战天分享~后备电源引发的思考~暨OR-ing电路可行性分析 补充实验视频

younickchen

近期直机后备电源非常火热，因为大家都知道了他的好处：
1，防止BEC空中损坏失控炸鸡，当BEC空中损坏情况下，后备电源可以继续供电给陀螺仪和舵机，安全迫降；
2，防止动力电插头脱焊完全失控炸鸡，当动力电插头脱焊，BEC和动力全部没有了，完全失控了，后备电源可以继续供电给陀螺仪和舵机，安全迫降；
3，分担BEC供电压力，当BEC大功率输出降压时，后备电源可以帮助BEC一起输出，减小降压；
4，减小、缓冲舵机的反电动势。
然而，鱼和熊掌不可兼得，有得必有失，那么失在哪里呢？
那就是后备电源电流倒灌，烧毁BEC。据本人所知，已经有3起后备电源倒灌进BEC的案例，都是操作不慎造成的。人食五谷，孰能无过，总有疏忽的时候。3起案例中，第一起是好赢V3-100A，第二起是好赢V4-160A，这2起案例都是后备电源倒灌进BEC，后烧毁了电调。第三起是蝎子200A，因为倒灌进BEC时间较短，及时发现，所以侥幸逃过了，人品好呀。
那么为什么后备电源的电流会倒灌进BEC呢？

见下图，不管是P-MOS还是N-MOS，大多会有一个寄生二极管存在（也有个别mos不存在寄生二极管）。P-MOS正向导通方向应该是源极S流向漏极D，但在P-MOS内部存在着一个反向的寄生二极管，他的电流方向是漏极D流向源极S，就是在不管在正向导通和不导通状态下，电流方向都可以从漏极D流向源极S。说得再通熟易懂一点，就是原来设计的输出的，可以无条件的倒灌回去。N-MOS也一样，见图，不重复详细说明。


现在我们知道了倒灌是无条件可以倒灌的，那么倒灌会不会损坏电调呢？
这就要看情况了和人品了。无条件倒灌是不可避免的，如果后备电源的电仅仅倒灌进BEC，是没什么问题的，就算倒灌一天也不会有问题。可怕的是疏忽大意，不小心关闭了熄火开关，启动了电机，就是后备电源的电倒灌进BEC，然后又流出，去启动了电机，这样BEC就要被烧坏了。BEC的MOS多小啊，怎么能扛得住启动一个电机呢，肯定要烧了。上述2起烧毁BEC的案例就是这样引起的，没烧坏的蝎子200A运气好，发现及时，立即打开熄火，还好没有烧。
所以要防止后备电源倒灌烧毁BEC，一就是要我们自己防范，在接着后备电源时候，千万别关闭熄火，启动电机。二就是靠硬件防范了。所以国产精品好赢电调发现这个问题后，在V4.1 200A版本改进了BEC防倒灌设计，不会烧毁BEC。
特别注意，还有一种情况，再没有及时反应情况下，也可能倒灌造成烧毁BEC。
就是上述第二种情况发生（当动力电插头脱焊，BEC和动力全部没有了，完全失控了，后备电源可以继续供电给陀螺仪和舵机，安全迫降），这种情况下，动力电断开，后备电源开始供电迫降，并且后备电源电流倒灌进BEC，当还没来得及切熄火的话，后备电源的电会倒灌进BEC后再输出让电机继续运行，这样的话，BEC就烧毁了。

但是目前市面上好赢V3,V4以及蝎子很多电调还是没有硬件上的防倒灌设计，怎么办呢？重点来了，二极管不是就是单向导通的吗，加一个二极管不就好了嘛！
二极管的种类很多，用的最多的是肖特二极管，电路简单，直接加在电路正向导通就可以。但是也存在一个我们模型很忌讳的问题，也是所有电路工程师很头疼的问题，就是降压。质量好的肖特二极管低功耗工作状态最低降压可以达到0.2V，中等功耗工作状态降压可以达到0.3V，功耗稍微大一点，降压可以达到0.5V，那么大。。。我也是昨天实验了才知道尽然有那么大的降压。实验所用的二极管是20A45V的肖特二极管，在只上电，不打舵情况下，回传显示降压0.2V，慢速打舵降压0.3V，稍微（只是稍微）快一点打舵降压0.5V。
我们简单算一下功耗，好赢160A的BEC输出10A，我们打个8折，算是8A，0.5V的降压*8A=4W功耗，就是如果加一个二极管的确可行，但是损失的就是功耗，舵机速度变慢，原来BEC开7.4V，现在只有6.9V了，原来开8V，现在只有7.5V了，而且还被二极管消耗掉很多功率，显然不是最佳的方案。
什么硬件才是可防止BEC倒灌的最佳方案呢？重点中的重点来了，{:1_34:}这就是OR-ing电路的应用。
我们回顾一下刚才的MOS寄生二极管吧。MOS反向导通的寄生二极管一直存在的，可以无条件导通，那么正向导通呢，就不是那么简单的了，需要一定条件才可以导通的。那我们不就可以利用这个特性，需要常导通的方向我们就利用MOS反向导通的寄生二极管的方向，防止倒灌的方向我们就不满足他导通的条件，这样不是就可以了吗，而且最大的优点是MOS寄生二极管在一定条件下的反向导通内阻极低，降压极低，功耗极少，经本人实验测试，降压在0.01V-0.02V之间。简单折中计算，8A*0.015V=0.12W的功耗。完全可以满足我们的最佳方案。
我们看下电路图吧。

图中的一颗MOS系P-MOS。P-MOS正向导通的条件是VG<VS，当VGS相等情况下，MOS正向不能导通。那么我们就可以这样做，电调BEC输出就利用MOS的寄生二极管特性，电调BEC防止倒灌，用P-MOS的VGS相等不能正向导通的方式来实现，而这个P-MOS的VG栅极电压接高电平还是低电平，完全由一个芯片就可以控制。
经本人实验完全能胜任BEC防倒灌的最佳方案，从电调插头开始就防倒灌，后备电源的电流连风扇这里都倒灌不到，而且看BEC回传电压，看不出有降压的表现。
但是，因为电调本身没有防倒灌设计，所以这个防倒灌设计电路只能加在电调BEC输出线外面，像延长线一样加一根。看下测试视频吧

lyx9号替身

技术贴

见客

顶起！喜欢这样的贴

小灰侠

厉害

litong_874

既然成品电调BEC里的MOS损坏概率都不能忽略不计了，你这后加的MOS难道就不会坏了吗？

younickchen

litong_874 发表于 2019-10-30 15:16
既然成品电调BEC里的MOS损坏概率都不能忽略不计了，你这后加的MOS难道就不会坏了吗？

如果你看懂这篇文章了，你就不会这么问了，再简单一点说就是，mos变成了一个二极管，只能单向导通，倒灌是不通的，在外加的这个mos这里就拦截了，怎么会坏呢，是不是这个道理

wangxuesen

不懂文字，楼主分享一下图片怎么接，接什么型号

younickchen

目前没有成品卖，我只是在这里分享一下后备电源最好加一个这个防倒灌mos的理念和方法。当然如果模友真的确需要的话，我会在自己能力范围内，尽可能满足模友需要。
要做成我们模型能用的成品的话，等于BEC输出的插头这里多了一个对接插头和延长线。

younickchen

wangxuesen 发表于 2019-10-30 15:54
不懂文字，楼主分享一下图片怎么接，接什么型号

目前没有成品卖，我只是在这里分享一下后备电源最好加一个这个防倒灌mos的理念和方法。当然如果模友真的确需要的话，我会在自己能力范围内，尽可能满足模友需要。
要做成我们模型能用的成品的话，等于BEC输出的插头这里多了一个对接插头和延长线。

sora

楼主说的是不是天蝎星后备电源的原理

wangxuesen

younickchen 发表于 2019-10-30 15:59
目前没有成品卖，我只是在这里分享一下后备电源最好加一个这个防倒灌mos的理念和方法。当然如果模友真的 ...

做一个啊

wangxuesen

younickchen 发表于 2019-10-30 15:59
目前没有成品卖，我只是在这里分享一下后备电源最好加一个这个防倒灌mos的理念和方法。当然如果模友真的 ...

或者教教怎么做

Tornado0228

技术贴必须顶！

litong_874

younickchen 发表于 2019-10-30 15:21
如果你看懂这篇文章了，你就不会这么问了，再简单一点说就是，mos变成了一个二极管，只能单向导通，倒灌 ...

简单一点说就是，你要用一个理论上不会坏的东西去预防另一个理论上不会坏的东西万一坏了的情况，是不是这个道理？
这种逻辑在工程上一推就倒，这就是为什么我没看完这文章就会提出疑问的根据。

younickchen

litong_874 发表于 2019-10-30 18:36
简单一点说就是，你要用一个理论上不会坏的东西去预防另一个理论上不会坏的东西万一坏了的情况，是不是这 ...

“你要用一个理论上不会坏的东西去预防另一个理论上不会坏的东西万一坏了的情况”，这句话是你表达错了还是你理解错了，这样的话好赢V4.1 200a BEC防倒灌没必要升级？
为什么说预防另一个理论上不会坏的东西，为什么是理论上不会坏，理论上就是会坏，更不用说实际操作了。不信你随便找一个大功率的mos，用不着很大功率反向导通试试看，点一点焊锡在上面，2秒钟焊锡必融化，mos肯定会烧。

dalei1999

说一句不中听的话，好好练习飞行技术，别瞎折腾。因为电调空中损坏而失去BEC的概率非常小。当然，纯技术讨论bec后备电源的制作，必须要顶，技术贴越来越少了！

younickchen

dalei1999 发表于 2019-10-30 18:50
说一句不中听的话，好好练习飞行技术，别瞎折腾。因为电调空中损坏而失去BEC的概率非常小。当然，纯技术讨 ...

谢谢提醒，近期上海进博会禁 飞，练习少了，参加比赛也少了。比赛看多了，参加多了，越来越没兴趣了，心也寒了，有点看穿了，今后就凭兴趣飞飞吧，飞到哪里是哪里，想到折腾什么就折腾什么，玩玩吧

younickchen

wangxuesen 发表于 2019-10-30 16:45
或者教教怎么做

这个不像后备电源可以手工制作，这个要制作电路板，做成很小很小，人工没法做的。要做也是为少数几个需要的好友，画好电路板，小批量加工的。借此楼也回复其它模友，想到这个隐患和解决方法，纯属情怀。是真心诚意把隐患告诉大家，并想办法解决，还是别有用心，群众眼睛是雪亮的。
如果说有人提出这个方法不好，那么请提出你的建议，我们一起探讨。

younickchen

Tornado0228 发表于 2019-10-30 18:30
技术贴必须顶！

感谢支持鼓励

kiki_sdj

看懂了，就是在电调BEC输出插头前面接一个MOS管，利用MOS管的寄生二极管给舵机接收供电，但是用普通二级管压降会很多，用这个MOS管自带的压降很小，同时MOS管的D极接BEC端，S极接后备电源输出端，只要控制MOS管的VG电压等于VS，MOS管的S极和D极就不能正向导通，从而实现后备BEC电流没法倒灌进电调BEC。大体思路很好。但是楼主提到还要控制VG电压靠一个芯片这个有点不解。直接把VG和VS并联不就可以做到电压相等了吗？可以省略控制芯片了。也就是让这个MOS正向始终不能正向导通，我只要用他的寄生二级管。