Birincil ve yardımcı güç arasında geçiş yapmak için ltc4412 kullanan güç yolu denetleyici sistemi

Devre tasarımımızın bir adaptör ve bir pil gibi iki güç kaynağına sahip olduğu veya hatta iki farklı prizden iki başka güç kaynağı olabileceği birçok durum vardır. Uygulamanın gerekliliği, elektrik kesintileri sırasında mevcut ek güç kaynağı kullanılarak her zaman AÇIK kalması gerektiği gibi bir şey olabilir. Örneğin, bir adaptör kullanılarak çalıştırılan bir devrenin, bir elektrik kesintisi durumunda devrenin çalışmasını kesintiye uğratmadan bir bataryaya veya yardımcı bir güç kaynağına geçmesi gerekir.

Yukarıda belirtilen bu durumlarda, bir Güç Yolu Kontrol Devresi yardımcı olacaktır. Temel olarak, bir güç yolu kontrol devresi, gücün devreye girdiği yolu kontrol ederek mevcut güç kaynağına bağlı olarak devre kartının ana gücünü değiştirecektir.

Bu projede, birincil güç kesintisi sırasında yükün güç girişini birincil güçten yardımcı güce geçirecek ve ayrıca birincil güç geri yüklenen fazda güç kaynağını yedek güç kaynağına değiştirecek özel bir güç yolu denetleyici sistemi oluşturacağız.. Bu, giriş gücünün birincilden yardımcıya veya yardımcıdan birinciye değişmesi sırasında kesintisiz güç kaynağı uygulama durumunu desteklemek için inşa edilmesi gereken çok önemli bir devredir. Yani Arduino ve Raspberry Pi Projeleri için UPS gibi çalışabilir ve tek bir şarj cihazından birden fazla akünün şarj edilmesi için de kullanılabilir.

Gereksinimler

Devrenin gerekliliği aşağıda belirtilmiştir.

1. Yük akımı 3A'ya kadar olacaktır.
2. Bir adaptör (birincil güç) için maksimum voltaj 12V ve pil olarak (ikincil güç) 9V olacaktır.

LTC4412 Güç Yolu Denetleyicisi

Devre için seçilen ana kontrolör, Analog Cihazlardan (doğrusal teknolojiler) LTC4412'dir. Bu, iki DC kaynağı arasında otomatik olarak geçiş yapan ve yük paylaşım işlemlerini basitleştiren düşük kayıplı bir güç yolu denetleyici sistemidir. Bu cihaz 3 volt ile 28 volt arasında değişen adaptör voltaj aralıklarını desteklediğinden ve 2,5 volt ile 25 volt arasındaki pil voltajı aralıklarını destekler. Böylece, giriş voltajının yukarıdaki gereksinimine hizmet eder. Resmin altında ise, LTC4412 pin dizilimi diyagramıdır konumlanmasıyla, ortadan yönlendirilir olduğu

Bununla birlikte, biri birincil, diğeri yardımcı olmak üzere iki giriş kaynağı vardır. Birincil güç kaynağı (bizim durumumuzda duvar adaptörü) yardımcı güç kaynağına göre önceliğe sahiptir (bu durumda pil). Bu nedenle, birincil güç kaynağı mevcut olduğunda, yardımcı güç kaynağı otomatik olarak kesilecektir. Bu iki giriş voltajı arasındaki fark sadece 20mV'dir. Böylece, birincil güç kaynağı yardımcı güç kaynağından 20 mV daha yüksek olursa, yük birincil güç kaynağına bağlanır.

LTC4412'nin iki ek pimi vardır - Kontrol ve durum. Kontrol pimi ise, dijital devre dışı bırakmak için MOSFET zorlamak için giriş kontrol etmek için kullanılabilir durum pim akımın 10uA lavabo için kullanılabilir ve ek bir MOSFET kontrol etmek için kullanılan bir açık-boşaltma çıkış pimdir harici direnç. Bu ayrıca, yardımcı güç kaynağının mevcudiyet sinyalini almak için bir mikrodenetleyici ile arayüzlenebilir. LTC4412 ayrıca Pil için ters polarite koruması sağlar. Ancak güç kaynakları ile çalıştığımız için, burada Aşırı Gerilim Koruması, Aşırı Akım Koruması, Ters polarite Koruması, Kısa Devre Koruması, Çalışır Durumda Değiştirilebilen denetleyici gibi diğer tasarımları da inceleyebilirsiniz.

Diğer bir bileşen, yardımcı ve birincil güç kaynaklarını kontrol etmek için iki P-Kanal MOSFET kullanmaktır. Bu amaçla FDC610PZ, 3A yük anahtarlama işlemine uygun P kanalı, -30V, -4.9A MOSFET olarak kullanılır. 42 mili ohm'luk düşük RDS _ON direncine sahiptir, bu da onu ek bir soğutucu olmadan bu uygulamaya uygun hale getirir.

Bu nedenle, ayrıntılı ürün reçetesi-

1. LTC4412
2. P-Channel MOSFET- FDC610PZ - 2 adet
3. 100k direnç
4. 2200uF kapasitör
5. Relimate konektörü - 3 adet
6. PCB

LTC4412 Güç Yolu Kontrol Cihazı Devre Şeması

Devre biri, iki çalışma koşullarına sahip primer güç kaybı ve diğeri birinci güç geri kazanımı. Ana iş, kontrolör LTC4412 tarafından yapılır. LTC4412, birincil güç voltajı yardımcı güç voltajından 20 mV daha az düştüğünde çıkış yükünü yardımcı güce bağlar. Bu durumda, durum pini akımı çeker ve yardımcı MOSFET'i açar.

Diğer çalışma koşullarında, birincil güç girişi yardımcı güç kaynağının 20 mV üzerine çıktığında, yük yeniden birincil güç kaynağına bağlanır. Durum pini daha sonra açık boşaltma durumuna geçer ve P-Kanal MOSFET'i kapatır.

Bu iki durum, birincil güç kesintisine bağlı olarak güç kaynağını otomatik olarak değiştirmekle kalmaz, aynı zamanda birincil voltaj önemli ölçüde düşerse geçiş yapar.

VIN herhangi bir voltaj almazsa ve ayrıca birincil güç kaynağı biriminin voltajını algılarsa, algılama pimi iç devreye güç sağlar.

2200uF 25V'luk daha büyük çıkış kondansatörü, kapatma aşamaları sırasında yeterli filtreleme sağlayacaktır. Geçişin gerçekleşeceği kısa sürede, kapasitör yüke güç sağlayacaktır.

PCB Kartı Tasarımı

Devreyi test etmek için bir PCB'ye ihtiyacımız var çünkü LTC4412 IC SMD paketinde. Aşağıdaki resimde, panonun üst tarafı gösterilmektedir.

Tasarım tek taraflı bir tahta olarak yapılır. PCB'de ayrıca gerekli olan 3 telli jumper vardır. Kontrol ve durumla ilgili işlemler için iki ek isteğe bağlı giriş ve çıkış pini de sağlanmıştır. Gerekirse bir mikro denetleyici birimi bu iki pime bağlanabilir, ancak bunu bu eğitimde yapmayacağız.

Yukarıdaki resimde, Q1 ve Q2'nin iki MOSFET'inin görüntülendiği PCB'nin alt tarafı gösterilmektedir. Bununla birlikte, MOSFET'ler ek ısı emici gerektirmez, ancak tasarımda PCB ısı emici oluşturulmuştur. Bunlar MOSFET'lerdeki güç dağılımını azaltacaktır.

Güç Yolu Denetleyici Testi

Yukarıdaki iki resim, daha önce tasarlanan güç yolu kontrol cihazının PCB'sini göstermektedir. Bununla birlikte, PCB elle oyulmuş bir versiyondur ve amaca hizmet edecektir. Bileşenler PCB'de düzgün bir şekilde lehimleniyor.

Devreyi test etmek için, neredeyse 1 Amp akım çeken çıkışa Ayarlanabilir bir DC yükü bağlanır. Dijital DC yükünüz yoksa Arduino'yu kullanarak kendi Ayarlanabilir DC yükünüzü de oluşturabilirsiniz.

Test amacıyla, pil yetersizliği ile karşılaştım (burada COVID-19 kilitleniyor) ve bu nedenle iki çıkışı olan bir tezgah güç kaynağı kullanılıyor. Kanallardan biri 9V'a, diğeri ise 12V'a ayarlanmıştır. Çıkıştaki sonucu görmek için 12V kanal bağlantısı kesilir ve devrenin performansını kontrol etmek için kanala yeniden bağlanır.

Devrenin nasıl çalıştığının ayrıntılı gösterimi için aşağıda bağlantısı verilen videoya göz atabilirsiniz. Umarım projeden keyif almış ve faydalı bir şeyler öğrenmişsindir. Herhangi bir sorunuz varsa, aşağıdaki yorum bölümüne bırakın veya diğer teknik sorular için forumlarımızı kullanın.