Laag standby verbruik.

Iemand postte ergens op twitter of zoiets een schakeling om een veel lager standby verbruik te krijgen. Toen dacht ik: Ohja, dat moest ik ook nog een keer maken.

Dit is wat ik er van gemaakt heb:

het origineel wat ik heb "nagemaakt" had een bipolaire tor waar ik mosfets heb. Dat kost me een paar extra weerstanden.

Ik ga er van uit dat m'n CPU overleeft als ik hem een paar microampere op z'n "but4" signaal aanlever. V+ is bij mij 12V.

Schakelaar induwen is ongeveer 6V op de gate van Q9 -> hij ragt zijn drain naar 0V, en dan krijgen we -6V op de gate van Q8. De CPU start dan op en zo snel mogelijk maakt die het "stayon" signaal hoog zodat de gebruiker de onoff knop (but4) kan loslaten.

Om uit te schakelen, zou de CPU kunnen beslissen: Je hebt zo lang niets gedaan, ik ga uit (auto-off), maar een druk op de knop levert een hoog signaal op het "but4" draadje en dat kan ik dan weer zien.

Dat wordt nu met 200k laag gehouden als er niet op de knop gedrukt wordt en met ongeveer 200k in serie hoog getrokken, dan zal er iets van 10V/200k = 50 uA m'n chip in gaan lopen en die moet dan het signaal hoog zien. Update: Ik heb kennelijk een 5V tolerant pin gekozen. Daar mag iets van VCC+4V op, wat ik vervelend vind is dat ze voor de normale pins specificeren: je mag 5 mA een analoge pin in injecteren, maar voor de FT pins staat er +0: positive injection is not possible. Ik had liever gehad dat er gestaan had dat het niet gebeurt als je onder VCC+4 blijft (zoals nu) maar dat de chip heel blijft als je onder de 1mA of 0.1mA blijft....

Ohja, Ik heb ondertussen een condensator tussen de uitgang V+S en de gate van de schakelfet gezet. Anders krijgen we een ongecontroleerde grote stroom die de buffer condensatoren inloopt.... Deze constructie zorgt voor een nette "softstart" aan de geschakelde kant. Ik kan de condensator nog een keer uitrekenen om zeg 500mA de buffer condensatoren in te laten lopen.

De gebruikte fets hebben een RDSON van minder dan 100mOhm, en kunnen dan prima 1A hebben.

Goed... Vraagje: Ziet iemand problemen die ik over het hoofd zie?

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
EricP

mét CE

Zonder er echt goed over nagedacht te hebben (dat mag jij doen :) ): C10 daar zit me niet lekker.

Als de boel uit is, dan is de gate 'hoog' en de drain 'laag'. Dan ga je aan die gate trekken. Die C zal de drain nog verder mee willen nemen naar beneden. De body diode van Q8 zal wel voorkomen dat dat erg hard gaat. Vervolgens wordt Q8 'langzamer' open gestuurd. Als Q8 dan begint te geleiden, dan wordt door C10 de gate mee omhoog getrokken. Waardoor Q8 weer minder gaat geleiden.

Tenzij ik wat over het hoofd zie (wat zomaar zou kunnen) is dit op het gevoel niet lekker.

Kun je R22 delen en C10 tussen de source en het gedeelde knooppunt zetten? Dan kun je door R22a C10 relatief snel laden en doet-ie ook niet vervelend met de uiggang.

R21 en R22 zorgen voor een eigen gebruik als de zaak aan staat. Wel niet veel maar dat zou mij toch storen.

Ik zou daarom liever CMOS gates gebruiken ipv de losse transistors Q9/Q10.

blackdog

Golden Member

Hi,

Als de opbouw netjes is met weinig lekstromen dan kun en de weerstanden nog een stuk omhoog geschaald worden.
De 100nF kan dan ook een stuk kleiner worden in waarde.

Waarom is de laadstroom een probleem rew?
Ik kan geen gegevens vinden van je P-MOSFet om de piekstroom die hij mag hebben te controleren.

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Op 25 oktober 2019 17:57:04 schreef rew:
Update: Ik heb kennelijk een 5V tolerant pin gekozen. Daar mag iets van VCC+4V op, wat ik vervelend vind is dat ze voor de normale pins specificeren: je mag 5 mA een analoge pin in injecteren, maar voor de FT pins staat er +0: positive injection is not possible. Ik had liever gehad dat er gestaan had dat het niet gebeurt als je onder VCC+4 blijft (zoals nu) maar dat de chip heel blijft als je onder de 1mA of 0.1mA blijft....

Die 5V tolerant pin heeft geen ESD diode naar VCC. Daardoor kan ie geen injectie hebben.

Andere pinnen hebben die diode wel, en kunnen dus de maximale injectiestroom naar VCC afleiden zonder dat de pinspanning daadwerkelijk meer dan 0.6V boven VCC komt.

Je zou een diode van pin naar VCC kunnen toevoegen.

Arco

Special Member

Is een SIP32419 loadswitch niet simpeler? (en is bijna tegen alles beschermd)
Als het om 3.3 of 5v gaat kan het goedkoper: de SIP32508...

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Op 25 oktober 2019 18:17:00 schreef EricP:
Vervolgens wordt Q8 'langzamer' open gestuurd. Als Q8 dan begint te geleiden, dan wordt door C10 de gate mee omhoog getrokken. Waardoor Q8 weer minder gaat geleiden.

right! Dit is waar we het voor doen. De gatespanning is waar normaal het miller plateau zit. Omdat de gatespaning niet kan veranderen is de stroom door de weerstanden constant en gaat compleet op aan de c dv/dt van C10.

Met een miller van 2V loopt er 20 uA door de pullup. Met 10v over de pulldown loopt er daar 100 uA, dus 80 naar de c.
I= C dV/dt => dv/dt = I/ C = 80uA / 100nF = 800V/s

De oplaad stroom van de condensatoren in derest van de schakeling is dan I = C dV/dt = 10 uF * 800V/s = 8 mA. 100 mW piek in de fet.... Steady state wordt ie daar 20 graden warmer van maar nu duurt het maar 12/800s = 15 ms.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
EricP

mét CE

Heb ik daar nou pontificaal overheen gelezen of stond dat er nog niet toen ik zat te typen? :)

Je hebt nu trouwens niet alleen een 'slow on' maar ook een 'slow off'. Dat zal meestal geen probleem zijn.

Sorry. Gisteren op een mobieltje niet makkelijk om te typen.

Op 25 oktober 2019 21:57:51 schreef blackdog:
Als de opbouw netjes is met weinig lekstromen dan kun en de weerstanden nog een stuk omhoog geschaald worden.
De 100nF kan dan ook een stuk kleiner worden in waarde.

Jep. Maar ik wil het juist robuust hebben. Een "lekstroom" van 1uA wil ik tegen kunnen, dus moeten de stromen die ik VIND dat er moeten lopen ongeveer 10x groter zijn. Verder: Ik heb al "100k" weerstanden in mijn circuit nodig dus bij de assembly plant krijg ik dan niet nog een "unique components" fee d'r bij.

Waarom is de laadstroom een probleem rew?

Ik kan geen gegevens vinden van je P-MOSFet om de piekstroom die hij mag hebben te controleren.

Dan MOET ik een typefout in het typenummer gemaakt hebben. Ik denk dat ik de SI2365 bedoel(*). Het labeltje op het bakje is erg vervaagd, er moet nodig een nieuwe op. Beter NAdat ik van jou te horen heb gekregen dat ik hem verkeerd afgelezen heb dan /voor/. Thanks. :-)

STEL dat ik de uitgang in 500ns van 0V naar 12V krijg. Met I = C dV/dt = 10uF . 12V / 0.5 us = 240A. De specs zeggen: Max 20A. Daar gaan we dan duidelijk overheen....

Nu blijkt dat die 500ns compleet onrealistisch is. Als ik de gate met een impedantie van 50k aanstuur dan zit de schakeltijd in de milliseconden. Dus.... ik heb de voorzorg genomen om het plekje op de print te zetten, maar dan hoef ik hem bij nader inzien dus niet te bestukken. Daarom is het nuttig om zo even wat te bomen over zoiets, dan komen dit soort dingen naar boven.

Als de toegestane gate-spanning gewoon 20V was geweest (die is maar 8!) dan had ik de gate zonder weerstand aan de andere mosfet gehangen. DAN had ik dus de gate zitten aansturen met een impedantie van minder dan 100mOhm, DAN moet je die condensator C10 gaan toevoegen om de stijgtijd aan de uitgang binnen de perken te houden.

Je hebt nu trouwens niet alleen een 'slow on' maar ook een 'slow off'. Dat zal meestal geen probleem zijn.

Right. In de huidige situatie blijft dan een ouderwets lompe spanningsregelaar een paar mA aan stroom trekken. Die wil ik op deze manier omzeilen.

Op 25 oktober 2019 22:51:39 schreef Arco:
Is een SIP32419 loadswitch niet simpeler?

Voor zover ik kan zien heb ik dat ding min of meer discreet opgebouwd. minus misschien inderdaad de overstroom beveiliging. De boel werkt (zonder deze schakeling) nu al heel aardig in de praktijk. Die loadswitch is duur. Scheelt echt een slok op een borrel voor de productieprijs van het hele ding. Ik moet idd even evalueren of ik deze 9 extra onderdelen kan betalen....

De body diode van Q8 zal wel voorkomen dat dat erg hard gaat.

De body diodes van "de rest van de schakeling" zal voorkomen dat de drain (ver) onder nul zakt bij aanschakelen. Bij nader inzien is de threshold van de schakel-mosfet rond dezelfde spanning als een "diodedrop". Dus welke van het versterkte miller-effect of de body-diode-van-de-rest als eerste aanspreekt, tja dat is lastig te voorspellen. Oh, wacht! D'r zit een 10uF buffer condensator op. Die gaat loadsharen. Dus zodra de max threshold van 1V bereikt is, dan zit de buffer condensator op de uitgang rond de -0.010V..... Geen body diodes in het spel.

Op 25 oktober 2019 22:48:55 schreef blurp:
Die 5V tolerant pin heeft geen ESD diode naar VCC. Daardoor kan ie geen injectie hebben.

Je zou een diode van pin naar VCC kunnen toevoegen.

Omdat de spec zegt: "VCC +4V" en niet "max 6.1V" o.i.d. lijkt het er op dat ze een zener naar VCC hebben en niet een zener-naar-GND. Zodra die zener aanspreekt is de vraag: Hoeveel vermogen mag ik daarin stoppen? Het zal wel geen "1/2 W" zener zijn. Als we aannemen dat de protectie diodes 5mA * 0.6V = 3mW mogen hebben, kunnen we uitrekenen dat deze misschien 3mW / 4V = 0.7mA mogen hebben.

Dit is dan een hoge schatting omdat ze garanderen dat die zener niets doet tot 4V dus misschien komt er wel 5V over te staan.

Ook is het mogelijk dat ze een "lompe" ESD protectie diode hebben en dat deze zener minder lomp is. Anderzijds, deze zener krijgt bij een ESD gebeurtenis dus heftiger (minstens 6x) op z'n donder dan een gewone diode....

Edit: (*) Ik heb op google SI2365 gezocht en dan krijg ik een "home-pagina" van een mosfet op de site van de fabrikant. Dat blijkt dan de SI2323 te zijn en niet de SI2365. Ik snap niet hoe dat kan, maar ik heb dus vandaag in het verkeerde datasheet zitten snuffelen.
PPS: Ik vond ook een bevestiging van dat ik de SI2365 bedoel.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Arco

Special Member

Bij aantallen kost de SIP32419 maar 95 cent (de SIP32430 met iets hogere Rdson maar 75 cent), lijkt me een overweging waard...
Zoals gezegd, als je in de 5v kunt schakelen is het nog interessanter: de SIP32508 kost in aantallen maar 30 cent...

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com