Équilibre du courant à travers les diodes oring

menehune23

Équilibre du courant à travers les diodes oring


Je suis curieux de connaître le flux de courant à travers une configuration de diode oring. J’utilise des diodes oring pour «sélectionner automatiquement» entre deux sources d’alimentation: une batterie de 4,2 V (max) et une ligne USB de 5 V. La batterie a une diode sur sa branche, et la ligne 5V a deux diodes en série (pour une chute de tension souhaitée plus élevée). J’ai quelques questions concernant cette configuration:

  1. J’ai lu que les diodes oring permettront au circuit de choisir la source d’alimentation à tension plus élevée (la ligne USB, je pense, dans mon cas). La «comparaison» est-elle prise en compte avant ou après la chute de tension de la diode?

  2. Lorsque les deux sont connectés (la batterie sera toujours connectée), le courant passera-t-il par une seule branche ou un mélange des deux? Lors des tests, j’ai détecté une petite tension directe (~ 0,2 V) aux bornes de la diode de la ligne de batterie, mais je ne suis pas positif si cela signifie qu’il y a du courant qui traverse cette ligne.

  3. Quel est l’effet des diodes asymétriques? Autrement dit, le fait qu’une ligne a une tension directe plus élevée que l’autre affecte-t-il la façon dont le circuit «choisit» une source d’alimentation?

Merci pour votre contribution! Toutes mes excuses pour ne pas avoir montré de diagramme – je suis sur un téléphone mobile – mais j’espère que le circuit est assez simple / commun pour être compris.

MISE À JOUR 7/11/18

J’ai eu un peu de temps pour esquisser le circuit. Le voici avec plus de détails.

schématique

Cet appareil alimente quelque chose qui doit fonctionner sur environ 3 à 3,6 V et consomme environ 100 à 150 mA. Je ne veux pas d’un régulateur LDO parce que l’appareil alimenté a un indicateur de batterie faible que je veux fonctionner correctement (si j’utilisais un régulateur, j’obtiendrais peu d’avertissement avant que la batterie ne meure). Je veux des diodes car elles fournissent la chute de tension nécessaire. Mon objectif est de permettre au chargeur de batterie de continuer à charger la batterie pendant que l’appareil de chargement est sous tension. L’entrée USB fournit jusqu’à 500 mA de courant, il devrait donc rester environ 350 à 400 mA pour charger la batterie. J’ai vérifié que tout cela fonctionne empiriquement – j’essaie juste de comprendre exactement pourquoi.

Chaque diode a une chute de tension d’environ 0,55 V à mon courant de charge. Noter les tensions des nœuds en réfléchissant à vos réponses m’a vraiment aidé à comprendre ce qui se passe. Veuillez me corriger si nécessaire. La tension après Du1 et Du2 est d’environ 4V. Cela explique la chute d’environ 0,2 V sur Db (ce qui permet très peu de courant pour ma diode, sur la base de sa fiche technique).

Au début, je ne savais pas pourquoi la ligne 5V dominait plutôt que la ligne batterie – puis j’ai décidé de voir quelle serait la tension alternative à la jonction (avant Dc ) si l’USB était débranché: ce serait 4.2V – 0.55 V = 3,65 V. Parce que cette tension est nettement inférieure au 4V qu’elle serait si l’USB était connecté, la ligne USB 5V gagne et le nœud prend cette tension.

Elliot Alderson

Si vous souhaitez que nous nous efforcions de vous aider, vous devez fournir un schéma. Descendez de votre téléphone.

Réponses


 WhatRoughBeast

Je vais devoir être en désaccord avec Olin ici sur plusieurs points.

J’ai lu que les diodes oring permettront au circuit de choisir la source d’alimentation à tension plus élevée (la ligne USB, je pense, dans mon cas). La «comparaison» est-elle prise en compte avant ou après la chute de tension de la diode?

La comparaison EST la chute de tension. En supposant que le courant de charge est indépendant de la tension de charge (à peu près vrai pour les petites variations de tension), alors quelle que soit la tension de source, moins la chute de diode, est plus grande fournira le courant. Ce courant entraînera une augmentation de la tension de charge et la tension aux bornes de la diode de l’autre source sera plus faible, donc peu de courant circulera. Cela devient ou peut devenir plus compliqué pour des tensions qui sont presque égales. Dans ce cas, l’offre légèrement plus élevée fournira la majeure partie, mais pas la totalité, du courant. En règle générale, la plage de différence sera inférieure à 0,1 volt, mais cela dépendra des diodes, des alimentations et des courants impliqués.

Lorsque les deux sont connectés (la batterie sera toujours connectée), le courant passera-t-il par une seule branche ou un mélange des deux? Lors des tests, j’ai détecté une petite tension directe (~ 0,1 V) à travers la diode de la ligne de batterie, mais je ne suis pas positif si cela signifie qu’il y a du courant qui traverse cette ligne.

Vous pouvez rechercher la courbe tension / courant pour les diodes au silicium ou Schottky, et vous verrez que, au-dessus d’un certain niveau (environ 0,6 ou 0,3, selon le type de diode), de petits changements de tension correspondent à de très grands changements de courant. Donc, si une diode a un Vf de 0,65 et l’autre a un Vf de 0,1, alors oui, la deuxième diode aura du courant qui la traversera. Probablement des microampères.

Quel est l’effet des diodes asymétriques? Autrement dit, le fait qu’une ligne a une tension directe plus élevée que l’autre affecte-t-il la façon dont le circuit «choisit» une source d’alimentation?

L’utilisation de diodes asymétriques signifie simplement que la tension à laquelle une alimentation devient dominante change en fonction de la quantité de déséquilibre. Si vous avez deux alimentations alimentant une charge à travers des diodes identiques, celle qui est la plus grande fournira la majeure partie du courant. Si la diode A a un Vf (pour le même courant) 1 volt supérieur à la diode B, alors l’alimentation A devra être supérieure de 1 volt à l’alimentation B pour fournir beaucoup de courant.

Selon la configuration, la diode OU peut ne pas produire une branche ou l’autre dominante. L’exemple classique est d’utiliser une configuration à diode OU avec deux batteries nominalement identiques pour doubler la capacité de la configuration. Au début, quelle que soit la batterie qui a la plus grande tension, elle fournira plus de courant à la charge. Cependant, cela entraînera une décharge plus rapide de la première batterie que la seconde, de sorte que sa tension chutera plus rapidement. À un certain point, les deux courants seront approximativement égaux, donc les tensions de diode et de batterie seront à peu près égales, et les deux batteries se déchargeront à un taux égal tandis que le rapport des deux courants reste le même.

menehune23

Merci pour la réponse complète. Je marque cela comme la solution, car vous avez effectivement répondu à chaque question. J’ai également ajouté quelques détails supplémentaires au PO après avoir lu votre réponse. Merci encore.

menehune23

De plus, j’ai corrigé la chute de tension de la ligne de batterie. Doit avoir lu 0,2 V, pas 0,1 V.


 Olin Lathrop

Vous rendez cela trop compliqué en n’essayant pas de comprendre l’électronique réelle. Les diodes ne sont que des vannes unidirectionnelles pour le courant. Le circuit ne « choisit » rien, car il n’y a ni contrôle ni logique de haut niveau.

Arrêtez-vous et réfléchissez à ce que font les diodes. Si l’alimentation d’une diode est supérieure à la sortie, cette diode conduira. Chaque diode le fait indépendamment. Le résultat net est la tension maximale de toutes les alimentations.

Il y a une autre ride, c’est que les vraies diodes ont une chute de tension quand elles sont allumées. La sortie est vraiment le maximum de toutes les entrées, moins une chute de tension de diode.

Étant donné que vous utilisez une batterie, vous souhaiterez probablement en utiliser efficacement l’énergie. Vous devez utiliser des diodes Schottky, car elles ont une chute de tension directe inférieure à celle des diodes au silicium ordinaires. Lorsque la batterie est à 4,2 V, par exemple, la tension de sortie peut être de 3,8 V.

Avoir délibérément une chute de tension plus élevée en série avec l’alimentation 5 V n’a aucun sens. Lorsque l’alimentation 5 V est présente, il semble que vous souhaitiez que le circuit fonctionne à partir de cela au lieu de la batterie. Avoir cette alimentation un peu plus élevée que la tension maximale de la batterie est utile. Cela garantit que le courant proviendra de l’alimentation 5 V lorsqu’elle sera disponible.

Cela signifie que le circuit alimenté doit pouvoir gérer jusqu’à 5 V, contre seulement 4,2 V. Cependant, il s’agit d’une exigence triviale pour la conception. Dans la plupart des cas, il faudrait un travail supplémentaire pour l’empêcher.

menehune23

Merci pour votre commentaire. Je comprends parfaitement qu’il n’y a pas de logique réelle (autre qu’une porte OU), car il n’y a pas de contrôleur. Les chutes de tension sont toutes intentionnelles. Il s’agit d’un cas où un circuit à diodes Oring correspond à la facture pour plus d’une raison.


 Ale..chenski

Si vous devez « sélectionner automatiquement » entre deux sources d’alimentation, les simples diodes « oring » ne sont pas la bonne solution d’ingénierie. La solution s’appelle « Power Path Controller ». Les contrôleurs utilisent des MOSFETS comme diodes idéales (pas de gaspillage d’énergie) et un contrôleur prioritaire basé sur les tensions d’entrée. Veuillez examiner le portefeuille suivant de produits à technologie linéaire (maintenant des appareils analogiques), des contrôleurs de chemin d’alimentation et des diodes idéales , je suis certain que certains circuits intégrés répondront à vos besoins.

Il semble que celui-ci puisse fonctionner pour vous, LTC4419 .

 

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