ישנם מצבים רבים כאשר לעיצוב המעגלים שלנו ישנם שני מקורות חשמל כגון מתאם וסוללה או שזה יכול להיות אפילו שני ספקי כוח אחרים משני שקעים שונים. הדרישה של היישום יכולה להיות בערך כמו שהיא צריכה תמיד להישאר מופעלת במהלך כשלים בחשמל באמצעות מקור כוח נוסף זמין. לדוגמא, מעגל שמופעל באמצעות מתאם צריך לעבור לסוללה או לספק כוח עזר מבלי להפריע לתפעול המעגל במקרה של הפסקת חשמל.
במקרים האמורים לעיל, מעגל בקר כוח נתיב יעזור. בעיקרון, מעגל בקרת נתיב כוח יעבור את הכוח העיקרי של לוח המעגל בהתאם למקור החשמל הזמין על ידי שליטה בנתיב שממנו הכוח נכנס למעגל.
בפרויקט זה, נבנה מערכת בקרת נתיבי חשמל ייעודית שתעביר את כניסת הכוח של העומס מהספק ראשוני לעוצמת העזר במהלך הפסקת החשמל הראשית ותשנה שוב את מקור הכוח העזר לראשוני בשלב השיקום החשמלי הראשוני.. זהו מעגל חיוני מאוד שיש לבנות כדי לתמוך במצב יישום אספקת החשמל ללא הפרעה במהלך עוצמת הקלט משתנה מראשי לעזר או עזר לראשוני. במילים אחרות, זה יכול לעבוד כמו UPS עבור פרויקטים של Arduino ו- Raspberry Pi, והוא יכול לשמש גם למספר סוללות טעינה ממטען יחיד.
דרישות
דרישת המעגל מוגדרת להלן -
- זרם העומס יהיה עד 3A.
- המתח המרבי יהיה 12V עבור מתאם (הספק ראשוני) ו- 9V כסוללה (הספק משני)
בקר נתיב כוח LTC4412
הבקר הראשי שנבחר למעגל הוא ה- LTC4412 ממכשירים אנלוגיים (טכנולוגיות לינאריות). זוהי מערכת בקרת נתיבי חשמל עם אובדן נמוך אשר עוברת אוטומטית בין שני מקורות DC ומפשטת את פעולות חלוקת העומסים. מכיוון שהתקן זה תומך במתח המתאם נע בין 3 וולט ל -28 וולט ותומך בטווחי מתח הסוללה בין 2.5 וולט ל -25 וולט. לפיכך, הוא משרת את הדרישה הנ"ל של מתח הכניסה. בשנים מתחת תמונה, תרשים pinout של LTC4412 הוא shown-
עם זאת, יש לו שני מקורות קלט, האחד הוא העיקרי, והשני הוא העזר. למקור החשמל העיקרי (מתאם קיר במקרה שלנו) יש עדיפות על פני מקור הכוח העזר (סוללה במקרה זה). לכן, בכל פעם שמקור החשמל העיקרי קיים, מקור הכוח העזר ינותק אוטומטית. ההבדל בין שני מתח הכניסה הללו הוא 20mV בלבד. לפיכך, אם מקור הכוח העיקרי מקבל 20mV גבוה יותר ממקור החשמל העזר, העומס מתחבר למקור החשמל הראשי.
ל- LTC4412 שני סיכות נוספות - בקרה ומצב. הפינים המלאים יכולים לשמש כדי לשלוט על הקלט דיגיטלי לכפות על MOSFET לכבות, ואילו סיכת המעמד הוא פינים פלט פתוח לטמיון שיכול לשמש לשקוע 10uA של נוכחי והוא יכול לשמש כדי לשלוט MOSFET נוספת עם נגד חיצוני. זה יכול להתממשק גם עם מיקרו-בקר לקבלת אות הנוכחות של מקור הכוח העזר. LTC4412 מספק גם הגנה על קוטביות הפוכה לסוללה. אך מכיוון שאנו עובדים עם ספקי כוח, כאן תוכלו לבדוק גם עיצובים אחרים כמו הגנת מתח יתר, הגנת זרם יתר, הגנת קוטביות הפוכה, הגנת מעגל קצר, בקר החלפה חמה וכו 'שעשויים להיות שימושיים
רכיב נוסף הוא להשתמש בשני MOSFET של ערוץ P לשליטה במקורות הכוח העזריים והראשוניים. למטרה זו, FDC610PZ משמש כערוץ P, -30V, -4.9A MOSFET המתאים להפעלה של 3A של החלפת עומס. יש לו עמידות נמוכה ב- RDS ON של 42 מילי-אוהם, מה שהופך אותו למתאים ליישום זה ללא גוף קירור נוסף.
לכן, ה- BOM המפורט הוא-
- LTC4412
- P-Channel MOSFET- FDC610PZ - 2 יח '
- נגד 100k
- קבל 2200uF
- מחבר מתאם - 3 יח '
- PCB
תרשים מעגלים של בקר נתיב כוח LTC4412
למעגל שני תנאי הפעלה, האחד הוא אובדן הכוח הראשוני והשני הוא התאוששות הכוח הראשוני. העבודה העיקרית נעשית על ידי הבקר LTC4412. LTC4412 מחבר את עומס המוצא עם כוח העזר בכל פעם שמתח הכוח הראשוני נופל 20 mV פחות ממתח הכוח העזר. במצב זה, סיכת המצב שוקעת זרם ומפעילה את ה- MOSFET העזר.
בתנאי עבודה אחרים, בכל פעם שקלט הכוח העיקרי עולה על 20 mV מעל מקור הכוח העזר, העומס מתחבר שוב למקור החשמל הראשי. סיכת המצב עוברת למצב הניקוז הפתוח ומכבה את ה- MOSFET של ערוץ P.
שני מצבים אלה לא רק משנים את מקור החשמל באופן אוטומטי בהתאם לתקלת החשמל הראשית אלא גם מבצעים מעבר אם המתח הראשוני יורד משמעותית.
סיכת החישה מספקת חשמל למעגלים הפנימיים אם ה- VIN אינו מקבל מתח וחוש גם את המתח של יחידת אספקת החשמל הראשית.
קבל הפלט הגדול יותר של 2200uF 25V יספק סינון מספיק במהלך שלבי הכיבוי. בזמן הקצר שבו מתבצעת ההחלפה, הקבל יספק כוח לעומס.
עיצוב לוחות PCB
כדי לבדוק את המעגל, אנו זקוקים ל- PCB מכיוון שה- LTC4412 IC נמצא בחבילת SMD. בתמונה למטה, הצד העליון של הלוח מוצג-
העיצוב נעשה כלוח חד צדדי. ישנם 3 מגשרים תיליים הנדרשים גם ב- PCB. שני כניסות וסיכות פלט אופציונליות נוספות מסופקות גם עבור פעולות בקרה ומצב. ניתן להתממשק יחידת מיקרו-בקר בשני הפינים הללו במידת הצורך, אך לא נעשה זאת במדריך זה.
בתמונה לעיל, הצד התחתון של ה- PCB מוצג בו מוצגים שני MOSFETs של Q1 ו- Q2. עם זאת, ה- MOSFET אינם דורשים כיורי קירור נוספים אך בתכנון נוצר גוף הקירור של PCB. אלה יפחיתו את פיזור החשמל על פני ה- MOSFET.
בדיקת בקר נתיב כוח
שתי התמונות שלמעלה מראות את ה- PCB של בקר נתיב החשמל שתוכנן בעבר. עם זאת, ה- PCB הוא גרסה חרוטה ביד והיא תשרת את המטרה. הרכיבים מולחמים כראוי ב- PCB.
כדי לבדוק את המעגל, עומס DC מתכוונן מחובר לרוחב הפלט השואב כמעט 1 אמפר זרם. אם אין לך עומס DC דיגיטלי, אתה יכול גם לבנות עומס DC מתכוונן משלך באמצעות Arduino.
למטרות בדיקה, התמודדתי עם מחסור בסוללה (כאן נעילת COVID-19), ומכאן שמשתמשים באספקת ספסל עם שתי יציאות. ערוץ אחד מוגדר ל- 9V והשני מוגדר ל- 12V. ערוץ 12V מנותק כדי לראות את התוצאה בפלט וחובר מחדש את הערוץ כדי לבדוק את ביצועי המעגל.
אתה יכול לבדוק את הסרטון המקושר למטה להדגמה מפורטת של אופן פעולתו של המעגל. אני מקווה שנהנית מהפרויקט ולמדת משהו שימושי. אם יש לך שאלות, השאיר אותן בסעיף ההערות למטה או השתמש בפורומים שלנו לשאלות טכניות אחרות.