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Conmutador de alimentación de 5v: Fuente de alimentación ininterrumpida

Sé que hay algunas otras preguntas similares a la mía, pero después de mirar a través de las respuestas, no parece que es lo que necesito. También he mirado los circuitos Arduino Due/Uno, y no son exactamente lo que busco.

Así que tengo una carga que se requiere 5v, con un consumo máximo de corriente de 500 mA, ~ 250 típico. También tengo una batería lipo de 3s de reserva reducida a 5 con un regulador de conmutación. Mi circuito debe siempre Tengo 5v; Estoy ejecutando un controlador de vuelo, cualquier breve pérdida de energía inicia un reinicio completo (no es práctico durante el vuelo). El FC se alimenta normalmente a través de USB, sin embargo, para mis aplicaciones esta fuente de alimentación USB tiene el potencial de perder energía. Lo que estoy buscando es un circuito que puede cambiar entre el USB y la LiPo/5vReg en caso de una pérdida de energía USB, manteniendo un suministro constante de tensión y corriente.

Investigación previa:

Tener dos fuentes de alimentación unidas después de un diodo en cada fuente no funcionará. Todo mi circuito está construido alrededor de una referencia de 5 voltios, e incluso una pequeña caída de tensión hacia adelante 450mV de un diodo schottky no funcionará. enter image description here

Mosfets: Intenté usar un FET de canal P con un RDS-on muy bajo. Mi primer intento se parecía a esto:

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La teoría detrás de esto era que los 5v del USB mantendrían el FET "apagado", y una vez que la fuente de alimentación del USB se perdiera, R2 tiraría hacia abajo de la puerta, encendiendo el FET, permitiendo que 5v fluyeran de la copia de seguridad a la carga. Por supuesto, esto no funciona, porque los flujos de 5v de nuevo a la entrada USB, a través de lo que ahora es un divisor de tensión, y mantiene el fet en algún extraño estado medio saturado. Yo estaba recibiendo ~ 3v en la salida. (Sé que no he dado detalles).

Así que me imaginé que para detener eso, sólo hay que poner un schottky en el USB de 5v, bastante fácil ¿verdad? enter image description here Esto funcionó en el sentido de que el FET se mantuvo encendido, sin embargo, me lleva de vuelta a mi problema original, todavía hay una caída de tensión a través del diodo mientras estoy usando la alimentación USB. Así que eso no funcionará.

Después de drenar más el cerebro, estaba pensando que podría utilizar una puerta NAND, pensando que cuando pierdo la alimentación USB, la salida NAND iría alta, encendiendo mi FET. Todavía tengo el mismo problema con el circuito FET anterior, necesitaría un diodo en la línea USB 5V para evitar que desactivar la puerta NAND (por copia de seguridad 5v que fluye en la puerta de entrada USB). Básicamente, esto es sólo un desperdicio de circuitos adicionales de todos modos.

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Queda otro problema por resolver, si utilizo un FET para conmutar las fuentes, necesito un condensador que proporcione una potencia constante durante el periodo de conmutación, I no puede tener incluso unos pocos milisegundos de pérdida de potencia. También necesito un conmutador. Conservar la energía de la batería es esencial. Si tengo alimentación USB, no quiero que se agote la batería.

Así que eso es con lo que estoy luchando. Espero sus respuestas. Espero haber proporcionado suficiente información/investigación sobre esta cuestión.

ACTUALIZACIÓN:

He cocinado el circuito de abajo, se pondrá a prueba aquí en breve. La idea es que una vez que la copia de seguridad 5.5v alimentado, se apagará el FET USB, manteniendo la tensión fluya de nuevo en el USB. El diodo es para evitar que el USB se apague solo. Si esto realmente funciona o no no estoy seguro, las pruebas comienzan en breve. ¿Algún comentario sobre este circuito?

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gb96 Puntos 151

Existen circuitos integrados gestores de sistemas de respaldo de baterías que están diseñados para realizar este tipo de tareas. En una búsqueda rápida encontré éste pero no parece satisfacer sus requisitos de corriente y caída de tensión.

CI similares diseñados para accionar PFET externos, que pueden accionar la carga y proporcionar más flexibilidad para satisfacer las limitaciones del diseño.

Si quieres construir el tuyo propio, la solución básica es utilizar un par de PFETs para conmutar las fuentes, un comparador para determinar cuándo la alimentación está por debajo del umbral, un inversor (o transistor) para accionar diferencialmente ambas puertas, y (quizás) un par de diodos para asegurar que esta parte del circuito esté siempre alimentada. Algo así:

schematic

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Debes asegurarte de que el comparador y el inversor se mantienen dentro de las especificaciones (es decir, que las tensiones de entrada y salida no superan los valores nominales máximos de las fuentes de alimentación), por lo que necesitarás más detalles de diseño.

Edición: Puede que necesites conectar esos PFETS al revés, ya que los diodos de masa podrían empezar a conducir cuando se invierte la alimentación (la conducción hacia delante no debería ser un problema y los diodos de los FETs de potencia normalmente pueden manejar la corriente. Incluso hacer D1 y D2 innecesario. Utiliza diodos Schottky si te preocupa.

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