Hộp nguồn (Power box) cho máy bay RC cỡ lớn

Tổng quan dự án: Power Box dòng cao dùng 2S LiPo

Mạch này là một hệ thống phân phối nguồn hiệu năng cao, thiết kế cho các mẫu RC cỡ lớn. Nó quản lý nguồn từ hai pin để cấp cho tối đa 16 servo High-Voltage (HV), đồng thời có dự phòng (redundancy) và chuyển mạch điện tử.

Dự án này chủ yếu bao gồm phần hộp in 3D cho PCB “power box”.

Bạn xem thêm chi tiết ở trang dự án trên hackaday của mình: https://hackaday.io/project/205001-power-box-for-big-rc-plane

Các tính năng kỹ thuật chính

• Dự phòng 2 pin (Dual Battery Redundancy): Tầng đầu vào có hai “Ideal Diodes” (U$1, U$2). Cho phép cấu hình 2 pin (2S LiPo, ~8.4V) với sụt áp rất thấp và ngăn back-charging nếu một pack bị lỗi hoặc điện áp thấp hơn.
• Đường nguồn dòng cao (High-Current Power Path): Dùng nhiều MOSFET P-Channel IRF4905 mắc song song, bo được thiết kế chịu tải liên tục 20A, đảm bảo cấp dòng ổn định cho 16 servo HV khi thao tác mô-men cao.
• Chuyển mạch điện tử (Soft-Switch): Mạch có tầng logic (BSS123 N-FETs) để điều khiển các MOSFET nguồn chính.
• Tương thích: Header “SW” được thiết kế để giao tiếp với công tắc Jeti RC hoặc công tắc từ (Magnetic switches). Dùng logic “fail-on”, nghĩa là hệ thống vẫn có điện nếu mất tín hiệu công tắc, tăng độ an toàn.
• Phân phối servo (Servo Distribution): Thanh nguồn ra (VSERV) phân phối qua 20 header (JP1–JP20), hỗ trợ 16 servo chính với các tụ decoupling tích hợp (C1, C2, C3) để lọc xung sụt/tăng áp và nhiễu điện.

Sơ đồ nguyên lý (Schematics)

PCB

PCB có thể mua trực tiếp tại trang dự án này: https://www.pcbway.com/project/shareproject/Power_box_for_big_RC_plane_dc3fb38e.html

PCB được PCBWay tài trợ và như thường lệ chất lượng rất tốt. Giá rẻ, giao rất nhanh và nhìn cực kỳ chuyên nghiệp!

Nếu bạn mới dùng PCBWay thì có thể dùng link affiliate này: https://pcbway.com/g/o35z4O

Lưu ý về nguồn (Power considerations)

Dùng 2 pack pin 2S LiPo để cấp cho hộp. Việc “OR” điện áp của hai pack được thực hiện bằng hai ideal diode.

Các linh kiện nhỏ này có thể mua rẻ trên Aliexpress.

Chúng thường được dùng làm linh kiện “anti back flow” trên pin mặt trời.

Khi ghép với một power MOSFET N-channel, nó hoạt động như diode nhưng sụt áp thấp hơn đáng kể.

Điều khiển công tắc (Switch control)

Kết hợp 3 MOSFET cho phép bật/tắt bộ nguồn.

Ba MOSFET P-channel cỡ lớn IRF4905 dùng để ngắt đường VCC.

Mỗi MOSFET chịu được 74A.

Độ tin cậy: 3 MOSFET được hàn song song giúp độ tin cậy rất cao trong trường hợp hỏng 1, thậm chí 2 MOSFET.

Logic chuyển mạch và cơ chế fail-safe

Mạch công tắc dùng logic đảo N-FET hai tầng để điều khiển các P-MOSFET công suất chính (Q7, Q8, Q9).

Các trạng thái hoạt động

• Trạng thái Off (Switch Closed): Khi công tắc kéo chân 3 của header SW xuống GND, Q5 bị tắt. Việc này cho phép gate của Q6 được kéo lên High, bật Q6 ON. Sau đó Q6 kéo gate của các IRF4905 xuống GND, làm nguồn chính ON.
• Trạng thái On (Switch Open): Ngược lại, khi chân 3 ở mức High (3.3V hoặc 5V), Q5 bật ON, kéo gate của Q6 xuống GND và tắt Q6 OFF. Điện trở 10k (R6) sẽ kéo gate IRF4905 lên VCC, làm nguồn chính OFF.

Logic fail-safe

Thiết kế này có cơ chế an toàn “Fail-On”, tiêu chuẩn với các hệ thống nguồn RC cao cấp:

• Lỗi cơ khí: Nếu công tắc ngoài bị hư, dây bị đứt, hoặc bị rút ra, gate của Q5 sẽ bị kéo xuống GND bởi điện trở pull-down 10k (R7).
• Kết quả: Q5 vẫn OFF, Q6 vẫn ON, các IRF4905 vẫn ON.
• Lợi ích an toàn: Nếu công tắc bị lỗi khi đang bay, nguồn cho receiver và servo vẫn được duy trì, tránh rơi máy.

Category: Other