Doute sur chemin du courant à l'extinction du circuit

[MatthieuW31]

Bonjour à tous,

Je suis en train de faire un petit montage autour d'un ESP32 (ESP32-C3-MINI-1-N4) qui sera alimenté par 3 piles AA (4,5V au total).
Lorsque l'on ferme l'interrupteur, les piles alimentent un régulateur DC/DC à découpage qui doit alimenter l'ESP32 en 3,3V. D'après la datasheet, l'entrée ENABLE de ce DC/DC doit être au niveau haut après l'allumage du CI et doit repasser au niveau bas avant son extinction. J'ai fait une petite tempo RC (pour l'allumage) et mis une diode (D2) en parallèle de la résistance pour que la capa s'y décharge rapidement lors de l'extinction, permettant à la capa C1 de se décharger plus lentement et donc d'éteindre le régulateur après que l'entrée ENABLE passe au niveau bas.
Pour info, d'après la datasheet, l'entrée ENABLE consomme 1µA max.

J'ai un doute sur mon montage, notamment lors de l'extinction (ouverture de l'interrupteur). VCC se retrouvant en l'air, est-ce que la capa C3 va bien se décharger à travers D2, laissant l'entrée ENABLE au niveau bas avant l'extinction du DC/DC?

Merci d'avance pour vos avis!


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[Piefra]

Bjr,

Amha c3 ne se vide que quand c1 est 0,7V en dessous de c3 a cause de d1
Du coup c1 sera peut etre trop faible pour maintenir le dcdc correct et faire une coupure nette du 3v3, c'est selon la conso du 3v3 et du stock fait par c2
Mais est ce bien necessaire ?
Que se passe t'il si enable est "on" et vin trop faible

Cdlt

[MatthieuW31]

Bonjour Piefra et merci pour cette réponse.

Mais est ce bien necessaire ?
Que se passe t'il si enable est "on" et vin trop faible

Voici ce qui est écrit dans la datasheet:

Setting the EN input pin low (< 0.4 V) places the LM3671 in shutdown mode. During shutdown the PFET switch,
NFET switch, reference, control and bias circuitry of the LM3671 are turned off. Setting EN high (> 1 V) enables
normal operation. It is recommended to set EN pin low to turn off the LM3671 during system power up and
undervoltage conditions when the supply is less than 2.7 V. Do not leave the EN pin floating.

Je cherche donc un moyen simple d'avoir ENABLE à '0' au démarrage du CI, à '1' quelques ms après le démarrage et à nouveau à '0' rapidement, lors de l'ouverture de l'interrupteur, lorsque le CI est encore alimenté.

[Piefra]

Bjr,

Je traduit la datasheet par ne pas laisser enable en l'air ( sans etat precis ou non connecte ), mais pas de la mettre a 0 pour couper vin
Donc la laisser a 1 et couper vin ne doit pas gener

Cdlt

[A voir en vidéo sur Futura]

[MatthieuW31]

Effectivement, en relisant la phrase j'ai plutôt l'impression qu'il faut allumer le CI et passer la broche à 1. Je pense laisser C1 et R3 mais aussi D1 pour qu'à l'extinction C3 ne se décharge pas dans ENABLE si il n'y a plus de tension sur Vin. Peut-être que je chipote et qu'au final cette temporisation est complètement inutile, même à l'allumage?

[Antoane]

Bonjour,

La première partie de la citation en rouge me semble effectivement conseiller de permettre un démarrage et un arrêt 'propre' du CI, qui ne soit pas causé par le passage de la tension d' entrée sous le seuil minimal de fonctionnement. Ceci dit, je ne sais pas à quel point c'est génant en pratique.

La solution consiste à utiliser la diode pour "isoler" la tension d'entrée (directement reliée au swicth) et l'alimentation filtrée du CI, comme ceci :

En utilisnt de préférence une Schottky ou même, encore mieux, un MOSFET.

[MatthieuW31]

Bonjour Antoane,

Ton schéma est une bonne idée et m'a donné envie de le simuler.
J'ai été obligé de rajouté R3 afin que la capa C1 se décharge lorsque vdd devient nulle.
R3 simule donc l'impédance d'entrée de vin dont la valeur est inconnue. Concernant l'impédance d'entrée de ENABLE, je n'ai pas ajouté de résistance supplémentaire car inconnue également.



Le but est d'avoir:
- Allumage: vin > 2.7V avant ENABLE > 1 -> OK
- Extinction: vin < 2.7V après ENABLE < 1:
-> sans D2 : pas OK
-> avec D2 (schéma et relevé plus haut): OK, C2 va se décharger 'instantanément' jusqu'à atteindre la tension de seuil de D2

Que pensez-vous de cette solution (sachant que je n'ai pas moyen de simuler réellement avec les bonnes valeurs d'impédances aux entrées vin et ENABLE). Bien sûr D1 et D2 seront choisies de façon à avoir des vf les plus bas possibles avec pour D1 un courant admissible autour de 1A.

[Antoane]

Bonjour,

R3 consomme toute la puissance tirée en sortie du DCDC. Elle n'est guère nécessaire pour la simulation.

Ton modèle est mauvais dans le sens ou lorsque V1 délivre 0V, elle est équivalente à un court-cirucit avec le GND. Or, lorsqure le swicth est ouvert, il est équivqlent à un circuit ouvert.
Une solution consisterait à connecter le commun du switch sur l'anode de D1, son NC sur le + de la batterie, et son NO sur le GND. D2 devient alors utile et R2 superflue.

[MatthieuW31]

Merci Antoane pour cette nouvelle réponse!

R3 consomme toute la puissance tirée en sortie du DCDC. Elle n'est guère nécessaire pour la simulation.

Le problème est que si je ne la met pas, le condensateur ne peut pas se décharger et vin reste à 4.5V.

Ton modèle est mauvais dans le sens ou lorsque V1 délivre 0V, elle est équivalente à un court-cirucit avec le GND. Or, lorsqure le swicth est ouvert, il est équivqlent à un circuit ouvert.

Oui c'est vrai, j'avais essayé de mettre une batterie en série avec un switch à la place de la source de tension mais je n'arrive pas à ajouter un modèle de simulation au switch pour le simuler correctement.

D2 devient alors utile et R2 superflue.

C'est vrai, par contre le fait de laisser R2 permet d'avoir Venable = VDD/2 (sachant qu'un niveau haut doit être supérieur à 1V, donc OK).
Si on enlève R2, on a Venable = VDD alors que Vin = VDD - Vd1 et par conséquent Venable > Vin ce qui n'est pas bon (on doit avoir au max Venable = Vin + 0.2). Le fait d'ajouter D3 (voir schéma ci-dessous arrange un peu ce problème mais ça dépend des Vf de D1 et D3).

J'ai ajouté D3 au cas où il y ait une inversion de polarité de la pile.
Au final, voici ci-dessous la configuration que je pense utiliser. Pour les 3 diodes je vais prendre un Vf le plus bas possible et Imax de D1 au minimum à 1A.

[Antoane]

Bonjour,

Le problème est que si je ne la met pas, le condensateur ne peut pas se décharger et vin reste à 4.5V.

Je dirais qu'on s'en fiche puisque ce n'est qu'une simulation et que la partie de la simulation t'intéressant n'est pas là, mais pourquoi pas.

Oui c'est vrai, j'avais essayé de mettre une batterie en série avec un switch à la place de la source de tension mais je n'arrive pas à ajouter un modèle de simulation au switch pour le simuler correctement.

il faut ajouter une ligne spice :
.model SW SW(Ron=1m Roff=1G) (avec le point en début de ligne).

C'est vrai, par contre le fait de laisser R2 permet d'avoir Venable = VDD/2 (sachant qu'un niveau haut doit être supérieur à 1V, donc OK).
Si on enlève R2, on a Venable = VDD alors que Vin = VDD - Vd1 et par conséquent Venable > Vin ce qui n'est pas bon (on doit avoir au max Venable = Vin + 0.2).

En effet. Cependant, en pratique, ce n'est pas un problème car R1 va limiter le courant entrant dans EN et ainsi le protéger.

Le fait d'ajouter D3 (voir schéma ci-dessous arrange un peu ce problème mais ça dépend des Vf de D1 et D3).
J'ai ajouté D3 au cas où il y ait une inversion de polarité de la pile.

D3 est néfaste car on ne connais pas la direction du courant circulant dans la broche EN, et elle dépend probablement du niveau de tension appliqué.

Pièce jointe 453910

on ne connais pas le courant délivré en sortie du DCDC, mais a priori, avec 4.7 uF de filtrage amont, la temporisation à l'extinction C2 * [R1~R2] fera tomber le EN en deca du seuil bien après que la tension aux bornes de C1 soit devenue trop faible pour que le DCDC fonctionne.

[MatthieuW31]

il faut ajouter une ligne spice :
.model SW SW(Ron=1m Roff=1G) (avec le point en début de ligne).

J'avais essayé quelque chose semblable mais j'ai du mal le faire, je réessaierai.

D3 est néfaste car on ne connais pas la direction du courant circulant dans la broche EN, et elle dépend probablement du niveau de tension appliqué.

Effectivement, peut-être qu'il faudrait rajouter une pull-down à l'entrée ENABLE dans ce cas. Ca commence à faire beaucoup de composants pour régler le problème mais bon!

on ne connais pas le courant délivré en sortie du DCDC, mais a priori, avec 4.7 uF de filtrage amont, la temporisation à l'extinction C2 * [R1~R2] fera tomber le EN en deca du seuil bien après que la tension aux bornes de C1 soit devenue trop faible pour que le DCDC fonctionne.

Sauf erreur de ma part, j'ai justement ajouté D2 pour qu'à l'ouverture de l'interrupteur, C2 se décharge à travers D2 puis D1, permettant à Vin de rester au bon niveau de tension quelques temps après que Venable soit considéré comme à l'état bas. D'ailleurs, je suis tenté de remplacer D3 par une résistance (R7 sur le schéma ci-dessous) afin que le courant s'évacue au bon endroit à l'ouverture de l'interrupteur.

[Antoane]

Bonjour,

Effectivement, peut-être qu'il faudrait rajouter une pull-down à l'entrée ENABLE dans ce cas. Ca commence à faire beaucoup de composants pour régler le problème mais bon!

en effet, d'autant que ni la diode ni la résistance n'est nécßessaire. De même pour R7.

Sauf erreur de ma part, j'ai justement ajouté D2 pour qu'à l'ouverture de l'interrupteur, C2 se décharge à travers D2 puis D1, permettant à Vin de rester au bon niveau de tension quelques temps après que Venable soit considéré comme à l'état bas. D'ailleurs, je suis tenté de remplacer D3 par une résistance (R7 sur le schéma ci-dessous) afin que le courant s'évacue au bon endroit à l'ouverture de l'interrupteur.

Pièce jointe 453933

Si C2 se décharge dans C1 (i.e. que V(C1)< V(C2)) et que le seuil de EN est inférieur à la tension de décrochage du DCDC, il n'est pas possible d'avoir un passage de seuil de décrochage du DCDC avant le passage du seuil de EN...

Le but est que la tension sur EN tombe plus rapidement que sur Vin. Donc :
- ou bien on considère que le montage est bien dimensionné et que la tension sur EN tombe plus rapidement que sur Vin -- D2 est alors inutile.
- ou bien on considère que C1 tendrait à se décharger plus vite que C2. Dans ce cas, la broche EN n'est pas gérée comme recommandé, et il n'y a pas d'intérêt à chercher à ce que la tension dans C2 suive celle dans C1 (ca ne fait pas de mal mais ne sert á rien). D2 est donc inutile. Par ailleurs, la diode de clamp interne au LM3761, câblée entre EN et VIN court-circuite D1+D2.




Une solution consisterait à donner à EN une portion de Vin via un pont diviseur.

[MatthieuW31]

Quel fiasco!!

Bon je crois qu'au final le plus simple est d'utiliser un superviseur d'alimentation!
Je vais prendre le SGM809-SXN3L/TR:
- Fermeture de l'interrupteur: lorsque Vin dépasse les 2.93V, Venable passe à l'état haut après un délai de 240ms
- Ouverture de l'interrupteur: lorsque Vin passe au dessous de 2.93V, Venable passe immédiatement à l'état bas

Au final, voici le schéma: