20 V - Простая защитная схема. Греется транзистор P-N-P

[Sattva]

Приветствую.

Подключаю ноутбук к китайскому
БП Snirfi DC-580.
http://www.fnirsi.cn/productinfo/481352.html

На БП подаю 6S Li-Ion = 22.2 V (18,0 .. 25.2 V).

Оригинальный БП ноутбука: 19.5V, 3.34A.
Однако, батарея ноутбука не заряжается
(оригинальный БП по 1Wire подает данные о себе, а мой нет),
потому более 1,2 А силу тока не наблюдаю на выходе Snirfi DC-580.

Для защиты питания ноутбука собрал простую схему защиты
по напряжению на стабилитроне и двух транзисторах.
Искал несколько раз по полчаса, но Google упорно выдает именно эту схему.

Оригинал на 5V с применением BC557:

По спецификации БП должно быть на входе ноутбука 19.5 V потому подобрал
как мог (и с помощью друга) вот такие стабилитрон и транзисторы. Резисторы подбирал
на глаз, по интуиции:




Напряжение указано по замерам осциллографа под нагрузкой.

Осциллограмма показала защитное отключение в пределах 3 мс, что порадовало.
 

 

Проблема: греется Q2 транзистор P-N-P BD912 (100V, 15A).
Есть ли способ уменьшить нагрев?

Я плохо понимаю (даже после нескольких лекций)
как верно подобрать номинал резисторов.

Согласно урокам:
Желаемый ток коллектора 4А

Буду благодарен за помощь.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Pont 007]

12 минут назад, Sattva сказал:

Подключаю ноутбук к китайскому

Какой, может там есть информационный контакт.

14 минут назад, Sattva сказал:

Однако, батарея ноутбука не заряжается

А она вообще исправна ? Ноутбук её видит ?

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Sattva]

Pont 007, спасибо за скорый ответ.

Ноутбук работает от БП, все хорошо, хотя и ругается при запуске.
Блок питания выдает нужные 1А, 18.7V.

Батарея не заряжается и не разряжается, это меня устраивает, пока что.
Информационного канала нет, так как блок питания лабораторный.
 

Вопрос в нагреве транзистора на самодельной защитной плате.

 

 По схеме - защита сделана на 5V, мне нужно на 20 V.

Даже есть видео с симуляцией защиты (3 мин, 40 сек):

Симуляция нормальной работы для 5V:

В режиме защиты для 6V:

 

Греется силовой транзистор
Q2, P-N-P BD912 (100V, 15A) даже под нагрузкой в 1А.
Не замерял, но его Т = ~ 60 С (палец не терпит) даже с радиатором
от Raspberry Pi 4, что допустимо, но вероятно есть метод уменьшить
потери энергии на нагревание? 

Насколько понимаю, нужно либо улучшить режим работы силового транзистора BD912, либо заменить его на что-то получше, типа MOSFET.

Согласно урокам для полного открытия транзистора:
Сила тока Базы = Желаемый ток коллектора от 1 до 3А / hFE
Вроде, все просто, но hFE есть для Vce = 4.0 V.
У меня коллектор-эмиттер около 20V относительно GND.

BD912 hFE:



BD912:

Изменено 12 декабря, 2022 пользователем Sattva

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[LazyEd]

Транзистор BD912 с Алиэкспресс? 

[oleg_s]

Греется, значит работает.

На радиатор не забыли его поставить?

Изменено 12 декабря, 2022 пользователем oleg_s

[dodik]

Ток через R3 = Iвыхода/h21 = 3/20= 150мА

R3=(Uвхода-Uбэ)/IR3 = 19/0.15=130 Oм     PR3= 3Вт

Как-то так .

Вывод: полевик надо ставить  в качестве ключа .

Или механическое реле

[ummagumma]

9 часов назад, Sattva сказал:

Желаемый ток коллектора 4А

Ib>=0.4a

и на приличный радиатор Q2

[Bobius]

[Sattva]

12 часов назад, LazyEd сказал:

Транзистор BD912 с Алиэкспресс? 

Брал в местном магазине. Как проверить? Сопротивление или падение напяжения на эмиттер - коллектор?

10 часов назад, oleg_s сказал:

Греется, значит работает.

На радиатор не забыли его поставить?

Согласен, что греется - это работает. Буду по рекомендациям подбирать резисторы в надежде снизить нагрев. Радиатор от Raspberry Pi.

 

9 часов назад, dodik сказал:

Ток через R3 = 150мА

R3 = 130 Oм

P R3= 3Вт

Вывод: полевик надо ставить  в качестве ключа. 

Или механическое реле.

Спасибо огромное за расчеты!

Заменю на резистор 3 Ватта (Ого!), 130 Ом. Или 3 в параллель на 1 Вт, что скорее.

Верно ли я понял, что в качестве "ключа" следует биполярный P-N-P сменить на полевой транзистор, частным случаем которого является MOSFET? Само собой это потянет некоторые изменения схемы, резисторов, так?

Реле медленное  Хотелось бы обойтись без реле.

Изменено 12 декабря, 2022 пользователем Sattva

[Sattva]

5 часов назад, ummagumma сказал:

Ib>=0.4a

и на приличный радиатор Q2

Сила Тока Базы Q2 = 0.4 A?!!

Ух! У dodik по расчетам 0.150 А.

Но я понимаю, что обе точки зрения могут быть верны в разных случаях с разным диапазоном нагрузок от 1 до 4 А.

 

Именно потому задаю уточняющие вопросы. Спасибо вам.

4 часа назад, Bobius сказал:

Спасибо. Начну собирать компоненты. Если соберу, поделюсь результатом. Резисторы 0.5 Ватт подойдут?

Изменено 12 декабря, 2022 пользователем Sattva

[Гар]

15 часов назад, Sattva сказал:

греется\

У тебя линейный стабилизатор. А они всегда греются, потому что регулирующий транзистор находится в полуоткрытом состоянии.

[ummagumma]

45 минут назад, Sattva сказал:

Ух!

да, да... ключик в насыщенье вводят током базы 1/10 от рабочего тока коллектора... думаешь текнологи долго ипались над мосфетами скуки ради))

1 час назад, Sattva сказал:

Реле медленное

время отпускания - несколько мс, 3...5... и никакого гаммарэя с радиаторами... недополупровода всегда в ауте в сравненье с проводниками))

[Sattva]

5 часов назад, ummagumma сказал:

да, да... ключик в насыщенье вводят током базы 1/10 от рабочего тока коллектора... 

время отпускания - несколько мс, 3...5...

Спасибо. Тогда задумаюсь над замерами работы реле осцилографом. Раз так оно быстро реагирует. И да, знаю, что дешевое реле может залипнуть. Но подобрать хорошее реле на 1-4 А думаю можно.

 

Значит транзистор открывается током насыщения 1/10 от эмиттер-коллектор.

Я проверить могу при текущих испытаниях не более 1.3 А. Больше не потребляет и вряд ли будет.

I базы мин. = 1.3 А / 10 = 0.130 А - будем считать это минимумом.

I базы макс. = 4 А / 10 = 0.400 А - это будет макс.

 

Считаем резистор по формуле имени dodik (он же закон Ома):

I r3 min = 19/0.130 = 146 Oм

P r3 min = 19 * 0.130 = 2.47 Вт

I r3 max = 19/0.400 = 48 Ом

P r3 max = 19 * 0.400 = 7.6 Вт

 

Имеется 100 Ом резистор 1 Вт.

Он сформирует ток базы: 19 / 100 = 0.190 А

Расчитаем ток эм.-кол. при 0.190 А:

0.190 * 10 = 1.9А,

что вписывается в диапазон мин-макс от 1.3 до 4.0 А.

Мощность резистора:

19V * 0.190A = 3.6 W = 4 в параллель по 1 W. 

Расчеты указывают, что если не греть транзистор, то будет греться резистор на все 3-4 Вт. Верно? Природу не обманешь?

Изменено 12 декабря, 2022 пользователем Sattva

[Sattva]

Картина маслом.

4 резистора в параллель общим сопротивлением 850 Ом и 1 Вт. 

19 / 850 = 0.022 А 

0.022 А * 19 V = 0.4 Вт 

На холостом ходу без нагрузки:

Т Q2 = 22.6 C

T R3 = 41.6 C

Картина маслом. Реально нужны резисторы помощнее. Под нагрузкой зажарится все.

[Sattva]

При R3 = 1.88 kOm и 1 Вт.

T Q2, R3 = 56.4 C

 

Если ставить 100 - 150 Ом, точно нужно 3-4 Вт мощности.

Радиатор выглядит холодным, так как у него блестящая поверхность. Это искажает замеры до +26, хотя реально там +56.

И вообще, видимо, этот девайс не оптимизировать. Нужно собирать схему на MOSFET.

Изменено 13 декабря, 2022 пользователем Sattva

[Sattva]

15 часов назад, Bobius сказал:

Эту от Bobius.

Изменено 13 декабря, 2022 пользователем Sattva

[ummagumma]

я чего то не догнал зачем оно это всё? батарэйка же через антисэптик фнирси к ноуту подключается? так он держит выход в железной узде. выставил 19,5в и заблокировал энкодер

[Sattva]

Зачем? Я или любой другой сдуру может выставить не тот вольтаж.

О Fnirsi. Первое мое знакомство. Спаял многожильный провод так, что одна из жил коротила. Блин, не имею дело с многожильными, а тут пришлось и случилась такая фигня.

 

Fnirsi заблокировала выход из-за короткого замыкания. Но случилась вторая фигня. Силовая плата Fnirsi (из-за дыбильного разъема на 4 шпильках слева и 4 справа) соединялась с платой экрана и управления очень паршиво и отвалилась от платы управления прямо в руках. Результат - перегорела дорожка на плате так как управление отвалилось от силовой платы и все 5 ампер пошли в короткое замыкание. Кто знает, что она подавала на выход в тот момент... Однако ноут не был подключен. Нагрузки не было совсем, кроме самого замыкания. Потому защиту ноута полагаю уместной.

Изменено 13 декабря, 2022 пользователем Sattva

[Sattva]

Fnirsi питает паяльник TS-100.

Выставлено 20 V, 2 А потребление макс.

Разброс от 8.5 до 22 В после чего паяльник отключается, так выставлено отключение паяльника ниже 9 В до 8.21 В.

 

Хорошо, что у Ноута есть свой аккум и потребление не имеет выбросов и провалов. 

А если некий более дешевый БП, то там милое дело подать линейно напряжение батареи на выход в критической ситуации. 

Тут четко виден провал ниже 9 В при работе TS-100.

Изменено 13 декабря, 2022 пользователем Sattva