प्राथमिक और सहायक शक्ति के बीच स्विच करने के लिए ltc4412 का उपयोग कर पावर पथ नियंत्रक प्रणाली

ऐसी कई स्थितियाँ हैं जब हमारे सर्किट डिज़ाइन में दो पावर स्रोत होते हैं जैसे कि एडॉप्टर और एक बैटरी या यह दो अलग-अलग आउटलेट से दो अन्य बिजली की आपूर्ति भी हो सकती है। आवेदन की आवश्यकता कुछ इस तरह की हो सकती है कि इसे उपयोग करने के लिए बिजली की विफलता के दौरान हमेशा उपलब्ध रहने और अतिरिक्त बिजली स्रोत उपलब्ध होने की आवश्यकता होनी चाहिए । उदाहरण के लिए, एक एडाप्टर का उपयोग करके संचालित सर्किट को बिजली की विफलता की स्थिति में सर्किट के संचालन को बाधित किए बिना बैटरी या सहायक बिजली की आपूर्ति पर स्विच करने की आवश्यकता होती है ।

इन उपर्युक्त मामलों में, एक पावर पथ नियंत्रक सर्किट सहायक होगा। मूल रूप से, एक शक्ति पथ नियंत्रण सर्किट सर्किट बोर्ड की मुख्य शक्ति को स्विच करेगा, जहां से शक्ति उस मार्ग को नियंत्रित करती है, जहां से सर्किट सर्किट में आता है।

इस परियोजना में, हम एक समर्पित पावर पाथ कंट्रोलर सिस्टम बनाएंगे जो प्राथमिक बिजली की विफलता के दौरान प्राथमिक बिजली से लोड की शक्ति इनपुट को सहायक बिजली में बदल देगा और प्राथमिक बिजली बहाल चरण के दौरान फिर से बिजली स्रोत सहायक को प्राथमिक में बदल देगा । इनपुट पावर के दौरान प्राथमिक से सहायक या सहायक से प्राथमिक में परिवर्तित होने के दौरान निर्बाध बिजली आपूर्ति एप्लिकेशन स्टेट का समर्थन करने के लिए बनाया जाने वाला यह एक बहुत ही आवश्यक सर्किट है । दूसरे शब्दों में, यह Arduino और रास्पबेरी पाई प्रोजेक्ट्स के लिए UPS की तरह काम कर सकता है और इसे एक ही चार्जर से कई बैटरी चार्ज करने के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

आवश्यकताओं को

सर्किट की आवश्यकता निम्नानुसार है-

1. लोड करंट 3A तक होगा।
2. एक एडाप्टर (प्राथमिक शक्ति) के लिए अधिकतम वोल्टेज 12V और बैटरी (द्वितीयक शक्ति) के रूप में 9V होगी

LTC4412 पावर पथ नियंत्रक

सर्किट के लिए चयनित मुख्य नियंत्रक एनालॉग डिवाइसेस (रैखिक प्रौद्योगिकियों) से LTC4412 है । यह एक लो-लॉस पावर पाथ कंट्रोलर सिस्टम है जो स्वचालित रूप से दो डीसी स्रोतों के बीच स्विच करता है और लोड शेयरिंग ऑपरेशन को सरल करता है। जैसा कि यह उपकरण 3 वोल्ट से 28 वोल्ट तक के एडाप्टर वोल्टेज का समर्थन करता है और 2.5 वोल्ट से 25 वोल्ट तक के बैटरी वोल्टेज का समर्थन करता है। इस प्रकार, यह इनपुट वोल्टेज की उपरोक्त आवश्यकता को पूरा करता है। छवि के नीचे में, LTC4412 की pinout चित्र shown- है

हालांकि, इसके दो इनपुट स्रोत हैं, एक प्राथमिक है, और दूसरा सहायक है। प्राथमिक बिजली स्रोत (हमारे मामले में दीवार एडाप्टर) में सहायक बिजली स्रोत (इस मामले में बैटरी) पर प्राथमिकता है। इसलिए, जब भी प्राथमिक बिजली स्रोत मौजूद होता है, तो सहायक बिजली स्रोत स्वचालित रूप से डिस्कनेक्ट हो जाएगा। इन दो इनपुट वोल्टेज के बीच का अंतर केवल 20mV है। इस प्रकार, यदि प्राथमिक बिजली स्रोत सहायक बिजली स्रोत से 20mV अधिक हो जाता है, तो लोड प्राथमिक बिजली स्रोत के साथ जुड़ जाता है।

LTC4412 में दो अतिरिक्त पिन हैं - नियंत्रण और स्थिति। नियंत्रण पिन, डिजिटल इनपुट को नियंत्रित करने के बंद करने के लिए मजबूर करने के लिए MOSFET इस्तेमाल किया जा सकता है, जबकि स्थिति पिन खुली नाली उत्पादन पिन है कि वर्तमान की 10uA सिंक करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है और एक के साथ एक अतिरिक्त MOSFET नियंत्रित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है बाहरी अवरोधक। यह सहायक शक्ति स्रोत की उपस्थिति संकेत प्राप्त करने के लिए एक माइक्रोकंट्रोलर के साथ भी हस्तक्षेप कर सकता है। LTC4412 बैटरी के लिए रिवर्स पोलरिटी सुरक्षा भी प्रदान करता है । लेकिन जब से हम बिजली की आपूर्ति के साथ काम कर रहे हैं, तो यहां आप अन्य डिज़ाइन जैसे ओवर वोल्टेज प्रोटेक्शन, ओवर करंट प्रोटेक्शन, रिवर्स पोलरिटी प्रोटेक्शन, शॉर्ट सर्किट प्रोटेक्शन, हॉट स्वैप कंट्रोलर इत्यादि भी देख सकते हैं, जो काम आ सकते हैं।

एक अन्य घटक सहायक और प्राथमिक बिजली स्रोतों को नियंत्रित करने के लिए दो पी-चैनल एमओएसएफईटी का उपयोग करना है। इस प्रयोजन के लिए, FDC610PZ का उपयोग P चैनल, -30 V, -4.9A MOSFET के रूप में किया जाता है जो लोड स्विचिंग के 3A के संचालन के लिए उपयुक्त है। यह एक कम आरडीएस है _पर 42 मिली-ओम के प्रतिरोध है जो इसे एक अतिरिक्त हीट सिंक के बिना इस आवेदन के लिए उपयुक्त बनाता है।

इसलिए, विस्तृत BOM है-

1. LTC4412
2. पी-चैनल MOSFET- FDC610PZ - 2 पीसी
3. 100k रोकनेवाला
4. 2200uF संधारित्र
5. संबंधक कनेक्टर - 3 पीसी
6. पीसीबी

LTC4412 पावर पथ नियंत्रक सर्किट आरेख

सर्किट में दो ऑपरेटिंग स्थितियां हैं, एक प्राथमिक शक्ति का नुकसान है और दूसरा प्राथमिक बिजली की वसूली है । नियंत्रक LTC4412 द्वारा प्रमुख कार्य किया जाता है। जब भी प्राथमिक बिजली का वोल्टेज सहायक बिजली के वोल्टेज से 20 mV कम हो जाता है, LTC4412 सहायक भार के साथ आउटपुट लोड को जोड़ता है। इस स्थिति में, स्थिति पिन वर्तमान को डूबता है और सहायक MOSFET को चालू करता है।

अन्य कार्य स्थितियों में, जब भी प्राथमिक बिजली इनपुट सहायक बिजली स्रोत से 20 mV ऊपर जाता है, तो लोड फिर से प्राथमिक बिजली स्रोत से जुड़ जाता है। स्टेटस पिन तब खुली-नाली स्थिति में चला जाता है और पी-चैनल MOSFET को बंद कर देगा।

ये दो स्थितियां प्राथमिक बिजली की विफलता के आधार पर न केवल स्वचालित रूप से बिजली के स्रोत को बदलती हैं, बल्कि अगर प्राथमिक वोल्टेज में काफी गिरावट आती है, तो यह स्विचओवर भी करती है।

अर्थ पिन आंतरिक सर्किटरी को शक्ति प्रदान करता है यदि VIN को कोई वोल्टेज नहीं मिलता है और प्राथमिक बिजली आपूर्ति इकाई के वोल्टेज को भी समझ में आता है।

2200uF 25V का बड़ा आउटपुट कैपेसिटर स्विच ऑफ चरणों के दौरान पर्याप्त निस्पंदन प्रदान करेगा। छोटी अवधि के समय जब स्विच ओवर होगा, कैपेसिटर लोड को शक्ति प्रदान करेगा।

पीसीबी बोर्ड डिजाइन

सर्किट का परीक्षण करने के लिए, हमें एक पीसीबी की आवश्यकता है क्योंकि LTC4412 IC SMD पैकेज में है। नीचे की छवि में, बोर्ड का शीर्ष भाग दिखाया गया है-

डिजाइन एक तरफा बोर्ड के रूप में किया जाता है। पीसीबी में 3 वायर जंपर्स की भी आवश्यकता होती है। नियंत्रण और स्थिति संबंधी कार्यों के लिए दो अतिरिक्त वैकल्पिक इनपुट और आउटपुट पिन भी प्रदान किए जाते हैं। यदि आवश्यक हो तो एक माइक्रोकंट्रोलर यूनिट को उन दो पिनों में हस्तक्षेप किया जा सकता है, लेकिन हम इस ट्यूटोरियल में ऐसा नहीं करेंगे।

उपरोक्त छवि में, पीसीबी के नीचे की ओर दिखाया गया है, जहां Q1 और Q2 के दो MOSFET प्रदर्शित किए जाते हैं। हालाँकि, MOSFETs को अतिरिक्त हीट सिंक की आवश्यकता नहीं होती है लेकिन डिज़ाइन में, PCB हीट सिंक बनाया जाता है। ये MOSFETs में बिजली अपव्यय को कम करेगा।

पावर पथ नियंत्रक परीक्षण

ऊपर की दो छवियां पावर पथ नियंत्रक के पीसीबी को दिखा रही हैं जो पहले डिज़ाइन किया गया था। हालांकि, पीसीबी एक हाथ से बनाया गया संस्करण है और यह उद्देश्य पूरा करेगा। घटकों को पीसीबी में ठीक से मिलाया जा रहा है।

सर्किट का परीक्षण करने के लिए, एक एडजस्टेबल डीसी लोड आउटपुट से जुड़ा होता है जो वर्तमान के लगभग 1 एम्प को खींच रहा है। यदि आपके पास डिजिटल डीसी लोड नहीं है, तो आप Arduino का उपयोग करके अपने स्वयं के एडजस्टेबल डीसी लोड का निर्माण भी कर सकते हैं।

परीक्षण उद्देश्यों के लिए, मुझे बैटरी की कमी का सामना करना पड़ा (यह यहाँ COVID-19 लॉकडाउन है), और इसलिए एक बेंच बिजली की आपूर्ति का उपयोग किया जाता है जिसमें दो आउटपुट होते हैं। एक चैनल 9V पर सेट है और दूसरा चैनल 12V पर सेट है। 12V चैनल आउटपुट पर परिणाम देखने के लिए डिस्कनेक्ट किया गया है और सर्किट के प्रदर्शन की जांच करने के लिए चैनल को फिर से कनेक्ट किया गया है।

सर्किट कैसे काम करता है, इसके विस्तृत प्रदर्शन के लिए आप नीचे दिए गए वीडियो को देख सकते हैं। मुझे आशा है कि आपने परियोजना का आनंद लिया और कुछ उपयोगी सीखा। यदि आपके कोई प्रश्न हैं, तो उन्हें नीचे टिप्पणी अनुभाग में छोड़ दें या अन्य तकनीकी प्रश्नों के लिए हमारे मंचों का उपयोग करें।