Систем контролера путање напајања који користи лтц4412 за пребацивање између примарног и помоћног напајања

Много је ситуација када наш дизајн кола има два извора напајања, као што су адаптер и батерија, или чак два друга извора напајања из две различите утичнице. Захтев апликације може бити отприлике као да увек треба да остане УКЉУЧЕН током нестанка струје коришћењем додатног извора напајања који је доступан. На пример, коло које се напаја помоћу адаптера мора да се пребаци на батерију или помоћно напајање без прекида рада кола у случају нестанка струје.

У овим горе поменутим случајевима, круг контролера путање напајања ће бити од помоћи. У основи, круг за контролу пута напајања пребациће главно напајање плоче у зависности од расположивог извора напајања, контролишући путању одакле снага долази у коло.

У овом пројекту ћемо изградити наменски систем контролера путање снаге који ће пребацити улазну снагу оптерећења са примарног напајања на помоћно напајање током прекида примарног напајања и такође поново променити помоћни извор напајања у примарни током фазе обнављања примарне снаге. Ово је врло битно коло које треба да се изгради да подржи непрекидно стање апликације напајања током промене улазне снаге са примарног на помоћно или помоћно на примарно. Другим речима, може да ради попут УПС-а за пројекте Ардуино и Распберри Пи, а може се користити и за више пуњења батерија из једног пуњача.

Захтеви

Захтев за струјним кругом наведен је као испод -

1. Струја оптерећења биће до 3А.
2. Максимални напон ће бити 12В за адаптер (примарно напајање) и 9В као батерија (секундарно напајање)

ЛТЦ4412 Контролер путање напајања

Главни контролер који је изабран за коло је ЛТЦ4412 компаније Аналог Девицес (линеарне технологије). Ово је систем контролера путање напајања са малим губицима који аутоматски пребацује између два извора једносмерне струје и поједностављује операције поделе оптерећења. Како овај уређај подржава напон адаптора у распону од 3 В до 28 В, а подржава напон батерије у распону од 2,5 В до 25 В. Дакле, служи горе наведеном захтеву улазног напона. На доњој слици приказан је дијаграм пиноут- а ЛТЦ4412-

Међутим, има два улазна извора, један је примарни, а други помоћни. Примарни извор напајања (у нашем случају зидни адаптер) има приоритет над помоћним извором напајања (у овом случају батерија). Стога, кад год је присутан примарни извор напајања, помоћни извор напајања ће се аутоматски искључити. Разлика између ова два улазна напона је само 20мВ. Дакле, ако примарни извор напајања добије 20мВ већи од помоћног извора, оптерећење се повеже са примарним извором напајања.

ЛТЦ4412 има две додатне пинове - контролу и статус. ПИН контрола може да се користи за дигитално контролише улаз на силу МОСФЕТ да искључите, док је стање игла је отворени-одвод излаз ПИН који се може користити да потоне 10уА струје и може се користити за контролу додатног МОСФЕТ са спољни отпорник. Ово се такође може повезати са микроконтролером за добијање сигнала присутности помоћног извора напајања. ЛТЦ4412 такође пружа заштиту батерије од обрнутог поларитета. Али пошто радимо са изворима напајања, овде можете погледати и друге дизајне као што су заштита од пренапонског напона, заштита од прекомерне струје, заштита од обрнутог поларитета, заштита од кратког споја, контролер за замену итд.

Друга компонента је употреба два П-Цханнел МОСФЕТ-а за контролу помоћних и примарних извора напајања. У ту сврху, ФДЦ610ПЗ се користи као П канал, -30В, -4,9А МОСФЕТ који је погодан за рад 3А прекидача оптерећења. Има низак РДС _ОН отпор од 42 мили-ома што га чини погодним за ову апликацију без додатног хладњака.

Стога је детаљна спецификација

1. ЛТЦ4412
2. П-Цханнел МОСФЕТ- ФДЦ610ПЗ - 2 ком
3. 100к отпорник
4. 2200уФ кондензатор
5. Релимате конектор - 3 ком
6. ПЦБ

ЛТЦ4412 Дијаграм круга регулатора путање напајања

Коло има два услова рада, један је губитак примарне снаге, а други опоравак примарне снаге. Главни посао обавља контролер ЛТЦ4412. ЛТЦ4412 повезује излазно оптерећење са помоћним напајањем кад год напон примарне снаге падне за 20 мВ мање од помоћног напона. У овој ситуацији статусни пин пригушује струју и укључује помоћни МОСФЕТ.

У осталим радним условима, кад год примарна улазна снага пређе 20 мВ изнад помоћног извора напајања, оптерећење се поново повеже са примарним извором напајања. Статусни пин тада прелази у стање отвореног одвода и искључиће П-Цханнел МОСФЕТ.

Ове две ситуације не само да аутоматски мењају извор напајања у зависности од нестанка примарног напајања, већ и прелазе ако примарни напон значајно падне.

Осигурачки пин пружа напајање унутрашњем колу ако ВИН не добије никакав напон, а такође осећа напон примарне јединице за напајање.

Већи излазни кондензатор од 2200уФ 25В обезбедиће довољну филтрацију током фаза искључивања. У малом времену трајања пребацивања, кондензатор ће напајати оптерећење.

Дизајн ПЦБ плоче

Да бисмо тестирали коло, потребна нам је ПЦБ јер је ЛТЦ4412 ИЦ у СМД пакету. На доњој слици је приказана горња страна плоче -

Дизајн је изведен као једнострана плоча. У ПЦБ-у су такође потребна 3 жична џемпера. Два додатна опционална улазна и излазна пина су такође обезбеђена за управљање и операције повезане са статусом. Јединица микроконтролера може се повезати у та два пина ако је потребно, али то нећемо радити у овом упутству.

На горњој слици приказана је доња страна ПЦБ-а где су приказана два МОСФЕТ-а К1 и К2. Међутим, МОСФЕТ-овима нису потребни додатни хладњаци, али у дизајну је створен хладњак са ПЦБ-ом. То ће смањити расипање снаге кроз МОСФЕТ-ове.

Тестирање контролера путање напајања

На две горње слике приказана је ПЦБ претходно дизајнираног регулатора путање напајања. Међутим, ПЦБ је ручно угравирана верзија и она ће послужити сврси. Компоненте се правилно леме у ПЦБ.

Да би се испитало коло, подесиво једносмерно оптерећење је повезано преко излаза који црпи скоро 1 А струје. Ако немате дигитално једносмерно оптерећење, такође можете да направите сопствено подесиво једносмерно оптерећење користећи Ардуино.

Ради тестирања, суочио сам се са недостатком батерије (овде је ЦОВИД-19 закључана), па се стога користи напајање са стоног напајања које има два излаза. Један канал је подешен на 9В, а други на 12В. Канал од 12 В је искључен да би се видео резултат на излазу и поново повезан канал за проверу перформанси кола.

Можете погледати доњи видео линк за детаљну демонстрацију рада кола. Надам се да сте уживали у пројекту и научили нешто корисно. Ако имате било каквих питања, оставите их у одељку за коментаре испод или користите наше форуме за друга техничка питања.