Источник питания с автономной аккумуляторной системой и сетевой развязкой
Основной идеей разработки было создание
компактного, безопасного и надёжного источника питания, полностью развязанного
от сети 220 В, с возможностью непрерывной работы за счёт двух сменных Li-Ion
аккумуляторов формата 18650. Устройство предназначено для питания прецизионных маломощных
промышленных датчиков, контроллеров, IoT-устройств или систем мониторинга в
условиях, где недопустимо прямое подключение к сети переменного тока (для
исключения влияния помех по сети).
Устройство построено по принципу «одна АКБ
работает, вторая заряжается». Это обеспечивает непрерывность питания даже в
процессе зарядки.
Зарядка реализована от Micro-USB (5 В),
ток заряда до 1,5 А (встроенный контроллер заряда регулируемый, с защитой от
перегрева и перезаряда). Переключение между АКБ происходит автоматически по
достижении нижнего порога напряжения (~3,0–3,2 В).
Выходное напряжение, стабилизированное 12
В, максимальный ток 1 А (пиковый до 1,2 А с ограничением по перегрузке). Выход
полностью гальванически развязан от входа 220 В, источник не имеет физического
контакта с сетью переменного тока.
Управляет источником питания микроконтроллер
в том числе отслеживает напряжение активной АКБ. При падении напряжения ниже
порога срабатывает переключение: нагрузка переходит на вторую АКБ, а
разряженная АКБ начинает заряжаться.
На опытном образце удалось добиться:
- полной развязки от сети 220 В;
- переключения между АКБ без разрыва
питания;
- зарядки от любого USB-источника;
- легкой замены АКБ;
- защиты: от глубокого разряда, перезаряда, короткого замыкания на выходе, перегрева.
От руководителя проекта. От момента ознакомления с ТЗ до реализации прошло около четыре недель. Это наш второй проект по построению гальванически развязанного источника питания. В отличии от предыдущей реализации на борту расположили повышающий преобразователь, максимально упростили структуру, значительно уменьшили габариты (75х50х25). Это интеллектуальная система управления питанием, обеспечивающая непрерывность, безопасность и автономность. Особенно ценна её гальваническая развязка от сети 220 В, что делает устройство пригодным для применения в условиях, где обычные блоки питания неприемлемы. Несмотря на некоторые компромиссы по мощности и скорости зарядки, устройство полностью оправдывает себя в своей нише. Разработка проходит тестирование в реальных условиях и при необходимости может быть адаптирована под специфические требования заказчика.