Как предотвратить колебания в суперконденсаторных модулях питания

Предотвращение колебаний в суперконденсаторных блоках питания

Довольно легко добавлять новые функции в операционные системы, такие как Linux, при использовании встроенных систем. Однако одна из наиболее важных функций – это обеспечение достаточного времени для безопасного завершения работы системы после внезапного отключения питания. Не обеспечение надлежащего времени завершения работы может привести к тому, что система не сможет перезагрузится при возобновлении подачи электропитания.

Один из способов обеспечения надежного времени завершения работы системы – это разработка резервной системы питания на основе суперконденсаторов. Таким образом питание процессора может поддерживаться в течении нескольких минут, что даст ему возможность записать необходимые файлы на диск и завершить остальные процессы при пропадании основного напряжения питания.

Существуют крупные производители микросхем способных контролировать заряд и разряд суперконденсаторов. Так как в процессе заряда и разряда напряжение на суперконденсаторах меняется, то производители также предлагают и специальные DC-DC преобразователи, которые будут преобразовывать изменяющееся на суперконденсаторах напряжение в неизменное. Эти микросхемы вполне работоспособны и могут поддерживать напряжение на заданном уровне, пока напряжение на суперконденсаторах не снизится до определенного уровня, после чего схема станет не работоспособной.

Каждый электрик должен знать:  Сечение кабеля для подключения испытательной коробки

Напряжение, которое измеряется на клеммах конденсатора, является функцией накопленного заряда и падения напряжения из-за внутреннего сопротивления конденсатора. В случае падения напряжения на зажимах конденсатора ниже определенного уровня преобразователь постоянного тока и прочие нагрузки отключаются. Из-за того что ток в цепи перестает течь, падение напряжения на внутреннем сопротивлении конденсатора резко снижается, что приводит к возрастанию напряжения на клеммах конденсатора.

Если в системе протекал значительный ток, то при прекращении его протекания возрастет напряжение, которое может оказаться вполне достаточным для повторного подключения преобразователя DC. Нагрузка снова подключается, снова возникает падение, и снова происходит отключение. Этот режим постоянного включения и отключения может длится довольно долго и создавать непрерывные колебания электрической цепи.

Для предотвращения колебаний системы необходимо ввести задержку, способную предотвращать колебания даже при самом неблагоприятном режиме работы. Эта схема может работать только в диапазоне от 0 до 5 В.

Выше показана схема, способная решить данную проблему. Мощность силовой цепи обеспечивается суперконденсатором. По мере заряда суперконденсатора от 0 до V через стабилитрон D1 протекает очень малый ток. При достижении напряжения на конденсаторе порядка 4,3 В очень малый ток начинает протекать через D1 и R1. При протекании тока порядка 150 мкА через резистор R1 на нем появится напряжение около 0,7 В и транзистор Q1 начинает открываться. При открывании транзистора Q1 через R3 начинает протекать ток, который будет запирать транзистор Q2. Запирание Q2 приводит к открытию Q3 и проведению тока через резистор R8.

Каждый электрик должен знать:  Можно ли использовать трехжильный провод, если нет заземления

Часть этого тока будет протекать в Q1, а часть через резистор R1. Теперь напряжение на R1 не будет зависеть только от стабилитрона D1, а будет зависеть еще и от тока Q3. Именно ток, протекающий через Q3 к R1, и вызывает задержку на отключение, не давая тем самым мгновенно отключить питание при низком напряжении.

Обратите внимание, что напряжение на коллекторе Q2 оказывает влияние на Q4, который закрывает транзистор Q5 и впоследствии отпирает Q6. Падение напряжения на резисторе R13 подает сигнал в схему постоянного тока о напряжении на суперконденсаторе, которое она впоследствии подключает.

Каждый электрик должен знать:  Дистанционная защита линий

При пропадании питания от сети система начнет забирать мощность от суперконденсатора и напряжение на нем, соответственно, начнет падать. Тем не менее напряжение на резисторе R1 будет обуславливаться суммой токов D1 и Q3 и напряжение должно снизится примерно к 2,3 В для отключения суперконденсатора от цепи постоянного тока. Это приведет к закрытию Q1 и открытию Q2, который запрет транзистор Q4. Q4, в свою очередь, откроет Q5, а Q5 закроет Q6. Q6 снимет напряжение с резистора R13, тем самым сигнализируя о низком напряжении на суперконденсаторе.

После отключения нагрузки от цепи постоянного тока напряжение на зажимах несколько увеличится. Тем не менее, это не приведет к повторному включению если не будет превышения более 2 В. Таким образом реализуется данная нехитрая схема исключения колебаний на линии. Различные значения напряжений включения и отключения могут быть подобраны путем замены D1 и подборкой R8.

Добавить комментарий