Selectionner une source d'alim parmi 2

[elekaj34]

Bonsoir,

Je vous explique un peu le problème. J'ai une carte qui peut être alimentée par 2 sources de tensions.
Vbat = 5V (en fait, une batterie LiPo, qui devient 5V via le montage boost qu'elle alimente)
Vpri = 5V (en fait, un petit bloc d'alim qui fourni du 5V DC)

Si Vpri est présente, quelle que soit sa tension, c'est elle qui doit alimenter le montage, sinon (vous l'avez sans doute compris) Vbat prend la relève.
Pour info, s'il y a une microcoupure, cela ne dérange pas du tout, surtout si cette "coupure" est suffisamment rapide pour être "absorbée" par un condensateur (judicieusement dimensionné bien sur).
La chute de tension devra être la plus faible possible (0,5V max).

Évidemment, la sélection d'une source d'alim par le classique montage à diode n'est pas possible (vu que les tensions sont très proches).
J'ai essayé plusieurs bidouilles à base de MOS canal N (2N7002), mais à chaque fois, quand Vpri est présente, Vbat est toujours un tout petit peu sollicité

Je ne vois pas de montage "relativement" simple pour faire la sélection de la source d'alim.

Le montage alimenté, peut faire cette sélection via une pin de µC (ce dernier pouvant faire la détection de Vpri) au besoin.

Merci à vous pour vos pistes
-----

[Antoane]

Bonsoir,

Pour maximiser l'autonomie, il faut faire la coupure avant le convertisseur Boost (entre le PCM et le boost), de manière à ce que le convertisseur ne fonctionne que lorsque c'est nécessaire.
Une solution peut consister à utiliser un boost avec entrée de shutdown, qui sera commandée par le signal d'entrée. Dans ce cas, un boost avec faible consommation en shutdown sera tout indiqué (on en trouve ne tirant alors que qq dizaines de nA).
Une autre solution consiste à, effectivement, ajouter une sorte de "switch" qui choisira l'une ou l'autre source. Dans ce cas, le boost sera mieux placé en sortie de ce switch, et convertira le 5V venant de l'adaptateur secteur ou le 3.7V en... 5V. ex. http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/4419f.pdf
En mettant le boost en sortie du switch, tu peux utiliser un "bête" OU à diodes, ou, pour accroitre le rendement, utiliser un circuit du genre : http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/4414fc.pdf. Ou remplacer la diode venant de la batterie par un PMOS, commandé par Vpri.

A une autre époque, on aurait pu utiliser un relais


Quel est le courant consommé sur le 5V ?

[invite03481543]

Bonjour,

et tu ne recharge jamais ta batterie?
Je suspecte un montage shadok avec redondance inutile de DC/DC.

[elekaj34]

Bonsoir,

En continuant mes recherches, j'ai finis par trouver des pistes.
L'idéal, s'est des circuit du style LTC3553 (http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3553fc.pdf) qui s'occupe de choisir la source d'alim (Primaire ou battery), de recharger la batterie (oui j'en ai besoin et l'avais oublié dans mon premier post) et de réguler les tensions en sortie. Je trouve que c'est quand même relativement complexes (mais sans doute plus efficace coté rendement) !
En plus je suis pas sur d'arriver à faire le 5V avec ce circuit (le 3,3V pas de soucis à priori) !

En sortie, je n'ai besoin que de 5V (conso, grand max 150mA) et 3,3V (10mA max de conso).
Peut-être y a t-il mieux, mais j'ai pas trouvé.

Seconde méthode, un circuit type "chargeur sélecteur de tension", comme le LTC4067 (http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/4067f.pdf
suivi par 2 montages boost à base de NCP1402 (http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NCP1402-D.PDF) pour avoir mon 3.3 et 5V.
Plus simple pour moi car se sont des composants que je maîtrise, mais pas sur que se soit très efficace.

Une troisième option, avoir des composants 3,3V only (faut que je vois si tous les composants sont dispo) et du coup opter pour la 1ère solution (qui devient assez simple)

Merci à vous en tout cas, çà orienter mes recherches

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,

En continuant mes recherches, j'ai finis par trouver des pistes.
L'idéal, s'est des circuit du style LTC3553 (http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3553fc.pdf) qui s'occupe de choisir la source d'alim (Primaire ou battery), de recharger la batterie (oui j'en ai besoin et l'avais oublié dans mon premier post) et de réguler les tensions en sortie. Je trouve que c'est quand même relativement complexes (mais sans doute plus efficace coté rendement) !
En plus je suis pas sur d'arriver à faire le 5V avec ce circuit (le 3,3V pas de soucis à priori) !

Ce composant ne peut que diminuer la tension qui lui est fournie, il ne fournira donc pas de 5V, et ne délivrera 3.3V que lorsque la batterie ou la source 5V fournira plus de 3.3V environ.
Tu as noté aussi qu'il est vendu en boitier QFN20, pas simple à utiliser.

suivi par 2 montages boost à base de NCP1402 (http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NCP1402-D.PDF) pour avoir mon 3.3 et 5V.
Plus simple pour moi car se sont des composants que je maîtrise, mais pas sur que se soit très efficace.

Il y a des courbes de rendement typiques en p5.

Une troisième option, avoir des composants 3,3V only (faut que je vois si tous les composants sont dispo) et du coup opter pour la 1ère solution (qui devient assez simple)

3bis : s'arranger pour que tout ton circuit (ou en tout cas une bonne partie) puisse être directement alimentée par la tension non-régulée fournie par la batterie.

[elekaj34]

Bonsoir,

Au final, après vérifications et très légères modifs, tous mes composants acceptent du 3,3V (pour certains, 3,6V max). Donc je n'ai maintenant besoin que d'un 3,3V mais je ne coupe pas à un régulateur car la tension non régulée du chargeur/batterie et trop élevée pour certains d'entre eux (seule le µC peut supporter la charge de la batterie !

Après en effet, le boîtier QFN ne me conviens pas trop surtout pour la phase prototypage, j'aurais préféré du SOIC ou SSOP (et ses variantes MSOP, TSSOP etc), mais chez linear çà coure pas les rues !

Donc finalement, j'arrive au montage suivant :


U1 gère la charge, Q1 et D1 permet la sélection de la source. En gros, si Vpri est présente, Q1 se bloque et Vpri alimente le chargeur et le régulateur, donc la batterie n'est pas sollicité pour alimenter le montage.

Datasheet :
Chargeur MCP73831 : http://ww1.microchip.com/downloads/e.../20001984g.pdf
Régulateur MCP1700 : http://ww1.microchip.com/downloads/e.../20001826D.pdf

Bon çà reste à peaufiner, surtout du coté du régulateur, mais l'idée est là !

[bobflux]

Perso je te conseillerais un régulateur à plus faible dropout, pour tirer tout le jus de la batterie avant que la tension de sortie ne devienne trop faible.

Attention aux condensateurs : la datasheet demande 1µF minimum...

[elekaj34]

Bonjour,

Pour le dropout on est à 0,178V (arrondissons à 0,2V). Quand la batterie est à 3,3V, c'est à dire grosso merdo 10% de la capacité nominale, j'ai 3,1V en sortie du régulateur, ce qui correspond à la tension mini pour faire fonctionner mon montage.
Alors certe avec un dropout de 50 à 100mv, j'aurais un poil plus de marge, mais c'est pas non plus rédhibitoire (je pense).
Dans tous les cas, mon montage se coupe lorsque Vbat atteint 3,3V, il me faut donc un régulateur avec option shutdown

Pour les condos, je les ai pas dimensionnés, juste mis pour l'exemple. Ici c'est plus un schéma de principe.

Autre soucis, avec mon montage, quand je le simule, j'ai une grosse perte dans Q1 en absence de Vpri (sur J1) avec seulement 3,1V en entrée du régulateur avec une charge de 100mA
Je suppose que c'est lié au fait que la tension de 3V est un peu faible pour piloter le BSS84 non ?
Après je sais pas si la simulation est précise ou pas. Mais si vous avez des références de P-MOS (ou de régulateur LDO) à me proposer je suis preneur.

Merci

[tektro69]

pourquoi faire complique quand on peut faire simple:
dans des cas similaires j'ai toujour procede:
block secteur s'occupe de la charge de la battery en floatting
convert DC/DC bat => utilisation. avec shutdown en fin de charge bat.
et basta.

en presence de secteur la bat en maintenu en floatting
plus de secteur la bat. maintient l'usage jusqu'a fin de charge.
aucune gestion au niveau de l'utilisation transparent

pas plus simple

[bobflux]

> Quand la batterie est à 3,3V, c'est à dire grosso merdo 10% de la capacité nominale,
> j'ai 3,1V en sortie du régulateur, ce qui correspond à la tension mini pour faire fonctionner mon montage.

OK !

BSS84 est-il dans le bon sens ? Attention au sens de la diode qui est dedans ! Normalement on la représente sur le schéma.

D'autre part, BSS84 a une RdsON de 10 ohms max pour Vgs=10V, donc il ne convient clairement pas.

Il faut sélectionner un PMOS :
1) Qui a une RdsON spécifiée pour Vgs=3V ou moins
2) Si ton montage consomme 200mA, RdsON @ Vgs=3V de moins de 100mOhm te donnera 20mV de dropout, ce qui est très bien

Note que tu peux prendre un MOS assez gros avec une RdsON faible puisque la vitesse de commutation n'a pas d'importance ici.

Exemple : irlml6401 mais il y en a plein d'autres...

http://www.infineon.com/dgdl/irlml64...535668b96d2634

Note bien que la datasheet te garantit un RdsON pour Vgs=2.5V (et pas 10V), c'est ce style de MOS que tu recherches.

[invite03481543]

pourquoi faire complique quand on peut faire simple:
dans des cas similaires j'ai toujour procede:
block secteur s'occupe de la charge de la battery en floatting
convert DC/DC bat => utilisation. avec shutdown en fin de charge bat.
et basta.

en presence de secteur la bat en maintenu en floatting
plus de secteur la bat. maintient l'usage jusqu'a fin de charge.
aucune gestion au niveau de l'utilisation transparent

pas plus simple

Ce que tu expliques ici (le floating) ne s'applique JAMAIS au lithium mais au plomb.
Attention aux "conseils" lisibles par tous sur un fotrum, ce qui semble simple peut aussi être une vue simpliste des choses dans le meilleur des cas et potentiellement dangereuse quand la techno de la chimie n'est pas prise en compte comme il se doit.

[bobflux]

On peut faire du floating sur du LiIon, mais surtout pas à 4V2! Il faut baisser la tension, et on perd en capacité.
D'autre part, si le chargeur est limité en courant en tenant compte du courant de charge max de l'accu, eh ben quand le montage consomme, le chargeur est toujours limité en courant... et l'accu se charge moins vite.
Enfin, si le montage consomme par intermittence, cela revient à utiliser l'accu comme condensateur de lissage, et donc à lui envoyer des micro-cycles de charge-décharge qui vont accélérer son vieillissement.
C'est donc foireux.

[tektro69]

Tu as tout a fait raison que le "floating" s'appliquait au plomb
en fait ce que je proposais
c'est un chargeur aproprie qui s'occupe de la charge du li-ion ou li-po
et de maintenir 4.1 ou 4.2v en charge.
la bat sert de tempon
le convert dc/dc lui s'occupe de delivrer les 3.3 ou 5 cote utilisateur

ce que cherche eleka c'est se compliquer la vie
1/ chargeur li-ion/po
2/ dc/dc pour servir 3.3 / 5V
3/ alim secteur 3.3 / 5V
4/ un circuit pour basculer alim sec / bat

[tektro69]

dans tous les cas il n'y a pas de solution parfaite
rien qu'a voir comment sont gerer les bat. de laptop

[Fantas-Pic]

Bonsoir,

Je te propose ce schéma fait en collaboration !

Chargeur MCP 73831

Bonne chance

[invite03481543]

On peut faire du floating sur du LiIon, mais surtout pas à 4V2! Il faut baisser la tension, et on perd en capacité.
D'autre part, si le chargeur est limité en courant en tenant compte du courant de charge max de l'accu, eh ben quand le montage consomme, le chargeur est toujours limité en courant... et l'accu se charge moins vite.
Enfin, si le montage consomme par intermittence, cela revient à utiliser l'accu comme condensateur de lissage, et donc à lui envoyer des micro-cycles de charge-décharge qui vont accélérer son vieillissement.

Ce que tu dis là relève de la pure légende urbaine, c'est sans AUCUN fondement.
Encore une fois vous raisonnez comme pour du plomb.
Dans mes formations je dois ensuite démonter une à une toutes ces pseudos croyances et ça prend 10x plus de temps que de les répandre comme tu le fais ici.
Le floating est une appellation spécifique à la recharge du PLOMB, le mécanisme de fin de charge et de stand-by n'a RIEN à voir avec ce qui doit être fait pour le lithium.

[invite03481543]

dans tous les cas il n'y a pas de solution parfaite
rien qu'a voir comment sont gerer les bat. de laptop

C'est formidable tout ces gens qui parlent de ce qu'ils ne connaissent absolument pas... c'est pathétique en fait.

[bobflux]

Ce que tu dis là relève de la pure légende urbaine, c'est sans AUCUN fondement.

Hmmm, t'as raison, je n'aurais pas dû utiliser le mot "floating", c'est pas ce que je pensais en fait (je n'ai jamais utilisé le plomb, donc j'ai fait un raccourci de vocabulaire malvenu).

Ce que je voulais dire, c'est qu'on ne laisse pas charger une batterie lithium à 4.2V indéfiniment comme le suggérait tektro69, d'ailleurs les datasheets de puces qui gèrent la charge précisent bien comment aborder proprement la fin de charge, ce qu'on ne peut pas faire si il y a un truc qui consomme du courant sur la batterie pendant qu'on la charge...

J'ai une batterie LiIon dans mon phare de vélo à dynamo : avec une source d'énergie intermittente (alternateur "dynamo"), et un consommateur constant (le phare), difficile de suivre la procédure de charge normale. J'ai donc choisi de charger tout simplement la batterie à 4.05V dès que de l'énergie est dispo (courant ajusté en fonction des specs de la batterie, il y a un capteur de T°, etc). Donc je l'utilise comme un condensateur en fait. Elle fait un micro-cycle à chaque feu rouge... ça fonctionne très bien (heureusement que c'est pas du NiCd...) Dans ce cas je m'en fous de la perte de capacité.

Dis moi si je me plante

[invite03481543]

En fait la fin de charge sur un lithium se gère assez simplement:

Le circuit de protection ouvre son MOS de charge dès que le seuil haut est atteint, donc pas de risque de "surcharger" quoi que ce soit puisque plus aucun courant de charge ne peut entrer tant que le seuil de threshold n'est pas atteint, en général 1/10eme de volt min en dessous du seuil max (ex: 4.1V pour 4.2V).
Le nombre de cycle d'une cellule lithium est en fait un cycle d'énergie complet (un demi-cycle de charge et un demi-cycle de décharge font un cycle).
Dès l'instant que tu utilises ta cellule au "goutte à goutte" la durée de vie sera très longue puisque l'énergie utilisée effective sera faible.
Choisir une tension de fin de charge à 4.05V est une bonne idée puisqu'ainsi tu rallonges encore plus la durée de vie, puisque tu rétrécies la plage de fonctionnement, donc tu augmentes le nombre de cycles pour une même énergie restituée et absorbée.

[bobflux]

En fait il me semble qu'il y a un timer et qu'on ne doit pas charger à 4V2 plus d' "un certain temps" non ?

Le nombre de cycle d'une cellule lithium est en fait un cycle d'énergie complet (un demi-cycle de charge et un demi-cycle de décharge font un cycle). Dès l'instant que tu utilises ta cellule au "goutte à goutte" la durée de vie sera très longue puisque l'énergie utilisée effective sera faible.

Ouais, tu confirmes ce que j'avais lu sur le sujet : l'absence d'effet mémoire c'est assez génial...

[invite03481543]

On ne doit pas charger au delà de 4.2V (en fait ça dépend du modèle et des specs du fabricant, 4.2V est assez générique, ça peut être 4.3V sur certains modèles).
Le principe du timer est plutôt nul de mon point de vue, je préfère grandement une détection sur niveau de courant, d'ailleurs les fabricants spécifie un seuil de courant min, jamais un temps.
Par exemple tu as fini de recharger ta batterie et hop 2mn après tu la remets en charge, le seuil est atteint et ta tempo se relance de nouveau sans tenir compte de l'état réel de la charge faite précédemment (si un courant de décharge était fait dans le même temps par exemple).
Idéalement, une charge optimale ne peut être accomplie que lorsque le chargeur est piloté par la batterie, ce qui impose un BMS.
Le BMS rend compte de l'état de la batterie qu'il protège et supervise et donne instruction au chargeur de charger ou non.
Autre aspect non négligeable d'une communication entre chargeur et batterie est la possibilité d'interdire la charge si un chargeur non identifié, ou homologué, tente de charger.
Les accidents en grande majorité apparaissent en charge, puisque la température maximale autorisée pour le lithium (classique) est de 45°C.
Un sur-courant de charge sur des PCM peu recommandables sont souvent à l'origine des problèmes de sécurité.
Un constat très simple est de voir que toutes les daubes qui circulent librement à la vente sur le net sont à la base des chargeurs plomb "reconditionnés" en chargeur lithium, ce qui est potentiellement dangereux puisque chaque lithium a ses spécifications propre et qu'aucun paramétrage n'est possible au cas par cas.

[gienas]

Bonjour à tous

dans tous les cas il n'y a pas de solution parfaite
rien qu'a voir comment sont gérées les bat. de laptop

Je préfère prendre les devants, et "voler au secours" de tektro69 qui n'est pas un de ceux qui "ne savent pas de quoi ils parlent", comme tu sembles le dire, HULK28 en #17.

Sauf erreur de ma part, la présente citation conforte la position défendue à juste titre, celle de la prudence et de la méfiance.

[invite03481543]

Ok, je modère mon propos dans ce cas, je n'ai rien contre tektro69 bien sur
Rien n'est parfait, on en convient tous, mais il faut bien comprendre ce qu'un accident implique en terme d'image pour un fabricant quel qu'il soit (batterie ou PC ou autres applications).
Laissez croire ou laissez penser que les laptop sont à prendre comme exemple de non sécurité ou de mauvaise gestion de l'accu est une erreur.
Il existe toujours un risque potentiel, mais l'origine est TOUJOURS humaine dès l'instant où le nécessaire a été produit dans la chaîne de conception du produit.
Les causes d'accidents sont malheureusement toujours un peu les mêmes, changement de dernière minute chez le sous traitant, pression du marketing, mauvais choix d'acheteur ayant strappé les autorités techniques pour gagner 2c.
Une autre cause qui se généralise est l'abandon par les grosses boites de leur pôles de développement, la tendance forte de nos jours est l'externalisation et avec toutes les conséquences que ça génère dans la chaîne des décisions, des temps de réactivité, les responsabilités diluées.
Néanmoins les homologations sont renforcées chaque année quasiment, que ce soit l'UN38.3, les directives, les certifications.
Comme dans la vraie vie, ce n'est pas parce que les lois évoluent qu'elles sont forcément bien appliquées, mais pour les produits grand public une attention toute particulière est mise en oeuvre pour cette histoire d'image, même si ce n'est pas synonyme d'une garantie à 100% ça s'en rapproche beaucoup.
Une décision humaine est très difficilement quantifiable en terme de conséquences, il suffit de voir ce que dans d'autres domaines cela a pu donner (Wolkswagen par exemple).
Aujourd'hui l'information va à la vitesse de l'électron et des réseaux sociaux, jouer avec la sécurité ou bidonner des chiffres est à coup sur le meilleur moyen de disparaître du marché, géant ou pas géant.

[bobflux]

Par exemple tu as fini de recharger ta batterie et hop 2mn après tu la remets en charge, le seuil est atteint et ta tempo se relance de nouveau sans tenir compte de l'état réel de la charge faite précédemment (si un courant de décharge était fait dans le même temps par exemple).

Hm, en effet.

Ce qui me déplaisait dans la solution de tektro (chargeur -> batterie -> montage), c'est aussi ça :

- Le chargeur charge la batterie tout en alimentant le montage (impossible de faire la détection de fin de charge par courant)
- À 4.2V le chargeur se coupe... et le montage est alimenté par batterie... alors qu'il est toujours branché sur le secteur !
- Une fois redescendu à 4.1V le chargeur se remet en marche...

Donc, on cycle (et on use) la batterie pour rien alors que le truc est branché dans la prise...

[invite03481543]

Exact.
********

[elekaj34]

Bonsoir, finalement, j'ai opté pour le régulateur XC6210 et je regarde avec intérêt vos débats sur les accus Lithium !

Merci à vous

[bobflux]

XC6210 a l'air de convenir, as-tu vérifié la résistance thermique et la dissipation maximum (avec l'alim 5V présente du coup).

Reste à choisir le PMOS...

[elekaj34]

Bonjour,

Le montage final. Pourquoi 2 régulateurs ?
Simplement parce que PWR_EN est au niveau bas au reset du CPU, désactivant du coup sa propre alim :/
En fait, le CPU restera toujours actif, mais en mode SLEEP quand il "coupera la batterie" (en fait il coupe l'alim de tout le reste). Et un PIC16LF876 en mode SLEEP çà consomme pas des masses !
Il faut bien sur ajouter la conso des deux régulateurs (enfin un seul car celui avec l'alim coupée consommera 0,1µA l'autre toujours actif 35µA).
Donc çà fera en mode SLEEP (ou "standby") une conso de 70µA ! Donc si je coupe à 3,3V ce qui (en fonction des batteries) laisse 10% de la capacité nominale, il me faudra un peu plus d'un mois pour vider le reste de la batterie (je n'ai pas pris en compte l'autodécharge).