Подключение резервного источника питания

DAK

★★★✩✩✩✩
8 Окт 2020
517
137
Тема из соседней ветки напомнила мне о одной нерешённой задачи. Решил под "чаёк" посвятить денёк паяльнику.
Задача: При пропадании питания переключаться на батарею, при нормальном питании заряжать аккумулятор. При всём схема переключения должна как можно меньше рассеивать мощность. Универсальность, то-есть не должно быть разницы между напряжением источника питания и батареи.
Немного изучил схемы питания ноутбуков, у меня прям и правда появилась надежда, что получится реализовать данное переключение на полевых транзисторах IRL3205, но не тут то было, при правильном включении транзисторы полностью не открывались. Делать на транзисторах из ноута не резон, токи там до 9 ампер, а хотелось не ограничивать себя ни в чём. Однако одна схема имеет полное право на жизнь, но только в том случае, если DC-DC преобразователь для повышения либо понижения напряжения с целью заряда батарее исполнен в изолированном виде (то есть не имеет общего минуса, если будет общий плюс, то ничего страшного). Однако такой преобразователь надо делать самому.
n-mosfet.png
С этими параметрами схема переключения потребляет 5 ма, и то эти 5 ма, как потом выяснилось жрёт делитель на резисторах R1,R3. Однако при нагрузке в 1А, при 24 В в схеме ничего не греется. Судя по токам с ЛБП данные ролевые транзисторы работают прям как механические реле.

Немного подумав сгонял за чаем, попутно прикупив повышающий dc-dc и 4 p канальных полевика, хотел купить IRF4905, но их было только 3, в итоге купил IRF9540N, жаль что они всего на 23 А, но ничего, для эксперимента пойдёт. Итак следующая рабочая схема:
p-mosfet.png
Намучался немного, начал сомневаться в даташитах, в законе Ома, и в здравом уме. Схема работает стабильно. Единственный минус на 1 Ампере потерял 50мА, Думаю R5 и R11 надо бы взять поменьше. Мне уже было лень тестировать, может позже, когда буду реализовывать свои задумки, но считаю, что схема полностью рабочая. Транзистор с какого то БП ПК, прям очень чувствительный. Вообще весь принцип прост, можно брать любые транзисторы и любые полевики, просто смотрим даташит и вспоминаем законы Ома.
Мелкое описание: При подаче основного питания транзистор Q10 откроется, вслед за собой открыв ключ на Q8 и Q13, параллельно + питания попадёт на затвор второго ключа, закрыв его наглухо. Так же при начнёт работать DC-DC конвертер, заряжая аккумулятор. Об этом ниже. Как основное питание пропадёт, транзистор Q10 схлопнется, через его коллектор базу уйдёт заряд с затворов полевиков и те тоже закроются наглухо, сразу же после этого откроется второй ключ запитывая всю схему от батареи.
Ну и как следствие схема, которую я не проверял, но уверен что она точно работает
avr.png
Это когда надо сделать резервное постоянное питание.

Зачем создал тему сам не знаю, наверное сам ничего толкового в Инете не нашёл. Про dc-dc завтра допишу.
ПС: Знаю, что даже при 10А Амперах будет жутко греться, но на сегодня пока хватит, завтра может и решу эту проблему, от себя скажу, что мне эти ключи не понравились, на ESR тестере все ключи открываются при разном напряжении, в диапазоне от 1,2 до 2,7 В.
ПСПС: Подключил ключ на двух транзисторах напрямую. При подачи питания чувствуется просадка в 50 ма при нагрузки в 1 Ампер. То есть это особенность этих ключей, номинал резисторов никак не влияет. Но что самое интересное, после 4х минут потери уменьшаются до нуля, ключи холодные, более 8ми минут тестировать не смог, катушка с светодиодной лентой расплавилась (я просто лоханулся, 24 ВТ это немало).

Теперь про зарядку аккума c большим напряжением, чем напряжение питания, если честно, считаю, что если использовать умную BMC с банками и допускать где ток заряда не более 2х Ампер, я бы использовал модуль XTU-SY-8
_1of1_i9028_20150207_110553.jpg
Если же на постоянку ставить кислотный на 12 Вольт (использовать в роле ИБП) я бы делал нечто умное, надо добавлять заряд разряд, отключение, это нельзя сделать без МК, а если экономить на схеме, то аккумуляторы в 2 раза меньше жить будут...
 
Изменено:
  • Лойс +1
Реакции: slavikslk

leshko

✩✩✩✩✩✩✩
15 Дек 2019
12
1
DC-DC нужно с регулировкой тока.
косяк второй схемы в том, что у DC-DC по минусу стоит токоизмерительный шунт, а ты его накоротко замыкаешь.

На просторах интернета была найдена такая схема:


 

DAK

★★★✩✩✩✩
8 Окт 2020
517
137
DC-DC нужно с регулировкой тока.
косяк второй схемы в том, что у DC-DC по минусу стоит токоизмерительный шунт, а ты его накоротко замыкаешь.
Уточнил схемы, таки да, там по минусу в блоках стоит шунт. Не вижу больших проблем, думаю можно сделать так:
Schematic_BaterBlock_2021-05-18.png
 

ununnamed

★✩✩✩✩✩✩
18 Авг 2020
75
20
Сколько времени вижу схемы, но теперь пришло время спросить. Ребят, откуда вы берёте номиналы резисторов? Почему 360 000, а не 350 000? Почему 5.6к, а не 470к?
 

Wan-Derer

★★★★★✩✩
Команда форума
31 Июл 2018
2,151
413
Москва
wan-derer.ru
@ununnamed, резисторы обычно рассчитывают по закону Ома :)
Например, надо при заданном напряжении обеспечить такой-то ток. Из этого можно посчитать сопротивление. Необходимый ток берётся, например, из требования что транзистор должен работать на определённом участие своей характеристики. Этот участок определяется током базы. И т.д.
 

DAK

★★★✩✩✩✩
8 Окт 2020
517
137
Сколько времени вижу схемы, но теперь пришло время спросить. Ребят, откуда вы берёте номиналы резисторов? Почему 360 000, а не 350 000? Почему 5.6к, а не 470к?
Закон Ома, это наверное самое основное.
Я на столе собирал и сразу всё проверял, тоесть схема на моём столе работала с этими номиналами, в этом случае номиналы могут отличаться от расчётных, так как использовались те штуки, которые под рукой были.
 

DAK

★★★✩✩✩✩
8 Окт 2020
517
137

@leshko,
Согласен, минус один дорогой транзистор! По-хорошему надо ещё немного поиграть с сопротивлениями, если на 12 вольт переделывать, можно смело убирать R5, a R6 взять в районе 180 кОм, D2 лучше Шоттки.
 

leshko

✩✩✩✩✩✩✩
15 Дек 2019
12
1
Вот тут довольно интересный вариант ИБП рассматривается.
 

Геннадий П

★★★★★★✩
14 Апр 2021
1,975
634
45
@ununnamed, Кроме вышеназванных очевидных ответов про закон Ома, можно еще порекомендовать различные симуляторы, в которых можно протестировать схему почти так как она будет работать в реальных условиях.
 

Imperator

✩✩✩✩✩✩✩
17 Ноя 2019
63
4
Это реально проблема! Весь инет перерыл в поисках такого модуля на 5В - бесполезно. Таких нет. Либо слишком сложные, либо заумные. Из самого простого нашел диодный переключатель. Работает - проверил на 4-х разных сборках Шоттки 10-15А. Все бы хорошо, но на таких сборках теряешь минимум 0,6В и он греется не хило при 5-6 Амперах (даже с радиатором). А при 4,2В (Li-iOn) терять 0,6В плохо. Все, что нашел прикрепляю.
Вопрос все еще остается актуальным. Ищу решение.
 

Вложения

poty

★★★★★★✩
19 Фев 2020
3,261
948
@Imperator, решение - использовать ключи на MOSFET по типу первой схемы. По факту - последняя схема Вашего поста - это начальная часть решения.
 

Геннадий П

★★★★★★✩
14 Апр 2021
1,975
634
45
Вопрос все еще остается актуальным.
Уже все давным-давно разжевано.
Либо посложней и эффективно: компаратор(ы) с мосфетом(и).
Либо дешево и просто, но с потерями: диоды. Диоды можно заменить "идеальными диодами". Цена вопроса чуть больше сотки, эффективность не ниже первого варианта: https://aliexpress.ru/item/1005007253250768.html
 

Imperator

✩✩✩✩✩✩✩
17 Ноя 2019
63
4
@Геннадий П, @poty,
нашел еще вариант:
собрал, протестировал, работает. И снова Но!
При токах 5-6А от АКБ греется мосфет, при переключении на DC греется диод. Уже руки опускаются ((((
Не знаю какие еще номиналы использовать, чтобы не грелись так сильно.
R1 - 10k
D1 - 15SQ045, Диод Шоттки 15А 45В
или MBR40200PT-B, Диод Шоттки, 200В, 2 х 20А
Q1 -
IRFR9024NTR, Транзистор P-MOSFET 60В 20A
AO4443, Транзистор P-MOSFET 40В 20А
AOD407, Транзистор P-MOSFET 60В 12A 50Вт
IRF9Z24NPBF, Транзистор, P-канал 55В 12А
Все перепробовал с радиаторами и диод, и мосфет - кипяток!


Layer 16.jpg
 

poty

★★★★★★✩
19 Фев 2020
3,261
948
@Imperator, любая простая схема имеет минусы, эта схема - не исключение. При работе от аккумулятора первично отрицательное напряжение на затворе образуется за счёт паразитного диода MOSFET и оно не превышает напряжения аккумулятора за минусом падения напряжения на этом паразитном диоде. Если оно больше порогового напряжения, MOSFET приоткрывается и шунтирует паразитный диод. Сопротивление этого шунта на таких напряжениях затвора достаточно велико и на этом сопротивлении выделяется тепло. Не смотрел все транзисторы, применённые Вами, но по моим оценкам - это в районе 3-4Вт. Более того, на каких-то токах, из-за нестандартного включения p-канального транзистора диод может снова открыться. На каких конкретно - зависит от модели.
При питании от стационарного источника весь ток идёт через диод D1 и он на своём переходе - прямом падении напряжения - рассеивает примерно такое же тепло. Соответственно, в этом случае Вы ничего не выигрываете по сравнению со схемой на двух диодах.
Выход для питания от аккумулятора - запитывать затвор более высоким напряжением. Проблема - где его взять в такой схеме? Частичный выход - применение транзисторов с крайне низкими пороговыми напряжениями и сопротивлениями открытого канала.
Для питания от станционного источника - применять аналогичную схему шунтирования, но это уже возврат к другим решениям.
 
Изменено:
  • Лойс +1
Реакции: Imperator

Imperator

✩✩✩✩✩✩✩
17 Ноя 2019
63
4
@poty,
Премного благодарен за столь развёрнутый ответ.
Я даже попробовал реле. Но здесь уже скорость срабатывания проиграла и в момент переключения система перезагружается. И я не перестаю удивляться, что у такой задачи нет готовых модулей. Как только я не пробовал искать - не нашёл.
 

poty

★★★★★★✩
19 Фев 2020
3,261
948
@Imperator, так Вам уже много чего накидали. За Вас, может, кто-то и поищет, но нет никакой гарантии в этом.