Cambio suave entre baterías de 12 V, con un interruptor de palanca

Tengo una serie de instrumentos (12 voltios, que extraen unos cientos de miliamperios) que ocasionalmente deben cambiarse entre una de las dos baterías de plomo ácido de 12 voltios.

El interruptor de palanca es break-before-make, por lo que hay una fracción de una segunda interrupción en el suministro que hace que un par de instrumentos se reinicien.

Los instrumentos son cajas negras, y no sé qué hay en ellos ni cómo funcionan.

¿Cómo puedo suavizar la caída de energía durante la conmutación y evitar el reinicio? ¿Serán adecuados un condensador y una resistencia en serie a través del lado de carga del interruptor de palanca?

Las características internas de los instrumentos son desconocidas para mí (eso es parte del problema), por lo que no sé qué tipo de interrupción del suministro es aceptable. Además, hay varios instrumentos que pueden activarse o no en ese momento, lo que se suma a la complejidad del problema, por lo que estoy buscando la solución más simple y genérica que no requiera mucha sofisticación, por eso estaba pensando en solo un condensador de 12 V y una resistencia a través del interruptor.

Un poco de matemática simple:

En una carga del condensador, Q, y el voltaje, V, están relacionados por $Q = CV$ .

La corriente es la tasa de flujo de carga, por lo que la diferenciación nos da $I = \frac {dQ}{dt} = C \frac {dV}{dt}$

Desea calcular su caída de voltaje durante la transferencia del interruptor, por lo que lo reorganizaremos como

Entonces, agregando algunas cifras aproximadas, diremos que está dibujando 250 mA, puede tolerar una caída de 0.8 V y su interruptor tarda 50 ms en lanzarse.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Figura 1. El circuito.

@Jasen señala que "un condensador lo suficientemente grande puede dañar su interruptor". El punto aquí es que un condensador actúa como un cortocircuito cuando se conecta por primera vez a una fuente de alimentación porque está completamente descargado. Como resultado, habrá un aumento de corriente inicial a través del interruptor ya cerrado. Puede usar un interruptor robusto o agregar una resistencia limitadora de corriente en serie con C1.

Una vez cargada inicialmente, la corriente de conmutación estará cerca de la corriente de carga durante cada transición de conmutación.

Puede agregar dos diodos Schottky al interruptor, permitiendo que cualquiera de las baterías alimente la carga a través de un diodo. Durante la conmutación, el voltaje caerá 0,35 V (1N5817 @ 200 mA) por debajo del voltaje de la batería con la mayor carga, y evita la sobretensión causada por la adición de un condensador. Incluso podría quitar el interruptor si una pérdida de energía del 3% es aceptable.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Esto puede parecer demasiado simplista, pero he trabajado en esto en el pasado con un simple interruptor momentáneo a través del interruptor de palanca principal. Manteniéndolo conectado se conectan las dos fuentes de 12 V mientras se gira la fuente principal. Entonces, en ningún momento se interrumpe el poder. Y con esto, las dos fuentes están completamente aisladas durante el funcionamiento normal y no pueden dejarse conectadas accidentalmente.

Puede consultar la gama Power MUX de Texas Instruments: enlace.

Hay algunas versiones de 12V. Tengo uno de 5V para cambiar las baterías de LiPo en un microprocesador, pero no creo que se reinicie, ya que no importa en mi caso.

No son tan caros y puede obtener un módulo de evaluación si no está satisfecho soldando componentes pequeños.

Obtenga un interruptor SP3T con contactos de cierre antes de conectar para conectar cada batería al contacto de un extremo. Y ambas baterías al contacto medio a través de un diodo de potencia Schottky.

De esa manera no habrá "tiempo muerto" durante el cambio.

Encontrar un interruptor adecuado puede ser complicado.

¿Podrías usar dos interruptores pequeños para que uno rompa el otro? ¿Tendría demasiada presión sobre el cargador? Es un cargador, supongo? ¿O sería una carga excesiva para las baterías debido a los diferentes niveles de carga? Además, el diagrama del circuito original ayudaría. Esto ayudaría a un alumno visual como yo a ver la configuración actual. O cámbielo antes de que la batería esté tan descargada que cause una caída. Existe en el mercado un interruptor inteligente hecho para automoción para la combinación de ciclo profundo / batería de arranque. Mencionaste poco espacio, así que no estoy seguro de que funcione para ti. Hay una solución en la mente de alguien en algún lugar que funcionará perfectamente.

Yo uso este dispositivo para casi exactamente su problema:

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

Supongo que es fácil para alguien con experiencia en esta área duplicar si prefiere rodar el suyo.

Nota: No estoy afiliado con el sitio que vende lo anterior, y no estoy seguro de si actualmente está disponible, ya que no hay ningún precio en la lista, solo "solicitar cotización". Sin embargo, cuando lo compré hace muchos años (probablemente casi 10) fue económico.

Dependiendo del contexto, esto puede ser un problema difícil o incluso muy difícil.

Si la carga no tolera ninguna interrupción, debe realizar un proceso de 2 pasos con 2 diodos y un interruptor especial que pase por un estado cuando ambas fuentes están encendidas.

(o incluso 4 pasos si no desea que un diodo se alimente constantemente de un voltio, el interruptor giratorio se convierte en su amigo).