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Circuito per controllo degli switching

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Circuito per controllo degli switching

Messaggioda Foto Utentemariaru » 22 nov 2017, 17:10

Salve a tutti, sono un po' in principiante in questo ambito e sto cercando di imparare in fretta.

Come alimentazione utilizzo delle batterie che lavorano a 6V con il quale devo alimentare una schedina elettronica.
All'interno della schedina ho un microprocessore (STM32L152RE) il quale, per cercare di consumare il meno possibile, voglio alimentarlo con uno switching a 1.8V quando si trova in un determinato stato (stand-by) ed alimentarlo a 4V quando si trova nell'altro stato (run-mode).
Il micro ha un unico piedino per quanto riguarda l'alimentazione quindi devo disegnare un circuito che sia in grado di passare da uno switching all'altro.

Sapreste per caso aiutarmi o consigliare dove trovare qualcosa di interessante?
Grazie a tutti :D
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[2] Re: Circuito per controllo degli switching

Messaggioda Foto Utentexyz » 22 nov 2017, 18:34

Dal datasheet originale il microcontrollore accetta alimentazioni da 1.8 V a 3.6 V il modello con BOR e
1.65 V a 3.6 V senza BOR, quindi alimentarlo a 4 V è fuori dal suo intervallo di funzionamento.

Sempre dal datasheet riporta le funzioni di ultra low power, quindi permette di metterlo in stato di consumo minimo e di risvegliarlo in base ad eventi.

Non ho mai programmato questo esatto modello di STM32, il mio consiglio è di alimentarlo con una tensione bassa entro le specifiche di funzionamento, in grado di pilotare i dispositivi esterni (se presenti) e dal codice utilizzare tutte le funzioni per consumare il meno possibile, questo dipende dalle capacità di chi poi scriverà il codice.
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[3] Re: Circuito per controllo degli switching

Messaggioda Foto Utenteluxinterior » 22 nov 2017, 19:14

Io ho usato stm32L051 c'è un tale casino di registri e parametri per configurare ogni aspetto del basso consumo che ancora non ho capito bene se faccio tutte le cose giuste....
Io non so perché vuoi scendere a 1.8 in standby se tutto è fermo essere a 1.8 o 3V non dovrebbe cambiare di molto i consumi. Vado a memoria mi pare che il micro abbia un regolatore interno che puoi settare ma devo controllare se ho detto una sciocchezza....E poi scusa quello che guadagnaeresti con un circuito che sposta da 3 a 1.8V la tensione di alimentazione lo perdi come autoconsumo del circuito stesso...
Piuttosto dividi il circuito in più parti ognuna con la sua alimentazione che accendi e spegni a seconda dello stato in cui ti trovi. Occhio alle trappole con parti del circuito non alimentate....
Valuta anche la possibilità di intervenire sui divisiori del clock per andare più piano e mantenere sempre acceso a volte piuttosto che spegnere il micro conviene rallentarlo per essere più reattivi al risveglio. Anche se con l'oscillatore interno mi pare che un micro ormai si riprende rapidamente.
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[4] Re: Circuito per controllo degli switching

Messaggioda Foto Utenteluxinterior » 22 nov 2017, 19:22

Dimenticavo forse sarebbe bene anche quantificare il "consumare il meno possibile" e che tipo di operazioni devi fare. Come si alimenterà la cosa ? presumo a batteria quanto grande ? A che durata vuoi arrivare un mese un anno dieci anni ?
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[5] Re: Circuito per controllo degli switching

Messaggioda Foto Utentemariaru » 23 nov 2017, 11:13

Ciao, grazie per la risposte.
Avevo ipotizzato di utilizzare uno switch a 4V perché come circuito di controllo avevo ipotizzato ci fosse un diodo che inseriva una caduta di potenziale.

Il sistema verrà alimentato con delle batterie (Batteria Litio Samsung, 3.7V, 2600mAh), il problema è che il sistema ha dei picchi di consumi davvero elevati (>700mV) e voglio perciò ridurre al minimo i consumi sia in fase di run mode che stand-by mode. Perciò si volevo dividere il circuito in due parti ognuno con la sua alimentazione che si accendono o spengono in basa alla modalità e che alimentano.

La mia idea di circuito ve la mostro con questo semplice schema (scusate è la prima volta che uso FidoCadj); nei cerchi blu diciamo che non sono sicuro di cosa dover inserire (penso un diodo un transistor ed una capacita per assicurare sempre l'alimetazione) #-o
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[6] Re: Circuito per controllo degli switching

Messaggioda Foto Utenteluxinterior » 23 nov 2017, 12:50

Nel messaggio forse intendi 700mA non 700mV
Vorrei capire perché l'idea dell'1.8V
Comunque se usi due regolatori metti quello da 1.8V collegato al pin di alimentazione 3.3V tramite un diodo schottky Avrai caduta circa 0.3V. (al limite alzi la tensione dle regolatore da 1.8V)
Per passare a 1.8V accendi il dc/dc da 1.8V e poi spegni quello principale da 3.3V (no 4V)
tramite il diodo tutto scende a tensione 1.8V Per certi componenti 1.8V potrebbe essere una tensione loffia perciò attenzione. Quando accendi ti basta accendere il dc/dc a 3.3V e tutto torna alla tensione principale A quel punto 1.8V puoi anche spegnerlo.
Questa più o meno la mia idea rimangono gli Nmila dettagli che solo con un analisi accurata del problema salatano fuori.
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[7] Re: Circuito per controllo degli switching

Messaggioda Foto Utenteobiuan » 23 nov 2017, 12:52

PIano e bene (o se non bene, almeno piano!)

A parte il circuito che hai postato che è relativamente privo di significato, credo sia proprio l'approccio ad essere errato. Ha senso, o può averne in alcuni casi particolari, commutare l'alimentazione di un micro per contenerne i consumi, ma non di certo se quel micro lo mandi in stand by. Se per esempio avessi un micro che per qualche motivo gira sempre in condizioni di running ma al quale moduli la frequenza di clock, allora avrebbe senso abbassare la tensione di alimentazione quando gira a frequenza bassa e rialzarla prima di farlo andare al massimo. Se già parli di stand by, allora l'approccio è sbagliato.

Il modo corretto di procedere è questo:

- calcolo la frequenza alla quale devo far girare il micro per avere velocità sufficiente.
- verifico sul datasheet qual è la tensione minima alla quale devo alimentare il micro alla frequenza scelta
- quando il micro va in stand by spengo tutti i clock che non servono, tutte le periferiche che non servono etc etc
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[8] Re: Circuito per controllo degli switching

Messaggioda Foto Utentemariaru » 23 nov 2017, 14:22

obiuan ha scritto:PIano e bene (o se non bene, almeno piano!)

A parte il circuito che hai postato che è relativamente privo di significato, credo sia proprio l'approccio ad essere errato. Ha senso, o può averne in alcuni casi particolari, commutare l'alimentazione di un micro per contenerne i consumi, ma non di certo se quel micro lo mandi in stand by. Se per esempio avessi un micro che per qualche motivo gira sempre in condizioni di running ma al quale moduli la frequenza di clock, allora avrebbe senso abbassare la tensione di alimentazione quando gira a frequenza bassa e rialzarla prima di farlo andare al massimo. Se già parli di stand by, allora l'approccio è sbagliato.

Il modo corretto di procedere è questo:

- calcolo la frequenza alla quale devo far girare il micro per avere velocità sufficiente.
- verifico sul datasheet qual è la tensione minima alla quale devo alimentare il micro alla frequenza scelta
- quando il micro va in stand by spengo tutti i clock che non servono, tutte le periferiche che non servono etc etc

Ovviamente il circuito era per cercare di spiegare cosa volevo fare (cambiare modalità di alimentazione);
la configurazione iniziale che avevo pensato era quello di utilizzare uno switching a 3.3V in entrambe le configurazioni ed utilizzarlo per alimentate anche gli altri componenti (attivi solo durante il run mode)presenti all'interno della scheda.
Però il sistema per il 90 per cento del tempo rimane in fase di stand-by, dunque devo "risparmiare" il più possibile in questa modalità e poiché gli switch a 3.3V consumano più potenza rispetto quelli a 1.8V la mia idea era di separare le due sezioni di alimentazione
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[9] Re: Circuito per controllo degli switching

Messaggioda Foto Utenterichiurci » 23 nov 2017, 15:05

provo a dare un consiglio senza conoscere l'integrato...

Commutare tra due alimentazioni mi sembra critico, e mi chiedo se non sarebbe molto più facile usare uno switching regolabile per spostare la sua tensione di uscita, invece di usare due switching separati...

Questo ammesso abbia senso e sia possibile variare l'alimentazione durante il funzionamento
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[10] Re: Circuito per controllo degli switching

Messaggioda Foto Utenteluxinterior » 23 nov 2017, 16:40

Se il tutto "non serve" per lungo tempo allora la soluzione potrebbe essere quelal di un RTC esterno alimentato da una pila bottone tipo CR2032 Programmi l'allarme dell' RTC prima di spegnere tutto e questo attiva un output da cui fai accendere il sistema principale. E mi pare che i micro ST abbiano un ingresso Vbatt da cui alimentare RTC e altre poche cose...Sempre per la serie è facile parlare...

Io non l'ho mai fatto ma potresti provare anche l'idea di richiurci di modificare la tensione di uscita del dc/dc modificando al volo le resistenze sul feedback (Per esemipo aggiungendo/togliendo una resistenza in parallelo tramite un mosfet) . Ci sono anche dei potenziometri digitali che si comandano in I2C.
Io non l'ho mai vista una cosa del genere ma studiandola bene potrebbe funzionare anche se la precisione non sarebbe l massimo.
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