- Zahteve
- LTC4412 Krmilnik močnostne poti
- LTC4412 Shema vezja krmilnika močnostne poti
- Oblika PCB plošče
- Preskušanje krmilnika močnostne poti
Obstaja veliko primerov, ko ima naša zasnova vezja dva vira napajanja, kot sta adapter in baterija, ali pa sta lahko celo dva druga napajalnika iz dveh različnih prodajnih mest. Zahteva aplikacije je lahko nekaj takega, da mora med izpadi napajanja vedno ostati vklopljen z uporabo dodatnega vira napajanja, ki je na voljo. Na primer, vezje, ki se napaja z adapterjem, mora preklopiti na baterijo ali pomožno napajanje, ne da bi v primeru izpada električne energije prekinilo delovanje vezja.
V teh zgoraj omenjenih primerih bo v pomoč vezje krmilnika moči. V bistvu bo vezje za krmiljenje moči preklopilo glavno moč vezja, odvisno od razpoložljivega vira energije, tako da bo krmililo pot, od kod prihaja moč v vezje.
V tem projektu bomo zgradili namenski sistem krmilnika močnostne poti, ki bo med primarno napajanjem med fazo primarne moči preusmeril vhodno moč tovora iz primarne v pomožno moč in med fazo obnovitve primarne moči spet zamenjal pomožni vir energije v primarni.. To je zelo pomembno vezje, ki ga je treba zgraditi za podporo neprekinjenemu stanju napajanja med spreminjanjem vhodne moči s primarnega na pomožno ali pomožno na primarno. Z drugimi besedami, lahko deluje kot UPS za projekte Arduino in Raspberry Pi, uporablja pa se lahko tudi za polnjenje več baterij iz enega polnilnika.
Zahteve
Zahteva vezja je navedena spodaj -
- Obremenitveni tok bo do 3A.
- Največja napetost bo 12V za adapter (primarno napajanje) in 9V kot baterija (sekundarno napajanje)
LTC4412 Krmilnik močnostne poti
Glavni krmilnik, ki je izbran za vezje, je LTC4412 podjetja Analog Devices (linearne tehnologije). To je sistem krmilnika močnostne poti z majhnimi izgubami, ki samodejno preklopi med dvema enosmernima viroma in poenostavi operacije porazdelitve obremenitve. Ker ta naprava podpira napetost adapterja od 3 do 28 voltov in podpira napetost akumulatorja od 2,5 do 25 voltov. Tako služi zgornji zahtevi glede vhodne napetosti. V spodnji sliki je pinout diagram LTC4412 je shown-
Vendar ima dva vhodna vira, eden je primarni, drugi pa pomožni. Primarni vir energije (v tem primeru stenski adapter) ima prednost pred pomožnim virom energije (v tem primeru baterija). Kadar je prisoten primarni vir napajanja, se pomožni vir napajanja samodejno odklopi. Razlika med tema dvema vhodnima napetostma je le 20mV. Če torej primarni vir energije postane za 20 mV večji od pomožnega, se obremenitev poveže s primarnim virom energije.
LTC4412 ima dva dodatna zatiča - nadzor in stanje. Nadzor pin se lahko uporablja za digitalno nadzorujejo vnos prisiliti MOSFET za izklop, ker je pin stanje je odprt možganov izhod pin, ki se lahko uporablja, da se potopi 10uA toka in se lahko uporablja za nadzor dodatno MOSFET z zunanji upor. To je mogoče povezati tudi z mikrokrmilnikom za pridobivanje signala prisotnosti pomožnega vira napajanja. LTC4412 zagotavlja tudi zaščito baterije pred povratno polarnostjo. Ker pa delamo z napajalniki, si lahko tukaj ogledate tudi druge modele, kot so zaščita pred prenapetostjo, zaščita pred prenapetostjo, zaščita pred povratno polarnostjo, zaščita pred kratkim stikom, regulator za vročo zamenjavo itd., Ki bi vam lahko prišli prav.
Druga komponenta je uporaba dveh P-Channel MOSFET-ov za nadzor pomožnih in primarnih virov energije. V ta namen se FDC610PZ uporablja kot P-kanal, -30V, -4,9A MOSFET, ki je primeren za delovanje 3A preklopa obremenitve. Ima nizko RDS ON odpornost 42 mili-ohmov, zaradi česar je primeren za to uporabo brez dodatnega hladilnega telesa.
Zato je podrobna specifikacija
- LTC4412
- P-Channel MOSFET- FDC610PZ - 2 kos
- 100k upor
- 2200uF kondenzator
- Relimate konektor - 3 kos
- PCB
LTC4412 Shema vezja krmilnika močnostne poti
Vezje ima dva delovna pogoja, eden je izguba primarne moči, drugi pa obnovitev primarne moči. Glavno delo opravi krmilnik LTC4412. LTC4412 poveže izhodno obremenitev s pomožno močjo, kadar primarna napetost pade za 20 mV manj od napetosti pomožne moči. V tem primeru statusni zatič potopi tok in vklopi pomožni MOSFET.
V drugih delovnih pogojih, kadar gre primarna vhodna moč 20 mV nad pomožni vir energije, se obremenitev spet poveže s primarnim virom energije. Nato statusni zatič preide v stanje odprtega odtoka in izklopi P-Channel MOSFET.
Ti dve situaciji ne samo samodejno spremenita vir napajanja, odvisno od izpada primarnega napajanja, ampak tudi preklopite, če primarna napetost znatno pade.
Zatični zatič zagotavlja napajanje notranjega vezja, če VIN ne dobi nobene napetosti in zazna napetost primarne napajalne enote.
Večji izhodni kondenzator 2200uF 25V bo zagotovil zadostno filtracijo v fazah izklopa. Ko je konec preklopa, bo kondenzator napajal obremenitev.
Oblika PCB plošče
Za testiranje vezja potrebujemo tiskano vezje, ker je LTC4412 IC v paketu SMD. Na spodnji sliki je prikazana zgornja stran plošče -
Zasnova je narejena kot enostranska plošča. V PCB so potrebni tudi 3 žični mostički. Dva dodatna neobvezna vhoda in izhoda sta predvidena tudi za krmiljenje in operacije, povezane s statusom. V ta dva zatiča je mogoče po potrebi povezati enoto mikrokrmilnika, vendar tega v tej vadnici ne bomo počeli.
Na zgornji sliki je prikazana spodnja stran tiskanega vezja, kjer sta prikazana dva MOSFET-a Q1 in Q2. Vendar MOSFET-ji ne zahtevajo dodatnih hladilnih odvodov, vendar je v zasnovi ustvarjen hladilnik PCB. To bo zmanjšalo odvajanje moči prek MOSFET-jev.
Preskušanje krmilnika močnostne poti
Na zgornjih slikah je prikazana tiskana vezja predhodno zasnovanega krmilnika močnostne poti. Vendar je PCB ročno jedkana različica in bo služila svojemu namenu. Komponente so pravilno spajkane v PCB.
Za preizkus vezja je na izhod, ki črpa skoraj 1 A toka, priključena nastavljiva enosmerna obremenitev. Če nimate digitalne enosmerne obremenitve, lahko z Arduinom ustvarite tudi lastno nastavljivo enosmerno obremenitev.
Za namene testiranja sem se soočil s pomanjkanjem baterije (tukaj je COVID-19 zaklenjena), zato se uporablja napajalno mizo, ki ima dva izhoda. En kanal je nastavljen na 9V, drugi pa na 12V. Kanal 12 V je odklopljen, da se vidi rezultat na izhodu, in ponovno priključen kanal, da preveri delovanje vezja.
Za podroben prikaz delovanja vezja si lahko ogledate spodnji videoposnetek. Upam, da ste projekt uživali in se naučili kaj koristnega. Če imate kakršna koli vprašanja, jih pustite v spodnjem oddelku za komentarje ali uporabite tehnična vprašanja na naših forumih.