Stromgleichgewicht durch ORing-Dioden

Ich muss Olin hier in einigen Punkten widersprechen.

Ich habe gelesen, dass Oring-Dioden es der Schaltung ermöglichen, die Stromquelle mit höherer Spannung zu wählen (in meinem Fall glaube ich die USB-Leitung). Wird der „Vergleich“ vor oder nach dem Diodenspannungsabfall betrachtet?

Der Vergleich ist der Spannungsabfall. Unter der Annahme, dass der Laststrom unabhängig von der Lastspannung ist (ungefähr zutreffend für kleine Spannungsänderungen), liefert die größere Quellenspannung abzüglich des Diodenabfalls den Strom. Dieser Strom treibt die Lastspannung höher, und die Spannung an der Diode der anderen Quelle wird niedriger, sodass wenig Strom fließt. Für Spannungen, die nahezu gleich sind, wird es komplizierter oder kann komplizierter werden. In diesem Fall liefert die etwas höhere Versorgung den größten Teil, aber nicht den gesamten Strom. In der Regel beträgt der Differenzbereich weniger als 0,1 Volt, dies hängt jedoch von den beteiligten Dioden, Netzteilen und Strömen ab.

Wenn beide angeschlossen sind (Batterie wird immer angeschlossen), wird Strom nur durch genau einen Zweig gezogen oder eine Mischung aus beiden? Beim Testen habe ich eine kleine (~ 0,1 V) Durchlassspannung über der Diode der Batterieleitung festgestellt, aber ich bin nicht sicher, ob dies bedeutet, dass Strom durch diese Leitung fließt.

Sie können die Spannungs-/Stromkurve für Silizium- oder Schottky-Dioden nachschlagen, und Sie werden sehen, dass kleine Spannungsänderungen über einem gewissen Niveau (etwa 0,6 oder 0,3, je nach Diodentyp) sehr großen Stromänderungen entsprechen. Wenn also eine Diode eine Vf von 0,65 und die andere eine Vf von 0,1 hat, dann ja, durch die zweite Diode fließt etwas Strom. Wahrscheinlich Mikroampere.

Welche Wirkung haben unsymmetrische Dioden? Das heißt, beeinflusst die Tatsache, dass eine Leitung eine höhere Durchlassspannung als die andere hat, die Art und Weise, wie die Schaltung eine Stromquelle „auswählt“?

Die Verwendung unsymmetrischer Dioden bedeutet einfach, dass sich die Spannung, bei der eine Versorgung dominant wird, um den Betrag der Unsymmetrie ändert. Wenn Sie zwei Versorgungen haben, die eine Last durch identische Dioden speisen, liefert die größere Spannung den größten Teil des Stroms. Wenn Diode A eine um 1 Volt höhere Vf (bei gleichem Strom) als Diode B hat, muss Versorgung A 1 Volt höher sein als Versorgung B, um viel Strom zu liefern.

Je nach Aufbau erzeugt die Dioden-ODER-Verknüpfung möglicherweise nicht den einen oder anderen Zweig, der dominiert. Das klassische Beispiel hierfür ist die Verwendung eines Dioden-ODER-Aufbaus mit zwei nominell identischen Batterien, um die Kapazität des Aufbaus zu verdoppeln. Zunächst liefert die Batterie mit der höheren Spannung mehr Strom an die Last. Dadurch entlädt sich jedoch die erste Batterie schneller als die zweite, sodass ihre Spannung schneller abfällt. Irgendwann sind die beiden Ströme ungefähr gleich, sodass die Dioden- und Batteriespannungen ungefähr gleich sind und die beiden Batterien sich mit gleicher Geschwindigkeit entladen, während das Verhältnis der beiden Ströme gleich bleibt.

Sie machen dies zu kompliziert, indem Sie nicht versuchen, die eigentliche Elektronik zu verstehen. Dioden sind nur Einwegventile für Strom. Die Schaltung "wählt" nichts aus, da es keine Steuerung oder Logik auf hoher Ebene gibt.

Hören Sie auf und denken Sie wirklich darüber nach, was die Dioden tun. Wenn die Stromversorgung für eine Diode höher ist als der Ausgang, leitet diese Diode. Jede Diode tut dies unabhängig. Das Nettoergebnis ist die maximale Spannung aller Versorgungen.

Es gibt noch ein weiteres Problem, nämlich dass echte Dioden einen Spannungsabfall haben, wenn sie eingeschaltet sind. Der Ausgang ist wirklich das Maximum aller Eingänge abzüglich eines Diodenspannungsabfalls.

Da Sie eine Batterie verwenden, möchten Sie wahrscheinlich die Energie davon effizient nutzen. Sie sollten Schottky-Dioden verwenden, da sie einen geringeren Durchlassspannungsabfall haben als gewöhnliche Siliziumdioden. Wenn die Batterie beispielsweise 4,2 V hat, könnte die Ausgangsspannung 3,8 V betragen.

Es macht keinen Sinn, absichtlich einen höheren Spannungsabfall in Reihe mit der 5-V-Versorgung zu haben. Wenn die 5-V-Versorgung vorhanden ist, möchten Sie anscheinend, dass die Schaltung damit anstelle der Batterie betrieben wird. Es ist nützlich, wenn diese Versorgung etwas höher ist als die maximale Batteriespannung. Dadurch wird sichergestellt, dass der Strom bei Verfügbarkeit von der 5-V-Versorgung kommt.

Das bedeutet, dass der Stromkreis, der mit Strom versorgt wird, in der Lage sein muss, bis zu 5 V zu verarbeiten, im Gegensatz zu nur 4,2 V. Dies ist jedoch eine triviale Anforderung an das Design. In den meisten Fällen würde es zusätzliche Arbeit erfordern, dies zu verhindern.

Wenn Sie zwischen zwei Stromquellen „automatisch auswählen“ müssen, sind die einfachen „Oder-Ring“-Dioden nicht die richtige technische Lösung. Die Lösung heißt „Power Path Controller“. Die Controller verwenden MOSFETS als ideale Dioden (keine Energieverschwendung) und einen Prioritätscontroller basierend auf Eingangsspannungen. Bitte sehen Sie sich das folgende Portfolio an Produkten von Linear Technology (jetzt Analog Devices), Power Path Controllers und Ideal Diodes an . Ich bin mir sicher, dass einige ICs Ihren Anforderungen entsprechen werden.

Es sieht so aus, als ob dieser für Sie funktionieren könnte, LTC4419 .