5V ups回路が発振していますか？

5V UPSを設計しようとしています。ライン電圧が約4Vを下回ると、負荷への電力が切り替わります。バッテリー電圧は3.8〜5Vです。LTSpiceIVでシミュレートしています。

ショットキー電圧降下を回避するために、MOSFETを使用してバッテリー電源を供給します。ただし、ライン電圧が4.4Vに近づくと、回路は発振を開始します。これは実際の使用中に問題になりますか？また、他のショットキーをmosfetに置き換えるにはどうすればよいですか？tl431のオペアンプの高ゲインが発振の原因になっていると思いますが、よくわかりません。回路は、バッテリーの後の最初のmosfetの代わりにショットキーでうまくシミュレーションします。

私はこれについてあまり経験がありません。すべての提案をいただければ幸いです。

私はさらに2つのmosfetを追加し、これを得ました。線間電圧が循環する場合でも発振しますが、V1に固定DV電圧を使用すると問題なく動作するようです。これがLTSpiceの癖なのか、タイムステップが小さすぎるのか、それとも本当の問題なのか、実際に発生するいくつかの競合状態でしょうか。ライン電圧が4.21Vを下回ると、電源がバッテリーに切り替わります。

TL431は仕様に基づいて機能しています。データシートには、リファレンスが正しく機能するために必要な最小0.7mA〜1mAのカソード電流が記載されています。

一見すると、電圧がU3によってカットされる前であっても、R1はハイになる方法です。また、カソード電圧は少なくともリファレンス電圧に近い必要があります。21ページのコンパレータの例と22ページの表を参照してください。また、リファレンスがどのように機能するかについての常識もご覧ください。

たぶん、R1の値を下げて、最も高い電圧源から2つのダイオードを介して供給することで、うまくいくかもしれません。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

回路がバッテリーで正常に動作し、消費電流の増加が心配な場合は、妥協して回路図を少し変更し、V1が十分高い場合にのみパラメーターでTL431を供給することができます。

^{この回路をシミュレート}

更新

私はあなたの回路をそのまままたは少しの変更で機能させることができませんでした。

U1が2Vより高いカソード電圧で動作範囲に入ると、M1トランジスタは常に開いているため、電圧降下検出器は意図したとおりに動作しません。

問題は、線形ゲインフィードバックループがノイズを増幅し、ユニティゲインの安定したオペアンプのような積分器なしでは、閉ループの不十分な位相マージンから発振することです。オペアンプと言えば。アンプ、TL431は、低ゲインのプログラマブルツェナーであり、（R6 + R2）/ R2 * 2V = 4.94Vの低ゲインの低ゲインクローズドループオペアンプのように動作します。

データシート違反

（この障害検出についてドリアンに称賛）。この答えは、OR FETスイッチの例を使用してソリューションを設計する方法と、仕様1、選択2（作成または購入）、次にステップ1のエラーによって単に学習したい場合は3番目の作成に向けています。

I minの最小カソード電流図20を参照 Vka = Vref 0.4mA min 0.7 mA typレギュレーション
R1の値と位置が間違っています。U1がR1のVbat = 4Vプルアップから5Vに到達することは不可能であり、リーク電流のみです。 違う。

常に、規制しようとしている電圧よりも低いしきい値で比較してください。

5Vが4Vを下回ったことを感知してから、出力を切り替えます。

残念ながら、4VはUSBの適切なソースではないため、要件を再考し、設計パラメーターを変更する必要があります。

• おそらく、USBが落ちたときに4Vバットを5Vにブーストできるようにしたいでしょう。
• おそらく、5Vの「UPS」をVbvatからVminまで動作させたいので、ブーストレギュレータが必要です。

• おそらく、Vbatへの充電も調整したいでしょう

  • これらは常に、全体のシステム設計仕様で最初に定義された最初の「アプリオリ」であり、データシートと同様に、変数と最小-最大値のリストが含まれます。

  

すべての初心者向けの提案：

入力と出力のすべての条件に対して適切な設計仕様からやり直します。

ああ、バウンティ！バッテリー電圧でも発振しますが、バッテリー電圧以上では安定している、この目立たないように見える回路を使いました バッテリー電圧は、USB仕様の下限である鉛酸で最大4.5Vになる可能性があります。

問題は主電源電圧ではなく、安定しない可能性があります。一瞬不安定になることもあり問題ではありません。本当に不安定または仕様外の場合は、壁のいぼを交換してください。電圧を維持できない壁のいぼには、多くの問題がある可能性があります。マイクロコントローラの電源としてそれを信頼したくありません。

本当の問題は、バッテリーが永久的に損傷するのを防ぐために低すぎる場合は、バッテリー電圧を遮断する必要があることです。好みに合わせて抵抗器を調整してください。回路は以前よりも安価で、より信頼性があります。ショットキーは私の友達です。もう彼のことは気にしません！彼は私に多くの頭痛を救った。バッテリーで動作する回路は、いずれにしても4.7Vよりはるかに低い電圧で動作できる必要があります。

PS：私はシングルチップソリューションが好きではありません。彼らは地球の私の側に着くために一生懸命にプレーします。その上、私は彼らを自由に喫煙することはできません...

更新：

これは、はるかにエレガントな（目立たない）外観の回路図です。ドリアンらが指摘したように、TL431が動作するには最低限の電流が必要です。したがって、動作するには信頼できる電圧源が必要です。つまり、バッテリーで動作する必要があります。TL431は実際にはコンパレータとして機能する必要があります。そうしないと、MOSFETが線形モードになり、ヒートアップし始めます。主電源電圧が入ってくるため、ゲート電圧はU2のソース電圧に非常に近くなります。これは、上記の発振の実際の原因であり、tl431のデータシート違反ではありません。tl431が完全に削除されても、振動が発生します。mosfetsがロジックレベルであることも役に立ちません。以下の回路では、MOSFETはNチャネルMOSFETに置き換えられています。ただし、これにより、完全にオンのときにソースで電圧降下が発生します。負荷する電圧は2から変化します。8Vから4.7Vで、回路は発振することなく完全に動作します。R6とtl431の位置を切り替えることは可能ですが、tl431アノードは2.5Vまでしか上昇せず、mosfet（Pチャネルmosfetに置き換えられています）は常にオンのままです。

しかし、とにかく、tl431はコンパレータとして使用されており、動作するには電源電流も必要なので、デバイスなどの低電流コンパレータと完全に置き換えてみてください。残念ながら、lm358は+ veレールに到達しません。そしてmosfetは論理レベルです。したがって、主電源電圧が高い場合、逆電流がバッテリーに流れます（バッテリーが3.85から3.6Vに低下すると、0-60mA）。これにより、充電量が少なくなるとバッテリーがトリクル充電されます。それはうまくいけば良いことかもしれません。回路は2Vから5Vまでのすべての主電圧で完全に動作し、発振はありません。回路は、ダイオード両端の電圧降下に依存します。バッテリー電圧が高い場合、1N4148に交換しても、発振なしで動作することは保証されません。回路は、実際のコンパレータであるLM393で正しくシミュレーションされませんでした。使用前に適切なテストを行うことをお勧めします。

振動は、2番目のMOSFETのソース電圧とゲート電圧でのある種の競合状態によって引き起こされます。私はまだ何が起こっているのか正確にはわかりません。しかし、変更された回路は機能し、私の問題を解決します。これは完璧な答えではありません。しかし、それが最良の答えです。私は自分の答えを受け入れています。

もっと更新！

もう一度微調整して、よく見てください。ソースが内側になるように、MOSFETがY軸で反転されます。回路は現在、すべての主電源とバッテリー電圧で完全に安定しています。主電源とバッテリーの電圧差によっては、一部のトリクル電流がバッテリーに流れる場合があります（たぶん60mA）。回路は、ショットキーまたは1n4148のいずれかで動作します（ただし、1n4148を使用すると、バッテリー電圧が高い場合、バッテリーからより多くの電力が消費されます）。実際のコンパレータLM393およびLM358で動作し、変更はありません。オペアンプ/コンパレータは、バッテリーと比較するために、非反転ピンで電源または出力電圧を受け入れます。完璧に近いと思います。賞金をありがとう！

PS：おそらく1N4148を1N4007に置き換える必要がありますが、1N5819が最適です。