Sistem pengontrol jalur daya menggunakan ltc4412 untuk beralih antara daya primer dan tambahan

Ada banyak situasi ketika desain sirkuit kami memiliki dua sumber daya seperti adaptor dan baterai atau bahkan dapat menjadi dua catu daya lain dari dua outlet berbeda. Persyaratan aplikasi dapat berupa sesuatu seperti harus selalu tetap ON selama listrik mati dengan menggunakan dan sumber daya tambahan yang tersedia. Misalnya, rangkaian yang diberi daya menggunakan adaptor perlu beralih ke baterai atau catu daya tambahan tanpa mengganggu pengoperasian rangkaian jika terjadi kegagalan daya.

Dalam kasus yang disebutkan di atas, Sirkuit Pengontrol Jalur Daya akan membantu. Pada dasarnya, rangkaian kontrol jalur daya akan mengalihkan daya utama papan sirkuit tergantung pada sumber daya yang tersedia dengan mengontrol jalur dari mana daya masuk ke rangkaian.

Dalam proyek ini, kami akan membangun sistem pengontrol jalur daya khusus yang akan mengalihkan input daya beban dari daya utama ke daya tambahan selama kegagalan daya primer dan juga mengubah lagi sumber daya tambahan menjadi primer selama fase pemulihan daya primer. Ini adalah sirkuit yang sangat penting untuk dibangun untuk mendukung status aplikasi catu daya yang tidak terputus selama daya input berubah dari primer ke tambahan atau tambahan ke primer. Dengan kata lain, ini dapat berfungsi seperti UPS untuk Proyek Arduino dan Raspberry Pi dan juga dapat digunakan untuk beberapa pengisian baterai dari satu pengisi daya.

Persyaratan

Persyaratan rangkaian ditentukan seperti di bawah ini-

Arus beban akan sampai 3A.
Tegangan maksimum akan menjadi 12V untuk adaptor (daya primer) dan 9V sebagai baterai (daya sekunder)

LTC4412 Pengontrol Jalur Daya

Pengontrol utama yang dipilih untuk rangkaian adalah LTC4412 dari Perangkat Analog (teknologi linier). Ini adalah sistem pengontrol jalur daya low-loss yang secara otomatis beralih di antara dua sumber DC dan menyederhanakan operasi pembagian beban. Karena perangkat ini mendukung tegangan adaptor yang berkisar antara 3 volt hingga 28 volt dan mendukung voltase baterai yang berkisar dari 2,5 volt hingga 25 volt. Dengan demikian, ini melayani persyaratan tegangan input di atas. Pada gambar di bawah ini, diagram pinout LTC4412 ditunjukkan-

Namun, ia memiliki dua sumber input, satu adalah primer, dan yang lainnya adalah pembantu. Sumber daya utama (Adaptor dinding dalam kasus kami) memiliki prioritas di atas sumber daya tambahan (baterai dalam kasus ini). Oleh karena itu, setiap kali ada sumber daya utama, sumber daya tambahan akan terputus secara otomatis. Perbedaan antara kedua tegangan input ini hanya 20mV. Jadi, jika sumber daya primer 20mV lebih tinggi dari sumber daya tambahan, beban terhubung dengan sumber daya utama.

LTC4412 memiliki dua pin tambahan - Kontrol dan status. The kontrol pin dapat digunakan untuk mengontrol digital input untuk memaksa MOSFET untuk mematikan, sedangkan pin statusnya adalah output pin terbuka-drain yang dapat digunakan untuk tenggelam 10uA arus dan dapat digunakan untuk mengontrol MOSFET tambahan dengan resistor eksternal. Ini juga dapat dihubungkan dengan mikrokontroler untuk mendapatkan sinyal keberadaan sumber daya tambahan. LTC4412 juga memberikan perlindungan polaritas terbalik untuk Baterai. Tetapi karena kami bekerja dengan catu daya, di sini Anda juga dapat melihat desain lain seperti Perlindungan Tegangan Lebih, Perlindungan Arus Lebih, Perlindungan polaritas Terbalik, Perlindungan Sirkuit Pendek, pengontrol Hot Swap, dll. Yang mungkin berguna.

Komponen lainnya adalah menggunakan dua MOSFET P-Channel untuk mengontrol sumber daya tambahan dan utama. Untuk tujuan ini, FDC610PZ digunakan sebagai saluran P, -30V, -4.9A MOSFET yang cocok untuk pengoperasian pemindahan beban 3A. Ini memiliki resistansi RDS _ON rendah 42 mili-ohm yang membuatnya cocok untuk aplikasi ini tanpa heat sink tambahan.

Oleh karena itu, BOM rinci adalah-

LTC4412
P-Channel MOSFET- FDC610PZ - 2 buah
Resistor 100k
Kapasitor 2200uF
Hubungkan kembali konektor - 3 buah
PCB

LTC4412 Diagram Sirkuit Pengontrol Jalur Daya

Rangkaian ini memiliki dua kondisi operasi, satu adalah kehilangan daya primer dan yang lainnya adalah pemulihan daya primer. Pekerjaan utama dilakukan oleh pengontrol LTC4412. LTC4412 menghubungkan beban keluaran dengan daya tambahan setiap kali tegangan daya primer turun 20 mV kurang dari tegangan daya tambahan. Dalam situasi ini, pin status menenggelamkan arus dan menyalakan MOSFET tambahan.

Dalam kondisi kerja lainnya, setiap kali masukan daya utama berjalan 20 mV di atas sumber daya tambahan, beban dihubungkan lagi dengan sumber daya utama. Pin status kemudian masuk ke kondisi saluran terbuka dan akan mematikan MOSFET P-Channel.

Kedua situasi ini tidak hanya secara otomatis mengubah sumber daya tergantung pada kegagalan daya primer tetapi juga membuat peralihan jika tegangan primer turun secara signifikan.

Pin sense memberikan daya ke sirkuit internal jika VIN tidak mendapatkan voltase dan juga merasakan voltase dari unit catu daya primer.

Kapasitor keluaran yang lebih besar dari 2200uF 25V akan memberikan filtrasi yang cukup selama fase mematikan. Pada waktu durasi yang kecil ketika sakelar akan berlangsung, kapasitor akan memberikan daya ke beban.

Desain Papan PCB

Untuk menguji rangkaian tersebut, kita membutuhkan PCB karena IC LTC4412 ada dalam paket SMD. Pada gambar di bawah ini, sisi atas papan ditunjukkan-

Desainnya dilakukan sebagai papan satu sisi. Ada 3 kabel jumper juga diperlukan di PCB. Dua pin input dan output opsional tambahan juga disediakan untuk operasi terkait kontrol dan status. Unit mikrokontroler dapat dihubungkan di dua pin tersebut jika diperlukan, tetapi kami tidak akan melakukannya dalam tutorial ini.

Pada gambar di atas, sisi bawah PCB ditunjukkan di mana dua MOSFET dari Q1 dan Q2 ditampilkan. Namun, MOSFET tidak memerlukan heat sink tambahan tetapi dalam desainnya, heat sink PCB dibuat. Ini akan mengurangi disipasi daya di seluruh MOSFET.

Pengujian Pengontrol Jalur Daya

Dua gambar di atas menunjukkan PCB dari pengontrol jalur daya yang dirancang sebelumnya. Namun, PCB adalah versi yang diukir dengan tangan dan itu akan melayani tujuan tersebut. Komponen disolder dengan benar di PCB.

Untuk menguji rangkaian, beban DC yang dapat disesuaikan dihubungkan ke output yang menarik arus hampir 1 Amp. Jika Anda tidak memiliki beban DC Digital, Anda juga dapat membuat beban DC Anda sendiri yang dapat disesuaikan menggunakan Arduino.

Untuk tujuan pengujian, saya menghadapi kekurangan baterai (ini adalah penguncian COVID-19 di sini), dan karenanya digunakan catu daya bangku yang memiliki dua output. Satu saluran disetel ke 9V dan yang lainnya disetel ke 12V. Saluran 12V terputus untuk melihat hasilnya pada output dan menghubungkan kembali saluran untuk memeriksa kinerja rangkaian.

Anda dapat melihat video yang ditautkan di bawah ini untuk demonstrasi mendetail tentang cara kerja sirkuit. Saya harap Anda menikmati proyek ini dan mempelajari sesuatu yang berguna. Jika Anda memiliki pertanyaan, tinggalkan di bagian komentar di bawah atau gunakan forum kami untuk pertanyaan teknis lainnya.