Pull-Up vs. Pull-Down am Freigabe-Pin

Ich untersuche einen Schaltplan, der den Aufwärtswandler-IC TPS61030 betrifft, und ich habe eine Frage zur Logik hinter dem Ziehen des Aktivierungsstifts (EN). Das Schema stammt von Adafruit und kann hier gefunden werden: https://learn.adafruit.com/adafruit-powerboost-1000-basic/downloads#schematics

Allgemeine Informationen:
Der Aufwärtswandler TPS61030 ( Datenblatt ) verwendet ein Signal an seinem EN-Pin, um den Wandler ein- oder auszuschalten. Wenn der EN-Pin auf 0 VDC gesetzt wird, wird der Wandler in den Abschaltmodus versetzt, der die Last effektiv vom Eingang trennt. Wenn der EN-Pin einen Eingang >= 1 VDC (aber weniger als das Maximum von 7 VDC) empfängt, wird das Gerät in den Betriebsmodus versetzt und beginnt zu funktionieren.

Die Schaltung ist für einen 3,7 VDC (nominal) LiPo-Akku ausgelegt. Unter idealen Bedingungen verstärkt die Schaltung die 3,7 VDC von der Batterie auf ~5,2 VDC, die von vielen Geräten benötigt werden. Ich glaube, die +0,2 VDC sollen minderwertige Drähte kompensieren.

In ihrem Diagramm zieht Adafruit den EN-Pin hoch und verwendet einen Schalter auf GND, um das Gerät auszuschalten. Das Schema sieht wie folgt aus:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Wenn der Schalter geöffnet ist, wechselt der Konverter in den Betriebsmodus. Wenn der Schalter geschlossen ist, wechselt der Gerätekonverter in den Abschaltmodus; Die Schaltung wird jedoch zu einer parasitären Belastung der Batterie. Es erscheint mir seltsam, dass die Schaltung so ausgelegt ist, dass sie Strom zieht, wenn der Konverter und damit das mit Strom versorgte Gerät ausgeschaltet sein soll. Ich weiß, dass es nur ~ 0,02 mA sein wird, aber ich verstehe nicht, warum sie den Pin nicht nach unten ziehen und stattdessen einen High-Side-Schalter verwenden würden, wie im folgenden Schema:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Die obige Schaltung bildet einen Spannungsteiler, der ~ 2,4 VDC an den EN-Pin ausgibt, was mehr als genug ist, um das Gerät zu aktivieren. Wenn der Schalter geöffnet ist, wird der EN-Pin auf GND gezogen und der Konverter wechselt in den Abschaltmodus. Dies würde den parasitären Drain eliminieren, wenn sich der Wandler im Abschaltmodus befindet.

Fragen
Warum ziehen sie den Stift hoch statt niedrig, um den parasitären Drain zu eliminieren? Ich bin ein Neuling in der Elektronik, also nehme ich an, dass Adafruit einen guten Grund dafür hat, und ich bin einfach zu unerfahren, um zu verstehen, warum. Jeder Input wäre sehr willkommen!

Weil der EN-Pin intern im Chip hochgezogen wird? Es ist nicht im Datenblatt angegeben, aber es ist üblich, dass dies der Fall ist.
Außerdem ist es üblicher, dass das Gerät läuft als nicht, also warum sollte das nicht die Standardeinstellung sein?
@Majenko Danke für die Antwort. In meiner Anwendung ist das Gerät relativ lange ausgeschaltet, manchmal einige Wochen, bevor es wieder eingeschaltet wird.
Meine Vermutung ist, dass Adafruit möchte, dass Leute, die das Modul gekauft und einen Stromeingang dafür angeschlossen haben, einfach funktionieren. Denken Sie an den Aufwand des technischen Supports für Leute, die nicht erkannt haben, dass sie kurzschließen oder einen Schalter an EN anschließen, wenn dies umgekehrt gemacht wird. (Und 20 uA sind nicht viel Strom, obwohl sie beispielsweise für eine 1-Ah-Batterie nicht vernachlässigbar sind.) Übrigens ist der beste Weg, die Abschaltleistung zu minimieren, den Schalter zwischen die Batterie und das Modul zu stellen. Dadurch wird jeglicher Strom eliminiert, den die Schaltung im Abschaltmodus ziehen könnte.
@rioraxe Toller Punkt, an diesen Aspekt habe ich nicht einmal gedacht.
@rioraxe Ich werde meiner Antwort Ihre Anmerkung zum Standardverhalten hinzufügen. Danke für diesen Gedanken.

Antworten (3)

Mögliche Gründe: Anzahl der Teile, Zuverlässigkeit, mangelnde Besorgnis über dieses Leckageniveau, Vermeidung von Komplexität, Standardverhalten für die Benutzerfreundlichkeit (von Rioraxe in den Kommentaren der Frage).

Um den Leckstrom zu erweitern, der von geringer Bedeutung ist: Überprüfen Sie die Spezifikation des TPS61030: 20 uA (typ). Dann 1uA (max) im Shutdown. Was werden weitere 20 uA Leckage durch den Pull-up bewirken? Erweiterung der Berechnungen von laptop2d: 21 uA Leckage aus einem 1000-mAh-Akku ergibt 47.600 Stunden "Standby" -Zeit (ohne Selbstentladung des Akkus). Über 5,5 Jahre! Die Selbstentladung der angeschlossenen Sekundärzelle und die Verwendung des Geräts sind sicherlich von größerer Verlustleistung als Abschaltleckage! Beim Verlassen des Shutdowns wird dann der Pull-up-Strom gegen den Ruhestrom des Wandlers eingetauscht.

Daher ist die erwartete Verwendung dieses Boards nicht sehr besorgt über Leckströme im Vergleich zu den Lasten von 100 bis 1000+ mA, denen die Batterie im normalen Betrieb ausgesetzt ist (z. B. Aufladen eines Telefons, Betrieb eines rPi).

Wenn Sie dies für etwas anderes als eine USB-Powerbank verwenden, machen Sie sich möglicherweise Sorgen um die Akkulaufzeit. Batteriebetriebene Geräte mit langer Lebensdauer sind jedoch normalerweise nicht mit 4A-Schalter-Aufwärtswandlern ausgestattet.

Hinweis: Der vorgeschlagene 200k-Pullup und 400k-Pulldown mit Schalterschaltung würde nicht funktionieren. Aus dem Datenblatt The device is put into operation when EN is set high. It is put into a shutdown mode when EN is set to GND.sieht dies wie ein normaler Logikeingang aus, daher soll er in der Nähe der Schienen gefahren werden. Es ist kein Komparatoreingang wie der LBOPin oder bestimmte andere Regler, die Präzisionsschwellenwert-Freigabeeingänge haben.

Außerdem: Erwarten Sie nicht unbedingt, dass Adafruit (oder irgendein Hersteller der Marke „Maker“) den besten Grund für seine Designentscheidungen hat. Als persönliches Beispiel ist mir aufgefallen, dass der Adafruit TMP006 Breakout (ca. 2014) nicht dem von TI empfohlenen Layout folgt, was seine Genauigkeit beeinträchtigen könnte.
Vielen Dank für die informative Antwort. Wie ich laptop2d gesagt habe, ist mein Akku ein 10,2-Ah-LiPo-Pack. Ich mache mir ehrlich gesagt keine Sorgen um das Ziehen selbst, die Batterie wird höchstwahrscheinlich nicht mehr funktionieren, wenn sie alt ist, bevor der Strom sie entlädt. Der Zweck meiner Frage besteht darin, die Logik zu verstehen, eine Schaltung der anderen vorzuziehen. Mein Kollege sagte, es könnte sein, Geld für den zweiten Widerstand zu sparen, aber ich nahm an, dass es komplexer sei.
Ich habe nur den Nennwert verwendet, den laptop2d verwendet hat, um unsere Berechnungen einfach vergleichen zu können. Ich werde meine Antwort ein wenig aktualisieren.
Danke für die zusätzlichen Informationen. Ich habe zwei Datenblätter verwechselt, mit denen ich arbeite. Der Konverter TPS61230 impliziert, dass der EN-Pin bei 1,2 VDC getriggert werden kann, während dieser Konverter 0,8 x VCC spezifiziert. Wenn ich den R1-Wert auf 100.000 und R2 auf 600.000 ändere, kann ich über 0,8 x VCC kommen, von dem ich annehme, dass es aktiviert wird.
Vielleicht, aber eine zu hohe Impedanz des Knotens könnte ihn auch empfindlich auf eingekoppeltes Rauschen machen. Wenn überhaupt, ist die Erwägung eines Mehrfachwiderstands für den Freigabeteiler eine Überoptimierung des Designs.

Wird es ein parasitärer Abfluss? Hängt von der Definition von parasitär ab. Die Antwort ist, das Datenblatt immer wieder zu lesen, wenn Sie etwas nicht verstehen, schlagen Sie es nach.

Aus dem Datenblatt: Abschaltstrom VEN = 0 V, VBAT = 2,4 V Strom des Freigabestifts = 0,1 bis 1 μA

1 uA Strom aus einer 1000 mA * H-Batterie hält 1 bis 6 Stunden, ich hoffe, das reicht Ihnen. Und der Pin variiert von Teil zu Teil oder ist abhängig von der Spannung, sodass er sogar niedriger als 1 uA sein kann. Deshalb lieben wir FETs

Eine größere Sorge als der Aktivierungsstift ist das Teil selbst, es hat 25uA Ruhestrom. Das sind nur ~38.000 Stunden mit derselben 1000-mA*H-Batterie.

Eine bessere Möglichkeit, dies in Ihrem Schaltplan zu handhaben, besteht darin, Ihr gesamtes Gerät nach Möglichkeit von der Batterie zu schalten und die Aktivierung an Vbat zu binden.

Danke für die Antwort. Im ersten Diagramm schaltet der geschlossene Schalter das Gerät aus. Dadurch fließt Strom durch R1 nach Masse. Ignoriert man die kleine Stromaufnahme des EN-Pins vollständig, zieht der kleine Strom durch R1 Strom aus der Batterie. Ich mache mir nicht gerade Sorgen um den Abfluss selbst, ich verwende einen 10,2-Ah-Akku. Ich beschäftige mich mit der Logik, einen Stromkreis dem anderen vorzuziehen. Ein Kollege sagte, es könnte sein, Geld zu sparen, indem man einen Widerstand anstelle von zwei verwendet. Nehmen wir zu Lernzwecken an, dass ich nicht den gesamten Teil wechseln kann.
  • Wenn Sie sich das noch einmal ansehen, verwenden sie es als Pulldown und der Widerstand ist einfach ein Lastwiderstand, um keinen Kurzschluss zu haben.

Missachtung: Dies ist möglicherweise nicht das gesamte Konzept, da ich keine Gelegenheit hatte, mir das Datenblatt im Detail anzusehen, aber Sie haben es mit Ihrer Einsicht in den Spannungsteiler, der auf die gleiche Weise wirkt, ziemlich angesprochen.

Sie könnten diesen 400-Ohm-Widerstand als Strombegrenzungswiderstand verwenden, aber der Spannungsabfall ist unerwünscht und dies kann die "Belastung" dieses Pins ändern, wenn der Schalter geschlossen ist. Angesichts der Tatsache, dass es sich um eine Spannung handelt, gehe ich davon aus, dass es sich um eine sehr hohe Impedanz handelt, sodass dies wahrscheinlich vernachlässigbar wäre. Es sollte jedoch beachtet werden, dass dies den Erdungswiderstand erhöht, was zu Schleifenproblemen führen kann.

Die Aufgabe eines Pull-Ups besteht darin, sicherzustellen, dass der Spannungspegel beim Umschalten korrekt ist. Dies scheint ein "aktives Low" zu sein. Sie möchten sicherstellen, dass es rechtzeitig stoppt. Ziehen Sie also hoch, drehen Sie die Logik um und Sie können brauchen einen Pulldown. In beiden Konfigurationen fungieren die Widerstände als Pull-ups, nur einer ist ein steifer Spannungsteiler, der eine Massedifferenz einführen kann.

Pull-Up vs. Pull-Down am Freigabe-Pin
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v