- Krav
- LTC4412 Power Path Controller
- LTC4412 Power Path Controller kredsløbsdiagram
- Printkortdesign
- Test af Power Path Controller
Der er mange situationer, hvor vores kredsløbsdesign har to strømkilder såsom en adapter og et batteri, eller det kan endda være to andre strømforsyninger fra to forskellige stikkontakter. Kravet til applikationen kan være noget, som det altid skal være tændt under strømsvigt ved hjælp af en ekstra strømkilde, der er tilgængelig. For eksempel skal et kredsløb, der får strøm ved hjælp af en adapter, skifte til et batteri eller en ekstra strømforsyning uden at afbryde driften af kredsløbet i tilfælde af strømsvigt.
I disse ovennævnte tilfælde vil et Power Path Controller Circuit være nyttigt. Dybest set en strømsti styrekredsløb, skifter strømmen af printpladen afhængigt af strømkilden tilgængelig ved at styre stien, hvorfra strømmen kommer ind i kredsløbet.
I dette projekt vil vi opbygge et dedikeret power path controller-system, der skifter belastningens effektindgang fra primær effekt til hjælpestrøm under det primære strømsvigt og også igen skifter strømkilden som ekstra til primær under den primære strømgenoprettede fase.. Dette er et meget vigtigt kredsløb, der skal bygges for at understøtte den uafbrudte strømforsyningsapplikationstilstand, mens indgangseffekten skifter fra primær til ekstra eller ekstra til primær. Med andre ord kan det fungere som UPS til Arduino og Raspberry Pi- projekter, og det kan også bruges til flere batterier, der oplades fra en enkelt oplader.
Krav
Kredsløbets krav er specificeret som nedenfor -
- Belastningsstrømmen vil være op til 3A.
- Den maksimale spænding vil være 12V for en adapter (primær strøm) og 9V som et batteri (sekundær effekt)
LTC4412 Power Path Controller
Den vigtigste controller, der er valgt til kredsløbet, er LTC4412 fra Analog Devices (lineære teknologier). Dette er et system med lavt strømstyringssystem, der automatisk skifter mellem to jævnstrømskilder og forenkler belastningsdelingshandlingerne. Da denne enhed understøtter adapter spænding fra 3 volt til 28 volt og understøtter batterispænding fra 2,5 volt til 25 volt. Det tjener således ovennævnte krav til indgangsspændingen. I nedenstående billede, pinout diagram over LTC4412 er shown-
Det har dog to inputkilder, den ene er den primære, og den anden er hjælpestøtten. Den primære strømkilde (vægadapter i vores tilfælde) har prioritet frem for den ekstra strømkilde (batteri i dette tilfælde). Derfor, når den primære strømkilde er til stede, afbrydes den ekstra strømkilde automatisk. Forskellen mellem disse to indgangsspændinger er kun 20 mV. Således, hvis den primære strømkilde bliver 20mV højere end den ekstra strømkilde, bliver belastningen forbundet med den primære strømkilde.
LTC4412 har to ekstra ben - Kontrol og status. Den reguleringsstangen kan anvendes til digitalt at styre input at tvinge MOSFET at slukke, mens status pin er en åben-drain output pin, der kan bruges til at synke 10uA af strøm og kan anvendes til at styre en yderligere MOSFET med en ekstern modstand. Dette kan også være grænseflade med en mikrocontroller for at få tilstedeværelsessignalet fra den ekstra strømkilde. LTC4412 giver også batteriet beskyttelse mod omvendt polaritet. Men da vi arbejder med strømforsyninger, kan du her også tjekke andre designs som overspændingsbeskyttelse, overstrømsbeskyttelse, omvendt polaritetsbeskyttelse, kortslutningsbeskyttelse, hot swap-controller osv., Der kan være nyttige
En anden komponent er at bruge to P-Channel MOSFET'er til styring af de ekstra og primære strømkilder. Til dette formål bruges FDC610PZ som en P-kanal, -30V, -4,9A MOSFET, der er egnet til drift af 3A belastningskobling. Den har en lav RDS ON- modstand på 42 milio-ohm, hvilket gør den velegnet til denne applikation uden yderligere køleplade.
Derfor er den detaljerede stykliste
- LTC4412
- P-Channel MOSFET- FDC610PZ - 2 stk
- 100k modstand
- 2200uF kondensator
- Relimatstik - 3 stk
- PCB
LTC4412 Power Path Controller kredsløbsdiagram
Kredsløbet har to driftsbetingelser, den ene er tabet af primær effekt og den anden er genopretningen af den primære effekt. Det største job udføres af controlleren LTC4412. LTC4412 forbinder udgangsbelastningen med hjælpestrømmen, når den primære spænding falder 20 mV mindre end hjælpestrømmen. I denne situation synker statusnålen strøm og tænder den ekstra MOSFET.
Under andre arbejdsforhold, når den primære strømindgang går 20 mV over den ekstra strømkilde, bliver belastningen igen forbundet med den primære strømkilde. Statusnålen går derefter i åben dræningstilstand og slukker for P-Channel MOSFET.
Disse to situationer ændrer ikke kun strømkilden automatisk afhængigt af det primære strømsvigt, men skifter også, hvis den primære spænding falder markant.
Sense pin giver strøm til det interne kredsløb, hvis VIN ikke får nogen spænding og også registrerer spændingen fra den primære strømforsyningsenhed.
Den større udgangskondensator på 2200uF 25V giver tilstrækkelig filtrering under frakoblingsfaserne. På den lille varighed, hvor omskiftningen fandt sted, vil kondensatoren give strøm til belastningen.
Printkortdesign
For at teste kredsløbet har vi brug for et printkort, fordi LTC4412 IC er i SMD-pakken. På billedet nedenfor vises den øverste side af tavlen -
Designet udføres som et ensidet bord. Der er også 3 ledningsjumper, der kræves i printkortet. To ekstra valgfrie indgange og outputstifter er også leveret til kontrol- og statusrelaterede operationer. En mikrocontroller-enhed kan om nødvendigt være grænseflade i disse to ben, men det gør vi ikke i denne vejledning.
På ovenstående billede vises bunden af printkortet, hvor to MOSFET'er af Q1 og Q2 vises. Imidlertid kræver MOSFET'erne ikke yderligere kølelegemer, men i designet oprettes PCB-kølelegemet. Disse reducerer strømafbrydelsen på tværs af MOSFET'erne.
Test af Power Path Controller
De to ovennævnte billeder viser printkortet til den strømsti-controller, der tidligere var designet. PCB er dog en håndætset version, og den tjener formålet. Komponenterne loddes korrekt i printkortet.
For at teste kredsløbet er en justerbar DC-belastning forbundet over udgangen, der trækker næsten 1 ampere strøm. Hvis du ikke har en digital DC-belastning, kan du også bygge din egen justerbare DC-belastning ved hjælp af Arduino.
Til testformål stod jeg over for en mangel på batteriet (det er COVID-19 lockdown her), og derfor bruges en bænkstrømforsyning, der har to udgange. Den ene kanal er indstillet til 9V, og den anden er indstillet til 12V. 12V-kanalen er afbrudt for at se resultatet på output og tilslutter kanalen igen for at kontrollere kredsløbets ydeevne.
Du kan tjekke den linkede video nedenfor for en detaljeret demonstration af, hvordan kredsløbet fungerer. Jeg håber, du nød projektet og lærte noget nyttigt. Hvis du har spørgsmål, skal du lade dem være i kommentarfeltet nedenfor eller bruge vores fora til andre tekniske spørgsmål.