¿Es prudente comprometer este controlador de potencia de conmutación?

TL; DR: Buscando todo tipo de consejos :-) Especialmente relacionado con empujar la potencia "hacia atrás" en un controlador de conmutación elevador basado en MC34063 a veces.

Estoy construyendo un dispositivo con un microcontrolador AVR, algunas E / S (codificador giratorio, botón, dígitos LED y un zumbador), una entrada de alimentación de verruga de pared y una celda LiPo 18650 para alimentación desconectada.

Quiero que el dispositivo funcione bien en la verruga de la pared conectada, así como también cargue la batería LiPo. El AVR desconectará el voltaje de carga cuando el voltaje LiPo llegue a 4.1V. (La hoja de datos dice que se cargue como máximo a 4,2 V, por lo que deja un pequeño margen de seguridad: la celda también tiene protección incorporada)

La cadena es algo así como "conector -> regulador lineal -> interruptor -> batería -> paso de paso -> AVR" con un diodo del regulador lineal al AVR para funcionar con energía de pared incluso cuando la carga de la batería está apagada.

Construí una versión de esto que usaba un regulador 5V 1117 y un MOSFET de modo de agotamiento para el interruptor. Lamentablemente, el MOSFET tenía un Rdson de aproximadamente 3 ohmios, lo que limitaba significativamente la corriente de carga una vez que superaba los 3,7 voltios más o menos. Esto hizo que tardara una eternidad en cargarse. El regulador también se calienta, pero tengo un disipador de calor en eso y en el MOSFET.

Para un segundo intento, estoy pensando en usar la variable 1117, configurada a 6 V de salida (con un rectificador de 0,85 V que baja a 5,15 V para el AVR) y un MOSFET de canal P como interruptor. Esto no permanecerá "activado de forma predeterminada" como lo hizo el modo de agotamiento, pero con el diodo de derivación al AVR, se encenderá con la energía de la verruga de la pared de todos modos. Inicialmente, no tenía ese diodo, por lo que era importante encenderlo de forma predeterminada. El MOSFET de canal P tiene un Rdson de aproximadamente 0,2 ohmios a -4 V, por lo que probablemente ni siquiera necesitará un disipador de calor.

Entonces dependeré de la limitación de corriente incorporada en el 1117 para no entregar más de un amperio a la batería mientras se carga. Mientras esto ocurre (voltaje < 5 V), el controlador elevador de conmutación alimentará el AVR, en paralelo con la carga de la batería. Además, incluso cuando el interruptor de carga de la batería está apagado, la batería estará en línea con el convertidor elevador, aunque ese convertidor estará funcionando "inactivo". (Es un convertidor basado en mc34063) Me imagino que necesitaré histéresis en el interruptor de encendido/apagado de carga, digamos, cargue a 4.1V, descargue a 4.0V, repita. Con suerte, ese ciclo es largo con este diseño mientras está enchufado. El dispositivo se desconectará todos los días y se recargará durante la noche, por lo general.

Finalmente, adjunto tanto el esquema como el diseño. La mayor molestia con el diseño es que los inductores que tengo están colocados y, por lo tanto, ocupan una pulgada cuadrada del tablero :-/ Eso también hace que las pistas desde el conmutador hasta el inductor sean más largas de lo necesario. En el tablero final, superpondré un polígono de suelo en ambos lados del tablero (solo de 2 lados, no "planos" reales, lo siento :-)

¡Por favor, sé amable pero firme!

esquema del tablero

Disposición del tablero

https://watte.net/timer-schematic-revB.png

https://watte.net/timer-board-revB.png

¿Utilizaste el enrutamiento automático?
No sé por qué dijiste "TL; DR", pero eso es apropiado para mí. ¿Realmente no puedes resumir tu pregunta en unas pocas oraciones breves? Y luego está tu esquema. ¡Que desastre! No, gracias. Pasaré el tiempo limitado que tengo aquí ayudando a las personas de la manera más eficiente posible con preguntas que pueda entender.
@OlinLathrop, Me encanta. Le agradezco que se tome el tiempo MUCHO. Limpiando mis comentarios.

Respuestas (1)

Empecé esto como un comentario, pero se necesitaba el diagrama y pediste una crítica como parte de la respuesta.

  1. Coloque una prohibición de que Olin se acerque a 10 millas de su diagrama o lo matará.

  2. Su diagrama de circuito tiene mucho desorden no funcional innecesario que lo hace mucho más difícil de leer de lo necesario. Hay pequeñas marcas y anotaciones en todas partes que no tienen significado para la mayoría de los lectores y no tienen lugar en un diagrama que está destinado a que otros lo inspeccionen con fines de análisis de diseño de circuitos.

Considere este extracto. La mayoría de las cosas desordenadas están marcadas. El valor R25 es muy difícil de leer. Los círculos grandes en los extremos de los componentes son muy perjudiciales para la apariencia. El punto donde la línea vertical de C3 se encuentra con los terrenos está bien y los demás deberían estar así o deshabilitados para propósitos de presentación. Está bien que un dibujo se vea así cuando se trabaja con él, siempre y cuando no se le permita escapar del cautiverio.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Los FET de modo de agotamiento tienen su lugar, pero es muy poco común necesitarlos y debe esforzarse por no hacerlo. Son tecnología relativamente antigua en la mayoría de los casos y tienen especificaciones deficientes (como descubrió). Como notará, un FET de canal P también hará lo que usted quiera en la mayoría de los casos y sesgará un canal N en todo momento como su configuración predeterminada a través de un susurro de la unidad de puerta es aceptable si es necesario.

Es posible que un convertidor elevador nunca tenga una caída de diodo Vin> Vout + 1 a menos que esté feliz de que Vin fluya a Vout a través del diodo de salida. Usted puede ser.

Si confía en un procesador para terminar un ciclo de carga de LiPo, cuando el uC falla, la batería también lo hará a su debido tiempo.

El uso del límite de corriente incorporado de un regulador como un regulador de cambio máximo para un LiPo está bien solo si el máximo permitido es >> Ireg max ya que reg max I out varía ampliamente.
Carga 1A: ¿qué tamaño de celdas?

Se puede decir más.
Olin puede elegir decir algo de eso. Trajes de llama encendidos :-).

Gracias por los comentarios sobre cómo hacer que el esquema sea más aceptable para su revisión. Desafortunadamente, no entendí los comentarios de Olin, ya que no puedo encontrar sugerencias concretas y procesables en ellos.
Pregunta de seguimiento más importante: ¿Qué más es "innecesario para la revisión" y cómo podría facilitar la lectura para otros? Agradezco mucho sus comentarios y consejos!
¿Es prudente comprometer este controlador de potencia de conmutación?
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