Fallo eléctrico al cambiar entre fuentes de voltaje

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Tengo un dispositivo con USB. Cuando se conecta a USB, se alimenta desde el puerto USB (un LDO para ajustar de 5V a 3.3V), y cuando no está conectado a USB, se alimenta de una batería CR2032. A continuación se muestra el esquema con un P-MOSFET para cambiar entre la batería y la alimentación USB. La salida del LDO es de 3,6 V, ya que caerá ligeramente sobre D1.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El problema que tengo es que en la desconexión del USB, hay una rápida caída en el voltaje. Vea la imagen del osciloscopio a continuación. Cuando se conecta al USB, el voltaje es de 3.28 V, y en el USB, el voltaje desciende rápidamente a 2.1 V, antes de estabilizarse a 2.5 V durante aprox. 60 ms antes de subir a un voltaje de batería de 3.08 V. La duración a 2.5 V puede ser desde 1 ms hasta, como en este caso alrededor de 60-70 ms.

Enunaversiónanteriordeldispositivo,seutilizanexactamentelosmismoscomponentesyeldiseñoesquemático,soloundiseñodiferentedePCB/placa.Acontinuaciónsemuestraunaimagendeosciloscopioparaesaversión.Seobservaelmismocomportamiento,peroel"voltaje intermedio" es 2.75 V en lugar de 2.5. La duración a 2,75 V puede ser desde 1 ms hasta 60-70 ms en este caso también.

¿Perocómoesladiferencia(2.5Vvs.2.75V)conexactamentelosmismoscomponentes,soloundiseñodetablerodiferente?¿Ycómohagoparasolucionaresteproblema?Haycomponenteseneldispositivoquenosobreviven(pierdenlaconfiguración)cuandoselosobligaacorreren2.5Vdurante60ms,yquizáslacaídarápidaa2.1Vtambiénseaunproblema.

¿Cómosolucionoesto?

ACTUALIZACIÓN:Lacargadelcircuito(atravésdeC1)esunmicrocontroladordebajapotencia,yalgunosLEDybotones.

Aloquemerefierocomo"desconexión USB", es decir, la eliminación de la fuente de alimentación USB y el cambio a la alimentación de la batería se logra mediante la eliminación del dispositivo del puerto USB de la computadora. Es decir, la entrada LDO desaparece y, por lo tanto, la salida LDO 3.6 V.

AÑADIDO: Caída de voltaje en R1 (10K) cuando el USB está desconectado:

CaídadevoltajeenR1(1K)cuandoelUSBestádesconectado:

    
pregunta sakitten

3 respuestas

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¡Esta respuesta se hizo antes de que el OP corrigiera el tipo MOSFET!

Es una mala elección de MOSFET el IRF9530: puede tener un voltaje de umbral de fuente de entrada tan alto como -4 V y para muchos circuitos esto producirá una gran cantidad de resultados. De hecho, la propagación sería tan grande que un pequeño porcentaje de las unidades no lograrán activar el MOSFET. Esto podría explicar fácilmente las diferencias observadas entre dos PCB.

En cuanto al tiempo necesario para recuperarse adecuadamente. La resistencia de 10k tiene que cargar la capacitancia de la compuerta y esto podría ser del orden de 1nF. Este es un tiempo de CR de 10 uss, por lo que no parece probable que contribuya más de tal vez un máximo de milisegundos. Pero también hay otras cosas que considerar: -

  • ¿Qué ha conectado como carga a través de C1 (2.2uF)?
  • ¿Cómo eliminó la presencia de la fuente USB?
  • ¿Eliminó la salida del regulador LDO o eliminó la entrada del regulador?
  • ¿Fuiste consistente en ambas ocasiones?

La conclusión es que la elección del MOSFET es mala.

    
respondido por el Andy aka
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La solución es más fácil: solo use diodos idénticos. La fuente de 3,6 V ganará la batería porque la caída de voltaje debería ser idéntica.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Si quieres mantener el diseño elegante (como si también estuvieras leyendo la entrada de la puerta del PMOS para determinar si te estás quedando sin batería). Prueba esta solución.

simular este circuito

Siempre podemos agregar más transistores al diseño para deshacernos de las diferencias de transición L- > H y H- > L.

En cuanto a por qué ciertas orientaciones físicas producen resultados diferentes, sin imágenes, no podría asegurarlo. Lo más probable es que tenga que ver con la descarga de mosfet a diferentes velocidades debido a la resistencia parasitaria o la capacitancia parasitaria.

    
respondido por el Dave
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Si fuera yo, intentaría cambiar R1 a 1K.
Eso debería hacer el cambio más rápido. El 1K dibujará 3,6 mA donde el 10K dibujó 0,36 mA, pero ya que tiene el bus USB para dibujar, no debería ser un problema. R1 no tiene efecto en el consumo de corriente cuando se ejecuta con batería.

    
respondido por el JRE

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