5V sirkuit up berosilasi?

Saya mencoba merancang UPS 5V. Daya untuk memuat harus beralih jika tegangan saluran turun di bawah sekitar 4V. Tegangan baterai mungkin dari 3,8 hingga 5V. Saya mensimulasikan dalam LTSpiceIV.

Saya akan menggunakan MOSFET untuk memasok daya baterai untuk menghindari penurunan tegangan schottky. Namun, rangkaian mulai berosilasi ketika tegangan saluran dekat 4.4V. Apakah ini akan menjadi masalah selama penggunaan aktual? Juga, bagaimana saya bisa mengganti schottky lainnya dengan MOSFET? Saya pikir gain tinggi dari op amp di tl431 mungkin menyebabkan osilasi, tetapi saya tidak yakin. Sirkuit disimulasikan dengan baik dengan schottky, bukan MOSFET pertama setelah baterai.

Saya tidak punya banyak pengalaman dengan ini. Semua saran akan dihargai.

Saya menambahkan 2 lebih banyak MOSFET dan mendapatkan ini. Masih terombang-ambing ketika tegangan saluran di-siklus, tetapi tampaknya mensimulasikan ok ketika saya menggunakan tegangan DV tetap untuk V1. Saya bertanya-tanya apakah ini adalah kekhasan LTSpice, atau catatan waktu terlalu kecil, atau apakah itu masalah asli .. beberapa kondisi balapan yang akan terjadi dalam kenyataan. Daya beralih ke baterai saat tegangan saluran turun di bawah 4,21V.

TL431 sedang mengerjakan spesifikasi, datasheet menyatakan arus katoda 0,7mA hingga 1mA minimum yang diperlukan untuk referensi agar berfungsi dengan baik, lihat tabel yang tercantum dari halaman 5 hingga 13 "parameter arus katoda minimum untuk regulasi" parameter.

Pada pandangan pertama R1 adalah cara untuk tinggi bahkan sebelum tegangan akan dipotong oleh U3. Tegangan katoda juga harus setidaknya dekat dengan tegangan referensi, lihat contoh pembanding di halaman 21 dan tabel di halaman 22 dan juga akal sehat Anda tentang bagaimana referensi harus bekerja.

Mungkin menurunkan nilai R1 dan memberinya makan dari sumber tegangan tertinggi melalui dua dioda mungkin melakukan pekerjaan.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Jika rangkaian Anda bekerja dengan baik pada baterai dan Anda khawatir tentang konsumsi arus yang lebih tinggi maka Anda dapat membuat kompromi dan sedikit memodifikasi skema untuk memasok TL431 dalam parameter hanya ketika V1 cukup tinggi.

^{mensimulasikan rangkaian ini}

Memperbarui

Saya tidak bisa membuat sirkuit Anda berfungsi sebagaimana adanya atau dengan sedikit perubahan.

Detektor jatuh tegangan tidak berfungsi seperti yang dimaksudkan karena transistor M1 selalu terbuka ketika U1 masuk dalam jangkauan kerja dengan tegangan katoda lebih tinggi dari 2V.

Masalahnya adalah gain loop umpan balik linier akan memperkuat kebisingan dan terombang-ambing dari margin fase tidak cukup dalam loop tertutup tanpa integrator seperti Op gain Amps stabil. Berbicara tentang Op. Amp., TL431 adalah Zener yang dapat diprogram dengan gain rendah yang dapat berperilaku seperti gain rendah loop tertutup, Amp Amp dengan gain rendah (R6 + R2) / R2 * 2V = 4.94V.

Pelanggaran lembar data

(Kudos to Dorian untuk deteksi kesalahan ini). Jawaban ini lebih ke arah bagaimana merancang solusi apa pun dengan contoh sakelar ATAU FET dan pernyataan pada Spesifikasi 1, pilihan ke-2 (buat atau beli), lalu buat ke-3 jika Anda berpikir Anda bisa melakukan lebih baik atau hanya ingin belajar dengan kesalahan di langkah 1.

Minimum katoda saat ini untuk I min Lihat Gambar 20 Vka = Vref 0.4mA min 0.7 mA ketikkan regulasi
Nilai dan lokasi R1 salah. Tidak mungkin bagi U1 untuk mencapai 5V dari Vbat = 4V pullup pada R1 sehingga hanya arus bocor. salah.

Selalu bandingkan pada batas yang kurang dari tegangan yang Anda coba atur, BUKAN LEBIH.

Anda ingin merasakan 5V jatuh di bawah 4V kemudian beralih output.

Sayangnya, 4V bukan sumber yang baik untuk USB, jadi perlu memikirkan kembali kebutuhan Anda dan mengubah parameter desain.

• Mungkin Anda ingin mengaktifkan kelelawar 4V untuk meningkatkan ke 5V ketika USB turun.
• Mungkin Anda ingin 5V "UPS" beroperasi dari Vbvat hingga Vmin sehingga diperlukan regulator penguat

• Mungkin Anda juga ingin mengatur biaya ke Vbat

  • Ini selalu didefinisikan dalam keseluruhan spesifikasi desain sistem Anda "a priori" dengan daftar variabel dan nilai min-max sama seperti lembar data apa pun

  

Saran untuk semua Pemula:

Mulai lagi dengan spesifikasi desain yang tepat untuk semua kondisi Input dan output.

Oh well, hadiah! Saya akhirnya pergi dengan sirkuit yang tampak tidak mengerikan ini yang masih berosilasi pada tegangan baterai, tetapi stabil pada tegangan baterai di atas! Tegangan baterai kemungkinan maks 4.5V dengan asam timbal, yang merupakan batas bawah dari spesifikasi USB.

Masalahnya bukan tegangan listrik yang mungkin tidak stabil. Ini mungkin tidak stabil hanya untuk sesaat dan tidak menjadi masalah. Jika benar-benar tidak stabil atau tidak sesuai spesifikasi, ganti kutil dinding. Mungkin ada banyak hal yang salah dengan kutil dinding yang tidak dapat mempertahankan tegangan. Tidak ingin mempercayainya untuk menguatkan mikrokontroler.

Masalah sebenarnya adalah tegangan baterai yang harus dipotong setelah jatuh terlalu rendah untuk menghindari kerusakan baterai secara permanen. Sesuaikan resistor sesuai selera. Sirkuit lebih murah dari sebelumnya, dan lebih dapat diandalkan. Schottky adalah temanku, aku tidak keberatan lagi dengannya! Dia menyelamatkan saya dari sakit kepala. Sirkuit yang berjalan dari baterai harus dapat beroperasi jauh lebih rendah dari 4.7V.

PS: Saya tidak suka solusi chip tunggal, mereka bermain keras untuk mendapatkan di sisi saya dari planet ini. Selain itu, saya tidak bisa merokok mereka mau tak mau ...

PEMBARUAN :

Berikut skema tampilan yang jauh lebih elegan (tidak mengerikan). Seperti yang ditunjukkan oleh Dorian dan yang lainnya, TL431 membutuhkan arus minimum untuk beroperasi. Jadi, itu membutuhkan sumber tegangan yang dapat diandalkan untuk beroperasi. Yang berarti, itu harus beroperasi dari baterai. TL431 benar-benar harus bertindak sebagai pembanding, jika tidak MOSFET akan berada dalam mode linier dan akan mulai memanas. Tegangan gerbang menjadi sangat dekat dengan sumber tegangan U2 karena tegangan listrik masuk. Ini adalah penyebab sebenarnya dari osilasi di atas, bukan pelanggaran lembar data tl431. Osilasi akan terjadi bahkan jika tl431 dihapus sepenuhnya. MOSFET yang menjadi tingkat logika juga tidak membantu. Untuk rangkaian di bawah ini, MOSFET telah diganti dengan MOSFET saluran N. Namun, ini menyebabkan penurunan tegangan pada sumber saat sepenuhnya menyala. Tegangan untuk memuat bervariasi dari 2. 8V ke 4.7V dan sirkuit bekerja dengan sempurna tanpa osilasi. Dimungkinkan untuk beralih posisi R6 dan tl431, tetapi kemudian anoda tl431 hanya akan naik ke 2.5V, dan MOSFET (sekarang diganti lagi dengan MOSF kanal saluran) akan selalu tetap aktif.

Tapi kemudian, karena tl431 digunakan sebagai pembanding, dan juga membutuhkan arus pasokan untuk bekerja, mengapa tidak menggantinya sama sekali dengan pembanding arus yang lebih rendah seperti perangkat .... Sayangnya, LM358 tidak mencapai + ve rail, dan MOSFET adalah tingkat logika. Jadi ketika tegangan listrik tinggi, arus balik mengalir ke baterai (0-60mA ketika baterai turun dari 3,85 ke 3,6V). Ini akan mengisi daya baterai saat daya habis. Semoga semoga menjadi hal yang baik. Sirkuit bekerja dengan baik pada semua tegangan listrik dari 2V ke 5V, tanpa osilasi. Sirkuit tidak tergantung pada penurunan tegangan dioda. Menggantinya dengan 1N4148 tidak akan menjamin itu berfungsi tanpa osilasi jika tegangan baterai tinggi. Sirkuit tidak mensimulasikan dengan benar dengan LM393 yang merupakan pembanding yang sebenarnya. Pengujian yang tepat disarankan sebelum digunakan.

Osilasi disebabkan oleh semacam kondisi balapan pada sumber dan tegangan gerbang MOSFET kedua. Saya masih tidak tahu persis apa yang sedang terjadi. Tetapi sirkuit yang dimodifikasi bekerja, dan memecahkan masalah saya. Ini bukan jawaban yang sempurna. Tetapi itu adalah jawaban terbaik. Saya menerima jawaban saya sendiri.

lebih banyak pembaruan!

Tweak lagi, perhatikan baik-baik, MOSFET dibalik pada sumbu Y sehingga sumber ada di dalamnya. Sirkuit sekarang sepenuhnya stabil di semua tegangan listrik dan baterai. Tergantung pada sumber listrik untuk perbedaan tegangan baterai, beberapa arus tetesan mungkin mengalir ke baterai (mungkin 60mA) dalam beberapa kasus. Sirkuit bekerja dengan schottky atau 1n4148 (walaupun jelas dengan 1n4148 itu akan menarik dari baterai lebih banyak jika tegangan baterai tinggi). Bekerja dengan komparator nyata LM393 dan juga LM358, tanpa perubahan. Opamp / komparator menerima tegangan listrik atau output pada pin non inverting untuk dibandingkan dengan baterai. Saya pikir itu mendekati sempurna. Terima kasih untuk hadiahnya!

PS: mungkin harus mengganti 1N4148 dengan 1N4007, tetapi 1N5819 adalah yang terbaik.