Gibt es eine clevere Möglichkeit, das Schwingen eines Fensterkomparators zu verhindern?

Hier ist mein SchemaGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es ist im Grunde ein grober Batteriestandsdetektor (ich bin mir sehr bewusst, dass dies nicht der beste Weg ist, um die Batterielebensdauer abzuschätzen, ich bin nicht dafür hier), es ist nicht entscheidend, dass es supergenau ist.

Problem

Wenn die Batteriespannung nahe 4,05 V oder 3,45 V liegt, schwingt der Ausgang von U9 und zwei LEDs leuchten gleichzeitig, LED1 und LED2 bzw. LED2 und LED3. Datenblatt hier

Es ist erforderlich, dass immer nur 1 LED leuchtet.

Lösung

Ich habe eine Lösung gefunden, aber ich stelle hier eine Frage, um zu sehen, ob es (hoffentlich) eine elegantere oder cleverere gibt. Platinenplatz ist hier lächerlich wichtig und meine Lösung passt wirklich nicht gut, obwohl sie nur aus 4 Komponenten besteht. Das größte Problem ist, dass ich es in bestehende Boards überarbeiten möchte, und meine Lösung ist hässlich und zeitaufwändig (4 Schnitte, 4 Sprünge).

Ich habe U9 zu zwei Schmitt-Triggern mit 100 mV Hysterese gemacht. Ja, es funktioniert, aber es macht den Schaltplan hässlich und fügt 4 weitere Komponenten hinzu.

Hoffnungen

Meine Gedanken waren, dass es vielleicht einen handelsüblichen Komparator mit eingebauter Hysterese gibt (weiß nicht, wie man auf digikey danach sucht), oder vielleicht haben Sie schlaue Jungs von EESE eine bessere Lösung.

Ich denke, Ihre Lösung (Hysterese) ist die beste Antwort. Sie sollten in der Lage sein, einen Ihrer hinzugefügten Widerstände zu entfernen, indem Sie ihn mit R15 oder R16 kombinieren. Sie könnten auch Platz auf der Platine sparen, indem Sie C23, C29, C30 entfernen, die wahrscheinlich nur zur Instabilität in Ihren Verstärkern beitragen.
Handelt es sich um zusammengebaute Platinen, bei denen das Entfernen von Teilen Arbeitsaufwand erfordert, oder handelt es sich um unbestückte Platinen, bei denen weniger Teile eine Einsparung bedeuten?
zusammengesetzte Bretter.
@ThePhoton Können Sie ein Schema der Hystereselösung mit 3 Widerständen bereitstellen? Ich kann es nicht ganz nachvollziehen. Ich strebe eine Hysterese von 100 mV an.
@ACD. Siehe Abb. 3 in diesem Artikel von Analog Devices .
@ThePhoton Also würde ich insgesamt 6 Widerstände brauchen, nicht 3? Lese ich das richtig? Beide Komparatoren würden die Hysterese benötigen.
Ich denke, Sie würden Ihrem aktuellen Design 3 Widerstände hinzufügen. Auf U9 zwischen Ausgang und + Eingang; zwischen U11 Ausgang und U9 + Eingang; und auf dem Gerät ohne Bezeichner zwischen Ausgang und Eingang +.
C29, C30, C33, C31 können alle aus dem Design entfernt werden, um Platz zu schaffen.
@ThePhoton Danke, dass du bei mir bleibst! Ich habe eine Simulation davon gemacht, ob es funktioniert, wenn Sie interessiert sind. Was mich abschreckte, war die Verwendung des Spannungsteilers am Referenzeingang des unteren Komparators als die Hälfte der Impedanz, die für die Schmitt-Trigger-Rückkopplung benötigt wird.

Antworten (4)

Entschuldigung, aber Hysterese ist der richtige Weg, und in diesem Fall werden 3 zusätzliche Widerstände benötigt, nicht 4. Damit die Niederspannungshysterese funktioniert, muss C25 gehen, und Sie können den äquivalenten Widerstand von Thevenin nutzen im R15/R16-Teiler, um den benötigten Eingangswiderstand bereitzustellen.

Und das heißt, Ihre Schaltung hat ein paar Dinge, die mein Gehirn zum Jucken bringen, also werde ich einige unerwünschte Analysen liefern.

1) Der Sollwert von 4,05 verletzt die Gleichtaktgrenzen um 0,25 bis 0,5 Volt, abhängig von Ihrer Paranoia bezüglich der Betriebstemperatur.

2) Die LEDs sind möglicherweise nicht so hell wie erwartet. Der hohe Ausgang für den Komparator soll nur 2,4 Volt (typisch) für eine 4-mA-Last betragen.

3) Wenn U10 ein Standard-CMOS-Teil mit einer Eingangsschwelle von 2,5 Volt ist, funktioniert es als Ergebnis des Vorhergehenden möglicherweise nicht richtig. Dies wird wahrscheinlich der Fall sein, da Ihre LED bei 2,4 Volt keine 4 mA zieht.

4) Sie können U11 ganz loswerden. Bei einem Worst-Case-Bias-Strom von 600 pA beträgt der Offset aufgrund eines Eingangswiderstands von 1 M nur 0,6 mV im Vergleich zu einem Komparator-Eingangs-Offset von 5 mV.

5) Sie brauchen die 22 pF-Kappen am Ausgang der Komparatoren nicht. Wenn überhaupt, werden sie die Hysterese bekämpfen. Sie werden natürlich verlieren, aber trotzdem...

6) Sie brauchen C31 wahrscheinlich nicht, da die Eingangskapazität von Q2 27 pF (typ.) beträgt, aber ein 10- bis 100-Ohm-Serien-Gate-Widerstand wäre nur nach allgemeinen Prinzipien eine gute Idee.

7) Ihre Spannungssollwertnetzwerke könnten mit 3 Widerständen statt mit 4 ausgeführt werden.

8) C38 kann gehen, da VBAT bereits von C22 gefiltert wird.

Ansonsten fällt mir nichts ein. Ich sehe gerne jemanden, der so paranoid in Bezug auf Entkopplung ist wie ich.

1) Netter Fang, ich werde Ull durch einen Spannungsteiler ersetzen 2) Das ist beabsichtigt 4) Ich mag diese Idee. Wird ein weiteres 1meg verwenden, um die Spannung für Vicm zu halbieren 5) Ich war paranoid mit der Entkopplung ... 6) Warum eine Serie R für einen MOSFET? Was schützen wir? 7) Ich wollte in der Lage sein, jeden einzeln ohne viel Nachdenken zu ändern, haha ​​8) Ich wollte eine lokale Kapazität an diesem Knoten
Können Sie ein Schema der Hystereselösung mit 3 Widerständen bereitstellen? Ich kann es nicht ganz nachvollziehen. Ich strebe eine Hysterese von 100 mV an.

Sie werden mich wahrscheinlich hassen, aber ich schlage vor, einen Mikrocontroller mit einem ADC-Wandler zu verwenden. Lassen Sie es einfach hin und wieder aufwachen und den Ausgangszustand einstellen.

Der Fensterkomparator LTC1042 ist eine Old-School-Lösung (ich glaube, ich habe in den 90er Jahren einen entworfen), aber er ist ziemlich teuer. Es ist ein Fensterkomparator, auf den Sie die Abtastrate einstellen können, sodass nicht beide LEDs gleichzeitig leuchten (aber sie können hin und her gehen).

Keiner dieser Vorschläge ist bei der Nachbearbeitung hilfreich, aber für eine relativ kleine Anzahl von Boards klingen der Schnitt und die Sprünge nicht allzu schrecklich (besonders wenn Sie jemand anderen damit beauftragen).

Der LTC6702 hat zwar eine eingebaute Hysterese, aber nur 4 mV. Natürlich steht es Ihnen frei, den Input aufzuteilen, um mehr daraus zu machen.

Wenn Sie die Anzahl der Teile ( und den Platzbedarf) drastisch reduzieren möchten, würde ich alle Ihre Schaltkreise durch einen kleinen Mikrocontroller ersetzen, wie z . . Sie handhaben also den Fenstervergleich und die Hysterese in der Firmware.

Der Mikrocontroller verfügt über einen mehrkanaligen 10-Bit-ADC und viele E / A-Leitungen zum Ansteuern der LEDs. Die Ausgänge können 25 mA treiben, sodass Sie keine externen Treiber benötigen. Da es über einen internen Oszillator verfügt, müssen Sie lediglich eine Entkopplungskappe hinzufügen. Kostet etwa 1 $ in Einzelmengen und 70 Cent in 100er.

Je nachdem, warum und wofür Sie den Komparator benötigen, finden Sie möglicherweise das, was Sie brauchen, in einem der Hunderte von Batteriesteuerungs-/Ladegerät-/Energieverwaltungs- ICs, die leicht hergestellt und entwickelt wurden, um eine Vielzahl von realen Situationen zu bewältigen, die eine breite Palette von Batterien abdecken Chemie/Design/Kapazität.

Es gibt verschiedene ICs für LiPo, NiMH, Bleisäure usw. Einige haben mehrere Modi.