[jumbo 0]

Уважаемые профи! Прошу критики.

 

Задача: сделать преобразователь для зарядки 12В х 12 АЧ свинцового аккумулятора

от СБ с напряжением ХХ 6.5В, макс. током 3.5А (12 элементов 0.55Вх3.5А). Кпд, ессно, желателен повыше.

Делаю для себя любимого, для водно-моторных выходов на несколько дней/недель. Габариты, вес, размер не критичны (не на себе таскать).

 

Давно не возился с электроникой, а импульсники и вообще никогда не делал. Начал с простейших автоколебательных двухтактников на одном трансе. Выжимал 60, от силы 70% кпд. И с мощностью плоховато было. Что-то маловато показалось.

Пришлось основательно учить матчасть :smile3046: .

В итоге родилось нечто, чего я пока не встретил на просторах инета. Хотя, наверное, велосипед.

Очень интересно мнение профи и критика.

 

Отличительные особенности схемы:

 

1) Основа - прямоход на МС34063 с автотрансформатором (гальваническая развязка не нужна).

Преимущество – меньше провода и, соответственно, потерь. По сути, добавляем к входному напряжению недостающие 7-8В, а не прокачиваем всю мощность (12 вт) через транс. Частота - около 30 кгц.

 

2) Питание управления – с выхода. В результате ключ открывается полностью.

Недостаток питания с выхода - при отключенной СБ управление продолжает питаться от аккумулятора, генерить и потреблять 12 мА.

Можно, конечно, еще одну шоттку на выход влупить, но 2% кпд отдавать - жаба душит после всех экспериментов .

А можно и наплевать или тумблер поставить или какой-нибудь ключ на слаботочном мосфете добавить.

Пока так решил оставить.

 

3) Выброс на стоке мосфета при выключении – в дело! 1 диод шоттки и все дела. То есть, схема – немного обратноход

 

4) Штатное токоограничение - в сад. СБ сама ограничит. А ногу 7 использовать для ШИМ - стабилизации ВХОДНОГО напряжения на уровне около 5.5В, что даст более полное использование мощности СБ при разной освещенности.

Штатная релейная регулировка оставлена для ограничения напряжения при малой нагрузке до 13.5В (когда аккумулятор заряжен).

 

Собрал макет ( с соплями, длинными проводами) – все работает «на ура» - заводится и поддерживает входное напряжение при любом ограничений источника питания и нагрузке.

Кпд получился 82 – 86%, вых.мощность - до 12 вт. ИМХО, очень даже достойно для низковольтного бустера. При этом и земля и питание были сильно грязными. Спаял все начисто – один фиг – в точности так же работает и точно такой же кпд получается. Видимо, на низкой частоте не так все критично.

 

Играл с трансом и дросселем. В итоге оставил транс на СБ 26х16 (w1 – 12 витков 1мм, w2 – 50 витков 0.7 мм) и дроссель на 35 мм желто-белом кольце из компьютерного БП. Обмотка – около 90 витков проводом 0.7 - 1мм. Собственно, я его и не мотал – взял этот транс с 4-мя обмотками и спаял концы обмоток. Наверное, немного лучше было бы перемотать, но в лом было. Думаю, и транс и дроссель избыточны, но зато потерь меньше.

При малой нагрузке дроссель работает в режиме прерывистых токов, на стоке ключа появляется медленно затухающая синусоида, но это никак не сказывается на работе схемы и на потреблении. К тому же, в этой задаче малая нагрузка означает, что все уже заряжено и СБ можно снимать.

 

Испытывал пока только от автомобильного аккумулятора – сбрасывал напругу до 5 – 6.5В линейным регулируемым стабилизатором, ставил различные балластные резисторы на выход. В качестве нагрузки пробовал и резисторы и заряжал тот же аккумулятор (сам себя за волосы тянул ).

Максимальный выходной ток получил 1.03А при напряжении 11.8, входном напряжении 5.6В и токе 2.45А. Больше выжимать пока не пробовал – думаю, батарея все равно не даст.

При максимальной нагрузке без радиаторов сдвоенный диод VD4-VD4 слегка греется, ключ VT2 греется чуть больше. Остаточное напряжение на нем не более 0.2В. В общем, не знаю, что еще можно тут выжать.

На очереди – полноценные испытания с СБ (которую, правда, еще собрать надо :crying: ).

 

Резистор R1, который регулирует входное напряжение путем изменения скважности, вытащу наружу, чтобы его можно было крутить до получения максимального тока заряда аккумулятора в зависимости от освещенности. Собственно говоря, кпд преобразователя сам по себе в этой задаче не волнует – нужно максимизировать выходной ток, вытянуть из СБ все, что она может дать. Но в моих тестах кпд автоматически получался максимальным при максимальном выходном токе. Любопытно... Получается своего рода MMPPT (“manual” mppt). Без микропроцессора ничего другого легко реализуемого не пришло в голову.

Изменено 22 апреля, 2012 пользователем Jumbo

[syv 0]

...

Не нравится.

1. Лучше поставить UC3845 и осуществить потактовое ограничение тока.

2. Нужен источник тока, а имеем источник напряжения.

3. Слишком много не нужных элементов.

[Plain 168]

А какой Вы хотите критики? Сходите в магазин и купите нормальные детали, потому что 34063 таковой не является с самого своего рождения.

 

Обратная связь тоже не годится. Нужно простое окно для максимального тока, Uвх>=Uном и Uвых<=Uном.

[jumbo 0]

Не нравится.

1. Лучше поставить UC3845 и осуществить потактовое ограничение тока.

2. Нужен источник тока, а имеем источник напряжения.

3. Слишком много не нужных элементов.

 

По п.1 - можно по-подробнее? Или ссылку. Посмотрел даташит - что-то вообще не въехал, с чем ее едят. Да и зачем ток ограничивать?

 

2. - Вы кое-что не заметили: источник напряжения получился только при малой нагрузке.

При любой ощутимой нагрузке получился "стабилизатор входного напряжения". А на выходе при этом - "какой получится, такой получится". Что и нужно для высасывания макс. мощности с СБ.

 

3. Почему не нужных? Какие именно? В управлении или выход? Может, это с 1. связано? То есть, если другой контроллер взять, то и элементов меньше будет? Да вроде, схемка и так простая.

[syv 0]

Обратная связь тоже не годится. Нужно простое окно для максимального тока, Uвх>=Uном и Uвых<=Uном.

Так тоже не пойдет.

Надо, чтобы устройство переходило из режима источника тока в режим источника напряжения.

При вполне определенном для данного типа аккумуляторов напряжении.

Из наиболее подходящих вариантов видится стандартный повышающий стабилизатор на UC3845 (или его клоне с низким напряжением запуска).

И простейший трансформаторный датчик тока.

[jumbo 0]

А какой Вы хотите критики? Сходите в магазин и купите нормальные детали, потому что 34063 таковой не является с самого своего рождения.

 

Обратная связь тоже не годится. Нужно простое окно для максимального тока, Uвх>=Uном и Uвых<=Uном.

 

Я бы хотел конструктивной критики. Типа, возьмите такую-то микросхему, сделайте так-то и так-то и то-то и то-то будет лучше. Опять же не понял, чем 34063 не нормальная? ШИМ есть? Есть. Работает? Работает! Что еще надо? Мощный ключ внутрь запихать? Меня не напрягает мосфет снаружи повесить и десяток деталюшек для недаташитовского управления добавить.

 

Про обратную связь - извините, не понял мысли. Ни почему моя не годится, ни что Вы предлагаете не понял.

 

Надо, чтобы устройство переходило из режима источника тока в режим источника напряжения.

При вполне определенном для данного типа аккумуляторов напряжении.

Но именно так оно сейчас и есть! За счет 2-х ОС!

 

[syv 0]

Я бы хотел конструктивной критики. Типа, возьмите такую-то микросхему, сделайте так-то и так-то и то-то и то-то будет лучше. Опять же не понял, чем 34063 не нормальная? ШИМ есть? Есть. Работает? Работает! Что еще надо? Мощный ключ внутрь запихать? Меня не напрягает мосфет снаружи повесить и десяток деталюшек для недаташитовского управления добавить.

 

Про обратную связь - извините, не понял мысли. Ни почему моя не годится, ни что Вы предлагаете не понял.

 

 

Но именно так оно сейчас и есть! За счет 2-х ОС!

В МС34063 ШИМ-а нет. А есть фиксированное время открытого состояния.

Вам же нужна микросхема с двухтактным выходом и бортовым ШИМ, типа UC384X.

Но более современная с напряжением старта - 4.5 Вольта.

Топология - повышающий стабилизатор.

Используя потатковое ограничение тока Вы получаете параметрический источник тока до момента, когда аккумулятор не зарядится до заданного напряжения.

После этого начинает работать ОС по напряжению.

При этом никаких конденсаторов на выходе быть не должно, кроме конденсатора очень малой емкости, порядка 100n.

[Plain 168]

Надо, чтобы устройство переходило из режима источника тока в режим источника напряжения. При вполне определенном для данного типа аккумуляторов напряжении.

Я это самое и сказал — на ногу FB подаётся окно из двух условий — если входное выше номинала (например, 5,5 В) и выходное ниже номинала (например, 14,4 В), то преобразователь выдаёт заданный (например, фиксатором выхода усилителя ошибки) ток. В остальных случаях ток регулируется.

 

Я бы хотел конструктивной критики.

Сомнительно. Ведь для этого не указано местожительство. Пока что Вас, Ваше положение и Ваше поведение вполне можно рассматривать, как шаг отчаяния одинокого путника в тайге.

[pwn 0]

Сомнительно. Ведь для этого не указано местожительство. Пока что Вас, Ваше положение и Ваше поведение вполне можно рассматривать, как шаг отчаяния одинокого путника в тайге.

Ваще то зря вы на него накинулись. И контроллер с поцикловым ограничением тока тут действительно идет в лес, ибо нафиг не нужен. СБ это уже источник тока. Только в отличие от идеального источника тока это "недоисточник" и не может понять напряжение выше 7 вольт. Что топикстартер исправляет своей городушкой. А аккумулятор тут как раз таки источник напряжения. Источник тока работает на заряд источника напряжения, что не так? нафиг тут еще поцикловой контроль тока заряда, когда его СБ как до луны ползком выдать ток заряда в аккумулятор хотя бы десятую от емкости? Из замечаний/пожеланий тут в основном по схемотехнике: применить другой контроллер, умеющий драйверить полевиками. Ибо КПД тут конечно в первую очередь шоттками определяется и без синхронного выпрямителя этого не исправить, но и динамические потери при таком драйвереже будут ощутимыми. Иначе при таких мощностях силовой ключ был бы холодным. То что он горячий - его греет динамика, ноги которой растут от тупого управления. И в качестве полевика поискать что нить низковольное, которому достаточно и 5 вольт для отпирания (щас таких полно). Либо как вариант перекоммутировать свою СБ так, чтобы она давала более 12 вольт и заряжать от нее напрямик. А по достижении на аккумуляторе 14 вольт отрубать простейшим компаратором управляя от него любым низковольтным полевиком.

Изменено 22 апреля, 2012 пользователем pwn

[syv 0]

...

Смешались в кучу кони, люди...

[jumbo 0]

В МС34063 ШИМ-а нет. А есть фиксированное время открытого состояния.

Вам же нужна микросхема с двухтактным выходом и бортовым ШИМ, типа UC384X.

Вообще-то в 34063 ШИМ ЕСТЬ! Почитайте внимательно дата шит. Время открытого состояния прекрасно регулируется напряжением на 7-й ноге относительно питания (в пределах 0.15 - 0.3В). Можно выставить любую скважностью. Только штатно он используется для ограничения по току.

А нафига мне двухтатник на такую мощность городить? Микруху посмотрю. Спасибо за наводку! Только использовать буду, когда 12 => 19В 3А для ноутбука городить начну.

 

Сомнительно. Ведь для этого не указано местожительство. Пока что Вас, Ваше положение и Ваше поведение вполне можно рассматривать, как шаг отчаяния одинокого путника в тайге.

 

Ну вааще не понял, при чем тут местожительство??? Ну указал - г.Дубна Московской области. Что изменилось?

А отчаяния у меня никакого нет - в принципе девайс меня уже вполне устраивает. Уже его в ящик с аккумулятором вставил. Интересно просто было узнать мнение профи и еще поиграться. Уже чисто из теоретического интереса и для опыта - практическая возможная прибавка эффективности в данном девайсе не существенна.

 

Из замечаний/пожеланий тут в основном по схемотехнике: применить другой контроллер, умеющий драйверить полевиками. Ибо КПД тут конечно в первую очередь шоттками определяется и без синхронного выпрямителя этого не исправить, но и динамические потери при таком драйвереже будут ощутимыми. Иначе при таких мощностях силовой ключ был бы холодным. То что он горячий - его греет динамика, ноги которой растут от тупого управления. И в качестве полевика поискать что нить низковольное, которому достаточно и 5 вольт для отпирания (щас таких полно). Либо как вариант перекоммутировать свою СБ так, чтобы она давала более 12 вольт и заряжать от нее напрямик. А по достижении на аккумуляторе 14 вольт отрубать простейшим компаратором управляя от него любым низковольтным полевиком.

 

Спасибо! Это действительно конструктивно! Попробую покопать в сторону динамических потерь. Мосфет без радиатора не горячий, а ощутимо теплый - градусов 60, наверное. Но все равно - статикой не объяснить. А какой контроллер Вы бы посоветовали? И что, управление от 34063 с добавочным разрядным транзистором совсем хреновое? Сдвоенный эмиттерный повторитель был бы лучше?

На синхронное выпрямление пока не думал замахиваться, но подумаю...

 

Низковольтные мосфеты у меня есть (IRLML2502). Он, вроде, проходит, но уж больно нежный и я его не ставил. Наверняка с пяток пожег бы при "экскриментах". А IRFZ44 выдерживал любые издевательства.

 

Перекоммутировать СБ не могу - есть типовые доступные ячейки размером 80х150мм. Из соображений требуемой мощности и допустимых габаритов батареи выбрано их количество - 12. Разделить одну ячейку на 2 невозможно. Отсюда все и вытекает... Кроме того, от этой батареи напрямую будут заряжаться всякие мобилы и фонарики.

Изменено 22 апреля, 2012 пользователем Jumbo

[jumbo 0]

Вообще-то в 34063 ШИМ ЕСТЬ! Почитайте внимательно дата шит. Время открытого состояния прекрасно регулируется напряжением на 7-й ноге относительно питания (в пределах 0.2 - 0.4В).

Извиняюсь, был неточен - про ШИМ в даташите действительно ничего не написано. Можно только догадаться, анализируя функциональную схему. Про ШИМ в 34063 написано в Theory and Applicationsof the MC34063... И еще про нее очень хорошо написано в книжке И.Л.Кольцов, 33 схемы на микросхеме КР1156ЕУ5 (наш аналог)

Изменено 22 апреля, 2012 пользователем Jumbo

[Herz 4]

Извиняюсь, был неточен - про ШИМ в даташите действительно ничего не написано. Можно только догадаться, анализируя функциональную схему. Про ШИМ в 34063 написано в Theory and Applicationsof the MC34063... И еще про нее очень хорошо написано в книжке И.Л.Кольцов, 33 схемы на микросхеме КР1156ЕУ5 (наш аналог)

Странно, где Вы умудрились там прочитать про ШИМ?

А нафига мне двухтатник на такую мощность городить?

Не надо ничего городить. Вам советовали не двухтактный преобразователь, а микросхему с полноценным двухтактным выходом. Зачем - я думаю, понятно.

[jumbo 0]

Странно, где Вы умудрились там прочитать про ШИМ?

Не надо ничего городить. Вам советовали не двухтактный преобразователь, а микросхему с полноценным двухтактным выходом. Зачем - я думаю, понятно.

 

На стр.3:

 

Current limiting is accomplished by monitoring the voltage drop across an external sense resistor placed in series with VCC and the output switch. The voltage drop developed across this resistor is monitored by the Ipk Sense pin. When this voltage becomes greater than 330 mV, the current limit circuitry provides an additional current path to charge the timing capacitor CT. This causes it to rapidly reach the upper oscillator threshold, thereby shortening the time of output switch conduction and thus reducing the amount of energy stored in the inductor. This can be observed as an increase in the slope of the charging portion of the CT voltage waveform as shown in Figure 5.

 

Странно, как же Вы умудрились это не увидеть? Разжевывать надо? Или сами поймете?

Кроме того, своими глазками, на осциллографе, видел, что время открытого состояния ключа меняется если менять напряжение на 7-й ноге. Легко можно получить любую скважность. Я до сих пор считал, что это и есть ШИМ. Или это не так?

 

А зачем нужен двухтактный выход в однотактнике - не понятно. Можете пояснить?

Кроме того, вроде, UC384 не заведется от 6В. Но пока не разобрался.

Изменено 22 апреля, 2012 пользователем Jumbo

[Microwatt 2]

На стр.3:

 

Current limiting is accomplished by monitoring the voltage drop across ....Странно, как же Вы умудрились это не увидеть? Разжевывать надо? Или сами поймете?

Кроме того, своими глазками, на осциллографе, видел, . Я до сих пор считал, что это и есть ШИМ. Или это не так?

 

А зачем нужен двухтактный выход в однотактнике - не понятно. Можете пояснить?

Кроме того, вроде, UC384 не заведется от 6В. Но пока не разобрался.

Это видели многие. Но не все, похоже, одинаково поняли. До недавнего времени я тоже не совсем разобрался с нею.

Речь идет о быстром разряде тактового конденсатора при превышении тока через ключ. О быстром выключении при достижении порогового тока. Включение тут наступит по другому алгоритму. В результате частота плавает .

ШИМ подразумевает постоянную частоту и изменение коэффициента заполнения. В МС 34063 метод модуляции строго определить нельзя. Скорее всего, это позиционно-импульсная модкляция или модулятор с постоянной паузой. Там и пропуск импульсов возможен из-за чего она работает пачками. Это классический релейный регулятор, о какой-то постоянной частоте в этом методе не говорят.

Конечно, если Вы симулируете достижение предельного тока на входе датчика то будете видеть укорочение времени включения.

 

Двухтактный выход драйвера полезен всегда. К топологии источника в целом он отношения не имеет. Он нужен для эффективного управления затвором ключа.

Вы неверно называете топологию своего стабилизатора. Это бустер - повышающий однотактный стабилизатор. Никакой не "обратноходовой прямоход с синхронной рассинхронизацией" :)

UC384X не заведется при низком напряжении СБ. Варианты 45 и 43 включатся от батареи 12 вольт. Можно включать через пусковой резистор-конденсатор , как рекомендовано в ее апнотах, используя ток около 1 мА, дальше должна самоподхватиться. Это куда лучший вариант, чем МС34063, хотя и потребляет милливат под 200.

Лишние компоненты у Вас действительно есть. Это TL431 и все вокруг нее, ОС нерациональна.

 

Если Вы получили КПД за 0.9 - хороший результат для разовой конструкции такого плана. Дальше, для улучшения параметров, нужно уже заниматься этим более внимательно и не на подручных компонентах. Стоит ли?