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電源切り替え回路

パスワード管理器を作ろうとして半年も経過してしまいました。。。相変わらず進みが遅いです。
 しかしそれでもようやくバッテリー関係の確認も終わって本サイトにいくつかページを作成し、基本的なパーツの検証は終わったのでいよいよ基板の設計に取り掛かろうかと思っています。といったものの早速引っかかってしまいました。

 というのはこのパスワード管理器には電源が LiPoバッテリー/ USB電源/ マイコンデバッガと3系統存在しています。最初の2つLiPoとUSB電源はこちらで紹介した方法で何とかできそうな目途はついているのですが、一方後者のUSB電源とマイコンデバッガの電源切り替えについては全く考えていませんでした。

 簡単にはUSB電源とデバッガのそれぞれに下のようにダイオードを入れることで解決できるのですが、これだとダイオードのVf分電圧降下が発生します。
190209_Diode.png
 今回はこの電源でLiイオン電池を充電しようと思っているので、この電圧降下は許容できません。USBラインは5V、ダイオードのVfは0.5Vなので電圧降下して4.5Vになります。一方充電時の電圧は4.25V(コントローラー次第)なので余裕がありません。

 ということでこれ以外の方法で電源切り替えの方法を模索する必要があります。ちょっとググってみるとすぐにねがてぃぶろぐ様のサイトが見つかりました。

 なるほど、そうするのか、、と勉強させていただいたのですが、相変わらず管理人はFETの動作がパッと見てわからないので簡単にシミュレーションして確認しました。で、結果として以下のように動作していることが分かりました。
190209_DualFET_USB.png 190209_DualFET_SWD.png 190209_DualFET_both.png
 なるほど、、、FETを2つ使用することで電源の衝突が防がれているんだな。ということはわかります。

 ところでなぜFETが2つ必要なのでしょう?LiPoバッテリーの電源衝突回避として紹介した回路ではFET一つで実現できています。というわけでこちらの回路でも絵をかいてみました。
190209_SingleFET_USB.png 190209_SingleFET_SWD.png 190209_SingleFET_Both.png
 フムフム、、、両電源が同時に接続されたときに両方から電力供給を受けるようになるんですね。

 ところでこれって何が問題なんでしょう?逆流はしないみたいだから特に問題はないのでは???よくわかりませんね。。。 それぞれの電源電圧を変えてシミュしてみたのですが、この2つの回路で出力電圧などには特に相違は見当たりませんでした。というわけでFET1個版の回路が採用かな。

 ところでFETのゲートに取り付けられているダイオードですが、上記ねがてぃぶろぐ様のサイトのコメント欄に記載があるように電源切り替わり時の電圧降下の量を減らすためにあるようです。
190209_ChangePowerSim.png
0~1ms まではUSB電源だけが供給されるので、5Vです。一方2ms以降はデバッガ(SWD)電源の5Vだけが供給されるのですが、ダイオードのVf分ちょっとだけ電圧が低下しています。

 問題はその途中の遷移時のちょっとだけ電圧降下なのですが、ダイオードの有無で降下量が変わっています。デバッガ電圧をこのダイオードでさげて、FETのゲートが早く開くようにしていると思うのですが、大した違いもなさそうなので今回このダイオードは設置しなくてもよさそうな気がしました。

 電源といってもなかなか難しいものですね。ではでは。




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