Synpunkter på krets?

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
Zkronk
Inlägg: 1439
Blev medlem: 23 augusti 2005, 16:44:36
Ort: Uppsala

Synpunkter på krets?

Inlägg av Zkronk »

Hej!
Jag har tänkt bygga en batteridriven enhet som det finns risk för att den beter sig konstigt när batterispänningen sjunker för mycket, så därför behöver jag en krets som helt enkelt stänger av resten av enheten när batterispänningen är för låg.

De enda "spikade" komponenterna är spänningskällan på 6V, 1N4148-dioden och zener-dioden på 4,7V. Resten har jag tagit godtyckliga komponenter till.
När jag simulerar den i LTspice så fungerar den som tänkt, dvs. sjunker batterispänningen under ~5,1V så slutar MOSFET:en leda ström genom lasten R5 och när batterispänningen är över det så börjar den leda ström igen. Men jag har inte alla komponenter hemma för att kunna koppla upp på labbdäck och testa i verkligheten. T.ex. operationsförstärkaren är ju bara någon allmän variant jag hittade i LTspice.

Jag kommit fram till följande schema som jag gärna skulle vilja att någon som förstår sig bättre på analog elektronik än mig kikar på ifall att det är några uppenbart korkade tankevurpor som jag har gjort?
Jag har inte räknat på resistanserna och det bör ju såklart göras innan jag går vidare, men jag vill helst veta om detta är en vettig idé eller om det bara är att slänga den i papperskorgen och börja om :lol:
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Swech
EF Sponsor
Inlägg: 4767
Blev medlem: 6 november 2006, 21:43:35
Ort: Munkedal, Sverige (Sweden)
Kontakt:

Re: Synpunkter på krets?

Inlägg av Swech »

Det kan säkert bli problem då batteriet kan sjunka i spänning då lasten
är aktiv, då den stängs av så stiger spänningen igen och det hela
startar att oscillera

Swech
Zkronk
Inlägg: 1439
Blev medlem: 23 augusti 2005, 16:44:36
Ort: Uppsala

Re: Synpunkter på krets?

Inlägg av Zkronk »

Skulle en lagom stor avkopplingskondensator till lasten kunna råda bot på det i så fall?
Lasten kommer att dra en ström i storleksordningen 40mA.

Eller kanske lämpligare en kondensator vid ingången på operationsförstärkaren vid batterispänningen som jämförs så att man får någon slags hysteres?
Användarvisningsbild
MiaM
Inlägg: 13731
Blev medlem: 6 maj 2009, 22:19:19

Re: Synpunkter på krets?

Inlägg av MiaM »

Med 40mA last så kommer denna extra krets utgöra en rätt betydande del av totala strömförbrukningen. R2 + D1 kommer t.ex. dra drygt 5mA, D2 + R1 kommer att dra ca 13mA. Jag skulle valt avsevärt högre värden.

Du behöver dessutom inte ha både zenerdiod och vanlig diod, det räcker med antingen eller, på andra ingången till komparatorn kan du ha en vanlig spänningsdelare.

För att undvika det Swech nämner, att kretsen självsvänger, så kan du sätta ett motstånd mellan U2's utgång och plus-ingång, för att ge viss hysteres.

Tänk på att operationsförstärkarens ingångar måste tåla att arbeta ända ner till 0V (minus-referensen) och dess utgång måste kunna gå så nära noll att M1 "tolkar" det som 0V.


Behövs verkligen R3? (FET-trissor av olika slag är väl spänningsstyrda och inte strömstyrda?)
Zkronk
Inlägg: 1439
Blev medlem: 23 augusti 2005, 16:44:36
Ort: Uppsala

Re: Synpunkter på krets?

Inlägg av Zkronk »

Tack för många bra tips!
Du har alldeles rätt Mia att denna extra krets drog onödigt mycket ström, nu med högre resistanser och bara en zenerdiod drar den ca. 3mA utöver lastens 40mA.

Resistansen R3 mellan utgången och plus-ingången på komparatorn för att motverka självsvängning som jag har satt dit nu valde jag ett så litet värde på som möjligt utan att spänningen över lasten R5 sjönk under acceptabel nivå. Med 15k Ohm så blir det bara strax över 5,0V över R5, medans 18k Ohm på R3 ger drygt 5,1V som är vad jag siktar på.

Strömbegränsningsresistansen till MOSFET:en vet jag att den egentligen inte ska behövas, men jag har läst vid några tillfällen att det tydligen ändå ska vara av god praxis att sätta en resistans på gate:n "just in case". Jag har tagit bort denna nu.

Om ingen har några ytterligare tips så tänkte jag ta och koppla upp kretsen på kopplingsplatta i morgon och testa hur den beter sig i verkligheten, komponenterna som jag saknade kom hem idag :)
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
sodjan
EF Sponsor
Inlägg: 43289
Blev medlem: 10 maj 2005, 16:29:20
Ort: Söderköping

Re: Synpunkter på krets?

Inlägg av sodjan »

Angående gate-motståndet...
Vid snabba ändringar ("switning") på gaten får man strömrusning, vilket
*kan* vara skadligt för det som driver gaten. Samtidigt (om det handlar
om switchade lösningar som t.ex rimligt högfrekvent PWM) så vill man ha
myckt ström in i gaten för att switcha snabbt. Så det är en kompromiss.
Det finns "mosfet drivers" som klarar att köra 2 *A* eller mer in i gaten...

Om det handlar om rellativt långsam (linjär/analog) drivning så är läget
lite annorlunda. Du har dock rätt i vad som är "god praxis".
Användarvisningsbild
MiaM
Inlägg: 13731
Blev medlem: 6 maj 2009, 22:19:19

Re: Synpunkter på krets?

Inlägg av MiaM »

Det går framåt! :) :tumupp:

Jag skulle nog valt mycket högre motståndsvärden än så, och ifall du får problem att det kommer in nån slags störningar så kan du sätta små kondingar över R4 och R1.

Detta förutsätter givetvis tillräckligt hög ingångsimpedans på OP'n/komparatorn.

Har du funderat något på vad för krets du ska köra med som U2?

(Ett tips för simuleringen är att slänga in ett seriemotstånd i serie med V1, som motsvarar inre resistansen i batteriet. De flesta batterier får dessutom mest höjd inre resistans och bara till en mindre del sänkt spänning när de blir urladdade. Jag vet inte om simulatorn du kanske kör kan simulera att ett motståndsvärde ökar, i så fall är det väl bäst att simulera långsamt ökande inre impedans i batteriet)
Zkronk
Inlägg: 1439
Blev medlem: 23 augusti 2005, 16:44:36
Ort: Uppsala

Re: Synpunkter på krets?

Inlägg av Zkronk »

Det har inte hänt så jättemycket med kretsen förutom att jag har kopplat upp den på kopplingsdäck, U1 blev som synes på bilden en LM358.
Värden på C1 och C2 som du Mia tipsade om är jag lite osäker på, jag har läst lite om komparator-kopplingar och då rekommenderades det 100µF på både C1 och C2, men det låter ju inte som "små kondingar" som du tipsade om :humm:

Sedan har jag stött på patrull gällande lasten som kretsen ska kunna slå av och på. Det är nämligen en 5V LDO spänningsregulator, och det funkar uppenbarligen inte speciellt bra med en nMOSFET då den inte slutar leverera spänning till nästa krets som vill ha reglerad 5V när komparatorn säger ifrån, utan bara slutar att reglera när nMOSFET'en kopplar bort GND för spänningsregulatorn.

Jag läste på lite även om detta och en lösning tycks vara en pMOSFET i stället, som bryter på 6V-sidan istället för GND. Men sedan fick jag reda på att det finns spänningsregulatorer med en "shutdown"-ingång som kan kopplas direkt till komparatorns utgång (med strömbegränsningsresistans mellan antar jag), verkar vara precis det jag efterfrågar och har nu beställt några sådana för vidare tester.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
MiaM
Inlägg: 13731
Blev medlem: 6 maj 2009, 22:19:19

Re: Synpunkter på krets?

Inlägg av MiaM »

Storleken på kondingarna avgörs i princip av impedansen i kretsen de kopplas mot (här kan du räkna R2 och R4 parallellt för att få impedansen där) och hur långsamma förändringarna kan tänkas vara i matningsspänningen.

Jag kom på en grej till, det är kanske en bra idé med ett motstånd mellan R1/C1/D1 och R3/U1, för att R3 ska ha någon chans att leda tillbaka någon ström. Med R1 på 470 ohm så blir impedansen hela tiden rätt låg, och när batterispänningen ökar så har D1 en impedans på nära noll ohm när den "stretar mot" R3.

Eventuellt kan ett sådant motstånd dessutom få delas på två separata motstånd och C1 anslutas i mitten mellan motstånden.

En bra idé är nog att räkna på/simulera vilka omslagstider du får och hur kretsen reagerar med olika belastning och olika hög inre resistans i batteriet.
Skriv svar