¿Cómo evitar que este interruptor de alimentación de enganche suave consuma demasiada corriente?

Estoy diseñando un interruptor de encendido con enclavamiento suave de dos botones para un proyecto que involucra una raspberry pi, celdas de iones de litio que rescaté de la batería de una computadora portátil rota y un amplificador de potencia de adafruit.

Quería que el circuito fuera controlado por dos botones pulsadores momentáneos: uno para ENCENDIDO y otro para APAGADO (por lo que este NO es un interruptor de enganche suave normal de un botón).

Se me ocurrió este diseño:

primer esquema

P1 es la entrada de la batería (5V actualmente regulados por un 7805, ver detalles al final) y P2 la salida al raspi (requiere 5V).
Estoy comenzando en electrónica, pero así es como lo entiendo:
cuando presiona SW1, Q1 se activa, por lo que puede pasar corriente. La base de Q2 también se activa, por lo que ya no es necesario mantener presionado SW1. Al presionar SW2, la base de Q2 se pone a tierra, por lo que la base de Q1 ya no está conectada a tierra, cortando así el circuito. Sin el condensador C1, los ruidos pueden activar el circuito haciéndolo poco fiable.

Primero probé este circuito con un LED y todo estaba bien, pero tenía algunas dudas sobre cómo hacerlo funcionar con una carga mayor, como el pi.

Como pensé, al probar con el pi, no hay suficiente corriente para alimentarlo por completo: su LED de alimentación es muy tenue y no puede arrancar. Además, tengo que mantener presionado el botón de APAGADO durante unos segundos, de lo contrario, el circuito se enciende inmediatamente después.

Entonces pensé bien, no tengo suficiente energía saliendo de allí, pero podría usar este circuito para controlar un solo transistor como un interruptor.

Así que aquí está el diseño revisado:

esquema revisado

El resultado es mucho mejor ahora: el LED de encendido del pi es muy brillante e intenta leer la tarjeta SD y activar el proceso de arranque. Pero todavía no es suficiente. El pi parece entrar en su primer proceso de arranque, sin encenderse completamente.

Para agregar más detalles que no aparecen en estos esquemas: mientras espero que se envíe el amplificador de potencia (lo acabo de ordenar), para una alternativa rápida y sucia, estoy usando un 7805 para bajar el voltaje de la batería de mi computadora portátil de 11.1V a 5V.

Entonces mis preguntas son:

¿Mi diseño es correcto teniendo en cuenta lo que quiero lograr?

Solo tengo esos BJT (547 y 557) a mano en este momento, tienen una clasificación de 50V 100mA, ¿son realmente eficientes?

Los valores de las resistencias se eligieron al azar, inspirados en lo que vi en algunos foros (había un tipo que retrodiseñó un circuito similar de un producto chino, así que pensé que bien, esos valores podrían estar bien). ¿Están realmente bien elegidos los valores de las resistencias? (Todavía no entiendo cómo elegirlos bien)

Finalmente, ¿es seguro mantener ese circuito conectado a la batería cuando está en la posición APAGADO? ¿Seguirá tomando corriente?

Mida el voltaje a través de P2. Dudo que no sea 5. Mida Vce de Q1 también. 100 mA es la corriente de saturación máxima. Pero con una corriente base de 4k7, no bombeará ni siquiera 100 mA. ¿Cuánta corriente necesita pi?
El primer circuito debería ser suficiente si cambió Q1 por un dispositivo de mayor corriente. Recomiendo elegir un MOSFET de canal P para hacer el trabajo, algo con al menos la capacidad actual del regulador de voltaje. El segundo circuito sufre el mismo problema, excepto que toda la corriente que pasa a través de Q3 va al Pi, en lugar de que parte se mantenga encendida, por lo que avanza un poco más.
¿Por qué no usar un simple interruptor de encendido y apagado? ¿O desea tener la función de apagado de pi, apagando Q2 por pi?
El pi requiere 700mA. Gracias @Umar por señalar la resistencia 4k7, ahora entiendo por qué solo pasa una pequeña cantidad de corriente a través de Q1. Si reemplazo esto por uno de 27 ohmios, debería llegar casi a la saturación. Aún así, no será suficiente porque el BJT que estoy usando no es lo suficientemente potente, ¿verdad? Tenía miedo de tener que conseguir un MOSFET en su lugar. Parece que tendré que seguir el consejo de chaaarlie2. Para responder al último comentario: no puedo usar un interruptor simple porque estoy construyendo esto dentro de un caso específico que ya tiene dos botones.

Respuestas (1)

Los FET pueden acumular corriente hasta 500 mA. Para cargas más altas, es muy fácil encontrar FET con un Vgsumbral bajo. Antes de pulsar el interruptor SW1, M1estará apagado ya que Vgses cero. Una vez que se presiona el interruptor, M3se enciende seguido de M1seguido de M2. M2mantiene el suelo hasta la puerta de M1 allí en adelante. Cuando SW2se presiona, M2libera la puerta de M1, haciendo que la Vgsde M1cero nuevamente, cortando así 5V_OUT. 7805_5Ves la salida del regulador. No hace falta decir que la sección del interruptor consumirá significativamente menos corriente para ser adecuada para aplicaciones portátiles. Espero que se considere la disipación de energía a través de 7805.

(Vin - 5V)/0.7 Watts

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Por supuesto, el ineficiente y consumidor de energía 7805 será eliminado y reemplazado por una solución mucho mejor. ¡Tu diseño se ve genial! Lo intentaré y veré cómo va. ¿Sabes si hay equivalentes más pequeños al IRF9530? Los paquetes TO220 son bastante grandes y apenas caben en mi proyecto.
@Jerome NMOS: enlace PMOS: enlace Tenga en cuenta que solo PMOS transporta una corriente enorme. NMOS puede ser cualquier SOT con bajo Vgs. La corriente a través de NMOS consume menos mAtiempo, pero juegue aquí -Digikey: enlace
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