Sanftes Umschalten zwischen 12-V-Batterien mit einem Kippschalter

Ich habe eine Reihe von Instrumenten (12 Volt, einige hundert Milliampere), die gelegentlich zwischen einer von zwei 12-Volt-Blei-Säure-Batterien umgeschaltet werden müssen.

Der Kippschalter ist ein Break-before-Make-Schalter, sodass die Stromversorgung in Sekundenbruchteilen unterbrochen wird und einige Instrumente neu gestartet werden.

Die Instrumente sind Blackboxes, und ich weiß nicht, was in ihnen steckt oder wie sie funktionieren.

Wie kann ich den Stromausfall während des Umschaltens glätten und einen Neustart verhindern? Reichen ein Kondensator und ein Widerstand in Reihe über der Lastseite des Kippschalters aus?

Die internen Eigenschaften der Instrumente sind mir unbekannt (das ist ein Teil des Problems), daher weiß ich nicht, welche Art von Unterbrechung der Versorgung akzeptabel ist. Außerdem gibt es mehrere Instrumente, die zur Zeit möglicherweise eingeschaltet sind oder nicht, was die Komplexität des Problems erhöht. Deshalb suche ich nach der einfachsten und allgemeinsten Lösung, die nicht viel Raffinesse erfordert - deshalb war ich es auch Man denke nur an einen 12-V-Kondensator und einen Widerstand am Schalter.

Ein bisschen einfache Mathematik:

In einer Kondensatorladung werden Q und die Spannung V durch $Q = CV$ in Beziehung gesetzt .

Strom ist die Rate des Ladungsflusses, also gibt uns Differenzierung $I = \frac {dQ}{dt} = C \frac {dV}{dt}$

Sie möchten Ihren Spannungsabfall für die Dauer des Switch-Transfers berechnen, damit wir ihn neu anordnen können

Wenn Sie also einige grobe Zahlen eingeben, gehen wir davon aus, dass Sie 250 mA ziehen, dass Sie einen Abfall von 0,8 V tolerieren können und dass Ihr Schalter 50 ms braucht, um dann zu werfen

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Abbildung 1. Die Schaltung.

@Jasen weist darauf hin, dass "ein ausreichend großer Kondensator Ihren Schalter beschädigen kann". Der Punkt hier ist, dass ein Kondensator als Kurzschluss wirkt, wenn er zum ersten Mal an eine Stromversorgung angeschlossen wird, da er vollständig entladen ist. Infolgedessen tritt ein anfänglicher Stromstoß durch den bereits geschlossenen Schalter auf. Sie können einen kräftigen Schalter verwenden oder einen Strombegrenzungswiderstand in Reihe mit C1 hinzufügen.

Nach dem erstmaligen Laden liegt der Schaltstrom bei jedem Schaltübergang in der Nähe des Laststroms.

Sie können dem Schalter zwei Schottky-Dioden hinzufügen, sodass beide Batterien die Last über eine Diode versorgen können. Während der Umschaltung sinkt die Spannung um 0,35 V (1N5817 @ 200 mA) unter die Spannung der Batterie mit der höchsten Ladung und vermeidet Stromstöße, die durch Hinzufügen eines Kondensators verursacht werden. Sie können den Schalter sogar entfernen, wenn ein Leistungsverlust von 3% akzeptabel ist.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Dies mag übermäßig simpel erscheinen, aber ich habe dies in der Vergangenheit mit einem einfachen Momentschalter über dem Hauptkippschalter umgangen. Wenn Sie die Taste gedrückt halten, werden die beiden 12-V-Quellen miteinander verbunden, während Sie den Hauptschalter umlegen. Die Stromversorgung wird also zu keinem Zeitpunkt unterbrochen. Und damit sind die beiden Quellen im Normalbetrieb vollständig isoliert und können nicht versehentlich angeschlossen bleiben.

Sehen Sie sich die Power MUX-Produktreihe von Texas Instruments an: link.

Es gibt einige 12V-Versionen. Ich habe eine 5-V-Batterie, um LiPo-Batterien auf einem Mikroprozessor zu schalten, aber ich glaube nicht, dass sie neu startet, da es in meinem Fall keine Rolle spielt.

Sie sind nicht so teuer und Sie können ein Evaluierungsmodul erwerben, wenn Sie nicht glücklich sind, Bauteile mit geringer Grundfläche zu löten.

Holen Sie sich einen SP3T-Schalter mit Öffnerkontakten, um jede Batterie an den einen Endkontakt anzuschließen. Und beide Batterien werden über eine Schottky-Leistungsdiode mit dem Mittelkontakt verbunden.

Auf diese Weise entsteht während der Umschaltung keine "Totzeit".

Es kann schwierig sein, einen geeigneten Schalter zu finden.

Könnten Sie zwei kleine Schalter verwenden, um eine Unterbrechung der anderen zu bewirken? Würde das Ladegerät zu stark belastet? Ich nehme an, es ist ein Ladegerät? Oder würden Batterien durch unterschiedliche Ladezustände zu stark belastet? Auch der ursprüngliche Schaltplan würde helfen. Dies würde einem visuellen Lernenden wie mir helfen, die aktuelle Konfiguration zu sehen. Oder schalten Sie es früher ein, bevor die Batterie so leer ist, dass ein Tropfen entsteht. Es gibt auf dem Markt einen intelligenten Schalter für Kraftfahrzeuge für die Kombination aus Tiefenzyklus und Starterbatterie. Sie haben wenig Platz erwähnt, also sind Sie sich nicht sicher, ob es für Sie funktioniert. Irgendwo im Kopf eines Menschen gibt es eine Lösung, die perfekt funktioniert.

Ich benutze dieses Gerät für so ziemlich genau Ihr Problem:

http://www.mini-box.com/Y-PWR-Hot-Swap-Load-Sharing-Controller

Ich würde annehmen, dass es für jemanden mit Erfahrung in diesem Bereich einfach ist, zu duplizieren, wenn Sie lieber Ihre eigenen würfeln möchten.

Hinweis: Ich bin nicht mit der Website verbunden, auf der die oben genannten Produkte verkauft werden, und ich bin nicht sicher, ob sie derzeit verfügbar ist, da kein Preis angegeben ist, sondern nur "Angebot anfordern". Als ich es vor vielen Jahren gekauft habe (wahrscheinlich fast 10), war es allerdings günstig.

Je nach Kontext kann dies ein schweres oder sogar ein sehr schweres Problem sein.

Wenn die Last keine Unterbrechungen toleriert, müssen Sie einen zweistufigen Prozess mit zwei Dioden und einem speziellen Schalter durchführen, der einen Status durchläuft, wenn beide Quellen eingeschaltet sind.

(oder sogar 4-stufig, wenn Sie nicht möchten, dass eine Diode ständig Volt frisst, wird der Drehschalter zu Ihrem Freund).