12 V 电池之间的平滑切换,带有拨动开关

电器工程 力量 电池 拨动开关
2022-01-26 02:22:56

我有许多仪器(12 伏,消耗几百毫安),偶尔需要在两个 12 伏铅酸电池之一之间切换。

拨动开关是先断后合,因此电源中断的一小部分会导致几台仪器重新启动。

这些仪器是黑匣子,我不知道里面有什么,也不知道它们是如何工作的。

如何在切换期间平滑掉电并防止重新启动?在拨动开关的负载侧串联一个电容器和电阻器是否足够?

我不知道仪器的内部特性(这是问题的一部分),所以我不知道什么样的供应中断是可以接受的。此外,当时可能会或可能不会打开几种仪器,这增加了问题的复杂性,因此我正在寻找不需要太多复杂性的最简单最通用的解决方案 - 这就是我为什么只考虑开关两端的 12 V 电容器和电阻器。

4个回答

您可以在开关上添加两个肖特基二极管,允许任一电池通过二极管为负载供电。在切换过程中,电压会下降 0.35 V (1N5817 @200 mA) 低于充电最多的电池电压,避免了添加电容器引起的电流浪涌。如果可以接受 3% 的功率损耗,您甚至可以移除开关。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

一个简单的数学:

在电容器中,电荷 Q 和电压 V 通过\$ Q = CV \$相关。

电流是电荷流动的速率,因此,微分给我们\$ I = \frac {dQ}{dt} = C \frac {dV}{dt} \$

您想计算开关转换期间的电压降,因此我们将重新排列为

$$ C = \frac {I}{\frac {dv}{dt}} = I \frac {dt}{dv}$$

所以,给出一些粗略的数字,我们会说你正在消耗 250 mA,你可以容忍 0.8 V 的压降,然后你的开关需要 50 ms 才能触发

$$ C = I \frac {dt}{dv} = 0.25 \frac {0.05}{0.8} = 0.015 \ \text F = 15,000 \ \mu \text F $$

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

图 1. 电路。

@Jasen 指出“足够大的电容器可能会损坏您的开关”。这里的要点是,电容器在第一次连接到电源时会起到短路的作用,因为它已完全放电。结果将有一个初始电流浪涌通过已经闭合的开关。您可以使用强大的开关或添加与 C1 串联的限流电阻。

一旦开始充电,开关电流将在每次开关转换期间接近负载电流。

这可能看起来过于简单,但我过去曾在主拨动开关上使用一个简单的瞬时开关来解决这个问题。在翻转主电源时,将其保持在连接两个 12 V 电源。因此,电源绝不会中断。这样,在正常操作期间,这两个源就完全隔离了,不会意外保持连接。

您可以查看德州仪器 Power MUX 范围:链接。

有一些 12V 版本。我有一个 5V 的用于在微处理器上切换 LiPo 电池,但我认为它不会重新启动,因为在我的情况下这无关紧要。

它们并不昂贵,如果您不喜欢焊接小尺寸组件,您可以获得评估模块。