- Cerințe
- LTC4412 Power Path Controller
- Diagrama circuitului controlerului căii de alimentare LTC4412
- Proiectarea plăcilor PCB
- Testarea controlerului căii de alimentare
Există multe situații în care proiectarea circuitului nostru are două surse de alimentare, cum ar fi un adaptor și o baterie sau poate fi chiar și alte două surse de alimentare de la două prize diferite. Cerința aplicației poate fi ceva de genul că ar trebui să rămână întotdeauna PORNIT în timpul întreruperilor de curent prin utilizarea și sursa de alimentare suplimentară disponibilă. De exemplu, un circuit alimentat cu ajutorul unui adaptor trebuie să treacă la o baterie sau la o sursă de alimentare auxiliară fără a întrerupe funcționarea circuitului în cazul unei întreruperi a curentului.
În aceste cazuri menționate mai sus, un circuit de control al căii de alimentare va fi de ajutor. Practic, un circuit de control al căii de alimentare va comuta puterea principală a plăcii de circuite în funcție de sursa de alimentare disponibilă, controlând calea de unde intră puterea în circuit.
În acest proiect, vom construi un sistem dedicat de control al căii de alimentare care va comuta puterea de intrare a încărcăturii de la puterea primară la puterea auxiliară în timpul întreruperii alimentării primare și, de asemenea, va schimba din nou sursa de alimentare auxiliară la primară în timpul fazei de restaurare a puterii primare. Acesta este un circuit foarte esențial care trebuie construit pentru a susține starea aplicației de alimentare neîntreruptă în timpul în care puterea de intrare se schimbă de la primar la auxiliar sau auxiliar la primar. Cu alte cuvinte, poate funcționa ca UPS pentru proiectele Arduino și Raspberry Pi și poate fi folosit și pentru încărcarea mai multor baterii de la un singur încărcător.
Cerințe
Cerința circuitului este specificată mai jos-
- Curentul de încărcare va fi de până la 3A.
- Tensiunea maximă va fi de 12V pentru un adaptor (alimentare primară) și 9V ca baterie (alimentare secundară)
LTC4412 Power Path Controller
Controlerul principal care este selectat pentru circuit este LTC4412 de la Analog Devices (tehnologii liniare). Acesta este un sistem de control al căii de alimentare cu pierderi reduse care comută automat între două surse de curent continuu și simplifică operațiunile de partajare a sarcinii. Deoarece acest dispozitiv acceptă tensiunea adaptorului variază de la 3 volți la 28 volți și acceptă tensiunea bateriei variază de la 2,5 volți la 25 volți. Astfel, îndeplinește cerința de mai sus a tensiunii de intrare. In mai jos imagini, cu diagrama pinout de LTC4412 este shown-
Cu toate acestea, are două surse de intrare, una este prima, iar cealaltă este auxiliară. Sursa de alimentare primară (adaptorul de perete în cazul nostru) are prioritate față de sursa de alimentare auxiliară (bateria în acest caz). Prin urmare, ori de câte ori este prezentă sursa de alimentare primară, sursa de alimentare auxiliară se va deconecta automat. Diferența dintre aceste două tensiuni de intrare este de numai 20mV. Astfel, dacă sursa de alimentare primară devine cu 20mV mai mare decât sursa de alimentare auxiliară, sarcina se conectează la sursa de alimentare primară.
LTC4412 are doi pini suplimentari - Control și stare. PIN - ul de control poate fi utilizat pentru a controla digital de intrare pentru a forța MOSFET pentru a opri, în timp ce PIN - ul de stare este o ieșire pini-scurgere deschis care poate fi folosit pentru a scufunda 10uA de curent și poate fi folosit pentru a controla un MOSFET suplimentar cu un rezistor extern. Acest lucru poate fi, de asemenea, interfațat cu un microcontroler pentru obținerea semnalului de prezență al sursei de alimentare auxiliare. LTC4412 oferă, de asemenea, protecție împotriva polarității inverse pentru baterie. Dar, deoarece lucrăm cu surse de alimentare, aici puteți verifica și alte modele, cum ar fi protecția la supratensiune, protecția la supracurent, protecția împotriva polarității inverse, protecția împotriva scurtcircuitului, controlerul Hot Swap etc., care ar putea fi utile
O altă componentă este utilizarea a două MOSFET-uri P-Channel pentru controlul surselor de alimentare auxiliare și primare. În acest scop, FDC610PZ este utilizat ca un canal P, -30V, -4,9A MOSFET care este potrivit pentru funcționarea 3A de comutare de sarcină. Are o rezistență RDS ON redusă de 42 mili-ohmi, ceea ce îl face potrivit pentru această aplicație fără un radiator suplimentar.
Prin urmare, lista detaliată este
- LTC4412
- P-Channel MOSFET- FDC610PZ - 2 buc
- Rezistor 100k
- Condensator 2200uF
- Conector relimate - 3 buc
- PCB
Diagrama circuitului controlerului căii de alimentare LTC4412
Circuitul are două condiții de funcționare, una este pierderea puterii primare, iar cealaltă este recuperarea puterii primare. Lucrarea majoră o face controlerul LTC4412. LTC4412 conectează sarcina de ieșire cu puterea auxiliară ori de câte ori tensiunea de alimentare primară scade cu 20 mV mai puțin decât tensiunea de alimentare auxiliară. În această situație, pinul de stare se scufundă curent și pornește MOSFET-ul auxiliar.
În alte condiții de lucru, ori de câte ori intrarea de energie primară depășește 20 mV deasupra sursei de alimentare auxiliare, sarcina este din nou conectată la sursa de alimentare primară. Pinul de stare intră apoi în starea de golire deschisă și va opri MOSFET-ul P-Channel.
Aceste două situații nu numai că schimbă automat sursa de alimentare în funcție de întreruperea alimentării primare, ci și comută în cazul în care tensiunea primară scade semnificativ.
Pinul de detectare furnizează energie circuitelor interne dacă VIN nu obține tensiune și, de asemenea, detectează tensiunea unității de alimentare primare.
Condensatorul de ieșire mai mare de 2200uF 25V va asigura o filtrare suficientă în timpul fazelor de oprire. La durata redusă în care a avut loc comutarea, condensatorul va furniza energie sarcinii.
Proiectarea plăcilor PCB
Pentru a testa circuitul, avem nevoie de un PCB, deoarece LTC4412 IC se află în pachetul SMD. În imaginea de mai jos este afișată partea superioară a plăcii-
Proiectarea se face ca o placă unilaterală. Există 3 jumperi de sârmă, de asemenea, necesari în PCB. Două intrări opționale suplimentare și pini de ieșire sunt, de asemenea, furnizate pentru operațiuni legate de control și stare. O unitate de microcontroler poate fi interfațată în acei doi pini, dacă este necesar, dar nu vom face acest lucru în acest tutorial.
În imaginea de mai sus, partea de jos a PCB-ului este afișată unde sunt afișate două MOSFET-uri de Q1 și Q2. Cu toate acestea, MOSFET-urile nu necesită radiatoare suplimentare, dar în proiectare este creat radiatorul PCB. Acestea vor reduce disiparea puterii pe MOSFET-uri.
Testarea controlerului căii de alimentare
Cele două imagini de mai sus arată PCB-ul controlerului căii de alimentare care a fost proiectat anterior. Cu toate acestea, PCB este o versiune gravată manual și va servi scopului. Componentele sunt lipite corespunzător în PCB.
Pentru a testa circuitul, o sarcină DC reglabilă este conectată la ieșirea care trage aproape 1 Amp de curent. Dacă nu aveți o încărcare digitală DC, puteți, de asemenea, să vă construiți propria încărcare DC ajustabilă folosind Arduino.
În scopuri de testare, m-am confruntat cu o lipsă a bateriei (aici este blocarea COVID-19) și, prin urmare, se utilizează o sursă de alimentare pe bancă, care are două ieșiri. Un canal este setat la 9V, iar celălalt este setat la 12V. Canalul de 12V este deconectat pentru a vedea rezultatul pe ieșire și reconectat canalul pentru a verifica performanța circuitului.
Puteți consulta videoclipul legat mai jos pentru o demonstrație detaliată a modului în care funcționează circuitul. Sper că ți-a plăcut proiectul și ai învățat ceva util. Dacă aveți întrebări, lăsați-le în secțiunea de comentarii de mai jos sau folosiți forumurile noastre pentru alte întrebări tehnice.