Cum se calculeaza protectia de curent la AP9101C ?

[modoran]

Mai devreme sau mai tarziu toate cipurile vor avea exclusiv capsule din alea.

[Blacksmith]

Atunci o sa ma las de electronica si ma ocup exclusiv de gradinarit... Si asa, cred ca mi-au murit toti neuronii la schema asta... Nu mai sint bun de nimic. Ies si eu la pensie... 

[cristi7521]

Cand ramai pe baterie ai nevoie de randament maxim, nu sa disipi aiurea pe dioda. Vezi cum functioneaza circuitul de mai jos, poate te ajuta (tensiunea din baterie trece direct, doar cea din alimentator 5v trece prin dioda, VSYS este tensiunea pentru sarcina)

Acelasi circut si in pagina de mai jos

https://www.thanassis.space/loadsharing.html

Editat Noiembrie 19, 2024 de cristi7521

[Blacksmith]

https://www.aliexpress.com/item/1005006039946452.html

[roadrunner]

@Blacksmith se pare ca toti (la nivel planetar) au ceva impotriva ta.

Nu mai vor sa faca CI care sa se  poata lipii cu un pistol din anii 70, fac tot felul de PCB-uri ce costa mai putin decat o bere...

Eu m-as apuca de facut tuica sau bere sau carnati. (da repede pana nu apar si astea pe AliExpress...)

 

Glumesc, fa-le cu piesele alese de tine ca pana la urma nu conteaza decat bucuria de a face, produsul final e trecator (efemer)

RR

 

Editat Noiembrie 20, 2024 de roadrunner

[Blacksmith]

Poate imi aduce Mos Gerila de Craciun vreo statie de lipit... Mai ma gandesc.

[Blacksmith]

Ma pregatesc sa dau comanda de piese... 

Varianta asta de APC care vreau s-o iau, are limita superioara de tensiune de 4.37V si inferioara de 2.5V. O fi ok asa ? Se intampla ceva cu bateria daca ajunge la 4.37V ? Explodeaza imediat ce trece de 4.2V, sau cum ? Cat headroom permite ? Limita asta ar fi asa de siguranta absoluta, dar in mod normal nu ar trebui sa ajunga niciodata acolo, pentru ca incarcatorul da 4.2V iar eu pot sa o opresc chiar mai inainte din soft...

 

Mi-au venit si acumulatorii. Acum tre sa-mi fac asigurare la casa...

Au exact dimensiunea standard, de 65mm. Asta inseamna ca nu au nici o protectie inclusa ?

Pe Emag, de unde i-am luat, la ala verde scria ca are protectie la scurt, dar eu cred ca e greseala.. ca in comentarii ziceau aia de la firma ca n-ar avea...

 

 

Editat Noiembrie 20, 2024 de Blacksmith

[Blacksmith]

La 19.11.2024 la 14:25, cristi7521 a spus:

Mai trebuie sa tii cont ca la 100 de grade Rds este aproape dublu fata de cel la 25 de grade, deci trebuie sa refaci calculele astfel incat sa te incadrezi si la temperatura maxima.

 

Mi-a luat cateva ore sa-l gasesc... Sper ca e ok.

SI2312 - N-Channel Enhancement Mode Power MOSFET - 20V/6A(25A)

https://www.lcsc.com/datasheet/lcsc_datasheet_2401041156_PAKER-SI2312_C5278891.pdf

 

Iau Vgs = 3 - 4.5V (pentru ca nu am idee cat scoate integratul protectiei pe pinii aia de comanda

Si 75 de grade temp maxima de functionare. Nu cred ca ar avea de ce sa creasca mai mult, ca doar e comutator. La curent maxim ar disipa cam 400mW, iar el e dat 1.25W...

 

  Vgs @ 3V 

    -> 25 grade = 17mR -> 3.5 A protectie

    -> 75 grade = 20.4 mR -> 2.94 A protectie

 

  Vgs @ 4.5V 

     -> 25 grade = 13.75mR -> 4.3 A protectie

     -> 75 grade = 16.5 -> 3.6 A protectie 

 

Deci ar trebui ca protectia sa intre in 2.94A si 4.3A, ceea ce este acceptabil.

Editat Noiembrie 20, 2024 de Blacksmith

[cristi7521]

Pentru un sot23 este prea mult 400mW, dar la un curent de 2A vad ca puterea disipata este sub 100mW, ceea ce este OK. Pentru puterea disipata de sot23 vezi graficul de pe prima pagina din documentul urmator

https://product.torexsemi.com/files/packages/sot-23-pd.pdf

Care va fi temperatura maxima ambientala?  25 sau 75de grade?

In fisa tranzistorului se specifica Thermal Resistance Junction-to-Ambient @ Steady State 100 C/W, dar nu se specifica conditiile, eu cred ca este minim 200 C/W deci la o putere disipata de 400mW ai avea o crestere de temperatura pe jonctiune de 80 de grade fata de temperatura ambientala.

Editat Noiembrie 21, 2024 de cristi7521

[Blacksmith]

Pai eu zic ca e destul de clar...

Temperatura maxima a jonctiunii zica ca e 150 de grade.

Iar la 25 de grade zice ca poate disipa 1.25W (cu jonctiunea la 150)

Rezistenta termica fiind de 100 grade /W... rezulta 100 * 1.25 = 125 de grade... + 25 ambient = 150 de grade la jonctiune.

 

Hai ca am refacut calculele, ca erau gresite... Deci, disipatia pe tranzistor nu poate sa creasca mai mult de 257mW in nici o situatie, datorita protectiei care intra la 60mV pe tranzistor. 

 

Pentru o rezistenta termica de 100 grade C/W avem urmatoarele rezultate:

 

Si chiar si la 200 grade C/W (cum ziceai tu) nu se schimba mare lucru, doar mai creste un pic Rds-ul si limiteaza protectia un pic mai devreme, si evident - creste temperatura jonctiunii (max 76 grade):

 

Eu as fi pus mosfeti mai puternici, dar mi-a luat cateva ore sa il gasesc pe asta, care sa corespunda ca Rds in toate scenariile... Mai erau cativa potriviti si ceva mai puternici, dar in capsula pe care nu o pot lipi eu...

 

Deci ce zici, raman la asta daca disipatia maxima pe el nu depaseste 257mW ?

Editat Noiembrie 21, 2024 de Blacksmith

[Blacksmith]

La 19.11.2024 la 19:25, cristi7521 a spus:

Cand ramai pe baterie ai nevoie de randament maxim, nu sa disipi aiurea pe dioda. Vezi cum functioneaza circuitul de mai jos, poate te ajuta (tensiunea din baterie trece direct, doar cea din alimentator 5v trece prin dioda, VSYS este tensiunea pentru sarcina)

Acelasi circut si in pagina de mai jos

https://www.thanassis.space/loadsharing.html

 

Am analizat circuitul asta si nu prea imi da bine...

Problema este ca tensiunea de iesire scade aproape de limita (1.8V) pentru scurt timp, la comutarea intre cele 2 surse, cand tensiuna Vgs nu este de ajuns ca sa deschida mosfetul, si se face conexiunea prin dioda lui care are 0.7V cadere de tensiune (sper ca nu mai mult, ca ar fi si mai grav). 

 

Sa luam un exemplu:

 - Parametri pieselor: 0.4V pe dioda Schottky, 0.7V pe dioda din mosfet, -1.2V Vgs mosfet la care se deschide (Desi imi e cam teama ca in realitate nu voi gasi dioda si mosfet cu parametrii astia, si care sa tina 4A).

 - Bateria este la limita descarcarii: 2.5V

 - Tensiunea alimentatorului este de 5V si se ia curentul la priza. Tensiunea scade treptat spre 0V, din cauza conzilor de filtraj.

 - Tensiunea pe alimentator ajunge la 1.3V

 - In acest moment, tensiunea Vgs pe mosfet este de -0.5V si mosfetul ramane inchis, ca nu este de ajuns

 - Bateria se cupleaza prin dioda din mosfet si pierde 0.7V, deci mai raman doar 1.8V pentru alimentarea montajului, ceea ce este limita absoluta la care mai functioneaza Pico-ul.

 

Am facut aici un tabel de calcul pentru a putea testa cu mai multe valori: calcul.xlsx

Dupa cum vezi, sint prea multe la limita si nu cred ca poate fi facut sa functioneze corect in realitate...

Asa ca iar sint in impas...   Am cautat niste circuite specializate de OR-ing dar nu e nici unul care sa functioneze la tensiunile astea atat de joase (2.5V)... Ar mai fi varianta sa mai adaug un Schottky in paralel pe mosfet sa-i micsorez caderea de tensiune pe dioda lui. Dar cica Schottky-urile astea au curent invers cam mare, si se scurge in baterie, iar daca aceasta e deja incarcata la 4.2V nu o incarca peste tensiunea sigura ?

 

 

 

[cristi7521]

La 21.11.2024 la 13:22, Blacksmith a spus:

Pai eu zic ca e destul de clar...

Temperatura maxima a jonctiunii zica ca e 150 de grade.

Iar la 25 de grade zice ca poate disipa 1.25W (cu jonctiunea la 150)

Rezistenta termica fiind de 100 grade /W... rezulta 100 * 1.25 = 125 de grade... + 25 ambient = 150 de grade la jonctiune.

 

Hai ca am refacut calculele, ca erau gresite... Deci, disipatia pe tranzistor nu poate sa creasca mai mult de 257mW in nici o situatie, datorita protectiei care intra la 60mV pe tranzistor. 

 

Pentru o rezistenta termica de 100 grade C/W avem urmatoarele rezultate:

 

Si chiar si la 200 grade C/W (cum ziceai tu) nu se schimba mare lucru, doar mai creste un pic Rds-ul si limiteaza protectia un pic mai devreme, si evident - creste temperatura jonctiunii (max 76 grade):

 

Eu as fi pus mosfeti mai puternici, dar mi-a luat cateva ore sa il gasesc pe asta, care sa corespunda ca Rds in toate scenariile... Mai erau cativa potriviti si ceva mai puternici, dar in capsula pe care nu o pot lipi eu...

 

Deci ce zici, raman la asta daca disipatia maxima pe el nu depaseste 257mW ?

Da, cred ca o sa functioneze fara probleme.

 

Acum 48 minute, Blacksmith a spus:

 

Am analizat circuitul asta si nu prea imi da bine...

Problema este ca tensiunea de iesire scade aproape de limita (1.8V) pentru scurt timp, la comutarea intre cele 2 surse, cand tensiuna Vgs nu este de ajuns ca sa deschida mosfetul, si se face conexiunea prin dioda lui care are 0.7V cadere de tensiune (sper ca nu mai mult, ca ar fi si mai grav). 

 

Sa luam un exemplu:

 - Parametri pieselor: 0.4V pe dioda Schottky, 0.7V pe dioda din mosfet, -1.2V Vgs mosfet la care se deschide (Desi imi e cam teama ca in realitate nu voi gasi dioda si mosfet cu parametrii astia, si care sa tina 4A).

 - Bateria este la limita descarcarii: 2.5V

 - Tensiunea alimentatorului este de 5V si se ia curentul la priza. Tensiunea scade treptat spre 0V, din cauza conzilor de filtraj.

 - Tensiunea pe alimentator ajunge la 1.3V

 - In acest moment, tensiunea Vgs pe mosfet este de -0.5V si mosfetul ramane inchis, ca nu este de ajuns

 - Bateria se cupleaza prin dioda din mosfet si pierde 0.7V, deci mai raman doar 1.8V pentru alimentarea montajului, ceea ce este limita absoluta la care mai functioneaza Pico-ul.

 

Am facut aici un tabel de calcul pentru a putea testa cu mai multe valori: calcul.xlsx

Dupa cum vezi, sint prea multe la limita si nu cred ca poate fi facut sa functioneze corect in realitate...

Asa ca iar sint in impas...   Am cautat niste circuite specializate de OR-ing dar nu e nici unul care sa functioneze la tensiunile astea atat de joase (2.5V)... Ar mai fi varianta sa mai adaug un Schottky in paralel pe mosfet sa-i micsorez caderea de tensiune pe dioda lui. Dar cica Schottky-urile astea au curent invers cam mare, si se scurge in baterie, iar daca aceasta e deja incarcata la 4.2V nu o incarca peste tensiunea sigura ?

 

 

 

Cand ai sursa externa de 5V bateria se incarca si in acelasi timp montajul se alimenteaza din sursa de 5V. Deci analiza ta este pentru un caz particular care este aproape imposibil de obtinut. Poti sa folosesti dioda Schottky cum ai specificat mai sus, curentul invers creste mult cu temperatura si cu tensiunea inversa, dar tu avand tensiune inversa de sub 1V o sa ai curent invers foarte mic, de ordinul uA. Foloseste dioda de 60V.

[Blacksmith]

Acum 28 minute, cristi7521 a spus:

Deci analiza ta este pentru un caz particular care este aproape imposibil de obtinut.

 

Nustiu de ce zici asta, pentru ca mie mi se pare ca scenariul asta se intampla de fiecare data cand apare sau dispare tensiunea de la alimentatorul de retea... La fiecare trecere dintr-o stare in alta, exista un interval (nu stiu cat de lung, dar nici nu conteaza) in care tensiunea bateriei scade cu 0.7V si daca scade sub 1.8V imi da reset la Pico (deci nu mai e sursa neinteruptibila)...

O sa caut o dioda si un mosfet, sa vedem daca gasesc ceva potrivit, si sa le calculez "reverse leakage"-ul pentru cel mai negru scenariu, sa vedem daca se incadreaza.

1. Ce curent rezidual maxim de incarcare permite o celula Li-ion, incarcata la 4.2V, ca sa nu se supraincarce mai mult de atat ?

2. Ar face vreo diferenta daca o incarc doar pana la 4.1 sau 4.0V si apoi sa ramana pe un curent rezidual (gen sute uA) ?

Oricum ai da-o e inevitabil sa izolezi complet bateria in sistem UPS...

 

[cristi7521]

Acum 22 minute, Blacksmith a spus:

 

Nustiu de ce zici asta, pentru ca mie mi se pare ca scenariul asta se intampla de fiecare data cand apare sau dispare tensiunea de la alimentatorul de retea... La fiecare trecere dintr-o stare in alta, exista un interval (nu stiu cat de lung, dar nici nu conteaza) in care tensiunea bateriei scade cu 0.7V si daca scade sub 1.8V imi da reset la Pico (deci nu mai e sursa neinteruptibila)...

O sa caut o dioda si un mosfet, sa vedem daca gasesc ceva potrivit, si sa le calculez "reverse leakage"-ul pentru cel mai negru scenariu, sa vedem daca se incadreaza.

1. Ce curent rezidual maxim de incarcare permite o celula Li-ion, incarcata la 4.2V, ca sa nu se supraincarce mai mult de atat ?

2. Ar face vreo diferenta daca o incarc doar pana la 4.1 sau 4.0V si apoi sa ramana pe un curent rezidual (gen sute uA) ?

Oricum ai da-o e inevitabil sa izolezi complet bateria in sistem UPS...

 

Niciodata nu o sa ai la iesirea circuitului o tensiune mai mica de Vbat - Vdioda_mosfet. Daca Vdioda_mosfet este sa zicem 1.2V si tu ai nevoie minim de 1.8V inseamna ca ar apare peoblema la o tensiune de 3V pe baterie. La 3V pe baterie o sa intre protectia, deci oricum ramai fara baterie. In mod normal bateria nu trebuie sa scada sub 3.3V, la aceasta tensiune ea e aproape descarcata, daca ajunge la 3.3V opresti tot consumul si astepti sa apara tensiunea, pico il pui in sleep.

In mod normal mai sunt pe acolo niste condenatori care mai asigura tensiune pentru ceva timp, incearca si ceva simulari in LTspice.

Eu consider ca tensiunea minima pe baterie o sa fie 3.3V sau mai mult, dar in 99,99% din cazuri ea o sa fie incarcata peste 80%

Editat Noiembrie 22, 2024 de cristi7521

[antonvasileeee]

Acum 20 minute, Blacksmith a spus:

exista un interval (nu stiu cat de lung, dar nici nu conteaza)

Sunt timpii de comutare al diodei si mos .

1 oră în urmă, cristi7521 a spus:

Bateria este la limita descarcarii: 2.5V

Aici orice BMS cu cap face cuttoff .

Este tensiunea minima la care bateria se poate descarca .

Sub acesta tensiune intra in zona de avarie ( uzura rapida ) sau chiar scurt intern intre electrozi .

Acum 2 ore, Blacksmith a spus:

- Bateria este la limita descarcarii: 2.5V

 

Si cum s-a spus mai sus 3,3V low batt , 3,0V no pwr , BMS blocat.