Cómo priorizar una ruta actual en un circuito [duplicar]

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Aquí está mi problema:

Tengo una fuente de alimentación nominal de 5 V, 2.1A

Necesito esto para alimentar dos dispositivos, ambos funcionando a 5V

  • El dispositivo uno es una computadora de una sola placa que puede consumir entre 0.5A y 1.5A, dependiendo de lo que esté haciendo.
  • El dispositivo dos es un cargador de batería, que está feliz de llevar cualquier cosa que pueda alcanzar (y posiblemente más allá) de 2A, y también está feliz de no tener ningún poder.

Necesito una forma de alimentar el dispositivo uno con tanta corriente como lo exige en este momento, y darle todo lo que quede al dispositivo dos. Para permanecer dentro de los límites de PSU, voy a limitar la corriente de entrada a 2A. Soy un principiante, y desde mi entendimiento limitado (así que corríjame si me equivoco) lo más probable es que ese dispositivo pueda terminar de otro modo hambriento.

No estoy contento con simplemente hacer dos rutas fijas limitadas por la corriente (1.5A a A, 0.5A a B). Realmente quiero que se envíe cualquier exceso de corriente al dispositivo B, si hay alguno disponible para ello.

Lo único en lo que puedo pensar es en monitorear dinámicamente la cantidad de corriente que va actualmente a los dispositivos A y B, y reducir el dispositivo B abriendo y cerrando puertas limitadas con transistores (o usando una limitación de corriente variable). circuito controlado por un potenciómetro digital) con un microcontrolador hasta que la suma de los dos sea menor que (2A menos un búfer de seguridad), junto con algunas tapas para mantener las cosas funcionando durante el cambio. Sin embargo, eso suena un poco complejo para algo que tengo el presentimiento de que debería ser mucho más simple, y posiblemente implica el uso de algún tipo de IC especializado del que no sé el nombre para buscarlo.

Este es un problema que siento que también voy a encontrar con otras cosas, no solo para cargar una batería, así que me gustaría saber si hay alguna forma (más simple que la solución de microcontrolador compleja que imaginé anteriormente) para administrar la distribución actual en un circuito cuando el suministro no satisface la demanda, de alguna manera simplemente decir "la corriente va primero aquí, y lo que sobra va allí"

    
pregunta Matt Thomason

3 respuestas

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Primero, algunas aclaraciones. Hay dos cargas para una fuente de alimentación: la carga A y la carga B. La carga A necesita obtener energía a 5 V con (como máximo) un 10% de tolerancia. Puede tomar cualquier corriente en el rango de 0 (o 0.5 A, no importa) a la capacidad máxima de la fuente de alimentación. La carga B debe obtener "lo que queda".

No hay una solución común para este problema. El diseño depende de las propiedades de la segunda carga B. Considere estos casos:

La carga B es una resistencia

Luego, nuestro circuito puede controlar su consumo de energía al reducir el voltaje en la carga B. Entonces, el diseño correcto es: hacer que la fuente de alimentación DC-DC para la carga B reduzca el paso (buck). Regula el voltaje en la carga. B en el rango de 0 V a 5 V de tal manera que la corriente común por las cargas A y B no exceda la capacidad de la fuente de alimentación.

Esto no es tan simple, pero factible.

La carga B tiene alguna entrada de control externa (analógica) para ajustar su corriente

Entonces el diseño es similar: el circuito de control controla el voltaje en esta "entrada de control de carga B" para mantener la corriente total por debajo del máximo.

La carga B es un controlador DC-DC reductor que enciende una computadora

No hay una buena solución para esta tarea. Lo mejor que podemos hacer es apagar la segunda carga cuando la corriente total de las cargas A y B supera el límite superior.

El motivo es simple: la fuente de alimentación reducida incrementaría la corriente de entrada en cualquier intento de disminuir el voltaje de entrada (hasta que se apague debido a una subtensión). Esta característica hace una retroalimentación positiva. Cualquier intento de regular la potencia de la carga B hace que se apague esta carga B.

Parece que su caso cae en la última clase: no puede controlar la corriente consumida por el cargador de batería. Por lo tanto, solo puede apagarlo con cualquier tipo de interruptor (MOSFET de canal N es la mejor opción, hasta que no necesite mantener los dispositivos en la misma tierra).

    
respondido por el Master
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Puedes construir un circuito que se comporte como tú dices. Básicamente, necesita una pequeña resistencia de derivación que mida la corriente total consumida por ambos dispositivos, un mosfet de canal P que limitará la potencia suministrada al dispositivo dos y un indicador intermedio que ajusta la tensión de la compuerta del mosfet en función de la corriente total (es decir, se apagará gradualmente el mosfet cuando la corriente total alcance el máximo).

La cosa es: tal circuito de monitoreo solo puede funcionar si tienes un circuito resistivo como dispositivo dos (por ejemplo, un conjunto de luces). Sin embargo, un cargador de batería es un circuito activo. Probablemente no funcionará en absoluto si el voltaje está por debajo de un límite dado. Así que al final, esto no funcionará para su aplicación, o será completamente inestable (cuando el cargador de la batería usa demasiada corriente, el circuito de monitoreo apagará un poco el mosfet, lo que hará que el cargador de la batería salga bajo voltaje, por lo que apague, sin utilizar ninguna corriente, entonces el circuito de monitoreo aumentará nuevamente el voltaje del cargador de la batería, lo que consumirá demasiada corriente, etc.).

La única forma es poder decirle al cargador de baterías cuánta energía puede absorber. Entonces, o bien encuentra un cargador de batería diseñado con esta capacidad, o tiene que diseñar el suyo propio.

    
respondido por el dim
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Muchas computadoras de una sola placa tienen chips de carga de batería incorporados. Si no desea diseñar su propio circuito de cargador, lo más lógico para usted es obtener uno de esos SBC y simplemente conectarle una batería.

Esta solución tendrá el beneficio adicional de que el SBC conoce el estado de la batería, por lo que puede apagarse correctamente cuando la batería se está agotando. También tendrá muchos ajustes disponibles, como la corriente máxima de PSU, la corriente máxima de carga de la batería, el voltaje objetivo de la batería, etc.

Como alternativa, obtenga un cargador de batería con una carga de corriente limitada por debajo de 600 mA.

    
respondido por el Dmitry Grigoryev

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