Platzierung von Unterspannungsüberwachung und -abschaltung

Angenommen, ich habe einen Stromkreis, der mit 3,30 V betrieben wird und über einen LDO-Regler (z. B. ADP124 ) versorgt wird, der von einer Li-Ionen-Batterie gespeist wird. Mit anderen Worten:

Layout

Jetzt möchte ich aus diesen beiden gleichzeitig bestehenden Gründen eine Unterspannungsabschaltung implementieren, um den Strom auszuschalten:

  • Dadurch wird verhindert, dass die Last (dh Mikrocontroller, ADC usw.) mit weniger als geregelten 3,30 V betrieben wird
  • Entsprechend verhindert dies auch, dass sich die Batterie auf weniger als 3,50 V (dh gleich 3,30 V + 0,20 V Abfall) entlädt, wodurch sichergestellt wird, dass sie nicht tief entladen wird.

Frage 1: Welche der folgenden Optionen ist für den Erfassungsort des Unterspannungswächters (dh Punkt, an dem er die Spannung misst) vorzuziehen?

  • Option 1)Möglichkeit A1
  • Option 2)Möglichkeit A2
  • Möglichkeit 3) Sonstiges?

Frage 2: Welche der folgenden Optionen ist für die Schaltaktion des Unterspannungswächters (dh die Art und Weise, wie er die Abschaltung implementiert) vorzuziehen?

  • Option 1)Variante B1
  • Option 2)Variante B2
  • Option 3) Etwas anderes?

Option 1 erscheint mir sowohl für Frage 1 als auch für Frage 2 oben am besten/direktesten, aber vielleicht fehlen mir einige Überlegungen.

Welche Teilenummer hat der Regler? (Oder handelt es sich bei dieser Frage um den generischen Fall?)
@Rocketmagnet: In der Tat ein generischer LDO-Regler; aber ich habe die Frage mit dem speziellen Beispiel eines sehr niedrigen Dropouts (ADP124) aktualisiert, das ich im Sinn habe.

Antworten (4)

Frage 1: Option 1. Dies ist ein zuverlässigerer Indikator für die tatsächliche Batteriespannung. Der Abfall des Reglers wird durch den Strom beeinflusst.

Frage 2: Verwenden Sie den Freigabeeingang des Reglers, falls vorhanden. Dies erspart Ihnen das Hinzufügen eines zusätzlichen Transistors. Dadurch wird die vom Regler aufgenommene Strommenge reduziert.

Es gibt zwei Möglichkeiten, wie Sie dies implementieren können:

1) Verwenden Sie einen Potentialteiler, um die Enable-Spannung zu erzeugen. Wenn die Ausgangsspannung des Teilers unter die Aktivierungsschwellenspannung sinkt, schaltet der Regler ab. Das Problem dabei ist, dass die Spannungsschwelle des Freigabeeingangs ziemlich flexibel ist:

Eingangsspannungen aktivieren

Die Schwelle liegt irgendwo zwischen 0,4 V und 1,2 V! Das wird für deine Zwecke nicht genau genug sein.

Stattdessen würde ich vorschlagen, einen Komparator zu verwenden:

Spannungskomparator

Der Vergleichstipp für diese Art von Problem ist mir neu und sehr zu schätzen! (Wobei ich anmerken muss, dass ich, da der Unterspannungswächter ein CMOS-kompatibles Ausgangssignal hat, das LOW bleibt, bis die Spannung wieder über die Schwelle steigt, stattdessen einfach dieses verwenden könnte!)
Entschuldigung, ich wusste nicht, dass Sie bereits einen Unterspannungswächter haben.

Q1. Option 1 - da der Reglerausgang auf beispielsweise 3,25 V überwacht werden müsste, um eine gewisse Variation zuzulassen, und im schlimmsten Fall mit Temperaturschwankungen umgegangen werden muss und Lasttransienten ein Problem sein können (oder auch nicht), während die Überwachung am Reglereingang eine " Minority Report" (Film :-) ) Effekt des "Erkennens des Problems, bevor es ein Problem verursacht" und des Einwirkens auf eine sanft fallende Variable ( = Vin).

Beachten Sie, dass 3,5 V weit über der sicheren Vmin für die LiIOn- oder LiPo-Batterie liegen und nur der Reglerabfall berücksichtigt werden muss.

Q2: Verschiedene Probleme. Braucht mehr Diskussion.
Möglichkeit 1 Okay.
Option 2 wahrscheinlich auch OK. Hat Überlegungen zum Herunterfahren des Stroms.

Frage 1: Variante 1 ist aus folgenden Gründen besser: Man kann die Cutoff-Spannung exakt einstellen und ist nicht auf die Fertigungstoleranz des Reglers angewiesen. Zweitens: Sie können leicht eine kleine Sicherheitszone einbauen, da LiIon ohne Spannung ziemlich schlecht in Bezug auf den Kapazitätsverlust ist (afair!).

Frage 2: Ich würde mich für die Abschaltung am Regler entscheiden, da durch jeden Schalter ein kleiner Strom fließt. Regler haben (fast immer) einen niedrigen Ruhestrom und fügen dem Pfad zwischen der Stromquelle und Ihrer Last keinen zusätzlichen Widerstand hinzu, wodurch Energie verschwendet wird

Bei Frage 1 würde ich mich für die zweite Option entscheiden. Die 3,5-V-Abschaltung liegt nicht in der Nähe einer Tiefentladung (dies wäre bei 3,0 V). Ihr erster Grund zum Abschalten des Stromkreises wird also nicht benötigt, da Sie die Batterie sicher auf 3,3 V entladen könnten. Das Messen nach dem LDO stellt sicher, dass Ihr zweiter Grund berücksichtigt wird, da Sie dann nicht von der Dropout-Spannung des Reglers abhängig sind. Wenn es größer als 0,2 V ist, schalten Sie zu spät ab und die MCU-Versorgungsspannung fällt unter 3,3 V. Wenn die Dropout-Spannung kleiner als 0,2 V ist, schalten Sie zu früh ab und könnten länger mit der Batterie betrieben werden.

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