¿Cómo deshacerse de los picos de voltaje en este circuito de conmutación de voltaje de suministro?

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En mi placa base hay dos fuentes principales. Uno es 12V y el otro es 5V.

5V siempre está ENCENDIDO, pero existe el riesgo de que 12V se bloqueen y desaparezcan. Entonces, quiero algo como esto, cuando la presencia de una fuente de alimentación principal de 12V siempre tiene que ser de 12V, pero cuando se termina, la fuente principal debe ser de 5V, que siempre está ENCENDIDA. Lo más importante aquí es que el suministro principal nunca debe estar por debajo de 4.8V.

Solía hacer esto con esta simple estructura:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Pero mi cliente no quiere eso. Los diodos se calientan y hay una cierta caída de voltaje. Así que pensé en esta solución:

Estáhaciendosutrabajo,peronopuedeevitarestospicosmolestos: 

Usted ve, cuando tanto subiendo como bajando de 12V, lleva un pico y causa una caída de voltaje por debajo de 5V. Quiero entender por qué sucede? ¿Y hay algún circuito que pueda hacer el trabajo con alta eficiencia?

    
pregunta Alper91

4 respuestas

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Su voltaje de salida está disminuyendo porque el PFET de potencia está cortocircuitando el nodo de salida a la fuente de 12 V que está a un voltaje más bajo. Su umbral para encender el PFET es mucho menor que 5V, en realidad menor que 1V.

Seguí adelante y rehice tu esquema en LTSpice:

Laprimerapreguntaquedebehaceres"¿Cuándo se enciende el NPN?" , que es prácticamente de inmediato. Hay un par de razones para esto:

  1. Su NPN, un 2N3055, es un NPN de gran potencia (15 A !!). Necesita tal vez 1-3mA como máximo para encender el PFET con el divisor de resistencia R3-R4.
  2. Debido a que Q1 es tan grande, realmente no se necesita mucho para activarlo un poco. LTSpice tiene el encendido de ese transistor a aproximadamente 0.27 V, que probablemente sea menor de lo que suponía.
  3. Creo que tienes tus valores R1 y R2 al revés. Incluso suponiendo un VBE objetivo de 0.6V, su NPN estaría encendido cuando el riel de 12V estuviera a 0.73V. Al revés, y se enciende a 3,43 V o menos (pero probablemente más bajo).

Teniendo en cuenta estas cosas, podemos ver los voltajes del riel de 12 V (rojo), el NPN VBE (verde) y el voltaje de la compuerta MOSFET (azul). Podemos ver que el MOSFET se enciende casi al instante.

Paramásdiversión,heaquíunvistazoalbarridodeDCdeV2(lafuentede12V)cuandoV1(lafuentede5V)semantienea5.0V:

LacorrienteatravésdeD1yM1aumentaa27A,peroenrealidadesoesjustoaloqueselimitaelmodelodediodo:eldiodoprobablementeexplotaríasilafuentede12Verarealmenteunafuenteideal.Eldiodoestáclasificadosolamenteparaaproximadamente1A.

Admitoquenosoymuyaficionadoaestatopología,yprobablementebuscaríaunICdeadministracióndeenergía,otalvezalgunosICdediodo"ideales" para manejar la conmutación de manera controlada. Un comparador sería otra solución. Mantener el riel de 5 V de la alimentación hacia atrás del riel de 12 V será un poco difícil.

Para modificar esta topología, cambie el 2N3055 por un 2N3904. Ajuste la relación R1 / R2 para encender Q1 cuando el riel de 12V esté por encima de 5V. Estoy bastante seguro de que no necesitas R4. El problema con el que se encontrará es que el comportamiento será bastante sensible a la variación del dispositivo (malo para los productos).

    
respondido por el W5VO
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Su esquema es difícil de ver, y también lo es su gráfica. De la descripción, parece que el problema es que la salida se desactiva durante la conmutación entre las entradas de 12 V y 5 V.

Si es así, use lo que tenía antes de además de a su circuito activo. Sin embargo, use diodos Schottky para una menor caída de voltaje. Los diodos garantizarán que la salida sea de ayuda hasta el mínimo de las dos entradas, menos la caída del diodo. Esto es independientemente de lo que esté haciendo su conmutador activo.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Tuve un problema muy similar. Necesitaba mantener una MCU y una pantalla funcionando desde USB o 12V, lo que estuviera disponible, para suministrar aproximadamente 100 mA. He encontrado una solución simple y robusta.

En lugar de centrarse en la definición estrecha del problema, ayudó a verlo desde una perspectiva más amplia. En otras palabras, en lugar de pensar "necesito cambiar entre suministros de 12V y 5V", el problema más importante fue "Necesito proporcionar 5V constantes a este circuito".

Mi solución está abajo.

Utilicé un LDO de 5V USB y lo configuré a una salida de 5V. El LDO puede suministrar 200 mA con solo una caída de 100 mV entre entrada y salida.

En el lado de 12V, usé un LM317 antiguo para apagar 5.1 voltios, ya que 0.7 vatios de calor estaban bien y quería una muy buena protección contra sobretensiones de entrada. Puedes usar un SMPS para el tuyo si necesitas Pdiss bajo.

El LDO de 5V se anula por los 5.1 voltios ligeramente más altos de 12V y el LDO simplemente se apaga.

Muchas ventajas de usar reguladores en lugar de diodos Schottky o MOSFET:

  1. Protección contra sobrecarga
  2. Protección contra cortocircuitos
  3. Protección térmica
  4. Cambio muy rápido entre suministros con poca o ninguna caída durante el cambio

Espero que esto ayude. -Vince

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el Vince Patron
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simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El problema es que el umbral para el cambio de NPN a la compuerta es demasiado bajo y encendió una 4V bajando 5V

hay mejores maneras de hacer esto. pero solo estoy mostrando un ejemplo aproximado para hacer que funcione con tu diseño.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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