Przełącznik źródeł zasilania 12 V/3 A z diodą idealną

Przełącznik źródeł zasilania 12 V/3 A z diodą idealną
Pobierz PDF Download icon

Przełączanie źródeł zasilania w układach zasilania bezprzerwowego budowane jest przeważnie na diodach Schottky'ego. Mimo niewielkiego spadku w kierunku przewodzenia w zastosowaniach, w których zależy nam na największej możliwej sprawności oraz maksymalnym wykorzystaniu energii zgromadzonej w bateriach lub akumulatorach warto zastanowić się nad wykorzystaniem diod „idealnych”.

Przykładem takiej „diody” jest układ LTC4358 (Analog Devices), którego schemat wewnętrzny pokazano na rysunku 1. W swojej strukturze układ zawiera tranzystor kluczujący MOSFET o niewielkiej rezystancji kanału (typ. 20 mΩ) z obwodami detekcji napięć wejściowych i wyjściowych sterujących jego pracą.

Rysunek 1. Schemat blokowy diody idealnej układu LTC4358 (za notą producenta)

Dzięki za niskiej rezystancji klucza w porównaniu do typowej diody Schottky'ego, przełączanie odbywa się z niewielkimi stratami, nawet przy prądzie do 5 A (maksymalne napięcie pracy klucza to 26 V), co jest szczególnie istotne w układach zasilanych bateryjnie, gdzie możliwe jest maksymalne wykorzystanie energii zgromadzonej w ogniwach. Zmierzoną przez producenta różnicę strat mocy przemawiającą za stosowaniem diod „idealnych” (pomimo ich wyższej ceny) prezentuje rysunek 2.

Rysunek 2. Porównanie spadków Vfd dla LTC4358 i diody B530C (za notą producenta)

Schemat układu przełącznika opartego o LTC4358 pokazano na rysunku 3. Układ ma dwa wejścia: INB służące do dołączenia zasilacza i INA służące do dołączenia baterii lub akumulatora z odpowiednią ładowarką. Obciążenie podłączone jest do wyjścia OUT i zasilane jest bezprzerwowo. Maksymalna obciążalność wyjścia to 3 A (maksymalnie 5 A przy zastosowaniu niewielkiego radiatora na U1). Zakres napięcia wejściowego powinien zawierać się w przedziale 9…26 V. Wejście INA jest zabezpieczone przed uszkodzeniem w wypadku odwrotnego podłączenia baterii. Zabezpieczenie wykonano z użyciem diod D1 i D2 blokujących pracę U1.

Rysunek 3. Schemat ideowy przełącznika

Przełącznik zmontowano na niewielkiej płytce drukowanej – jej schemat montażowy pokazano na rysunku 4. Montaż nie wymaga opisu, należy tylko poprawnie przylutować pad termiczny.

Rysunek 4. Schemat montażowy przełącznika

Dla sprawdzenia zasadności zastosowania LTC4358, wykonano pomiary porównawcze spadków napięć w kierunku przewodzenia dla napięcia wejściowego z zakresu 9,6…14,4 V odpowiadających typowemu akumulatorowi żelowemu i kilku prądów obciążeń. Otrzymane umieszczono w tabeli 1.

Otrzymane wyniki przemawiają za stosowaniem specjalizowanych, „idealnych” układów kluczowania, gdy zależy nam na najmniejszych stratach mocy i maksymalnym wykorzystaniu ogniw podtrzymujących, w miejsce tradycyjnej diody, nawet Schottky'ego.

Adam Tatuś, EP

Wykaz elementów:
Rezystory:
  • R1: 100 Ω/1% (SMD 1206)
Kondensatory:
  • C1…C4: 0,1 μF (SMD 1206)
Półprzewodniki:
  • D1, D2: 1N4148 (SMD)
  • D3: MBRS540T3 (Schottky)
  • U1: LTC4353CDE (DFN14)
Pozostałe:
  • INA, INB, OUT: DG381-3.5-2 (złącze DG 2 pin R=3,5 mm)
Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
lipiec 2018
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Materiały dodatkowe

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik lipiec 2024

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio lipiec - sierpień 2024

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka, Podzespoły, Aplikacje czerwiec 2024

Automatyka, Podzespoły, Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna lipiec 2024

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich lipiec 2024

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów