LTC4416 はどのようにシングルボードシステムでスマートな電源切り替えを実現するのですか?

前回のシングルボードシステムの設計回路図で見たように、LTC4416 を使用したデュアル入力電源が実装されています。
LTC4416 は、電力損失を低減することにより、非常に低い電圧降下で2つの電源間のシームレスな切り替えを実現します。
外付けのPチャンネルMOSFETを制御し、理想ダイオードのように動作させることで、このデバイスは導通損失を大幅に低減し、その結果としてシステム全体の効率と信頼性を向上させます。

本システムは、一次電源の電圧が設定された閾値を超えたときに、一次電源が選択される仕組みになっています。一次入力の電圧がフェイル電圧を下回ると、コントローラはシームレスに二次電源へ切り替えます。

LTC4416 は、E1ピンとE2ピンの設定に応じて、6つの異なるモードで動作できます。各モードでは、ICが2つの電源のどちらを選択するかを制御します。

この設定では、選択されているモードはV1 > V2であり、E1は「Sense」にE2は0に設定されています。これは、チップが常にV1入力を優先することを意味します

  • V115V~35Vの広い入力範囲に対応し、主電源として使用されます。
  • V23.6V~15Vの範囲に対応するソーラーパネル入力端子であり、バックアップ電源として機能します。

V1が15V以上の場合、LTC4416 はV1を主電源として選択し、V1の方が高いことからV2側はオフになります。

V1が13.4Vまで低下すると、システムは自動的にV2に切り替わり、その電圧が有効な範囲である3.6V~15V内にある限り、ソーラーパネルが主電源となります。この状態は、V1が再び上昇するまで続きます。

復帰ポイント(システムがV1に戻る電圧)は、15Vに設定されています。

データシートの式を用いて、抵抗値R1、R2、およびR3を変更することで、フェイルオーバーおよび復帰の動作を調整することができます。

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V1が検出され選択されると、V2はバックアップ電源として使用されます。システムは常に有効電圧が高い方の電源を選択するため、V2の電圧がV1よりも高い状態が続く限り、V1への復帰は行われません。

図3: 動作確認済みのシングルボードソリューション

このボード(図3)は、V1およびV2の2系統の入力電源を受け取り、バッテリの充電と負荷への電力供給に使用されます。主電源が利用できなくなったとしても、日照強度がある場合は電源がソーラーパネル切り替わり、バッテリを充電しながら負荷に電力を供給します。夜間や日照不足によりソーラーパネルの出力電圧が低下すると、システムはその状態を自動的に検知し、負荷への給電を維持するためにバッテリ駆動へ切り替わります。

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