Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Kompletny system zasilania na bazie akumulatora Li-Poly

AJMDSC 13 Paź 2010 00:35 17635 20
  • Kompletny system zasilania na bazie akumulatora Li-Poly

    Kilka lat temu realizowałem projekt przenośnego przyrządu pomiarowego. Wcześniejsze doświadczenia z układami zasilania, wyposażonymi w akumulatory Ni-Cd, skłoniły mnie do zastosowania w nowym projekcie akumulatora litowo-polimerowego. Wymagana od rozwiązania łatwość obsługi, wskazywała na konieczność zintegrowania w układzie zasilającym wszystkich elementów ładowania i kontroli stanu baterii oraz przetwarzania prądu stałego (DC/DC).
    Wytypowane do użycia w tamtym projekcie ogniwa miały napięcie nominalne 3.7V, napięcie w stanie pełnego naładowania równe 4.2V, pojemność 2200mAh i maksymalny prąd obciążenia równy 2C.
    Założenia projektowe były następujące:
    * układ musi obsługiwać bezpiecznie pełny cykl ładowania pojedynczego ogniwa Li-Poly, w sekwencji CC/CV,
    * źródłem zasilania podczas procesu ładowania będzie port USB (5V/500mA) lub zasilacz do telefonu komórkowego NOKIA typu APC-12E (5.7V/800mA),
    * wbudowana ładowarka musi zapewnić sygnalizację podłączenia zasilacza oraz trwania procesu ładowania. Musi także umożliwić bezpieczne pozostawienie podłączonego układu na czas dowolnie długi po zakończeniu ładowania,
    * układ ładowania powinien umożliwić opcjonalnie dobór parametrów, takich jak maksymalny prąd ładowania oraz maksymalny czas ładowania; wybrane wstępnie parametry to 500mA i 4h,
    * bateria musi być zabezpieczona przed nadmiernym prądem rozładowania (>2A),
    * wpływ ładowarki na samorozładowywanie ogniwa winien być pomijalnie mały,
    * układ musi umożliwiać odłączanie obciążenia sygnałem logicznym (cyfrowym),
    * przetwornica (regulator) napięcia powinien zapewnić uzyskanie napięcia wyjściowego 5.0V ±5% przy prądzie obciążenia maksymalnie 1000mA,
    * należy zapewnić możliwość pomiaru napięcia baterii i napięcia wyjściowego przez zewnętrzny układ nadzorczy.

    Po przeanalizowaniu wymagań i dostępności elementów do realizacji projektu, wybór padł na układy scalone firmy Analog Devices Inc.: ładowarkę ADP2291 oraz przetwornicę impulsową ADP1610. Są to względnie tanie(!?) i dostępne w kraju elementy (ALFINE, Farnell).
    Układ został zrealizowany, przebadany i z powodzeniem wdrożony w kilku kolejnych projektach.
    Na przestrzeni ostatnich trzech lat przechodził drobne ewolucje i był dostosowywany do pracy z ogniwami o różnych pojemnościach: od 1000 do 2400mAh.
    Ostatnio najczęściej stosuje go z ogniwem o pojemności 1Ah.
    Schemat układu zasilacza 5V/1A przedstawia poniższy rysunek.
    Używam tego zasilacza przy znacznie niższych prądach wyjściowych (100-150mA) i wtedy zasilane urządzenie pracuje bez przerwy 6 do 8 godzin. Tym nie mniej zasilacz, dzięki zastosowanym elementom, może dostarczyć prąd maksymalny rzędu 1A przez kilkadziesiąt minut.
    Kompletny system zasilania na bazie akumulatora Li-Poly
    Zmontowany system zasilania przedstawiają dwa kolejne obrazki.
    Kompletny system zasilania na bazie akumulatora Li-Poly Kompletny system zasilania na bazie akumulatora Li-Poly

    Więcej szczegółów, schematy pozostałych trzech wariantów, rysunki PCB i schemat montażowy można zobaczyć na mojej stronie Zasilacz Li-Poly.

    Pozdrawiam wszystkich czytających,

    AJMDSC

    Brak zdjęcia na początku!!
    androot


    Fajne!
  • #2 13 Paź 2010 08:46
    androot
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Patrząc na płytkę to jest ona zaprojektowana tragicznie jeśli chodzi o część przetwornicy. Jeśli ma to pracować na 750kHz to trzeba było zaprojektować ją zgodnie ze sztuką układów impulsowych. Pewnie sieje niemiłosiernie.
    Piszczy dławik w miarę zmian obciążenia?

  • #3 13 Paź 2010 10:09
    cefaloid
    Poziom 30  

    Właśnie szukałem dokładnie takiego rozwiązania jako przenośnego źródła prądu do zasilania komórki. Będąc w górach czy jadąc na rowerze chciałbym zapisywać sobie ślad gps ale wtedy bateria telefonu pada szybko. Ten układ plus akumulator o pojemności kilka Ah rozwiąze sprawę. Myslałem też o ołowiowym ale jego masa jest nie do przyjęcia.

    Napięcie ładowania i wyjściowe idealnie pasują do telefonów z micro USB. Można by użyć posiadanej ładowarki od telefonu.

  • #4 13 Paź 2010 11:01
    AJMDSC
    Poziom 10  

    Witam,

    Wywołany do tablicy odpowiadam:
    androot napisał:

    Cytat:
    Patrząc na płytkę to jest ona zaprojektowana tragicznie...

    Wielkość i kształt płytki wymusiła pierwsza aplikacja. Jest na niej jeszcze podwajacz napięcia - źródło 9v/50mA. W aktualnych zastosowaniach ta część pozostaje nieobsadzona. Nie mniej jednak układ się sprawdza. Z pomiarów wynika, że przy niskich obciążeniach, rzędu 60-100mA napięcie tętnień ma wartość międzyszczytową ok.800mV i częstotliwość zgodną z taktem pracy przetwornicy impulsowej. Tętnienia spadają przy średnich obciążeniach (200-500mA do poziomu 450mV, bo ustala się większy współczynnik wypełnienia i przetwornica pracuje stabilniej. Zastosowane pojemności kondensatorów filtrujących są wystarczające przy zasilaniu układów cyfrowych. zasilanie czułego stopnia analogowego wymaga dodatkowej filtracji i ekranowania, ale tylko dla wysokich częstotliwości.
    Dławik z otwartym rdzeniem zawsze będzie siał. Przetwornica zbliżona na kilkanaście centymetrów do gniazda antenowego telewizora wywołuje zakłócenia obrazu, ale przy 30cm żadnych zakłóceń nie stwierdziłem. Tyle w kwestii poprawności konstrukcji dla w.cz.
    Pragnę uspokoić- dławik nie piszczy nawet przy maksymalnym prądzie! Nieco się wtedy grzeje, ale go nie słychać. Zresztą, ja nie słyszę 750kHz, może piszczy ;-)

    cefaloid napisł:
    Cytat:
    Napięcie ładowania i wyjściowe idealnie pasują do telefonów z micro USB. Można by użyć posiadanej ładowarki od telefonu.


    W zamyśle źródłem prądu do zasilania ładowarki miał być popularny zasilacz do telefonów NOKIA.
    Moje próby z tym urządzeniem połączonym z baterią Li-Po 2.2Ah i wagą na tensometrze dały ponad 16 godzin nieprzerwanego działania z włączonym podświetleniem wyświetlacza.
    Powinno się sprawdzić w innych sytuacjach, np. przy doładowywaniu telefonu przez złącze miniUSB.

    AJMDSC

  • #5 13 Paź 2010 12:35
    wader_669
    Poziom 28  

    Zainteresowało mnie ostatnie rozwiązanie z twojej strony, to z wyjściem 3,3V.
    Ja rozumiem to tak:
    Jest zasilanie to: - ładowana jest bateria i zasilany układy za przetwornicą (step up czy step down, zależy jaki projekt).
    nie ma zasilania to: bateria zasila układ.
    Co się stanie gdy bateria osiągnie napięcie krytycznie niskie? jest jakoś zabezpieczona? czy dopiero po zastosowaniu jakiegoś uC?
    Jest to może bardzo głupie pytanie, ale nie miałem czasu przyjrzeć się schematowi (zaraz do roboty) po co jest przycisk on i off?

    Jeszcze gratuluje: bardzo mi się podoba projekt.

  • #6 13 Paź 2010 13:16
    Rime
    Poziom 14  

    wader_669 napisał:
    Co się stanie gdy bateria osiągnie napięcie krytycznie niskie? jest jakoś zabezpieczona? czy dopiero po zastosowaniu jakiegoś uC?

    Tutaj:
    Kompletny system zasilania na bazie akumulatora Li-Poly
    bardzo często kryje się mała płytka która to kontroluje - tzn. kiedy poziom baterii spada poniżej pewnej wartości, praktycznie odcina możliwość dalszego poboru prądu. Mierzyłem kiedyś napięcie miernikiem na tych wyjściach dla "rozładowanego ogniwa" = 0V kiedy tak naprawdę na bezpośrednich wyprowadzeniach dawała jeszcze ~3V

  • #7 13 Paź 2010 13:46
    AJMDSC
    Poziom 10  

    Witam,
    Wprawdzie wader_669 zapytał o układ z wyjściem 3.3V, ale odpowiedź ma charakter uniwersalny więc napiszę ją tutaj.
    Jeżeli dołączone jest zasilanie zewnętrzne, to zależnie od stanu baterii, uruchamiany jest proces jej ładowania, albo nie. Decyduje o tym wewnętrzna logika ADP2291. Proces ładowania jest "inteligentny". Jeżeli bateria osiągnie stan pełnego naładowania lub skończy się czas maksymalnego ładowania (zależy co wcześniej), ładowarka "odłączy się" od baterii zatykając tranzystor Q1. W stronę ładowarki będzie płynął z baterii prąd rzędu kilku µA (max).
    To, czy zasilana jest przetwornica, zależy od stanu wyłącznika Q3-Q4. Jedyny sposób, żeby go włączyć to zwarcie SW1 (ON) lub wymuszenie napięcia ok. 0V na bramce Q3. Dla wyłączenia zasilania należy zewrzeć SW2 (OFF) lub podać stan "L" na bramkę Q4. Może to zrobić np. zewnętrzny mikrokontroler, w oparciu o pomiar napięcia baterii - zacisk Z1-4 lub porównanie ze stabilizowanym napięciem referencyjnym - zacisk Z1-2. Jeżeli nie kontrolujemy z zewnątrz stanu rozładowania baterii, to zasilacz-przetwornica "wydrenuje" ją aż do napięcia ok.2.5V, przy którym się wyłączy. Jest to niebezpieczne dla baterii. Z tego powodu, przy zasilaniu układów typu "dumb" konieczne jest pilnowanie stanu baterii. W jednym z moich projektów zrobiłem to włączając pomiędzy baterię i system zasilania moduł zakupiony za kilka euro w ELV.
    Uprzedzając wszelkie uwagi forumowiczów, dlaczego nie ma tego w projekcie, odpowiem - system z założenia projektowałem do pracy z inteligentnym odbiornikiem i oprogramowanie monitorowało stan baterii odłączając przetwornicę przy napięciu Ubat≥3V.

    Pozdrawiam czytających,

    AJMDSC

    Dodano po 25 [minuty]:

    Rime - dziękuję za informację.

    Tak jest we większości, a może we wszystkich(?) bateriach LiPo do telefonów komórkowych.
    Ogniwa, które stosuje w swoich projektach nie maja takich zabezpieczeń.
    Tutaj trzeba pilnować tego samemu.
    Zabezpieczenie to zazwyczaj dwa tranzystory MOS, połączone szeregowo (dren z drenem) i układ scalony, który "pilnuje" maksymalnych napięć ładowania i rozładowania.
    Z tego powodu baterie do "czegoś" są z reguły znacznie droższe od "gołych" ogniw Li-Poly dostępnych na rynku. I nie jest to tylko wynik źródła pochodzenia.
    Zabezpieczenie, z którym sie spotkałem zawierało układ SC451XX i podwójny nMOS Si9698BEDQ, dwa rezystory i trzy kondensatory ceramiczne, chociaż płytka miała tylko 3.5 na 10 mm. W ten sposób z ogniwa robione są "bezpieczne" baterie.
    Układ w dalszym ciągu nie zabezpiecza odwracalnie przed zwarciem końcówek, ale to inna bajka.
    Kompletny system zasilania na bazie akumulatora Li-Poly

    Podobnie jest zbudowany układ LPS1 z ELV, który kiedyś zastosowałem.

    Pozdrawiam,

    AJMDSC

  • #8 13 Paź 2010 15:37
    androot
    VIP Zasłużony dla elektroda

    AJMDSC napisał:
    (...)
    Zresztą, ja nie słyszę 750kHz, może piszczy ;-)


    Miałem na myśli pisk w wyniku niepoprawnej pracy sprzężenia zwrotnego. Czasem objawia się na częstotliwościach akustycznych.
    Napięcie tętnień jest bardzo duże i nie jest ono wynikiem za małej pojemności kondensatorów filtrujących.
    Brak wspólnego punktu masy dla układu przetwornicy, kondensatora wejściowego i wyjściowego oraz dzielnika sprzężenia zwrotnego zawsze stwarza problemy.
    Spokojnie dałoby się to zrobić nawet na mniejszej płytce.
    Projektując kolejną wersję, możesz ją dopracować :)

  • #9 13 Paź 2010 16:46
    AJMDSC
    Poziom 10  

    Nie mam problemów o których pisze androot.
    Żeby nie trzeba było wierzyć tylko w słowo pisane kilka obrazków i słowo komentarza.
    Zmierzyłem warunki zasilania w rzeczywistym układzie cyfrowym (dwa mikrokontrolery, wskaźnik-wyswietlacz na LED i czujnik MEMS).
    Kompletny system zasilania na bazie akumulatora Li-Poly
    Pobór prądu nie jest wielki, bo układ na akumulatorze działa do 30 godzin bez przerwy (średnio ok. 28mA). Część cyfrowa ma komplet elementów odsprzęgających, oprócz tego co jest w zasilaczu.
    Pomiar napięcia stałego. Uz=4.86V, zakłócenia Uzak=168mVpp
    Kompletny system zasilania na bazie akumulatora Li-Poly
    Pomiar napięcia tętnień. Ut=23.3mVRMS. Częstotliwość tętnień jak częstotliwość przetwornicy ~700kHz.
    Kompletny system zasilania na bazie akumulatora Li-Poly
    Tętnienia, o których pisałem wcześniej były mierzone na sztucznym obciążeniu zasilacza (zespół oporników przylutowany na drutach).
    androot ma oczywiście rację, co do łączenia w gwiazdę masy dla układu przetwornicy, kondensatora wejściowego, wyjściowego i dzielnika sprzężenia zwrotnego. Ale jak widać, w tym konkretnym układzie wcale nie jest tak źle.
    Może ktoś natchnięty moim pomysłem zrobi dużo lepszy projekt płytki do tego układu, ale nawet ta fatalnie zaprojektowana działa całkiem nieźle ;-)
    W końcu, jak sądzę nie publikujemy w tym miejscu tylko opisów doskonałych rozwiązań, ale również dzielimy się ideami i doświadczeniami z naszej pracy.

    Pozdrawiam czytających,

    AJMDSC

    PS
    Zdjęcia awersu i rewersu płytki bez elementów są tu i tu.

  • #11 13 Paź 2010 21:40
    PIEKNY1234
    Poziom 14  

    Ja mam pytanie jakim cudem działa mosfet ten bliżej lewej strony??? na schemacie jesli sterujesz go oporem a nie napięciem przeciez to jest takie stratne że powinienes tam dac jakis bipolarny tranzystor a nie mosfet bo to nie działa chyba z dużą sprawnościa.

  • #12 14 Paź 2010 00:40
    AJMDSC
    Poziom 10  

    Witam,

    PIEKNY1234 napisał:

    Cytat:
    ...mosfet ten bliżej lewej strony??? na schemacie...


    Chodzi zapewne o Q3, ale Q3 i Q4 działają w połączeniu tworząc przełącznik-zatrzask i przeanalizuje ich działanie razem. W stanie wyłączenia przetwornicy Q3 jest utrzymywany w stanie zatkania poprzez rezystor R3 zwierający bramkę i źródło (pamiętamy, że tranzystor MOS jest sterowany napięciem Ugs). Ważna uwaga: tranzystor Q3 wybrano nieprzypadkowo - Si4463 otwiera kanał przy napięciu Ugs>2.5V, więc napięcie ogniwa Li-Poly w zupełności wystarcza do jego wysterowania. W chwili zwarcia wyłącznika SW1 (ON) następuje wysterowanie tranzystora Q3 i na jego drenie pojawia się po chwili napięcie bliskie Ubat. Zwłoka wynika z czasu ładowania kondensatora C8. Napięcie to przez rezystor R14 ładuje kondensator C9. Gdy napięcie na bramce Q4 przekroczy 2.1V włącza się tranzystor Q4 i zwiera bramkę Q3 do masy, podtrzymując jego włączenie. Teraz możemy rozewrzeć SW1 a układ i tak pozostanie włączony - 100% dodatnie sprzężenie zwrotne tworzy z Q3-Q4 zatrzask.
    Cytat:
    jest takie stratne że powinienes tam dac jakis bipolarny tranzystor a nie mosfet

    Dzięki temu, że są to tranzystory MOS, układ działa prawie bez strat podtrzymując się w stanie włączenia. Tranzystor Q3 ma oporność Rdson na poziomie 17mΩ przy Ugs=2.5V, więc nawet przy prądzie obciążenia 1A tracimy na nim tylko 17mV. Tranzystor bipolarny w stanie nasycenia miałby Uce=100mV lub więcej. Doszły by jeszcze straty wynikające z prądu bazy, który musiałby wynosić 50-100mA, dla zapewnienia dostatecznie głębokiego nasycenia. Tak więc zastosowane rozwiązanie uważam za optymalne.
    Dwa słowa o wyłączaniu układu. Zwarcie SW2 (OFF) powoduje natychmiastowe rozładowanie C9 i wyłączenie Q4. Możemy na bramkę Q4 podać także sygnał logiczny z µC. W stanie niskim nastąpi wyłączenie Q4, a co za tym idzie, R3 rozładuje pojemność bramka-źródło Q3 i spowoduje jego błyskawiczne wyłączenie. W ślad za tym napięcie zasilające przetwornicę zostanie odłączone.
    Tak w skrócie działa ten wyłącznik mocy.
    W układach, gdzie nie mamy takiej presji na oszczędność, bo zasilanie pochodzi z sieci, możemy zastosować bipolarną wersję tego układu - tranzystor mocy PNP i tranzystor sterujący NPN. Ja wolę układy MOSFET, unikam dzięki nim niepotrzebnych strat, a wyłącznik przy prądzie 10A może spokojnie działać bez radiatora!

    Pozdrawiam czytających,

    AJMDSC

  • #13 14 Paź 2010 10:59
    Faces
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Witam.
    Miałem kiedyś układ ADP1610 i nie wspominam go dobrze, ale to raczej z mojej winy ponieważ:

    androot napisał:
    Patrząc na płytkę to jest ona zaprojektowana tragicznie jeśli chodzi o część przetwornicy. Jeśli ma to pracować na 750kHz to trzeba było zaprojektować ją zgodnie ze sztuką układów impulsowych.


    Przetwornica na tym układzie pracowała tylko raz, potem układ scalony spalił się. Wszystkiemu było winne złe zaprojektowane płytki. Kolega androot napisał dokładnie te założenia jakie powinno się spełnić przy projektowaniu płytki.

    Cytat:
    Brak wspólnego punktu masy dla układu przetwornicy, kondensatora wejściowego i wyjściowego oraz dzielnika sprzężenia zwrotnego zawsze stwarza problemy.


    Co do układu ADP2291 to mam na nim złożoną ładowarkę w podstawowej aplikacji + przełącznik z wymiennym rezystorem aby dostosować prąd ładowania do posiadanego akumulatora. Układ spisuje się świetnie.

  • #14 14 Paź 2010 17:31
    PIEKNY1234
    Poziom 14  

    Ok dzieki za odpowiedź conieco sie rozjaśniła sprawa z mosfetami czyli układ realizuje cos podobnego do funkcji balansera uzywanego w bateriach LiPO, tylko powiedz jeszcze po co tam 700khz?

  • #15 14 Paź 2010 23:51
    AJMDSC
    Poziom 10  

    Witam ponownie,

    PIEKNY1234 napisał:

    Cytat:
    Ok dzieki za odpowiedź conieco sie rozjaśniła sprawa z mosfetami czyli układ realizuje cos podobnego do funkcji balansera uzywanego w bateriach LiPO, tylko powiedz jeszcze po co tam 700khz?


    Wydaje mi się, że nie do końca dobrze się zrozumieliśmy. Q3-Q4 to nie jest balanser, ani nic w tym rodzaju. Balansery występują w inteligentnych bateriach wieloogniwowych lub w ładowarkach do takich baterii. Ich zadaniem jest wyrównywanie stanu naładowania poszczególnych ogniw w baterii. W urządzeniach z pojedynczym ogniwem nie potrzeba balansera! Q3 i Q4 to tak naprawdę trochę bardziej finezyjna forma wyłącznika. Schemat mógłby wyglądać tak:
    Kompletny system zasilania na bazie akumulatora Li-Poly
    i robiłby dokładnie to samo, ale w mniej elegancki sposób. Nie dałoby sie go także wyłączać mikrokontrolerem. Dodatkowa zaleta wyłącznika elektronicznego, a cenią ją najbardziej radiomodelarze, to odporność na wstrząsy i wibracje. Taki wyłącznik nie rozłączy się przypadkiem bo urządzenie się trzęsie i wibruje. Włączony "trzyma", aż się go nie wyłączy drugim zestykiem lub logiką!

    Co do 700kHz. Ta przetwornica (ADP1610) przetwarzając prąd stały robi to na wysokiej częstotliwości. Do wyboru mamy dwie: 700kHz, jeżeli zależy nam na stabilniejszym napięciu wyjściowym i większej efektywności, lub 1.2MHz leżeli bardziej istotne są dla nas miniaturowe rozmiary przetwornicy (mniejszy dławik). Jeżeli chcemy zasilać przetwornicę niższym napięciem wejściowym, to też lepiej będzie wybrać częstotliwość 700kHz. Wyboru dokonujemy poprzez połączenie wejścia RT z masą (700kHz) lub z Uwe (1.2MHz). Tyle w kwestii częstotliwości. Generalna zasada jest taka - im wyższa częstotliwość, tym mniejsze komponenty przy tej samej mocy wyjściowej. Niestety, mniejsze, ale koniecznie lepszej jakości!

    Faces napisał:
    Cytat:
    Przetwornica na tym układzie pracowała tylko raz, potem układ scalony spalił się. Wszystkiemu było winne złe zaprojektowane płytki. Kolega androot napisał dokładnie te założenia jakie powinno się spełnić przy projektowaniu płytki.


    Obawiam się, że nie projekt płytki był przyczyną i przestrzegam przed takim myśleniem. Drodzy czytelnicy, przetwornice impulsowe "idą z dymem" najczęściej w wyniku odłączenia obciążenia. Żadna przetwornica tego nie lubi, a większość nie wytrzymuje. Energia nagromadzona w strumieniu magnetycznym w dławiku, w ostatnim cyklu pracy pod obciążeniem nie ma gdzie być zużyta po jego odłączeniu. W efekcie występuje dość potężne przepięcie, którego nie wytrzymuje tranzystor kluczujący i wychodzi z pracy przed czasem. Dlatego, jeżeli projektujemy przetwornicę impulsową, która nie będzie na stałe połączona z odbiornikiem, pamiętajmy, żeby zapewnić jej minimalne obciążenie wstępne (rezystor zamykający wyjście). To oczywiście będzie źródłem strat i pogorszy nam sprawność całego rozwiązania, ale uratuje niejeden scalak lub tranzystor kluczujący, zależnie jak zbudujemy przetwornicę. Drugi najczęstszy powód padu przetwornicy na etapie konstruowania, to źle dobrany dławik. Indukcyjność i maksymalny prąd nienasycający dławika dobieramy zależnie od częstotliwości pracy przetwornicy, średniego obciążenia i oczekiwanej wartości napięcia tętnień. Jeżeli zrobimy dobór niedbale, albo z przysłowiowej "czapy", coś na pewno nie wyjdzie. Albo nie uzyskamy dostatecznie dobrej stabilizacji, albo, jeżeli indukcyjność będzie za mała, coś nam sie spali! Możemy także spalić dławik, jeżeli będzie maił za mały prąd maksymalny w stosunku do oczekiwanego obciążenia. Pamiętajmy także, że jest to przetwornica PWM. Rozsądny zakres regulacji to 10-80% wypełnienia, a najlepiej gdzieś w pobliżu 55-60% dla średniej wartości prądu obciążenia. Teraz wychodząc od tego, jakie powinno być napięcie wyjściowe, jakie jest napięcie wejściowe, jaką wybraliśmy częstotliwość pracy wyliczamy indukcyjność i maksymalny prąd dławika.




    Jeżeli coś nie pasuje, albo nie ma takiego komponentu, zmieniamy założenia i liczymy jeszcze raz. Jeżeli się udały wyliczenia, budujemy! Jeżeli nie mamy teoretycznego zapewnienia sukcesu, eksperyment zazwyczaj nie pomoże, a co najwyżej z szuflady ubędzie nam bezpowrotnie trochę części. Mnie też się zdarzyło spalić dwa dławiki na etapie weryfikacji tego projektu, ale to z powodu nadmiernej wiary w niesprawdzone, a podawane przez sprzedawcę "z głowy" parametry (Inasycenia).

    A co z problemem podnoszonym, przez kolegów androot i Faces? Jest realny, ale w moim przypadku, nie tak krytyczny. Znawcy tematu zalecają, aby projekt połączeń komponentów przetwornicy wyglądał tak:

    Kompletny system zasilania na bazie akumulatora Li-Poly

    Ok! ale dołóżmy do tego odrobinę wyobraźni. Weźmy pod uwagę prądy, jakie płyną w naszym urządzeniu (impulsowe i stałe), szerokość i długość ścieżek połączeniowych pomiędzy komponentami i zobaczymy, że jedyne połączenie do którego możemy się doczepić, to połączenie kondensatorów wejściowych do ścieżki masy przetwornicy.
    Kompletny system zasilania na bazie akumulatora Li-Poly

    Chciałbym mieć w swojej praktyce inżynierskiej tylko takie problemy! Ale tak na serio układ działa stabilnie nawet przy niewielkich obciążeniach (30-50mA) chociaż przetwornica pracuje w trybie nieciągłym (Discontinous Conduction). Wtedy bardziej uwidaczniają sie tętnienia. Gdy układ wejdzie w tryb ciągły (Continuous Conductions), czyli przy ok. 200-250mA prądu obciążenia, zakłócenia oscylacyjne radykalnie maleją. Ale jak na pewno zauważyliście z poprzedniego mojego postu, nawet w trybie nieciągłym, przy prawidłowo wykonanym odbiorniku mocy, zakłócenia i tętnienia są na bardzo przyzwoitym poziomie. Gdy używałem tego układu do zasilania przyrządu pomiarowego z 24-bitowym przetwornikiem Σ-Δ, zastosowałem na liniach zasilających i przewodzie masy dławiki przelotowe i filtr dolnoprzepustowy LC na wejściu zasilania do części analogowej. Problemów z tej strony nie miałem żadnych!

    Niedowiarków pewnie nie przekonam, ale trzy lata używania i pięć zamkniętych projektów z tym zasilaniem na pewno by wymusiło przeprojektowanie druku, gdyby problemy, o których napisał androot dały mi się we znaki.

    Pozdrawiam czytających,

    AJMDSC

  • #16 22 Paź 2010 18:38
    hotdog
    Poziom 26  

    Popatrzałem na ceny i dostępność tych układów i jestem trochę zniesmaczony. Szału nie ma... Cena ADP1610 w alfine to 13$ (~50zł brutto), a ADP2291 dostępny jest tylko od 1k sztuk. W TME o ADP1610 nie słyszeli a ADP2291 nie ma na magazynie. W farnelu ADP2291 jest w miarę przystępnej cenie (~12zł + vat), ale już ADP1610 nie ma.

    Może ktoś z forumowiczów zna jakieś inne (tańsze/bardziej dostępne/lepsze) układy do tego typu projektów?

    Nie wiem czy już autor o tym pisał, ale jakie jest napięcie na wyjściu bez obciążenia i przy małym obciążeniu np. 50mA?

    Czy jest szansa na wzór pcb w pdf'ie do wydruku?

    Pozdrawiam

    ====================EDIT=================================
    Jednak to w alfine za 13$ to jakiś eval kit, a nie układ. On też jest od 1k sztuk (może idzie też kupić u nich pojedyncze sztuki?).

  • #17 24 Paź 2010 01:13
    AJMDSC
    Poziom 10  

    Witam,

    Sprawdziłem dzisiejsze stany magazynowe i ceny w DigiKey USA.
    Czasami się tam zaopatruję i jestem bardzo zadowolony z ich obsługi.

    Poniżej dane z magazynu DigiKey:
    ADP1610ARMZ-R7CT-ND Quantity Available 2,964
    Price Break Unit Price Extended Price US$
    1 2.52000 2.52
    25 2.01600 50.40
    100 1.56800 156.80
    250 1.48960 372.40
    500 1.45600 728.00

    ADP2291ARMZ-R7CT-ND Quantity Available 92
    Price Break Unit Price Extended Price US$
    1 2.52000 2.52
    25 2.01600 50.40
    100 1.56800 156.80
    250 1.48960 372.40

    Przesyłka USPS ze Stanów kosztuje ok. 23USD i dochodzi do Polski w cztery dni.
    Dla jednej sztuki się nie opłaca, ale przy 10 już jest mocno konkurencyjne do Farnella i Alfine.
    To są moje doświadczenia zakupowe, nie namawiam, ale polecam.

    Jeżeli chodzi o pracę z małym obciążeniu - sprawdzałem dla ok 30-40mA jest ok! Stabilne napięcie wyjściowe i minimalne tętnienia. Oscylogramy kilka postów wcześniej.
    Żadna przetwornica impulsowa PWM nie lubi pracy zupełnie bez obciążenia - nie polecam eksperymentowania w tym zakresie. Może nie wystartować lub wręcz się uszkodzić. Dlatego lepiej jest zapewnić minimalne obciążenie np. wspomniane 30mA.

    Jeżeli chodzi o inne scalaki do takich zastosowań: sprawdziłem także współpracę układów firmy ST: L6920D - DC/DC UP CONVERTER (Farnell cena za szt. 10.76zł),
    L6928D - DC/DC SYNC DOWN CONVERTER (Farnell cena za szt. 4.96zł) oraz L6924D - BATT CHARGER SYSTEM LITHIUM (Farnell cena za szt. 15.08zł).
    Pracują w zasilanej z baterii Li-Poly 3.7V/1000mAh przetwornicy +5V i +3.3V w układzie: ładowarka, bateria, DC/DC UP na 5V i DC/DC DOWN na 3.3V. Sprawują sie bardzo dobrze, tylko płytka i montaż znacznie trudniejsze bo ładowarka jest w obudowie VFQFPN16. Ale są tanie i bardzo łatwe do zakupienia nawet po sztuce.
    Dla tych z kolegów, którzy nie wyznają zasady: wszystko od jednego producenta, proponuję kombinację ADP2911 + L6920D tanie, łatwe i dostępnie zasilanie z bateri Li-Poly +5V/500mA.

    Pozdrawiam czytających,

    AJMDSC

  • #18 24 Paź 2010 11:25
    hotdog
    Poziom 26  

    Ceny rzeczywiście tak źle nie wypadają. Po Twoim opisie w pierwszym poście, myślałem że układy są dostępne w PL.

    Mam jeszcze pytanie. Kiedyś zaopatrzyłem się w kilka baterii od seeedstudio.com:
    - Lithium Ion polymer Batteries pack - 3A
    - Lithium Ion polymer Batteries - 3300mAh

    Rozumiem że tych pierwszych bym nie mógł użyć? Są to w sumie 3 baterie 1Ah połączone równolegle, więc mogą pewnie dać wyższy prąd, ale pewnie ładowarka by nie dała rady ich ładować (w większości pdf'ów jest napisane "one cell charger")?

    Pozdrawiam

  • #19 24 Paź 2010 21:00
    AJMDSC
    Poziom 10  

    Dostępność układów zmienia się w czasie (niestety), Alfine kiedyś było chyba bardziej elastyczne w dostarczaniu elementów "na sztuki". Dostępność w PL - oczywiście, jest tylko kwestia, ile sztuk i jak szybko. W tym zakresie możemy mieć podejście zupełnie różne!

    Niezależnie od tego mam plan, żeby zrobić pewną ilość zestawów: płytka, scalaki, tranzystory, lub wręcz kompletne kity do zmontowania tego urządzenia. Zdecyduje zainteresowanie. Muszę tylko sprawdzić, w jakim czasie mój dotychczasowy wykonawca może powtórzyć serię płytek. Za kilka dni podam cenę i ewentualne warianty dostępności, po sprawdzeniu wielkość zapasów własnego magazynu i zidentyfikowaniu brakujących elementów ;-).
    Ilość progowa to 25 zestawów. Jeżeli ktoś z koleżanek i kolegów byłby zainteresowany (niezobowiązująco) proszę o info na PW na temat ewentualnej wersji (tylko płytka, płytka+układy scalone, kompletny kit).
    Hotdog napisał:

    Cytat:
    Rozumiem że tych pierwszych bym nie mógł użyć? Są to w sumie 3 baterie 1Ah połączone równolegle, więc mogą pewnie dać wyższy prąd, ale pewnie ładowarka by nie dała rady ich ładować (w większości pdf'ów jest napisane "one cell charger")?

    Ładowarka, poprzez zmianę wartości R1, R2 i C2 pozwala dość elastycznie dostosować system do różnych baterii Li-Poly. Trzeba tylko pamiętać, że tranzystor Q1 nie ma radiatora i nie wytrzyma dużego prądu ładowania, zwłaszcza przy wyższym napięciu zasilającym ładowarkę. Ładowanie pojedynczego ogniwa stanowi bezwzględne ograniczenie w zakresie 1S. Ogniwa połączone równolegle, jeżeli są identyczne, naładują się poprawnie, tylko potrwa to proporcjonalnie dłużej. Ich oporność wewnętrzna jest na tyle mała, że istnieje niewielkie ryzyko, że któreś z ogniw będzie miało napięcie inne niż pozostałe o ponad 50mV. Nie wiem tylko, czy układ zabezpieczenia, o którym pisze dostawca na swojej stronie, jest podłączony do każdego ogniwa oddzielnie (zły znak) czy zabezpiecza cały pakiet 3P (ok). Przed podjęciem ostatecznej decyzji proponuję jednak lekturę karty katalogowej ładowarki ADP2291.

    Pozdrawiam czytających,

    AJMDSC

  • #20 25 Paź 2010 22:07
    hotdog
    Poziom 26  

    Dzięki za wyczerpujące odpowiedzi. Dla zainteresowanych taką ofertę dostałem od Alfine:

    - ADP2291ACPZ
    IC CHARGER LI-ION 4.2V 8LFCSP OBUDOWA

    1-24 SZT. / 4.62 USD NETTO SZT.
    25-99 SZT. / 3.38 USD NETTO SZT.



    - ADP1610ARMZ
    IC CONV DC-DC STEP UP SW 8MSOP OBUDOWA

    1-24 SZT. / 4.58 USD NETTO SZT.
    25-99 SZT. / 3.33 USD NETTO SZT.
    ==============================
    CZAS DOSTAWY : OK 10 DNI

    OFERTA JEST WAŻNA 3 DNI

    Pozdrawiam

  • #21 26 Paź 2010 22:48
    orzel193
    Poziom 9  

    Podobne układy są montowane w małych modelach helikopterów (Picozz), tylko na pakiety o mniejszej pojemności (ok. 200mAh.), a napięcie ładowania wynosi ok 9V.