English Polski Русский Slovenščina

#1 Główna linia zasilania B+ - prośba o wyjaśnienie


przez Pawel2002 13 września 2019, 08:50
Dzień dobry

Na poniższym schemacie zastanawia mnie umiejscowienie punktu B+. W starszych konstrukcjach napięcie B+ było zaraz za rezystorem pomiarowym, natomiast w tym przypadku jest za parą mosfetów PQ111, PQ105 i cewką PL101 czyli za układem ładowania baterii.

Obrazek

Czy w takim przypadku laptop jest w stanie pracować na samym zasilaczu bez obecnej baterii?
Będę wdzięczny jeśli ktoś z doświadczonych kolegów w kilku słowach wyjaśni mi ideę tego rozwiązania.

Re: Główna linia zasilania B+ - prośba o wyjaśnienie


przez Google Adsense [BOT] 13 września 2019, 08:50

#2 Re: Główna linia zasilania B+ - prośba o wyjaśnienie  [ROZWIĄZANY]


przez Vogelek23 14 września 2019, 02:05
Konstrukcja tej płyty jest - jak sam zauważyłeś - nieco inna, niż klasyczny obwód w większości płyt laptopowych. Tutaj zastosowano rozwiązanie podobne do tego w płytach Apple'a - główne napięcie zasilania (20V) jest celowo zmniejszane przez obwód chargera (cel takiego rozwiązania wyjaśnię w dalszej części postu).

Płyta powinna działać bez podłączonej baterii - po podłączeniu zasilacza do gniazda Combo (napięcie początkowe 5V), na pinie USB_ID podawany jest na płytę stan wysoki (3-5V), który załącza tranzystory PQ106 i PQ107 za pośrednictwem podwójnego tranzystora PQ110 (elementy nieujęte na powyższym fragmencie schematu, toteż dodaję obrazek poniżej).

Obrazek

Jednocześnie EC otrzymuje stan niski na wejściu USB_ID_N (nóżka 73), powodujące natychmiastowe odcięcie przez EC obwodów z układami U8, U101 oraz tranzystorem PQ108, aby nie dopuścić do wystąpienia napięcia >5V na linii zasilania USB. Napięcie główne z zasilacza (ADIN_1) trafia w tym czasie na dren tranzystora PQ101 oraz - po dzielniku rezystorowym PR102/PR105 - na pin detekcji zasilania sieciowego ACDET. Napięcie na tym pinie (0.675V, czyli powyżej wymaganego minimum) "informuje" charger BQ24715 o podłączonym zasilaniu sieciowym, wyzwalając tym samym załączenie napięcia ACDRV (na tę chwilę jeszcze bliskiego napięciu ADIN_1, ponieważ pompa ładunkowa, zintegrowana w BQ24715, jest wyłączona - wejście CMSRC jest w stanie niskim). Napięcie ACDRV służy do wysterowania bramek PQ101 i PQ102 - są to tranzystory z kanałem N, więc aby je otworzyć, napięcie na bramce musi być o około 2.5V wyższe, niż na źródle. Ponieważ oba źródła (napięcie V_PATH) mają jeszcze potencjał 0V (PQ101 jest wyłączony), każde napięcie ACDRV powyżej 2.5V wystarczy, aby tranzystory zaczęły przewodzić prąd. Gdy to nastąpi, napięcie V_PATH zrówna się z napięciem ADIN_1 - i tutaj teoretycznie oba tranzystory powinny zostać wyłączone (ponieważ napięcie V_PATH jest wyższe od napięcia na bramkach PQ101/PQ102), ale w tym samym momencie napięcie V_PATH podawane jest także na wejście CMSRC, co niezwłocznie uruchamia wbudowaną w charger pompę ładunkową, zwiększającą ACDRV do wartości około 5-7V powyżej napięcia ADIN_1/V_PATH. To pozwala utrzymać tranzystory PQ101 i PQ102 w stanie włączonym (kondensator PC101 zapewnia tutaj stosowną zwłokę czasową, aby tranzystory nie zostały wyłączone zanim pompa ładunkowa osiągnie właściwe napięcie). Następstwem tego jest pojawienie się napięcia V_CHG - w tym momencie charger ma już wszystko, co jest niezbędne do wygenerowania napięcia B+.

W momencie pojawienia się napięcia B+, kontroler EC "ściąga" sygnał PCH_PWREN# do masy, powodując załączenie tranzystora Q23 i w konsekwencji pojawienie się napięcia +3VALW_PCH, zasilającego część struktury PCH. W tym momencie PCH, "powiadomiony" o podłączonym zasilaczu stanem wysokim na wejściu PCH_ACIN, inicjuje komunikację z zasilaczem po szynie USB (N7/P7), "polecając" zasilaczowi załączenie pełnego napięcia zasilania (czyli 20V).

---------------

Celem tej konstrukcji jest utrzymywanie napięcie B+ nieznacznie powyżej napięcia znamionowego baterii (około 8-9V zamiast pełnych 19-20V, jak to jest w klasycznej konstrukcji), co pozwala znacząco zredukować moc strat w obwodach przetwornic i innych układów, zasilanych z węzła B+. Postępująca miniaturyzacja elementów przełączających (klucze przetwornic) wymusza na projektantach zmniejszanie napięcia zasilania - im mniejsza bowiem struktura krzemowa, tym cieńsza izolacja i mniejszy próg jej przebicia.

Zapewne wiele osób zada sobie teraz pytanie: po co w ogóle zasilacz jest przełączany w tryb 20V, zamiast pozostać w trybie 5V, co pozwoliłoby na dalszą redukcję mocy strat oraz ograniczyłoby zużycie prądu? Otóż należy mieć na uwadze, że charger nie wygeneruje napięcia B+ wyższego, niż napięcie zasilania, ponieważ działa on w klasycznym układzie przetwornicy STEP-DOWN (zmniejszającej napięcie). Natomiast nominalne napięcie baterii wynosi tutaj 7.4V (lub 7.5V), więc do pełnego naładowania takiej baterii potrzebne jest napięcie ok. 9V. Biorąc pod uwagę, że przetwornica step-down nie generuje zazwyczaj napięć równych napięciu zasilania, należy przyjąć, że minimalne napięcie zasilania, potrzebne chargerowi do naładowania baterii 7.5V, wyniesie ok. 11-12V. Doliczając do tego ok. 5-6V różnicy potencjałów, potrzebnej do przełączenia tranzystorów MOSFET, otrzymujemy wartość 16-18V. Dlatego też konstruktor przyjął, że 20V z zapasem wystarczy do stabilnego działania urządzenia (biorąc pod uwagę m.in. wahania lub bardzo krótkie zaniki napięcia sieci, zakłócenia, tętnienia na liniach zasilających itd).

Po co w takim razie zasilacz jest załączany najpierw do 5V, a potem do 20V, zamiast od razu podać pełne napięcie? Ponieważ gniazdo Combo jest jednocześnie standardowym portem USB, dzięki któremu możemy ładować np. telefon z baterii laptopa, projektant wymusił taką kolejność załączania napięć w celu ochrony przed pojawieniem się napięcia 20V w linii zasilania USB (5V). Napięcie 20V zostanie załączone tylko wtedy, gdy płyta wykryje, że do gniazda Combo podłączony jest zasilacz, a nie telefon. Część chińskich ładowarek ma jednakże napięcie ustawione na stałe na 20V (przy czym jednocześnie na pin USB_ID podawane jest napięcie 3-5V) - takie "oszukiwanie" płyty często skutkuje uszkodzeniem układów U8 oraz U101, o czym niejeden z Was zdążył się już przekonać, sądząc po licznych opisach usterek w płytach NM-A381 na naszym forum ;)

#3 Re: Główna linia zasilania B+ - prośba o wyjaśnienie


przez Pawel2002 15 września 2019, 15:29
Wielkie dzięki za tak wyczerpujące wytłumaczenie.

Re: Główna linia zasilania B+ - prośba o wyjaśnienie


przez Google Adsense [BOT] 15 września 2019, 15:29

Kto przegląda forum

Użytkownicy przeglądający ten dział: Brak zidentyfikowanych użytkowników i 0 gości

_______________________________
Wszelkie prawa zastrzeżone. Zabrania się kopiowania jakichkolwiek treści i elementów witryny bez zezwolenia.
Wszelkie opublikowane na tej stronie znaki handlowe, nazwy marek, produktów czy usług należą do ich prawnych właścicieli i zostały użyte wyłącznie w celach informacyjnych.