Potrzebuję wykonać moduł regulacji prądu, konkretnie z zasilacza ok. 20A (ew. 25A) chciałbym móc ustawić prąd rzędu 7-8A. Zasilacz podaje napięcie ok. 53V. Napięcie i prąd są spore, nie chciałbym tego robić emitując duże ilości ciepła w atmosferę. Trafiliście może na jakieś inteligentne (i do domowego ogarnięcia) konstrukcje?
A co ma być tym zasilane ? Bo można różnie podejść do problemu.
7-8A przy tych 50V to będzie 400W, push-pull albo półmostek by się nadał.
Jest jeszcze synchroniczny buck, tylko trzeba by rozdzielić zasilanie części sterującej od części kluczującej.
IR2101+TL494+TPS2838 (lub cokolwiek podobnego, co może zaimplementować w prosty sposób deadtime i stworzyć dwa sygnały sterujące z jednego)
Ale jeśli to ma być grzałka czy coś o mniejszych wymaganiach dotyczących czystości prądu i kwestii potencjałów, to można się zastanowić nad innymi rozwiązaniami. Dla grzałki można by wstawić szeregową indukcyjność, równolegle do tego diodę i kluczować jednym tranzystorem.
Może kolega spróbować UC3843 i opisanej metody.
W szeregu z akumulatorem porządna indukcyjność i kluczować to po minusie.
Równolegle do akumulatora+indukcyjności dioda (to ona będzie raczej generowała większość strat), no i mamy taki bardzo uproszczony konwerter.
Można pewne rzeczy łatwo przesymulować (tranzystor, indukcyjność i zgrubny model akumulatora) i dobrać sobie wartości oraz elementy.
Sprzężenie może być tylko po stronie prądu klucza (co da raczej zgrubną regulację) lub poprzez transoptor (większe straty ze względu na spadek napięcia).
Chyba że transoptor jako sprzężenie zwrotne od napięcia akumulatora, bo też można tak zrobić. Wtedy nie wprowadzamy jakichś dodatkowych strat.
Jest to w zasadzie to samo co typowy buck, ale mamy jeden element kluczujący i to po stronie minusa, także bardzo upraszczamy konstrukcję.
Kłopot w tym, że nie "siedzę" w przetwornicach. Jak rozumiem, sterujemy moetodą PWM? Ale czyta mi się bardzo dobrze Akumulator naładowany 53V, nominalnie 48V, pojemność rzędu 10Ah, potrzeba mu dać 5,5A prądu w pierwszym cyklu ładowania. Końcowe wyrównywanie na razie pomijamy. Zasilacz 53V, 17A, stabilizowany, z zabezpieczeniami.
Chyba że może kolega zmodyfikować sam zasilacz.
Jeśli to jest zasilacz impulsowy, to można po prostu wprowadzić drugą pętlę sprzężenie zwrotnego, tym razem od prądu wyjściowego. Prosta modyfikacja, a pozwala uzyskać ograniczenie prądu wyjściowego. Zasilacz zmniejszy swoje napięcie wyjściowe, tak by utrzymać zadany prąd. Gdy prąd spadnie poniżej danej wartości, to po prostu zadziała sprzężenie zwrotne od napięcia i je ograniczy. Robiłem takie coś do zasilania żarników lamp 300mA.
UC3843 to prosty 8-pinowy układ, który zazwyczaj służy do sterowania przetwornicami flyback oraz forward(dla forward w sumie uc3844/45 ale jedyna różnica to ograniczenie wypełnienia do 50% max).
Wbudowany oscylator, driver bramki tranzystora mosfet/iGBT, wejście kontroli prądu klucza oraz dodatkowe wejście do sprzężenia zwrotnego.
Prześledzi kolega jak działa konwerter buck. Klucz podaje prąd ze źródła, indukcyjność nie pozwala na nagły wzrost prądu i gromadzi energię, prąd powoli narasta, klucz się następnie wyłącza, a indukcyjność wykorzystuje zgromadzoną energię, żeby podtrzymać prąd. Prąd płynie wtedy przez diodę (lub tranzystor, jeśli przekształtnik go stosuje zamiast diody). Klucz znowu podaje prąd ze źródła i cykl się zamyka.
Poprzez odpowiednie wysterowanie klucza prąd będzie w obwodzie podtrzymywany na jakiejś wartości.
To co jest ważne, to żeby prąd był w miarę gładki, co właśnie jest zadaniem indukcyjności, która nie pozwala na nagłe jego zmiany.
Dla UC3843 wygląda to mniej więcej tak (trzeba jeszcze zagospodarować piny Comp i FB oraz zmienić poziom napięcia na boczniku, żeby ograniczyć straty).
Generalnie zajrzy kolega do noty UC3842/3/4/5 i trochę się wyjaśni, jak tym operować. Nota Onsemi jest najbogatsza, opisuje najwięcej i jest "świeża".
Ale nic nie stoi na przeszkodzie, żeby tranzystorem sterował NE555, choć wtedy regulacja byłaby bardziej "ręczna", a jakiekolwiek dodatki by wymagały dokładania elementów.
A sam schemat jest niezbyt poprawny, bo jest to zwyczajny wtórnik emiterowy, gdzie LM317 robi za stabilizowane źródło napięcia dla baz tranzystorów mocy.
Nie ma też żadnego ograniczenia prądu.
Przyjrzy się kolega jak wygląda typowy zasilacz na UC384x. Trochę to kolegę naprowadzi.
Zamiast transformatora ma kolega to co podesłałem na schemacie wyżej.
Zasilanie UC3843 wynosi minimum 8.5V i można je zrealizować na zwykłej diodzie zenera i rezystorze, tak przedstawiłem na schemacie.
Należy usunąć gałąź która na tym schemacie z internetu odpowiada za zasilanie.
Feedback połączy kolega do masy to jedyna regulacja będzie poprzez prąd klucza.
Przyjrzy się kolega Figure 18. Tam jest pokazana struktura wewnętrzna.
Figure 23 pokazuje jak wygląda obniżenie napięcia ograniczenia.
Natomiast można to sporo uprościć, stosując po prostu potencjometr między pinem pierwszym a masą.
Jak wynika ze schematu wewnętrznego, maksymalnie napięcia na rezystorze mierzącym prąd klucza może wynieść 1V.
7-8A razy 1V to będzie te 7-8W, czyli spory rezystor drutowy, które są uciążliwe w układach impulsowych.
Także należy zastosować taką wartość potencjometru, żeby straty wynosiły najlepiej poniżej 1W.
Może kolega dobrać "eksperymentalnie" ale generalnie mówimy raczej o wartościach rzędu paru kiloomów maksymalnie.
O ile dobrze pamiętam nieźle sprawował się podczas takich eksperymentów potencjometr 4.7k do masy.
Mam jeszcze jakieś sample od TI, także powinny być oryginalne. Te przetwornice są dla mnie trochę takim "jeżem", stąd jakoś mniej chętnie na razie do tego podchodzę. Chociaż może mi się odmieni. Potencjometry o mocy liczonej w watach to też nie jest zbyt szczęśliwe rozwiązanie. Co do zasad, przypomnę, napięcie wyjściowe chciałbym zostawić na poziomie napięcia wejściowego (i tu mam kłopot z LM317HV), chodzi wyłącznie o ograniczenie prądu z 17-18A do 7-8A. Schemat regulatora prądowego na LM317 jest pokazany w notach, natomiast spadku napięcia na stabilizatorze raczej nie ominę. Szczerze mówiąc, przy tak niskich różnicach Uin i Uout będzie prawdopodobnie pracował zwykły LM317 (zaleca się max. 37V różnicy napięcia między wyjściem, a wejściem - a nie do masy), trzeba tylko delikatnie z masą postępować.
To może kolega zrobić to inaczej, jeśli woli kolega liniowo.
Standardowe źródło prądowe na tranzystorze mosfet.
Wzmacniacz operacyjny mogący pracować przy napięciach blisko 0V, jak LM358.
Do tego jeden porządny mosfet dużej mocy lub kilka słabszych równolegle z rezystorami wyrównawczymi (dla każdego osobny w źródle) i w źródle wstawić
jeden wspólny rezystor pomiarowy do prądu.
Napięcie Vs = napięcie na rezystorze pomiarowym, zadajnik w postaci potencjometru posiadającego stabilne zasilanie z np. TL431. Zmieniając to napięcie zmieniamy prąd płynący przez akumulator.
Akumulator znajduje się między zasilaniem a drenem tranzystora.
Wzmacniacz operacyjny powinien być zasilany napięciem nie wyższym niż te 15V.
Jako że rezystor pomiarowy to rezystancja, której nie możemy kontrolować, to należy zastosować wartość rzędu 0.1Ω (dla 8A będzie 6.4W), 0.05Ω (Dla 8A będzie 3.2W) lub nawet 0.033Ω (dla 8A będzie 2.1W) Odpowiednio napięcie sterujące będzie wynosić 800mV, 400mV lub 266mV także dzielnik z potencjometrem należy odpowiednio policzyć.
Tranzystor będzie się bardziej grzał dla mniejszych rezystancji jednak na końcowym etapie ładowania nie będziemy mieli nadmiernego ograniczania prądu poprzez rezystancję rezystora pomiarowego.
Należy także pamiętać, że tranzystor będzie się porządnie grzał i nie posiada żadnych zabezpieczeń. Ma być duży radiator.
Czyli napięcie sterujące z dzielnika lub TL431 podajemy na wejście 3 wzmacniacza operacyjnego, a Vs to wyjście? Tranzystory odpowiedniej mocy mam w szufladzie, prawdopodobnie wystarczy 1 sztuka (muszę tylko sprawdzić moc, napięcie i prąd na pewno zniosą, Rdson też niski). Nie mogę już dać Ci kolejnego [Pomógł], a się należy.
TL431 może nam generować stabilne 2.5V.
To stabilne 2.5V puszczamy sobie na dzielnik z potencjometrem.
Napięcie z dzielnika trafia na nogę 3 czyli wejście nieodwracające wzmacniacza operacyjnego.
Wzmacniacz operacyjny stara się, żeby napięcie między nogą 3 (wejście nieodwracające) a nogą 2 (wejście odwracające) było takie same.
Daje on napięcie na wyjściu (nóżka pierwsza) i steruje tranzystorem żeby ten cel uzyskać.
Jeśli na nóżkę 3 podamy 100 mV, to na nóżce 2 też będzie 100mV (upraszczam na potrzeby tłumaczenia, w rzeczywistości jest prawie 100mV), a żeby uzyskać 100mV na nóżce 2 to przez rezystor musi płynąć odpowiedni prąd. Przepływ prądu zależy od tranzystora, którym steruje wzmacniacz operacyjny.
Także jak kolega widzi, mamy tu automatyczny układ regulacji (jestem automatykiem z wykształcenia).
Wejście wartości zadanej to nóżka 1, sprzężenie zwrotne z wartością bieżącą to nóżka 2, sygnał sterujący to nóżka 1, urządzenie wykonawcze to tranzystor, a regulatorem jest wzmacniacz operacyjny .
Skoro pojawiły się w temacie proste rozwiązania liniowe, to ja podlinkuję przykład jak zrobić prosty regulator impulsowy - histerezowy niewiele bardziej skomplikowany od źródła liniowego, tylko zamiast wzmacniacza komparator z histerezą który naprzemiennie załącza i wyłącza tranzystor kiedy prąd cewki (zmieniający się liniowo w czasie) przekracza dolny i górny próg
https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=18557002#18557002
Potrzebuję wykonać moduł regulacji prądu, konkretnie z zasilacza ok. 20A (ew. 25A) chciałbym móc ustawić prąd rzędu 7-8A. Zasilacz podaje napięcie ok. 53V. Napięcie i prąd są spore, nie chciałbym tego robić emitując duże ilości ciepła w atmosferę. Trafiliście może na jakieś inteligentne (i do domowego ogarnięcia) konstrukcje?
Cześć, robiłem to samo do szybkiego ładowania aku lifepo4 16S2P A123 typu pouch i później powerwalla LiHV z ogniw od samsunga jak na obrazku 4,1Ah 4.4Vmax 52,8V max. Zależało mi by zminimalizować straty na ciepło Joula-Lenza I^r i udało się cel osiągnąć dość nietypowo, ale w sprytny sposób ze sprawnością > 98%
Kupiłem jeszcze w tamtym roku po 8 USD kilka takich regulatorów liniowych PWM 50V 60A (działają do 55V, kondensatory tam są na 63V, ale można też dostać PWM-y podobne na 60V znam.):
Recenzję od Robojax'a masz tu:https://www.youtube.com/watch?v=a6LLbJtnPPA&t=646s, w innym filmie przykładowy kod sterowania z arduino.
Problem jest taki, że PWM nadaje się dobrze do grzałek ew. silników gdzie indukcyjność owego przecałkuje ładnie prąd do wartości średniej.
Ale jeżeli zastosujesz w szereg na wyjściu taki dławik jak niżej z lewej będzie idealnie! (on tu jest kluczowy, za nim możesz dać równolegle do odbiornika kondensator Low ESR). Dzięki takiemu filtrowi dolnoprzepustowemu otrzymasz coś w rodzaju niesynchronicznej przetwornicy buck, o potężnej sprawności. Tam w PWM masz 8 mosfetów i 4 schottky do tłumienia jakichkolwiek stanów nieustalonych od zabłąkanej indukcyjności
Dławik nawinąłem 4-ma drutami 4*1,9m o średnicy 1mm, DNE2. Otrzymałem przekrój 3,14 mm^2. Przy 10A mam 1W straty na miedzi, przy 20A (max) jest to 4W (20*20*0,01). Rdzeń jest z Ali MnZn bodajże, lub Iron powder o dużym AL, z dobrymi recenzjami pracuje w przetwornicach do 1500W. Chciałem uzyskać 200uH, udało się 240uH, ok 30 zwojów rez 10mOhm (przeliczone z długości, kształtu i przekroju drutu CU). Bez tego dławika zniszczyłbyś mosfety bo akumulatory mają skrajnie niską impedancję przy PWM bez dławika i szpilki prądu zniszczyłyby tranzystory. Kondensator el. 100-1000uF jest OK. PWM przy 20V zasilania pracuje na 15 kHz. Przy wyższych napięciach nie sprawdzałem, nie wiem czy sieczka jest z wyższą "f". Drugi dławik jest do 12A (do innego PWM-a) i osiąga temp 85 st. C przy 50 zwojach o połowę mniejszym przekroju (1,57 mm^2) - wykonany na rdzeniu z dławika ATX zółty z białymi bokami, indukcyjność 130uH.
I Co Ci jeszcze napisać, tak praktycznie, całość bez aktywnego chłodzenia przy 20A jest lekko ciepła, jeden mosfet w PWM miał nieco wyższa temp., ale go podmieniłem, zresztą na filmie z YT Robojax miał również ten problem i go wylutował. Transfer mocy to 1kW, straty może 10-12W, nie więcej. Dławik wyraźnie ciepły bo masz tam jeszcze straty w rdzeniu poza miedzią, kondensator zimny, PWM letni. Jako ciekawostka - gdybyś miał źródło prądowe powiedzmy 0,5A 42V czyli ładowarkę do hulajnóg małej mocy i regulował prąd PWM-em. Szpilki za nim i na indukcyjności przewodów podniosłyby napięcie sporo wyżej. Sprawdzałem to na kondensatorze i przy 50V go odłączyłem. Zatem taki układ nie jest bezpieczny dla li-io i konieczny jest PCB/BMS chroniący przed przeładowaniem. W tym przypadku PCB również jest konieczne bo przy malejącym prądzie do zera indukcyjność zmniejsza pole magn. aż do zera
A to typ na powerwalle, mam ich 13 tys szt.
U mnie każda komórka ma PCB jak w high-endowym smartphonie, dozwolone ładowanie 2C do 50% 1C do 80% przy temp pon. 40 st C. Oczywiście tak szybko powerwalla nie ładuję
Akumulator naładowany 53V, nominalnie 48V, pojemność rzędu 10Ah, potrzeba mu dać 5,5A prądu w pierwszym cyklu ładowania. Końcowe wyrównywanie na razie pomijamy. Zasilacz 53V, 17A, stabilizowany, z zabezpieczeniami.
