Maitinimo kelio valdiklio sistema, naudojant „ltc4412“, norint perjungti pirminę ir pagalbinę galią

Yra daugybė situacijų, kai mūsų grandinės konstrukcijoje yra du maitinimo šaltiniai, tokie kaip adapteris ir akumuliatorius, arba tai gali būti net du kiti maitinimo šaltiniai iš dviejų skirtingų lizdų. Programos reikalavimas gali būti kažkas panašaus į tai, kad maitinimo sutrikimų atveju, naudojant ir papildomą galimą šaltinį, jis visada turi būti įjungtas. Pavyzdžiui, grandinė, kuri maitinama naudojant adapterį, turi pereiti prie akumuliatoriaus arba pagalbinio maitinimo šaltinio, nenutraukiant grandinės veikimo nutrūkus elektros tiekimui.

Šiais aukščiau nurodytais atvejais bus naudinga maitinimo kelio valdiklio grandinė. Iš esmės, galios kelio valdymo grandinė perjungs pagrindinę plokštės galią, priklausomai nuo galimo maitinimo šaltinio, valdydama kelią, iš kur galia patenka į grandinę.

Šiame projekte sukursime specialią galios kelio valdiklio sistemą, kuri perjungs apkrovos energijos įvestį iš pirminės energijos į pagalbinę galią pirminio maitinimo sutrikimo metu ir taip pat vėl pakeis pagalbinį energijos šaltinį į pirminį pirminės energijos atstatymo fazėje.. Tai labai būtina grandinė, kuri turi būti pastatyta palaikyti nenutrūkstamą maitinimo šaltinio būseną, kai įėjimo galia keičiasi iš pirminės į pagalbinę ar pagalbinę į pirminę. Kitaip tariant, jis gali veikti kaip „ UPS“ „Arduino“ ir „Raspberry Pi“ projektams, taip pat gali būti naudojamas keliems akumuliatoriams įkrauti iš vieno įkroviklio.

Reikalavimai

Grandinės reikalavimas nurodytas taip:

Apkrovos srovė bus iki 3A.
Maksimali įtampa bus 12 V adapteriui (pirminė galia) ir 9 V kaip baterija (antrinė galia)

LTC4412 maitinimo kelio valdiklis

Pagrindinis valdiklis, pasirinktas grandinei, yra „ LTC4412“ iš „Analog Devices“ (linijinės technologijos). Tai mažo nuostolio galios kelio valdiklio sistema, automatiškai perjungianti du nuolatinės srovės šaltinius ir supaprastinanti apkrovos pasidalijimo operacijas. Kadangi šis prietaisas palaiko adapterio įtampą nuo 3 voltų iki 28 voltų ir palaiko akumuliatoriaus įtampą nuo 2,5 voltų iki 25 voltų. Taigi jis atitinka aukščiau nurodytą įėjimo įtampos reikalavimą. Į žemiau paveikslėlio, The pinout schema LTC4412 yra shown-

Tačiau jis turi du įvesties šaltinius, vienas yra pagrindinis, o kitas - pagalbinis. Pagrindinis maitinimo šaltinis (mūsų atveju - sienos adapteris) turi prioritetą prieš pagalbinį maitinimo šaltinį (šiuo atveju akumuliatorius). Todėl, kai tik yra pagrindinis maitinimo šaltinis, pagalbinis maitinimo šaltinis bus automatiškai atjungtas. Šių dviejų įėjimo įtampų skirtumas yra tik 20mV. Taigi, jei pagrindinis energijos šaltinis tampa 20 mV didesnis nei pagalbinis energijos šaltinis, apkrova sujungiama su pagrindiniu energijos šaltiniu.

LTC4412 turi du papildomus kaiščius - valdymą ir būseną. Kontrolė kaištis gali būti naudojamas skaitmeniniu būdu kontroliuoti įvesties priversti MOSFET išjungti, o statusas kaištis yra atviro nutekėjimo produkcijos kaištis, kuris gali būti naudojamas nuskandinti 10uA srovės ir gali būti naudojami siekiant kontroliuoti papildomą MOSFET su išorinis rezistorius. Tai taip pat gali būti sąsaja su mikrovaldikliu, kad gautų pagalbinio maitinimo šaltinio buvimo signalą. LTC4412 taip pat užtikrina akumuliatoriaus apsaugą nuo atvirkštinio poliškumo. Bet kadangi mes dirbame su maitinimo šaltiniais, čia taip pat galite patikrinti kitus dizainus, tokius kaip apsauga nuo viršįtampio, viršsrovės apsauga, apsauga nuo atvirkštinio poliškumo, apsauga nuo trumpojo jungimo, karšto keitimo valdiklis ir kt., Kurie gali būti naudingi

Kitas komponentas yra naudoti du P kanalo MOSFET valdant pagalbinius ir pirminius maitinimo šaltinius. Šiuo tikslu FDC610PZ naudojamas kaip P kanalas, -30V, -4.9A MOSFET, tinkantis 3A apkrovos perjungimo veikimui. Jis turi mažą RDS _ON pasipriešinimo 42 mili-omai, kuri tinka ir šioje paraiškoje be papildomo šilumos kriaukle.

Todėl išsamus BOM yra

LTC4412
P-Channel MOSFET- FDC610PZ - 2 vnt
100k rezistorius
2200uF kondensatorius
Relimate jungtis - 3 vnt
PCB

LTC4412 Maitinimo kelio valdiklio grandinės schema

Kontūras turi dvi veikimo sąlygas: viena yra pirminės galios praradimas, o kita - pirminės galios atstatymas. Pagrindinį darbą atlieka valdiklis LTC4412. LTC4412 jungia išėjimo apkrovą su pagalbine galia, kai pirminė maitinimo įtampa krinta 20 mV mažiau nei pagalbinė įtampa. Esant tokiai situacijai, būsenos kaištis panardina srovę ir įjungia pagalbinį MOSFET.

Esant kitoms darbo sąlygoms, kai pirminė įvesties energija viršija 20 mV virš pagalbinio maitinimo šaltinio, apkrova vėl sujungiama su pagrindiniu energijos šaltiniu. Tada būsenos kaištis patenka į atviro nutekėjimo būseną ir išjungs P-Channel MOSFET.

Šios dvi situacijos ne tik automatiškai keičia maitinimo šaltinį, priklausomai nuo pirminio maitinimo sutrikimo, bet ir perjungia, jei pirminė įtampa labai sumažėja.

Jei VIN negauna jokios įtampos, jutimo kaištis maitina vidinę grandinę ir taip pat jaučia pirminio maitinimo bloko įtampą.

Didesnis išėjimo kondensatorius 2200uF 25V užtikrins pakankamą filtravimą išjungimo fazėse. Tuo trumpu laikotarpiu, kai įvyks perjungimas, kondensatorius maitins apkrovą.

PCB plokščių dizainas

Norėdami patikrinti grandinę, mums reikia PCB, nes LTC4412 IC yra SMD pakuotėje. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyta viršutinė lentos pusė

Projektavimas atliekamas kaip vienpusė lenta. PCB taip pat reikalingi 3 laidiniai džemperiai. Taip pat numatomos dvi papildomos įvesties ir išvesties kaištys su valdymu ir būsena susijusioms operacijoms atlikti. Jei reikia, tuose dviejuose kaiščiuose gali būti sąsaja su mikrovaldiklio bloku, tačiau šioje instrukcijoje to nedarysime.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje rodoma apatinė PCB pusė, kur rodomi du Q1 ir Q2 MOSFET. Tačiau MOSFET nereikia papildomų radiatorių, tačiau projektuojant sukurtas PCB radiatorius. Tai sumažins energijos išsklaidymą MOSFET.

Galios kelio valdiklio testavimas

Dviejuose aukščiau pateiktuose vaizduose rodomas maitinimo kelio valdiklio, kuris buvo sukurtas anksčiau, PCB. Tačiau PCB yra rankomis išgraviruota versija ir ji bus skirta tikslui. Komponentai tinkamai lituojami PCB.

Norėdami išbandyti grandinę, prie išėjimo, kuris srovės ima beveik 1 amperą, prijungiama reguliuojama nuolatinė apkrova. Jei neturite skaitmeninės nuolatinės apkrovos, naudodami „Arduino“ taip pat galite sukurti savo reguliuojamą nuolatinės srovės apkrovą.

Bandymų tikslais susidūriau su akumuliatoriaus trūkumu (čia yra „COVID-19“ užrakinimas), todėl naudojamas stendo maitinimo šaltinis, turintis du išėjimus. Vienas kanalas nustatytas į 9 V, o kitas - į 12 V. 12 V kanalas atjungtas, kad būtų galima pamatyti išvesties rezultatą, ir vėl prijungtas kanalas, kad būtų galima patikrinti grandinės veikimą.

Norėdami sužinoti išsamiau, kaip veikia grandinė, galite peržiūrėti toliau pateiktą vaizdo įrašą. Tikiuosi, kad jums patiko projektas ir sužinojote ką nors naudingo. Jei turite klausimų, palikite juos komentarų skiltyje žemiau arba naudokite mūsų forumus kitiems techniniams klausimams.