- Requisits
- Controlador de camí d'alimentació LTC4412
- Diagrama del circuit del controlador del camí d'alimentació LTC4412
- Disseny de taulers PCB
- Proves del controlador del camí d'alimentació
Hi ha moltes situacions en què el disseny del nostre circuit té dues fonts d’alimentació, com ara un adaptador i una bateria, o fins i tot poden ser altres dues fonts d’alimentació de dos endolls diferents. El requisit de l'aplicació pot ser semblant a que sempre hagi de romandre activat durant les falles de corrent mitjançant l'ús d'una font d'alimentació addicional disponible. Per exemple, un circuit que s’alimenta mitjançant un adaptador ha de canviar a una bateria o una font d’alimentació auxiliar sense interrompre el funcionament del circuit en cas de fallada d’alimentació.
En aquests casos esmentats, us ajudarà un circuit de control de ruta d’alimentació. Bàsicament, un circuit de control del recorregut d’alimentació canviarà la potència principal de la placa de circuits en funció de la font d’energia disponible controlant el recorregut des d’on entra l’energia al circuit.
En aquest projecte, crearem un sistema de control de trajectòria d’alimentació dedicat que canviarà l’entrada d’alimentació de la càrrega d’alimentació primària a l’alimentació auxiliar durant la fallada d’alimentació primària i també canviarà de nou la font d’alimentació auxiliar a primària durant la fase de restauració d’alimentació primària.. Aquest és un circuit molt essencial per construir per donar suport a l' estat d'aplicació de la font d'alimentació ininterrompuda durant el canvi de potència d'entrada de primària a auxiliar o auxiliar a la primària. Dit d’una altra manera, pot funcionar com UPS per a projectes Arduino i Raspberry Pi i també es pot utilitzar per carregar diverses bateries des d’un sol carregador.
Requisits
El requisit del circuit s’especifica a continuació:
- El corrent de càrrega serà de fins a 3A.
- El voltatge màxim serà de 12V per a un adaptador (alimentació primària) i de 9V com a bateria (alimentació secundària)
Controlador de camí d'alimentació LTC4412
El controlador principal seleccionat per al circuit és el LTC4412 de Analog Devices (tecnologies lineals). Es tracta d’un sistema de control de trajectòria d’alimentació de baixa pèrdua que commuta automàticament entre dues fonts de CC i simplifica les operacions de compartició de càrrega. Com que aquest dispositiu admet els voltatges de l'adaptador de 3 volts a 28 volts i admet els voltatges de la bateria de 2,5 a 25 volts. Per tant, compleix el requisit anterior de la tensió d'entrada. En el següent imatge, el diagrama de pinout de LTC4412 és shown-
Tanmateix, té dues fonts d’entrada, una és la principal i l’altra és l’auxiliar. La font d'alimentació principal (adaptador de paret en el nostre cas) té prioritat sobre la font d'alimentació auxiliar (en aquest cas, la bateria). Per tant, sempre que hi hagi la font d'alimentació principal, la font d'alimentació auxiliar es desconnectarà automàticament. La diferència entre aquestes dues tensions d’entrada és de només 20 mV. Per tant, si la font d'alimentació primària augmenta 20 mV més que la font d'alimentació auxiliar, la càrrega es connecta amb la font d'alimentació principal.
El LTC4412 té dos pins addicionals: control i estat. El pin de control es pot utilitzar per controlar digitalment l'entrada per forçar el MOSFET a apagar-se, mentre que el pin d'estat és un pin de sortida de drenatge obert que es pot utilitzar per enfonsar 10uA de corrent i es pot utilitzar per controlar un MOSFET addicional amb un resistència externa. Això també es pot connectar amb un microcontrolador per obtenir el senyal de presència de la font d'alimentació auxiliar. LTC4412 també proporciona protecció contra polaritat inversa per a la bateria. Però com que estem treballant amb fonts d’alimentació, aquí també podeu consultar altres dissenys com Protecció contra sobretensió, Protecció contra sobrecorrent, Protecció contra polaritat inversa, Protecció contra curtcircuits, Controlador d’intercanvi en calent, etc., que poden ser útils.
Un altre component és utilitzar dos MOSFET de canal P per controlar les fonts d’energia auxiliar i primària. Amb aquest propòsit, FDC610PZ s'utilitza com a canal P, MOSFET de -30V, -4,9A que és adequat per al funcionament de 3A de commutació de càrrega. Té una baixa resistència RDS ON de 42 mili-ohms, cosa que el fa adequat per a aquesta aplicació sense dissipador de calor addicional.
Per tant, el BOM detallat és
- LTC4412
- MOSFET de canal P- FDC610PZ - 2 unitats
- Resistència de 100 k
- Condensador de 2200uF
- Connector relimate - 3 unitats
- PCB
Diagrama del circuit del controlador del camí d'alimentació LTC4412
El circuit té dues condicions de funcionament, una és la pèrdua de potència primària i l’altra és la recuperació de potència primària. El treball principal el realitza el controlador LTC4412. El LTC4412 connecta la càrrega de sortida amb l’alimentació auxiliar sempre que la tensió d’alimentació primària cau 20 mV menys que la tensió d’alimentació auxiliar. En aquesta situació, el pin d'estat s'enfonsa actualment i engega el MOSFET auxiliar.
En altres condicions de treball, sempre que l’entrada d’alimentació primària supera 20 mV per sobre de la font d’energia auxiliar, la càrrega es torna a connectar amb la font d’energia primària. A continuació, el pin d'estat passa a la condició de drenatge obert i apagarà el MOSFET de canal P.
Aquestes dues situacions no només canvien automàticament la font d’alimentació en funció de la fallada d’alimentació primària, sinó que també canvien si la tensió primària baixa significativament.
El pin sensible proporciona energia als circuits interns si el VIN no obté cap tensió i també detecta la tensió de la unitat d'alimentació primària.
El condensador de sortida més gran de 2200uF 25V proporcionarà una filtració suficient durant les fases d’apagada. Quan es produeix el canvi de poc temps, el condensador proporcionarà energia a la càrrega.
Disseny de taulers PCB
Per provar el circuit, necessitem un PCB perquè l'IC LTC4412 es troba al paquet SMD. A la imatge inferior, es mostra la part superior del tauler.
El disseny es fa com un tauler d’una cara. També hi ha 3 ponts de cable al PCB. També es proporcionen dues entrades i pins de sortida opcionals per a les operacions relacionades amb el control i l'estat. Si es requereix, es pot connectar una unitat de microcontrolador en aquests dos pins, però no ho farem en aquest tutorial.
A la imatge superior, es mostra la part inferior del PCB on es mostren dos MOSFET de Q1 i Q2. No obstant això, els MOSFET no requereixen dissipadors de calor addicionals, però en el disseny es crea el dissipador de calor del PCB. Això reduirà la dissipació d'energia a través dels MOSFET.
Proves del controlador del camí d'alimentació
Les dues imatges anteriors mostren el PCB del controlador del camí d'alimentació que es va dissenyar anteriorment. No obstant això, el PCB és una versió gravada a mà i servirà per al propòsit. Els components s’estan soldant correctament al PCB.
Per provar el circuit, es connecta una càrrega de CC ajustable a la sortida que consumeix gairebé 1 Amp de corrent. Si no teniu una càrrega de CC digital, també podeu crear la vostra pròpia càrrega de CC ajustable mitjançant Arduino.
A efectes de proves, em vaig enfrontar a una manca de bateria (aquí es troba el bloqueig COVID-19) i, per tant, s’utilitza una font d’alimentació de banc que té dues sortides. Un canal està definit a 9V i l’altre a 12V. El canal de 12V es desconnecta per veure el resultat a la sortida i torna a connectar-lo per comprovar el rendiment del circuit.
Podeu veure el vídeo enllaçat a continuació per obtenir una demostració detallada del funcionament del circuit. Espero que us hagi agradat el projecte i hàgiu après alguna cosa útil. Si teniu alguna pregunta, deixeu-les a la secció de comentaris a continuació o utilitzeu els nostres fòrums per a altres qüestions tècniques.