Load-Sharing-Ladeschaltung für Lithium-Polymer

Das Laden der Lithiumbatterie bei gleichzeitigem Versuch, den Stromkreis zu verwenden, funktionierte nicht ganz, mit Problemen wie dem Einschalten des Stromkreises und dem Laden des Akkus.

Die Batterie hat 3,7 V und eine Kapazität von 300 mAh.

Ich habe jedoch die Mikrochip-App-Notiz zum gleichen Problem gefunden.

Hier ist die Schaltung: -Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn USB-Strom angelegt wird, Vinschaltet sich dieser Schaltkreis aus Q1, und die Last verwendet stattdessen Strom vom USB-Durchgang D1. Dadurch kann die Batterie ohne äußere Störungen normal aufgeladen werden.

  • Das Q1ist ein P-Kanal-MOSFET, aber ich kann die Verbindung nicht verstehen. Warum ist Source mit Load und Drain mit Vbat verbunden? Es sollte umgekehrt sein.

  • Welchen MOSFET soll ich für diese Schaltung auswählen? Wenn mein Laststrom maximal 100 mA beträgt? Was sollten Rd (on) und VGS (th) des MOSFET sein, den ich in der obigen Schaltung verwenden kann? Irgendwelche Vorschläge für die Teilenummer

Ich erwäge diesen P-Kanal-MOSFET DMP1045U http://in.element14.com/diodes-inc/dmp1045u/mosfet-p-ch-w-esd-12v-sot23/dp/2061526

Ich erwäge Diode B130LAW:- http://www.farnell.com/datasheets/887879.pdf?_ga=1.83230549.251839788.1488841003

Außerdem soll D1 verhindern, dass Strom von der Batterie in die Ladestromquelle fließt. D1sollte eine Schottky-Diode sein. Der Rückwärtsleckstrom von D1, der bis zu einigen hundert Mikroampere betragen kann (Schottky-Dioden sind sehr leck).

  • Dieser Leckstrom erzeugt am MOSFET-Gate eine kleine Spannung, die, wenn sie hoch genug ist, dazu führen kann, dass der MOSFET nicht wieder richtig einschaltet, wenn die Hauptstromversorgung Vinentfernt wird. Wie kann man das überwinden?

  • Wie kann man den Leckstrom von minimieren D1?

  • Was sollte der Wert von sein Rpull?

Was Abe gesagt hat - aber das ist ein SEHR niedriger Vgsth-MOSFET. 500 mV sind in den meisten Anwendungen außergewöhnlich gut. Wie Abe sagt - sehen Sie, welche Diodenspannung bei gewähltem Rpull ist. Beachten Sie, dass die Schottky-Leckage bei beispielsweise 100 ° C oft IMMENSE höher ist als bei 20 ° C. Wenn die Möglichkeit erhöhter Temperaturen besteht, überprüfen Sie die Diodenspezifikation bei Tmax.

Antworten (1)

Warum ist die MOSFET-Quelle mit der Last und dem Drain mit der Batterie verbunden?

Wie im Schaltplan gezeigt, hat der MOSFET eine Body-Diode, die von Drain zu Source geschaltet ist. Wenn der MOSFET anders herum angeschlossen wäre, könnte USB-Strom durch D1 und die Body-Diode in den Akku fließen und ihn schneller als sicher aufladen. (Beachten Sie, dass ein eingeschalteter MOSFET Strom in beide Richtungen fließen lässt, wie bei einem Widerstand.)

Wie kann verhindert werden, dass Leckstrom in D1 Q1 ausschaltet?

Machen Sie R PULL grundsätzlich stark genug. Wenn Ihr maximaler Leckstrom über Temperatur und Spannung beispielsweise I LEAK = 100 μA beträgt, würde ein R PULL von 1 kΩ eine maximale Gate-Spannung von 100 mV ergeben, was mit ziemlicher Sicherheit in Ordnung ist.

Welchen MOSFET soll ich wählen?

Sie haben Recht, dass R DS(on) und V GS(th) die wichtigen Parameter sind. Sie müssen den maximalen Strom I LOAD kennen , der von Ihrer Last aufgenommen wird. Wählen Sie R DS(on) , damit auch bei fast entladener Batterie (3,2 V) und maximaler Stromentnahme der Last ausreichend Spannung für das System vorhanden ist. Diese Spannung wäre 3,2 V – I LOAD * R DS(on) .

Sie möchten, dass der MOSFET auch dann voll eingeschaltet ist, wenn die Batterie fast leer ist, verwenden Sie also denselben Wert wie oben für die Quellenspannung. Die Gate-Source-Spannung ist die Differenz zwischen dieser und der Spannung am Gate, die durch Leckage durch R PULL verursacht wird , für ein Endergebnis von 3,2 V – I LOAD * R DS(on) – I LEAK * R PULL . (Beachten Sie, dass ein MOSFET bei seiner Schwellenspannung nicht vollständig eingeschaltet ist: Sie möchten normalerweise mindestens ein Volt mehr, aber überprüfen Sie das Datenblatt.)

Wie kann ich den Ableitstrom reduzieren?

Es hilft sehr, D1 kühl zu halten: Wenn Sie nur bis zu beispielsweise 50 ° C arbeiten müssen, haben Sie einen viel geringeren Leckstrom als bei 125 ° C (berücksichtigen Sie jedoch die Eigenerwärmung, wenn dies der Fall ist Verlust erheblicher Leistung in D1). Wenn dies keine Option ist, können Sie anstelle eines Schottky auch eine normale Siliziumdiode verwenden. Der Spannungsabfall wird viel höher sein, aber da Sie mit der USB-Spannung anstelle der Batteriespannung beginnen, können Sie es sich leisten, etwas zu verschwenden.

Der Laststrom wird in keinem Fall 50mA überschreiten. Ich erwäge diesen P-Kanal-MOSFET: in.element14.com/diodes-inc/dmp1045u/… . Wird es funktionieren?
@RSSystem Sieht für mich gut aus. Bei diesem niedrigen Strom könnten Sie jedoch mit ziemlicher Sicherheit mit einem billigeren (= höheren Widerstand) davonkommen.
Wie du das schon erwähnt hast, Choose RDS(on) so that even when the battery is almost drained (3.2 V)bei welchem ​​VGS wähle ich RDS(on)? Im Datenblatt gibt es unterschiedliche Werte für Rds(on) auf verschiedenen VGS. Welchen Wert wird VGS haben, wenn die Schaltung mit Batterie und wann mit USB betrieben wird? Bitte klären Sie.
@RSSystem Ein niedrigerer Rdson schadet nie, kostet nur mehr. Stellen Sie also sicher, dass der Spannungsabfall für alle Vgs-Werte akzeptabel ist (und da Rdson mit größerer Vgs-Differenz abnimmt, müssen Sie nur bei der kleinsten Spannung prüfen, die dies tut geschehen). Der MOSFET ist bei USB-Stromversorgung nicht eingeschaltet, sodass Sie nur bei Batteriebetrieb berechnen müssen.
@RSSystem Die Diode, die Sie sich angesehen haben, hat einen enormen Leckstrom (1 mA bei Umgebungstemperatur, also mehrere mA bei höherer Temperatur), und Sie benötigen so etwas wie diese Strombelastbarkeit nicht, also schauen Sie sich so etwas an DB2J30900L von Panasonic.
Ich verstehe, vielleicht habe ich den Leckstrom übersehen. Der von mir gewählte MOSFET ist in Ordnung?
@RSSystem Wie gesagt, der MOSFET sieht gut aus.
Der von Ihnen vorgeschlagene Leckstrom der Diode hat 0.2uAbei Verwendung von Rpull die Spannung , die den MOSFET auf keinen Fall einschaltet, da der MOSFET mindestens Vr= 10Vzum Einschalten benötigt. Habe ich recht? reicht ? Ich bin nicht in der Lage, diese Gleichung zu verstehen , was bekomme ich damit und was ist der Zielparameter, um diese Gleichung zu erfüllen. 1K2mV0.3V1K Rpull3.2 V - ILOAD * RDS(on) - ILEAK * RPULL
@RSSystem Vgs ist die Differenz zwischen Gate- und Source-Spannung, aber die von Ihnen berechneten 2 mV liegen zwischen Gate und Masse.
Was sollte also der Wert für Rpull mit der von Ihnen erwähnten Diode sein?
@RSSystem Sie haben immer noch nicht gesagt, bei welcher maximalen Temperatur Sie arbeiten müssen, und da die Leckage so temperaturabhängig ist, ist auch der erforderliche Wert von Rpull erforderlich. Wenn Sie sich jedoch nicht allzu sehr um die verschwendete Energie kümmern, wenn USB vorhanden ist, ist 1 kΩ ein sehr starker Pulldown und würde wahrscheinlich funktionieren.
Die Temperatur, bei der ich arbeiten muss, beträgt 20-30 ° C.
@RSSystem Dann werden Sie nicht mehr als etwa 0,3 μA Leckage bekommen, also wäre es mir angenehm, Rpull bei Bedarf auf einige hundert kΩ zu bringen.
Ich habe diesen MOSFET : in.element14.com/infineon/irlml6401trpbf/mosfet-p-micro3/dp/… und diese Diode jetzt: in.element14.com/stmicroelectronics/bat46/… Werden sie funktionieren? Wenn sie funktionieren, wird sich der Wert von Rpull ändern ? Die Diode, die Sie erwähnt haben, muss ich kaufen, und auch den MOSFET, und ich muss dieses Design dringend bauen, daher wird die Bestellung neuer Komponenten einige Zeit dauern und es wird schwierig sein, sie in kurzer Zeit zu versenden.
@RSSystem Ich sehe keine Probleme mit diesen Komponenten. Die Leckage ist etwas höher (0,8 μA), also halten Sie Rpull wahrscheinlich auf nicht mehr als 100 kΩ und Sie sollten in Ordnung sein.
Load-Sharing-Ladeschaltung für Lithium-Polymer
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