- Prasības
- LTC4412 Power Path Controller
- LTC4412 Barošanas ceļa kontroliera shēmas shēma
- PCB plātņu dizains
- Barošanas ceļa kontroliera testēšana
Ir daudzas situācijas, kad mūsu ķēdes konstrukcijai ir divi enerģijas avoti, piemēram, adapteris un akumulators, vai pat tas var būt divi citi barošanas avoti no divām dažādām kontaktligzdām. Prasība par lietojumprogrammu var būt kaut kas līdzīgs tam , ka strāvas padeves pārtraukumu laikā tai vienmēr jābūt ieslēgtai, izmantojot un pieejamo papildu enerģijas avotu. Piemēram, ķēdei, kas tiek darbināta, izmantojot adapteri, ir jāpārslēdzas uz akumulatoru vai papildu barošanas avotu, nepārtraucot ķēdes darbību strāvas padeves pārtraukuma gadījumā.
Šajos iepriekš minētajos gadījumos būs noderīga strāvas ceļa kontroliera shēma. Būtībā jaudas ceļa vadības ķēde pārslēdz shēmas plates galveno jaudu atkarībā no pieejamā enerģijas avota, kontrolējot ceļu no vietas, kur strāva nonāk ķēdē.
Šajā projektā mēs izveidosim īpašu enerģijas ceļa kontroliera sistēmu, kas primārās strāvas padeves pārtraukuma laikā pārslēgs slodzes enerģijas ievadi no primārās jaudas uz papildu jaudu, kā arī primārās enerģijas atjaunošanas fāzē atkal nomainīs papildu enerģijas avotu uz primāro.. Šī ir ļoti būtiska ķēde, kas jāuzbūvē, lai atbalstītu nepārtrauktu barošanas avota lietojuma stāvokli, kad ieejas jauda mainās no primārās uz palīgierīci vai palīgierīci uz primāro. Citiem vārdiem sakot, tas var darboties kā UPS Arduino un Raspberry Pi projektiem, un to var izmantot arī vairāku akumulatoru uzlādēšanai no viena lādētāja.
Prasības
Ķēdes prasība ir noteikta šādi:
- Slodzes strāva būs līdz 3A.
- Maksimālais spriegums būs 12 V adapterim (primārā jauda) un 9 V kā akumulatoram (sekundārā jauda)
LTC4412 Power Path Controller
Galvenais ķēdes kontrolieris ir LTC4412 no Analog Devices (lineārās tehnoloģijas). Šī ir zema zudumu jaudas ceļa kontroliera sistēma, kas automātiski pārslēdzas starp diviem līdzstrāvas avotiem un vienkāršo slodzes koplietošanas darbības. Tā kā šī ierīce atbalsta adaptera sprieguma diapazonu no 3 voltiem līdz 28 voltiem un atbalsta akumulatora spriegumu no 2,5 voltiem līdz 25 voltiem. Tādējādi tas kalpo iepriekšminētajai ieejas sprieguma prasībai. Zemāk redzamajā attēlā ir parādīta LTC4412 pinout diagramma-
Tomēr tam ir divi ievades avoti, viens ir primārais, bet otrs - palīgmateriāls. Primārajam strāvas avotam (mūsu gadījumā sienas adapterim) ir prioritāte salīdzinājumā ar papildu barošanas avotu (šajā gadījumā akumulatoru). Tāpēc vienmēr, kad ir pieejams primārais enerģijas avots, papildu enerģijas avots tiks automātiski atvienots. Atšķirība starp šiem diviem ieejas spriegumiem ir tikai 20mV. Tādējādi, ja primārais enerģijas avots kļūst par 20 mV augstāks nekā papildu enerģijas avots, slodze tiek savienota ar primāro enerģijas avotu.
LTC4412 ir divas papildu tapas - vadība un statuss. Kontrole pin var izmantot, lai digitāli kontrolētu ieguldījumu, lai piespiestu MOSFET, lai izslēgtu, bet statuss pin ir atvērtā drain izejas pin, kas var tikt izmantoti, lai izlietne 10uA strāvas, un to var izmantot, lai kontrolētu papildu MOSFET ar ārējais rezistors. To var arī sasaistīt ar mikrokontrolleru, lai iegūtu papildu enerģijas avota klātbūtnes signālu. LTC4412 nodrošina arī akumulatora apgrieztās polaritātes aizsardzību. Bet, tā kā mēs strādājam ar barošanas avotiem, šeit varat pārbaudīt arī citus dizainus, piemēram, pārsprieguma aizsardzību, pārmērīgas strāvas aizsardzību, apgrieztās polaritātes aizsardzību, īssavienojuma aizsardzību, karstā maiņas kontrolieri utt.
Vēl viens komponents ir izmantot divus P-Channel MOSFET, lai kontrolētu papildu un primāros enerģijas avotus. Šim nolūkam FDC610PZ tiek izmantots kā P kanāls, -30V, -4.9A MOSFET, kas piemērots slodzes pārslēgšanas 3A darbībai. Tam ir zema RDS ON pretestība - 42 mili omi, kas padara to piemērotu šai lietošanai bez papildu siltuma izlietnes.
Tāpēc detalizēts BOM ir
- LTC4412
- P-Channel MOSFET- FDC610PZ - 2 gab
- 100k rezistors
- 2200uF kondensators
- Relimate savienotājs - 3 gab
- PCB
LTC4412 Barošanas ceļa kontroliera shēmas shēma
Ķēdei ir divi darbības apstākļi, viens ir primārās jaudas zudums, bet otrs - primārās jaudas atgūšana. Galveno darbu veic kontrolieris LTC4412. LTC4412 izejas slodzi savieno ar papildu jaudu ikreiz, kad primārais strāvas spriegums nokrītas par 20 mV mazāk nekā palīgspriegums. Šajā situācijā statusa tapa nogremdē strāvu un ieslēdz papildu MOSFET.
Citos darba apstākļos, kad primārā enerģijas ievade pārsniedz 20 mV virs papildu enerģijas avota, slodze atkal tiek savienota ar primāro enerģijas avotu. Pēc tam statusa tapa tiek atvērta drenāžas stāvoklī un izslēgs P-Channel MOSFET.
Šīs divas situācijas ne tikai automātiski maina strāvas avotu atkarībā no primārā strāvas zuduma, bet arī pārslēdzas, ja primārais spriegums ievērojami samazinās.
Sensor pin nodrošina enerģiju iekšējai shēmai, ja VIN nesaņem spriegumu, kā arī uztver primārā barošanas bloka spriegumu.
Lielāks izejas kondensators 2200uF 25V nodrošinās pietiekamu filtrēšanu izslēgšanas fāzēs. Mazajā laika periodā, kad notiks pārslēgšanās, kondensators nodrošinās slodzi.
PCB plātņu dizains
Lai pārbaudītu shēmu, mums ir nepieciešams PCB, jo LTC4412 IC atrodas SMD paketē. Zemāk redzamajā attēlā redzama tāfeles augšējā puse-
Dizains tiek veikts kā vienpusēja dēlis. PCB ir nepieciešami arī 3 vadu džemperi. Divas papildu izvēles ieejas un izejas tapas ir paredzētas arī darbībām, kas saistītas ar vadību un statusu. Vajadzības gadījumā šajos divos tapos var sasaistīt mikrokontrolleru bloku, taču mēs to nedarīsim šajā apmācībā.
Iepriekš redzamajā attēlā ir parādīta PCB apakšējā puse, kur tiek parādīti divi Q1 un Q2 MOSFET. Tomēr MOSFET nav nepieciešamas papildu siltuma izlietnes, bet projektā tiek izveidota PCB siltuma izlietne. Tas samazinās enerģijas izkliedi visā MOSFET.
Barošanas ceļa kontroliera testēšana
Divi iepriekš minētie attēli parāda iepriekš izveidotā barošanas ceļa kontroliera PCB. Tomēr PCB ir ar roku iegravēta versija, un tā kalpos mērķim. Komponenti tiek pareizi pielodēti PCB.
Lai pārbaudītu ķēdi, izejai, kas piesaista gandrīz 1 ampēru strāvu, ir pievienota regulējama līdzstrāvas slodze. Ja jums nav digitālās līdzstrāvas slodzes, varat arī izveidot savu Regulējamo līdzstrāvas slodzi, izmantojot Arduino.
Pārbaudes nolūkos es saskāros ar akumulatora trūkumu (šeit tas ir COVID-19 bloķēšana), un tāpēc tiek izmantots stenda barošanas avots, kuram ir divas izejas. Viens kanāls ir iestatīts uz 9V, bet otrs - uz 12V. 12V kanāls tiek atvienots, lai redzētu rezultātu uz izejas, un atkārtoti pievienots kanāls, lai pārbaudītu ķēdes darbību.
Lai detalizēti parādītu, kā darbojas ķēde, varat apskatīt zemāk saistīto videoklipu. Es ceru, ka jums patika projekts un uzzinājāt kaut ko noderīgu. Ja jums ir kādi jautājumi, atstājiet tos komentāru sadaļā zemāk vai izmantojiet mūsu forumus citiem tehniskiem jautājumiem.