Помогите пожалуйста со схемой отключения нагрузки от аккумулятора

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

Добрый день!

Собираю схему в которой все модули, в том числе и Ардуино, с рабочим напряжением 3,3 Вольта. Прикупил для этого специально Ардуину Про Мини на 3,3, чтоб не согласовывать уровни сигналов. Все это хозяйство по задумке должно питаться от Li-Ion аккумулятора. Питание с него на ардуину подается через встроенный в нее стабилизатор. Остальная переферия питается от отдельного стабилизатора AMS1117-3,3. Задача в том, чтобы отключить этот стабилизатор и все его потребители когда ардуинка уходит в сон.

Решено было использовать для этого N-канальный MOSFET-транзистор IRLML6244TRPBF (https://www.chipdip.ru/product/irlml6244trpbf) особенно подкупало его низкое сопротивление канала в открытом состоянии и пороговое напряжение на затворе всего 0,5 - 1,1В.

Я уже собирал с десяток схем с N-канальными MOSFETами, но никогда не задумывался почему нагрузка стоит до MOSFETа, а не после. Наивно предположив, что разницы никакой не будет, я собрал по-быстрому вот такую схемку:

Схемка уместилась на куске текстолита, чуть больше ногтя. Но эта схема работать отказалась. Позже до меня дошло почему: напряжение затвор-исток не равнялось 3,3 Вольтам, т.к. исток не был соединен с землей. ИМХО поэтому транзистор лишь слегка приоткрывался и на нем падало аж 1,5 Вольта.

Попробовал поставить P-канальный транзистор, убрав подтягивающий резистор R1 и инвертировав логику работы управляющего выхода Ардуино. Но и тут ждал облом: теперь транзистор не хотел закрываться. Не помогла даже подтяжка затвора к питанию. Скорей всего потому, что на пине Ардуины было всего 3,3В, а не 4,2 (как на аккумуляторе).

Прошу помощи у опытных товарищей, т.к. сам не могу допереть как правильно отключить нагрузку вместе со стабилизатором. Желательно чтобы схемка была компактной, без кучи деталей (если такое вообще возможно).

alex_r61
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2012

А не проще взять стабилизатор с входом разрешения и тогда схемка будет "компактной, без кучи деталей". Да и 1117 для аккумулятора довольно "прожорливый", есть более экономичные.

monser
Offline
Зарегистрирован: 01.07.2017

У меня все про мини на 5v  работают напрямую от Liion и никаких проблем не было ни разу.

А что все таки представляет собой нагрузка если не секрет?

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

alex_r61 пишет:

А не проще взять стабилизатор с входом разрешения и тогда схемка будет "компактной, без кучи деталей". Да и 1117 для аккумулятора довольно "прожорливый", есть более экономичные.

Модельку не подскажете? Чтоб выдавал 3.3В и отключался по сигналу. Я был бы только рад замене 1117.

monser пишет:

У меня все про мини на 5v  работают напрямую от Liion и никаких проблем не было ни разу.

А что все таки представляет собой нагрузка если не секрет?

В том то и дело, что на 5В не катит. Переферия конечно не секретная: NFC-ридер BM019 и WiFi-модуль ESP8266 (ESP-01). У обоих рабочее напряжение 3,3В. Хотя у BM019 есть встроенный стабилизатор - остальные пины не толерантны к 5В.

5N62V
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

kost82 пишет:

Попробовал поставить P-канальный транзистор, убрав подтягивающий резистор R1 и инвертировав логику работы управляющего выхода Ардуино. Но и тут ждал облом: теперь транзистор не хотел закрываться. Не помогла даже подтяжка затвора к питанию. Скорей всего потому, что на пине Ардуины было всего 3,3В, а не 4,2 (как на аккумуляторе).

В П-канальных  обычно ставят два транзистора, первый собственно П-канальный ключ, а второй - драйвер, можно и на полевике Н-канальном или на биполярнике нпн, управляющий напряжением на затворе первого. В исходном состоянии драйвер закрыт, напряжение затвора ключа через 10к подтянуто к питающему - он тоже закрыт.   Приходит +5/+3,3  на базу/затвор драйвера, он открывается , и притягивает затвор ключа к земле. Ключ открывается, все радуются. :)  П-канальники с сопротивлением 10-20мОм уже абсолютно доступны.

 

ПС. Если П-канальник не закрывается, значит его напряжение на завторе меньше напряжения на истоке.

monser
Offline
Зарегистрирован: 01.07.2017

kost82 пишет:

В том то и дело, что на 5В не катит. 

Что значит не катит? Про мини пятивольтовая отказывается работать напрямую от LiIon или что?

 

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

monser пишет:

Что значит не катит? Про мини пятивольтовая отказывается работать напрямую от LiIon или что?

5 вольтовая Про Мини не катит потому что вся переферия работает на 3.3В, именно поэтому я выбрал Про Мини на 3.3 Вольта, чтобы можно было напрямую все соединять, без согласования уровней напряжения.

К Про Мини вообще вопросов никаких, она работает спокойно от аккумулятора через свой встроенный стабилизатор напряжения. Проблема у меня с отключением переферии для экономии энергии аккумулятора.

monser
Offline
Зарегистрирован: 01.07.2017

Что то Вы мудрите с такой попыткой экономии питания.

У 8266 как пишет производитель:

Deep sleep (RTC)    60    uA

Total shutdown    1    uA 
 
Куда уж меньше.
kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

monser пишет:

Что то Вы мудрите с такой попыткой экономии питания.

У 8266 как пишет производитель:

Deep sleep (RTC)    60    uA

Total shutdown    1    uA 
 
Куда уж меньше.

ESP8266 я и так отправляю в сон, но не забывайте про BM019 и про стабилизатор напряжения на 3.3В, они очень неплохо кушают батарейку.

monser
Offline
Зарегистрирован: 01.07.2017

BM не смотрел,сколько кстати он есть? А стабилизатор ваще выкинуть мона.

С LiIon через диод на все ваши нагрузки и в добрый путь. Да и без диода все будет работать. 

А сколько Вас устроит работа  по времени от акк?

 

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

В даташите на BM019 упомянут только ток 7 мА, но в реальности она жрет около 60-70мА. Как вариант - можно запитать его от двух-трех пинов ардуины, но это в крайнем случае.

Питать все напрямую без диода или стабилизатора я не буду, т.к. у BM019 в даташите на некоторых пинах крупными буквами написано "NOT 5V TOLERANT", как-то не хочу я угробить эту плату и ждать ее потом из штатов полтора месяца. Как минимум стабилизатор ардуины надо задействовать.

Аккумулятор всего на 150 китайских mAh. Нужна автономность хотя бы на 8 часов. Сейчас все работает около 2-2.5 часов.

monser
Offline
Зарегистрирован: 01.07.2017

Ну а никто и не предлагает питать от 5v.

Если LiIon то это максимум 4,2v + последовательный диод = как раз то, что надо.

И не надо выдумывать велосипед уже все давно придумано.

Интересно где нашли такой аккумулятор на 150 и каковы его габариты?

 

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

Аккумулятор https://www.chipdip.ru/product/robiton-lp551230, размеры 5.5x12x30

Я вспомнил, еще одна причина по которой я хочу отрубать всю нагрузку: устройство защиты аккумулятора срабатывает слишком поздно, аккумулятор высаживается до 2.5 вольт, это его быстро убивает. При этом ардуина уходит в спячку примерно при 3 Вольтах, а все остальное без ардуины - бесполезно.

monser
Offline
Зарегистрирован: 01.07.2017

Ну 2,5 это нормально. А покрупнее взять если и на бооольший ток? 

Собирал несколько штук сигналок на про мини 5V 16MHz +М590.

У М590 тоже на плате стоит диод и питать предлагают  от 5В. Я вместо диода перемычку ставлю и от литиевого напрямую на 590 и ардуинуподаю напругу.

Цеплял это все хозяйство на Акк от сотовых старых, какие еще малость остались живы.

300-400мач хватало на 9-14 часов без всяких спячек.

Если  от 150 в Вашем не осталось нихрена, то никакие отключения нагрузки тем более такой мизерной не помогут.

SLKH
Offline
Зарегистрирован: 17.08.2015

kost82 пишет:

Попробовал поставить P-канальный транзистор, убрав подтягивающий резистор R1 и инвертировав логику работы управляющего выхода Ардуино. Но и тут ждал облом: теперь транзистор не хотел закрываться. Не помогла даже подтяжка затвора к питанию. Скорей всего потому, что на пине Ардуины было всего 3,3В, а не 4,2 (как на аккумуляторе).

биполярник pnp, включать нулём через стабистор или 2-3 диода.

 

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

А все-таки, может кто подскажет стабилизатор на 3.3, который может включаться/отключаться по сигналу от Ардуины? Имхо - это самый правильный вариант. Я просто с такими никогда не сталкивался, а в гугле что-то ничего путнего не нахожу, возможно не знаю как запрос правильный написать.

bwn
Offline
Зарегистрирован: 25.08.2014

MT3608 SEPIC. Правда не самый экономичный вариант. Как понижает, так и повышает, отключение есть. 

monser
Offline
Зарегистрирован: 01.07.2017

PQ3RF23,  PQ3RD13, PQ3RD083, PQ3RD23. и куча ещё всяких.

Только вам же объяснили, что можно без стабилизатора питать.

alex_r61
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2012

TLV61224, например, от одной или двух батареек.. Надо у TI и MAXIM искать.

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

Есть у меня подозрение, что либо ESP-01 не уходит в глубокий сон(говорят там надо перемычку делать, чтобы в сон отправлять), либо BM019 много жрет, поэтому проблема не столько в питании, сколько в отключении этого питания в целях экономии (устройство спит 5 минут, а работает секунд 15-20). Я не вижу смысла ставить диод и MOSFET, когда можно поставить готовый регулятор с управляющей ногой.

Гуглится то их куча по запросу "regulator enable pin", например. Но в наличии в магазинах города нашел пока только ADP3303AR-3.3. Судя по даташиту - это то что мне надо: выдает 3,3 Вольта, ток до 200 мА, и имеет разрешающий пин, который можно подтянуть к земле и подавать на него сигнал из ардуины. И по цене он порядка 100 рублей. Думаю взять его, по результатам отпишусь здесь.

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

Схема с управляемым регулятором ADP3303AR-3.3 не прокатила, похоже он сдох. Видимо пиковый ток превышает те 200мА на которые он был рассчитан.

Сработала схема, предложенная 5N62V (за что ему спасибо и плюс в карму)

5N62V пишет:

В П-канальных  обычно ставят два транзистора, первый собственно П-канальный ключ, а второй - драйвер, можно и на полевике Н-канальном или на биполярнике нпн, управляющий напряжением на затворе первого. В исходном состоянии драйвер закрыт, напряжение затвора ключа через 10к подтянуто к питающему - он тоже закрыт.   Приходит +5/+3,3  на базу/затвор драйвера, он открывается , и притягивает затвор ключа к земле. Ключ открывается, все радуются. :)  П-канальники с сопротивлением 10-20мОм уже абсолютно доступны.

Транзистор P-типа я взял IRLML6402, транзистор N-типа (драйвер) - IRLML6244, стабилизатор ams1117-3.3 (подключен после MOSFET-транзистора 6402), два подтягивающих чип-резистора на 10КОм (на затворы MOSFETов) и один резистор на 1КОм - последовательно в цепь ардуино - затвор драйвера + кусочек текстолита размером с ноготь большого пальца. В итоге вся схема вышла рублей в 50.

Экономия налицо: батарея за 3 часа разрядилась примерно на 10%, раньше за 2.5 часа она разряжалась в ноль.