достаточно для питания ОУ и затворов транзисторов.



Рисунок 3.    Схема «ИЛИ» с N-канальными MOSFET транзисторами наиболее подходит для систем с низковольтными шинами или с большими токами нагрузки.


MOSFET транзистор можно рассматривать, как переменное сопротивление, выполняющее функцию шунта, с помощью которого ОУ измеряет протекающий ток. Когда вы прикладывает обратное напряжение, канал транзистора обедняется, падение напряжения I×R увеличивается, и выход ОУ сравнивается с напряжением соответствующей шины питания, запирая транзистор со всей силой, на которую он способен.

При малой нагрузке и заданном напряжении смещения нуля, ОУ стремится поддерживать напряжение на входе, подключенном к выходу схемы, равным сумме выходного напряжения и напряжения смещения. Если R2 отключить от схемы, дополнительное смещение ОУ исчезнет, и, при неблагоприятной полярности напряжения смещения ОУ, в случае, когда потенциал подключаемой шины ниже выходного, в транзисторе возникнет значительный обратный ток.

Кривые на Рисунке 4 отображают результаты испытаний схемы для рабочей области. На оси Y – разность между входным и выходным напряжением, на оси X – ток, протекающий через нагрузку. Зеленая кривая соответствует схеме, в которой на вход ОУ подается дополнительное смещение, т.е., схеме, изображенной на Рисунке 2 или 3.

Синяя кривая отражает ситуацию, когда дополнительное смещение отсутствует, а полярность напряжения смещения ОУ оказалась неблагоприятной. Хотя, как видно из зеленой кривой, при малых токах нагрузки на транзисторе возникает небольшое прямое падение напряжения, оно будет всегда меньше, чем падение напряжения при полной нагрузке. Эта схема может переключать шины при токе нагрузки равном нулю, при этом возможно, будет доминировать ток внутреннего диода.



Рисунок 4.    Зеленая кривая соответствует схеме, в которой на ОУ подается внешнее, правильно рассчитанное смещение. Синяя кривая отображает результаты измерений, полученные при отсутствии внешнего смещения и при неблагоприятной полярности напряжения смещения ОУ.

С другой стороны, синяя кривая показывает, что в схеме без дополнительного смещения, при определенных условиях, может возникать значительный обратный ток. В этом примере обратный ток, равный приблизительно 100 мА, перед выключением транзистора создает на нем обратное падение напряжения 2 мВ.

Оба варианта схемы были тщательно протестированы, и схема с P-канальными транзисторами запущена в серийное производство.

На английском языке: Use op amps to make automatic-oring power selector,  Bob Zwicker, Analog Devices

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман



Источник:
http://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=112476





Поделиться этой страницей в:

Рейтинг статьи
Средняя оценка: 5 из 5. Голосов: 9

Проголосуйте, пожалуйста, за эту статью:
Класс! Очень хорошо! Сойдёт 3-й сорт еще не брак Ерунда
(отлично!)(хорошо)(сойдет)(так себе)(плохо)

Статьи в тему: Электроника
Распиновка USB разъёма для правильной зарядки гаджетов
 Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения. Книга 3.
 Плата защиты BMS 3S 25A: схема, доработка, применение
Зарядка гаджетов через USB  Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения. Книга 3.  Плата защиты BMS 3S 25A: схема, доработка, применение


Комментарии к статье

Автоматическое переключение источников питания с помощью схемы на ОУ | 0 Комментариев

Спасибо за проявленный интерес

Вы не можете отправить комментарий анонимно, пожалуйста зарегистрируйтесь.

 
Статьи в тему
Электроника
Солнечный датчик потребляет меньше 8 нА
Солнечный датчик потребляет меньше 8 нА
Прекращаем ставить диод
Прекращаем ставить диод
SEPIC стабилизатор средней мощности
SEPIC стабилизатор средней мощности
Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению
Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению
Самое маленькое зарядное устройство USB для батареек
Самое маленькое зарядное устройство USB для батареек

А Вы знаете, что возможно... ?

 Подписаться на rss рассылку Читать нас через RSS

 Читать нас на Твиттер Читать нас на Твиттер

 Наши новости на e-mail Получать наши новости на e-mail

 Напечатать текущую статью Напечатать текущую статью


Реклама
По вопросам размещения рекламы


Интересно



 

Количество подписчиков на RSS
Загрузка страницы: 0.01 секунды