Equilibrio de corriente a través de diodos oring

Voy a tener que estar en desacuerdo con Olin aquí en varios puntos.

He leído que los diodos oring permitirán que el circuito elija la fuente de alimentación de mayor voltaje (la línea USB, creo, en mi caso). ¿La “comparación” se considera antes o después de la caída de voltaje del diodo?

La comparación ES la caída de voltaje. Suponiendo que la corriente de carga es independiente del voltaje de carga (más o menos cierto para pequeños cambios de voltaje), cualquier voltaje de fuente, menos la caída del diodo, sea mayor, proporcionará la corriente. Esa corriente aumentará el voltaje de la carga, y el voltaje a través del diodo de la otra fuente será menor, por lo que fluirá poca corriente. Se vuelve, o puede, volverse más complicado para voltajes que son casi iguales. En ese caso, el suministro ligeramente más alto proporcionará la mayor parte de la corriente, pero no toda. Como regla general, el rango de diferencia será inferior a 0,1 voltios, pero esto dependerá de los diodos, las fuentes de alimentación y las corrientes involucradas.

Cuando ambos están conectados (la batería siempre estará conectada), ¿la corriente se extraerá exactamente a través de una sola rama o una combinación de ambas? En las pruebas, detecté un voltaje directo pequeño (~0.1 V) a través del diodo de la línea de la batería, pero no estoy seguro si esto significa que hay alguna corriente que fluye a través de esa línea.

Puede buscar la curva de voltaje/corriente para los diodos de silicio o Schottky y verá que, por encima de cierto nivel (alrededor de 0,6 o 0,3, según el tipo de diodo), los pequeños cambios en el voltaje corresponden a cambios muy grandes en la corriente. Entonces, si un diodo tiene un Vf de 0.65 y el otro tiene un Vf de 0.1, entonces sí, el segundo diodo tendrá algo de corriente fluyendo a través de él. Probablemente microamperios.

¿Qué efecto tiene tener diodos desbalanceados? Es decir, ¿el hecho de que una línea tenga un voltaje directo más alto que la otra afecta la forma en que el circuito "elige" una fuente de alimentación?

El uso de diodos desequilibrados simplemente significa que el voltaje en el que un suministro se vuelve dominante cambia según la cantidad de desequilibrio. Si tiene dos suministros que alimentan una carga a través de diodos idénticos, el que sea mayor proporcionará la mayor parte de la corriente. Si el diodo A tiene un Vf (para la misma corriente) 1 voltio más alto que el diodo B, entonces el suministro A tendrá que ser 1 voltio más alto que el suministro B para proporcionar mucha corriente.

Dependiendo de la configuración, es posible que la unión OR del diodo no produzca una rama u otra dominante. El ejemplo clásico de esto es usar una configuración OR de diodo con dos baterías nominalmente idénticas para duplicar la capacidad de la configuración. Al principio, la batería que tenga mayor voltaje suministrará más corriente a la carga. Sin embargo, esto hará que la primera batería se descargue más rápidamente que la segunda, por lo que su voltaje caerá más rápidamente. En algún momento, las dos corrientes serán aproximadamente iguales, por lo que los voltajes del diodo y de la batería serán aproximadamente iguales, y las dos baterías se descargarán a la misma velocidad mientras la relación de las dos corrientes permanezca igual.

Estás haciendo esto demasiado complicado al no tratar de entender la electrónica real. Los diodos son solo válvulas unidireccionales para la corriente. El circuito no "elige" nada, ya que no hay control ni lógica de alto nivel.

Deténgase y piense realmente en lo que están haciendo los diodos. Si la fuente de alimentación de un diodo es mayor que la salida, ese diodo conducirá. Cada diodo hace esto de forma independiente. El resultado neto es la tensión máxima de todas las alimentaciones.

Hay otra arruga, que es que los diodos reales tienen una caída de voltaje cuando están encendidos. La salida es realmente el máximo de todas las entradas, menos una caída de voltaje de diodo.

Dado que está utilizando una batería, probablemente desee utilizar su energía de manera eficiente. Debe usar diodos Schottky, ya que tienen una caída de voltaje directa más baja que los diodos de silicio ordinarios. Cuando la batería está a 4,2 V, por ejemplo, el voltaje de salida puede ser de 3,8 V.

Tener deliberadamente una caída de voltaje más alta en serie con el suministro de 5 V no tiene ningún sentido. Cuando el suministro de 5 V está presente, parece que desea que el circuito funcione con eso en lugar de con la batería. Es útil tener ese suministro un poco más alto que el voltaje máximo de la batería. Eso asegura que la corriente provendrá del suministro de 5 V cuando esté disponible.

Esto significa que el circuito que se está alimentando debe poder manejar hasta 5 V, en lugar de solo 4,2 V. Sin embargo, ese es un requisito trivial para el diseño. En la mayoría de los casos, se necesitaría un trabajo adicional para evitarlo.

Si necesita "seleccionar automáticamente" entre dos fuentes de energía, los diodos "oring" simples no son la solución de ingeniería adecuada. La solución se llama "Power Path Controller". Los controladores utilizan MOSFETS como diodos ideales (sin desperdicio de energía) y un controlador de prioridad basado en voltajes de entrada. Examine la siguiente cartera de productos de Linear Technology (ahora Analog Devices), Power Path Controllers y Ideal Diodes . Estoy seguro de que algunos circuitos integrados se adaptarán a sus necesidades.

Parece que este podría funcionar para usted, LTC4419 .