在许多情况下，我们的电路设计具有两个电源（例如适配器和电池），或者甚至可以是来自两个不同插座的两个其他电源。应用程序的需求可能是这样的，例如，在出现电源故障时，应始终使用可用的附加电源使其保持开启状态。例如，在电源故障的情况下，使用适配器供电的电路需要切换到电池或辅助电源，而不会中断电路的操作。
在上述情况下，电源路径控制器电路会有所帮助。基本上，电源路径控制电路将通过控制电源进入电路的路径来根据可用电源切换电路板的主电源。
在此项目中，我们将构建一个专用的电源路径控制器系统，该系统将在主电源故障期间将负载的电源输入从主电源切换到辅助电源，并在主电源恢复阶段再次将电源辅助电源更改为主电源。这是一个非常重要的电路，可用于在输入功率从主电源变为辅助电源或从辅助电源变为主电源时支持不间断电源应用状态。换句话说，它可以像用于Arduino和Raspberry Pi项目的UPS一样工作，也可以用于通过单个充电器为多个电池充电。
要求
电路要求如下：
- 负载电流将高达3A。
- 适配器（主电源）的最大电压为12V，电池（主电源）的最大电压为9V。
LTC4412电源路径控制器
为电路选择的主控制器是Analog Devices（线性技术）的LTC4412。这是一种低损耗电源路径控制器系统，可在两个直流电源之间自动切换并简化负载共享操作。由于此设备支持的适配器电压范围是3伏至28伏，并且支持的电池电压范围是2.5伏至25伏。因此，它满足了输入电压的以上要求。在下面的图像中，LTC4412的引出线图是shown-
但是，它有两个输入源，一个是主输入源，另一个是辅助输入源。主电源（在本例中为墙式适配器）优先于辅助电源（在本例中为电池）。因此，只要有主电源，辅助电源就会自动断开。这两个输入电压之间的差异仅为20mV。因此，如果主电源比辅助电源高20mV，则负载将与主电源连接。
LTC4412有两个附加引脚-控制和状态。该控制销可用于以数字方式控制所述输入以迫使MOSFET关断，而状态销是可用于水槽的电流为10uA，并且可以用于控制与一个附加的MOSFET漏极开路输出引脚外部电阻。它还可以与微控制器接口，以获取辅助电源的存在信号。 LTC4412还为电池提供反极性保护。但是，由于我们正在使用电源，因此在这里您还可以检查其他可能方便使用的设计，例如过压保护，过流保护，反极性保护，短路保护，热插拔控制器等。
另一个组件是使用两个P沟道MOSFET来控制辅助电源和主电源。为此，FDC610PZ用作P通道-30V，-4.9A MOSFET，适用于3A负载开关操作。它具有42毫欧的低RDS ON电阻，这使其适用于此应用，而无需额外的散热器。
因此，详细的物料清单是-
- LTC4412
- P沟道MOSFET- FDC610PZ-2个
- 100k电阻
- 2200uF电容器
- 转接插头-3个
- 印刷电路板
LTC4412电源路径控制器电路图
该电路具有两种工作条件，一种是主电源的损耗，另一种是主电源的恢复。主要工作由控制器LTC4412完成。每当初级电源电压下降到小于辅助电源电压20 mV时，LTC4412就将输出负载与辅助电源相连。在这种情况下，状态引脚吸收电流并接通辅助MOSFET。
在其他工作条件下，只要主电源输入电压高于辅助电源20 mV，负载就会再次与主电源连接。然后，状态引脚进入漏极开路状态，并将关闭P沟道MOSFET。
这两种情况不仅会根据一次电源故障自动更改电源，而且如果一次电压明显下降，也会进行切换。
如果VIN没有获得任何电压，则感测引脚为内部电路供电，并且还感测主电源单元的电压。
较大的2200uF 25V输出电容器将在关闭阶段提供足够的滤波。在进行切换的短时间内，电容器将为负载供电。
PCB板设计
为了测试电路，我们需要一块PCB，因为LTC4412 IC位于SMD封装中。在下图中，板的顶部显示为-
设计是作为单面板完成的。PCB中还需要3个跳线。还提供了两个附加的可选输入和输出引脚，用于控制和状态相关的操作。如果需要，可以在这两个引脚上连接一个微控制器单元，但是在本教程中我们不会这样做。
在上图中，显示了PCB的底部，其中显示了Q1和Q2的两个MOSFET。但是，MOSFET不需要额外的散热器，而是在设计中创建了PCB散热器。这些将减少MOSFET的功耗。
电源路径控制器测试
上面的两个图像显示了先前设计的电源路径控制器的PCB。但是，PCB是手工蚀刻的版本，将达到目的。组件已正确焊接到PCB中。
为了测试电路，在输出两端连接了可调直流负载，该负载吸收了近1 A的电流。如果没有数字直流负载，则还可以使用Arduino构建自己的可调直流负载。
出于测试目的，我面临电池不足的问题（此处为COVID-19锁定），因此使用了具有两个输出的台式电源。一个通道设置为9V，另一通道设置为12V。断开12V通道的连接以查看输出结果，然后重新连接该通道以检查电路性能。
您可以查看下面链接的视频，以详细了解电路的工作原理。希望您喜欢这个项目并学到一些有用的东西。如果您有任何疑问，请将其留在下面的评论部分，或将我们的论坛用于其他技术问题。