يوم جيد لجميع المجتمع المحترم. يشرفني أن أقدم Hubrovites المهتمة بالإلكترونيات الراديوية بعض الاعتبارات وتنفيذًا محددًا لمصدر الطاقة الاحتياطية على أجهزة التأين (وهي مكثفات فائقة بطبقة كهربائية مزدوجة) ، مصممة لضمان الإكمال الصحيح لوحدة المعالج على متحكم ARM يعمل بنظام Linux Linux Debian القياسي.
نشأت المشكلة أمام خادمك المتواضع في الشكل التالي: تحتاج إلى إطفاء نظام التشغيل Linux بشكل صحيح (يعمل على الحل المضمن) عند إيقاف الطاقة الخارجية. تم توفير هذه الطاقة من منفذ USB 2.0 قياسي إلى جهاز صندوق مصنوع مسبقًا من خلال موصل USB-B قياسي على الأقل. فضل المستخدم عديم الخبرة في هذا الجهاز سحب كابل USB المزعج ، وفقًا لمبدأ "UnPlug-NoPlay-NoProblem". من الواضح أن الحل المدمج بدون أقراص صلبة وذاكرة افتراضية صفرية أثناء التكوين يقاوم مثل هذه القوة القاهرة ، لكن بضع آلاف من ساعات عمل المستخدم أظهرت أنه لا يعمل دائمًا "بدون مشاكل".
اضطررت إلى تجعيد دماغي والدخول في نشوة إبداعية. عند مغادرة الغيبوبة ، تحققت أول طريقة ممكنة لحل المشكلة - وهي النفسية ، التي بدت في البداية الأكثر جاذبية. كان خط التفكير تقريبًا على النحو التالي - لماذا يرهق المستخدم العادي عصا يلتصق في منفذ USB بيد لا تتزعزع؟ ربما لأنه لا هو نفسه ولا أقرب معارفه فقدوا بهذه الطريقة أطروحتهم ، أطروحتهم أو تقريرهم السنوي. لماذا لم يسحب المستخدم نفسه كبل طابعة من طابعة عاملة في أيام ona؟ ربما لأنه رأى ، أو سمع من شفاه شخص ما ، كيف كان عليه شراء MB جديدة أو Centronics جديدة على ISA (PCI). لا أريد (من الكلمة بشكل عام) أن صندوقي تم سحبه بشكل غير رسمي. ما الذي يجب فعله لهذا؟ صحيح ، شكل سلوك المستخدم المطلوب.
كان علي أن أهز مهارات الدوائر والتتبع ، وحصلت النسخة التالية من الصندوق على RGB LED وزر على اللوحة الأمامية ، بالإضافة إلى إشارة بيزو مع جرس سيء في الداخل. حدد برنامج بسيط ما إذا كان الإغلاق الشديد مرت بشكل صحيح. إذا كان غير صحيح وكان سوء سلوك المستخدم هو الأول في ذاكرته الوميضية ، فقد اتبعت عملية التحكم: بدلاً من المؤشر الذي يرضي اللون الأصفر والأخضر ، يومض الصندوق بقطعة حمراء ، ثم صرخ بضع دقائق قبل أن يهدأ ويبدأ في التحميل. كان الانتكاس يعاقب عليه بخمس دقائق ، بل هيذر أكثر دنيئة وخط في الدليل أن الصندوق ، المحظور بسبب الإغلاق المتكرر غير الصحيح ، تتم إزالته من الضمان هنا.
كما تعلمون ، تبين أن الطريقة فعالة بشكل مدهش. ولكن هنا عزيزي العميل قدم أمنية أنه قبل فصل الصندوق سيظل يخبر الخادم أنه يستغرق وقتًا من المشهد. الآن بعض ، ولكن مطلوب مصدر للطاقة. عاد الدماغ من الغيبوبة الإبداعية التالية مع الفكرة: بطارية ليثيوم بوليمر هي كل شيء لدينا! أضاف التفكير الصوتي الكثير من الشك إلى هذا الفكر: لم أكن أرغب حقًا في شحن البطارية في كل مرة قمت بتشغيلها ، لأن عدد عمليات تفريغ الشحنات عبارة عن مورد مستهلك ، بالإضافة إلى موضوع الخداع الساخر من قبل مصنعي البطاريات للعملاء الأبرياء. لا تشحن في كل مرة تقوم بتشغيله ، ولكن أثناء تصريفه؟ لذلك من الضروري تسييج الحديقة بأكملها ، ومعايرة البطارية ، وقياس الجهد عليها بدقة جيدة. بشكل عام ، هذا وذاك ، ثم جاء Samsung Galaxy على الساحة ببطارياته الحارقة. تخيلت حريقًا في المكان الذي كان من المفترض أن يقف فيه الصندوق ، اضطررت إلى التلويح بسيف وإيقاف التداول المؤلم للفكرة الثانية.
الدخول في نشوة للمرة الثالثة ، عبقري مبدع يسلط الضوء على المؤينين. وماذا ، لا يبدو سيئا. السعة في الفاراد ، عدد دورات التفريغ غير محدود ، كما كان ، الفولت غير كافٍ حقًا - 2.7 كحد أقصى لكل خلية ، وهي ليست متتالية جدًا. لم يكن هناك أي شيء للتفكير في قلة الخيارات ، ومرة أخرى كان علي معالجة الدوائر مع التتبع.
جلب البحث في المساحات الواسعة للإنترنت بعض المصيد ، ولحظة من التفكير ، تقرر التوقف عند الدائرة الدقيقة الخطية LTC3110. واستشرافا للمستقبل ، سأقول أنه تم اختبار خيارين إضافيين ، ولكن ليس بنجاح بشكل خاص. إذا كان القارئ مهتمًا بتفاصيل الاختيار - فمرحبًا بك في PM. من بين الخيارات المتاحة ، يحتوي طراز LTC3110 على كل ما تحتاجه تقريبًا لإنشاء مصدر طاقة احتياطي على أجهزة التأين:
- يحتوي على محول تصعيد ، مما يجعل المصمم غير محدود بشكل خاص في اختيار جهد الإمداد ؛
- يستخدم هذا المحول الحث لتخزين الطاقة ، مما يزيد بشكل كبير من الكفاءة ويجعل من الممكن إعطاء أمبيرتين للحمل ؛
- من الممكن الحد من التيار المستهلك أثناء الشحن في نطاق 125mA - 2A ، وهو أمر مهم بشكل خاص عند تشغيله بواسطة USB ؛
- توجد دارة داخلية لتحقيق التوازن الفردي للأيونات المؤينة المتصلة بالسلسلة لزيادة القدرة والموثوقية المخزنين ؛
- الرقاقة مجهزة بخيوط تشير إلى درجة شحن الأيونات.
- وللحلوى ، يوجد مقارن إضافي ، يتم تعيين عتباته من قبل المستخدم.
للحصول على تفاصيل وأمثلة عن التطبيقات ، أرسل القارئ الغريب إلى ورقة البيانات الموجودة في الدائرة المصغرة ، وهي شركة Google القادرة على تعويذة "LTC3110 pdf" لمساعدتك.
نظريًا ، من أجل بناء Micro-UPS قابلة للتطبيق ، يحتاج LTC3110 نفسه إلى إضافة دائرة توفر الطاقة للصندوق في الوضع العادي ، إذا كان هناك اتصال بمنفذ USB يعمل. تم اختيار IC ST1S10PHR لهذا الدور المشرف ، الذي تم التعرف على اختباره المتواضع وسعره المنخفض واختباره لفترة طويلة. اضطررت أيضًا إلى إضافة مفتاح يكسر دائرة إمداد الطاقة للمستهلكين الرئيسيين أثناء الشحن الأولي للأيونات. يسمح لك هذا المفتاح بحل مشكلتين: أولاً ، يتم تقليل وقت الشحن الأولي (نظرًا لأن كل شيء يستهلكه USB تقريبًا ينتقل إلى المؤين) ، وثانيًا ، يزيل الاحتمالية غير السارة للتعتيم عندما يكون UPS منخفضًا جدًا لدرجة أن إمدادات الطاقة لا تزال غير كافية للواحد الصحيح اغلاق. علاوة على ذلك ، فإن "البداية العالية" من الأيونات المشحونة بالكامل تسمح للدائرة في بعض الأحيان (ولكن ليس في كثير من الأحيان) باستهلاك تيار أكثر مما يمكن أن يعطيه منفذ USB - سيتم تجديد العجز من الأيونات. قد تنشأ مثل هذه الحالة ، على سبيل المثال ، عند تسجيل كتلة كبيرة من المعلومات على محرك أقراص USB محمول كبير يتم تشغيله مع الصندوق.
أعتقد أنه يمكن إكمال الجزء التمهيدي في هذا والانتقال إلى مخطط عمل محدد.
هذه هي الطريقة التي تبدو بها دائرة UPS الصغيرة على الأيونونات.
يتم توفير الطاقة من منفذ USB 2.0 (الزاوية اليسرى العليا من الدائرة). في DA1 ، وفقًا للمخطط الموصى به ، يتم تجميع محول تنحي 5V -> 3.3V من ورقة بيانات. ميزته الوحيدة هي مرشح إضافي من الرنين عالي التردد على L2 و C7. إذا رغبت في ذلك ، يمكن استبعاد هذه العناصر. يتم استخدام المقاومات R3 ... R5 للتفريغ الطارئ للأيونات قبل النقل ، على سبيل المثال ، أو قبل إعداد اللوحة بأكملها ككل ، وإلا يبقى مصدر الطاقة عليها ، وقويًا بما يكفي لحرق أي شيء. يتم توصيل مقاومات التفريغ أو فصلها بواسطة وصلة المرور SA1. VT1 و C16 و R17 و R18 - مفتاح تشغيل المستهلكين الرئيسيين ، فقد تم ذكره بالفعل أعلاه وسيتعين عليه إضافة بضع كلمات أدناه. كل شيء آخر هو الحزام القياسي LTC3110 من ورقة البيانات.
3V3SBY هي الطاقة الاحتياطية لدائرة التحكم ، في المربع يتم تنفيذها على CPLD EPM240T100 من Altera ، ولكن لا شيء يمنع تنفيذها على متحكم أو منطق منفصل. 3V3 هو مصدر الطاقة الرئيسي للصندوق المحجوز من قبل UPS. يتم عرض معلومات حالة Micro-UPS على PWRFAIL و BATFULL و BATLOW مع أسماء ذاتية التفسير. يتم تنشيط PWRFAIL عند فقدان الطاقة من USB ، يشير BATFULL إلى أن الشحنة تصل إلى مستوى 95٪ (5.2 فولت) ، وتظهر BATLOW انخفاضًا في مستوى الشحن إلى 40٪ (2.1 فولت). إذا رغبت في ذلك ، يمكن تعديل هذا المستوى باختيار R6 و R7 ، مسترشدين بورقة البيانات. لسوء الحظ ، لا تعمل مثل هذه الخدعة مع مستوى BATFULL - يتم دقها في IC مع المسامير.
يتحكم UPS الصغير بإشارتين: PWRON و BATOFF. تقوم PWRON بتشغيل الطاقة الرئيسية ، وتقوم BATOFF بإيقاف تشغيل UPS ككل.
المنطق العام لعملية UPS الصغيرة هو كما يلي:
- في الحالة الأولية ، يتم تفريغ C8 و C9 تمامًا ، ولا يتم توصيل الطائر SA1 في الموضع الأيسر ، ولا يتم توفير طاقة USB 5V ؛
- تم توصيل الجهاز بمنفذ USB-B 2.0 ؛
- يبدأ المحول على DA1 في توفير التيار لخط 3V3SBY ، مما يؤدي إلى تنشيط دائرة التحكم في CPLD ، والتي بدورها تفتح مفتاح VT1 ، وإزالة إشارة PWRON ؛ بالإضافة إلى ذلك ، تزيل دائرة التحكم إشارة BATOFF ، بما في ذلك DA2 ؛
- يبدأ DA2 لشحن المتأينين. عند الشحن ، يتم إلغاء تنشيط إشارة BATLOW (عند 2.1 فولت) ، ثم يتم تنشيط BATFULL (عند 5.2 فولت على الأيونونات) ؛
- مظهر إشارة BATFULL ، تعتبر دائرة التحكم استعداد UPS الصغير للعمل ، وتقوم بتشغيل VT1 ، مما يوفر الطاقة للدائرة الرئيسية ؛ في الوقت نفسه ، يواصل DA2 مراقبة الأيونونات ، وعندما تنخفض الشحنة إلى أقل من 95٪ ، تبدأ في الشحن ؛ يضمن توصيل VT1 بدبوس RSENS DA2 أن هذا التيار يؤخذ لإعادة الشحن بحيث لا يتجاوز حد USB ، مع مراعاة الدائرة الرئيسية المستهلكة ؛ إذا تجاوز استهلاك الدائرة الرئيسية هذا الحد ، سيبدأ تصريف الأيونات في تعويض النفقات غير الضرورية ؛
- عند فصل 5V USB ، يتم تنشيط خط PWRFAIL ، مما يسمح لجهاز التحكم بمعرفة أن المصدر الخارجي قد اختفى ؛ تنشئ دائرة التحكم طلبًا لمقاطعة معالج ARM لتشغيل البرنامج النصي للإغلاق الصحيح ؛ كل هذا الوقت يتم توفير الطاقة بواسطة DA2 ؛
- عند الانتهاء من إجراء الإغلاق ، يصدر ARM إشارة بأن كل شيء جاهز للانقراض ، وتقوم دائرة التحكم بتعيين BATOFF ، وتعطيل DA2 ؛ في هذه الحالة ، يوجد الصندوق قبل توصيل الطاقة إلى 5 فولت USB (انظر النقطة 1 باستثناء الشحن المتبقي على C8 و C9) ؛
- إذا تردد ARM كثيرًا ولم يتمكن من إغلاق كل شيء حتى إشارة BATLOW ، فيجب إلغاء تنشيط الدائرة بالقوة.
إذا كنت ترغب في ذلك ، فمن السهل تنظيم أي منطق تحكم UPS-micro آخر ، على سبيل المثال ، عن طريق زيادة مستوى تمكين BATLOW إلى 60٪ (اختيار R6 و R7) ، استخدمه كإشارة للتوقف ، وفصل بالقوة من التفريغ الكامل C8 و C9.
في النهاية ، انتقل بسرعة إلى المعلمات القابلة للتكوين للدائرة. يحدد R1 و R2 جهد الخرج لـ DA1 ، وقد يتطلب جهد آخر استبدال C1 و C2 و C4-C6 و L1. تحدد تقييمات C8 و C9 فقط أوقات شحن وتفريغ UPS ، لقد حاولت شخصيًا من 4.7 إلى 100 Farads ، نظريًا لا توجد قيود. يحدد R6 و R7 مستوى تنشيط BATLOW. يعتمد جهد الشحن الأقصى للأيونونات على نسبة R8 / R9. يحدد R11 التيار المستهلك من 5V USB ، عند المقاومة المشار إليها ، تستهلك الدائرة 0.5 أمبير. تحدد نسبة R12 / R14 مستوى هبوط قدره 5V USB ، والذي سيتم تعريفه على أنه انقطاع الطاقة (PWRFAIL). يحدد R15 / R16 جهد الخرج لـ DA2 في وضع التفريغ.
تصنع إشارات خرج LTC3110 وفقًا لمخطط "التصريف المفتوح" حتى لا يتم ربطها بجهد إمداد معين. في دائرتي ، تشارك مقاومات السحب بالنسبة لهم في CPLD ، ولا توجد مشكلة في استخدامها في أي متحكم دقيق حديث. حسنًا ، إذا قررت تجميع دائرة تحكم على K155 ، فعليك رعاية المقاومات بنفسك.
بضع كلمات حول C16. استغرق الحصول على هذه المعرفة معظم الوقت الذي قضيته في لوحة النموذج UPS. بعد كل شيء ، ما هي المشكلة؟ في ورقة البيانات ، يقول الأسود باللغة الإنجليزية أنه إذا كنت تريد أن يكون مجموع التيار الذي تستهلكه الدائرة الرئيسية وتيار الشحن للأيونات مؤكدًا ألا يتجاوز الحد الذي تم تعيينه بواسطة R11 ، فالرجاء التفضل بتشغيل الدائرة الرئيسية من خرج RSENS. موافق ، موافق. ثم أكثر إثارة للاهتمام. بما أن دائرتك يمكن أن تحتوي على أي شيء ، حتى دارة قصيرة (دارة قصيرة ، إنها دارة قصيرة ، فهي قصيرة) ، كما تقول ورقة البيانات ، تم تجهيز LTC3110 بدائرة حماية خاصة. حسنًا ، رائع جدًا. والآن من أجل الجزء الممتع. نقرأ ورقة البيانات أكثر: ولكي لا يخطئ نظام الحماية ، من فضلك ، قدم السعة الإجمالية لخط الكهرباء ليس أكثر ، كارل ، 10 ميكرو فاراد. جوفي ... لكل شيء عن كل شيء ، ولا تحرم نفسك من أي شيء. في الواقع ، أي حمولة أكبر من 10 فائق التوهج عندما تكون أسافين متصلة ... لا تنخدع يا باسورمان. اضطررت إلى إجراء تأخير طفيف في المفتاح على VT1 ، مما يعطي C16. أفهم أنه لبعض الوقت لن يكون VT1 في الوضع الرئيسي ، ولكن بين السماء والأرض (بمعنى ، بين VCC و GND) ، وهو أمر ليس رائعًا على الإطلاق. لكنها تعمل على الأقل. هذه هي "الهوا الجديدة". بالنسبة إلى المتعصبين لنقاء الأوضاع الرئيسية ، سأضيف أنني حاولت عدم وضع C16 ، ولكن تحريضًا قدره 1.5 μH في السلسلة مع VT1 - كل شيء يعمل بشكل رائع.
أدناه أعطي صورة للوحة الدوائر المطبوعة مع الدائرة الموصوفة ، بالطبع ، يختلف ترقيم المكونات عن ذلك الموضح في مخطط الدائرة - فهو يتقاطع مع الصندوق بأكمله.
إذا كان لديك أسئلة - من فضلك.