Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Dobór dławika do ładowarki MPPT CN3791

pirotechnik1212 18 Apr 2022 12:40 309 4
Altium Designer Computer Controls
  • #1
    pirotechnik1212
    Level 15  
    Cześć! Projektuję sobie stację meteo zasilaną z ogniwa Li-po, która ma być doładowywana z panelu słonecznego 10W. Zdecydowałem się zastosować gotowy układ scalony CN3791, który jest ładowarką pojedynczego ogniwa Li-ion z funkcją MPPT. Chciałbym się jednak poradzić bardziej doświadczonych kolegów odnośnie doboru dławika do tego układu.

    Kilka faktów:
    Panel słoneczny: Pmax = 10W, Vmp = 17,49V, Imp = 0,57A
    Ogniwo Li-pol 3,7V 10Ah 8870129 (spory zapas pojemności, lecz odzyskałem je z powerbanku z uszkodzoną elektroniką)
    Schemat dokładnie zaczerpnięty z datasheet CN3791
    Tranzystor M1 - FDS4435, diody D1 i D2 - SS34
    Prąd ładowania Ich = 2A (Rcs = 0,06Ω)
    Vmppt = 17,47V (R3 =27kΩ, R4 = 2kΩ)

    Na stronie 8 datasheet tego układu znajduje się wzór na na indukcyjność dławika:

    $$L > 5 \cdot (V_{cc}-V_{bat}) [µH]$$

    Czyli zakładając Vcc 17,5V i Vbat 4.2V (tutaj też się waham czy powinienem do Vbat podstawiać 4,2V cz 3,7V?) wychodzi, że dławik powinien mieć więcej niż 66,5µH (69µH dla Vbat 3.7V). Tak więc z popularnych wartości to będzie np. 68µH (na styk) lub 82µH czy 100µH.
    Teraz zastanawiam się nad konkretnym modelem dławika a dokładnie nad jego prądem znamionowy. Zakładając prąd ładowania na poziomie 2A (raczej mało prawdopodobne przy moim panelu) dławik również powinien posiadać prąd znamionowy o co najmniej takiej wartości? Przyznam, że dławiki o takich parametrach są dość duże i drogie...
    W datasheet jest również mowa o ripple current oraz kolejny wzór:
    $$ΔI = 0.33 \cdot I_{CH}$$
    Czyli dla prądu ładowania 2A wychodzi 0,66A. Tak więc którą z tych wartości (a może jeszcze inaczej?) powinienem się sugerować wybierając model dławika do tej ładowarki?
    Mając powyższe na uwadze (sugerując się bardziej maksymalnym prądem ładowania) wstępnie wybrałem do tego układu dławik CDRH127 o indukcyjności 82µH (jeśli uda mi się taki dostać) lub 100µH (łatwiej dostępny). Przy czym według datasheet ten pierwszy ma prąd znamionowy 1,95A a drugi 1,70A. Proszę o podpowiedź, czy taki dławik nada się do tego zastosowania.
    Przepraszam za moją niewielką wiedzę w tym zakresie, jest to pierwszy układ z przetwornicą, dławikami itp który staram się zaprojektować :)
  • Altium Designer Computer Controls
  • Helpful post
    #2
    jarekgol
    Level 30  
    Tu masz orientacyjnie rysunki prądu dławika i prądu obciążania https://www.eeworldonline.com/understanding-buck-converter-efficiency/ ogólnie jak chcesz mieć na wyjściu 2A to dławik powinien móc to wytrzymać (nie nasycić się) a i trochę więcej byłoby dobrze, bo jak zobaczysz prąd oscyluje także powyżej średniego.
    Tu 100uH 3A https://www.piekarz.pl/dlawiki-pierscieniowe/?q=d%C5%82awik&f=917,15092&a=917,15092 jest za całe 2,94 netto (przewlekany), czy 3zł to za drogo? Możesz pokombinować z dławikami z zasilaczy ATX, tyle że dobrze mieć oscyloskop i jakiś generator PWM do sprawdzania nasycenia.

    No i jak się nie spodziewasz że ogniwo wydoli i koniecznie chcesz oszczędzić na dławiku, to ogranicz prąd rezystorem Rcs do takiego, jaki dławik wstawisz.
  • Altium Designer Computer Controls
  • #3
    pirotechnik1212
    Level 15  
    Z tymi cenami to w sklepie, w którym zapewne zamówię większość elementów musiałbym wziąć minimum 10 sztuk stąd może śmiesznie to brzmi gdy wspomniałem o cenie ;)
    Dzięki za odpowiedź, i link do sklepu, wcześniej w ogóle nie brałem pod uwagę dławików przewlekanych ze względu na rozmiar, ale chyba warto je jednak rozważyć.
    Zastanawiam się jeszcze nad wskazówkami odnośnie projektu PCB zawartymi w datasheet. Np fragment:
    Quote:
    Output capacitor ground and catch diode (D2 in Figure 1) ground connections need to feed into same copper that connects to the input capacitor ground before tying back into system ground.

    Czy są one jedynie dobrą praktyką, czy może niezastosowanie się do nich spowoduje, duże szanse na to że układ nie będzie funkcjonował prawidłowo?
  • #4
    jarekgol
    Level 30  
    Problem w tym że to jest na zasadzie "może", ale robiłem przetwornice na płytkach uniwersalnych i działały. Ile dawały zakłóceń? nie mam pojęcia. Widziałem gotowe które "słychać w radiu" i takie co nie słychać, moja wiedza i doświadczenie są tu za małe żeby zrobić przetwornicę której małe "sianie" mógłbym zaprojektować. Jak robisz "zabawkę" dla siebie, nie jakąś seryjną produkcję to się nie przejmuj :) Jak napotkasz poważne problemy będziesz ciał ścieżki lub dokładał kondensatorki bokiem ;)
    a tu na przykład możesz sobie poczytać
    https://www.monolithicpower.com/en/pcb-design-for-low-emi-dc-dc-converters/
    ps. ten twój układ ma na tyle mało elementów że też można na uniwersalnej zrobić, ale to już zależy jaki masz dostęp do tworzenia płytek.
  • #5
    pirotechnik1212
    Level 15  
    Dzięki za link, bardzo ciekawy artykuł! No cóż, wolałbym uniknąć rzeźbienia na płytce ale pewnie nie będę w stanie idealnie spełnić wszystkich wytycznych gdyż nie jestem jakimś specjalistą od projektowania płytek (chociaż się staram robić własne zamiast korzystać z gotowych modułów). W zasadzie bardziej od zakłóceń boję się, że układ nie będzie w ogóle spełniać swojej funkcji. Zakłócenia pośrodku ogrodu gdzie będzie stała stacja nie powinny chyba zbyt mocno przeszkadzać :) Swoją drogą tanie chińskie moduły zapewne też nie spełniają wszystkich wytycznych niemniej jakoś działają... :)
    Owszem, nie będzie to seryjna produkcja ale też na PCB nie będzie tylko dla tego układu - na jednej płytce chcę zawrzeć tą ładowarkę do baterii, zabezpieczenia samej baterii, trzy przetwornice zapewniające mi niezbędne napięcia (3.3V dla większości elementów, 5V dla czujnika PSM5003 i 12V dla czujnika wiatru) oraz główną część stacji czyli ESP32, opcjonalny moduł LoRa, złącza czujników itp :D Jeśli chodzi o te przetwornice od zasilania to wzoruję się na tym produkcie, więc po prostu skopiowałem schematy i wartości elementów (mam ten moduł i działa bardzo zadowalająco). Początkowo również chciałem użyć układu LT3652 niemniej jest on dość drogi (ok 60zł) i trudno dostępny. Natomiast gotowego modułu na podobnym układzie CN3795 używam w stacji obecnie i sprawdza się całkiem dobrze. Jednak chcę zastąpić wiele płytek i plątaninę kabli w jedno PCB zawierające wszystkie niezbędne elementy (ładowanie i monitorowanie baterii oraz panelu słonecznego, zasilanie generujące wszystkie niezbędne napięcia oraz zasadniczą część stacji).
    Będzie to moja jak dotąd najbardziej złożona konstrukcja a płytkę będę zamawiać w Chinach - biorąc pod uwagę czas oczekiwania itp chcę zminimalizować ryzyko jakiegoś głupiego błędu, który przekreśliłby całą partię płytek oraz zmarnował mi kolejny miesiąc czekania na poprawione płytki. Czuję więc, że pewnie jeszcze jakiś temat w sprawie tego projektu pojawi się z mojej strony na elektrodzie :)
    Mogę zagwarantować, że jeśli projekt się uda to pojawi się w dziale DIY :)