Analizator akumulatorów ładowalnych (miernik pojemności, CC i miernik rezystancji wewnętrznej)

gevv napisał:

... W przypadku napięć akumulatora wyższych niż napięcie pojedynczego ogniwa Li-ion, przed użyciem należy sprawdzić i odpowiednio dostosować dzielnik napięcia, moc znamionową rezystorów obciążeniowych, dopuszczalne napięcie i prąd MOSFET-a, odprowadzanie ciepła oraz wartości kalibracyjne w oprogramowaniu.

Maksymalne użyteczne napięcie akumulatora zależy od stosunku dzielnika napięcia, limitów wejścia ADC, parametrów MOSFET-a, mocy rezystorów obciążeniowych, wartości bezpiecznika, obciążalności prądowej ścieżek PCB oraz wydajności chłodzenia.

Układ może działać z akumulatorami do 20V oraz prądzie 2.5A Czy nie dałoby się zrobić przy tych parametrach układ idiotoodporny, skoro już używamy procka



Btw Twoja płytka PCB była mało czytelna dlatego ile się dało to ją wyostrzyłem

Masz rację — skoro w układzie znajduje się mikrokontroler, można dodać więcej zabezpieczeń programowych i sprzętowych, aby urządzenie było bardziej odporne na błędy użytkownika.

W opisie podałem zakres napięcia do około 20 V oraz zakres prądu rozładowania do około 2.5 A, ale nie należy tego traktować jako gwarancji bezpiecznej pracy przy 20 V i 2.5 A jednocześnie. Przy takich parametrach moc strat wynosiłaby około 50 W, więc ograniczeniem staje się przede wszystkim moc rezystorów obciążeniowych, MOSFET, chłodzenie, bezpiecznik oraz ścieżki PCB.

Obecna wersja projektu ma charakter edukacyjny/testowy, dlatego w opisie dodałem ostrzeżenie, że dla wyższych napięć należy sprawdzić dzielnik napięcia, moc elementów obciążenia, parametry MOSFET-a, chłodzenie i kalibrację w oprogramowaniu.

Zgadzam się jednak, że warto dodać dodatkowe zabezpieczenia, na przykład:

* automatyczne ograniczenie maksymalnego prądu w zależności od napięcia akumulatora,
* ograniczenie maksymalnej mocy obciążenia,
* wykrywanie zbyt wysokiego napięcia wejściowego,
* kontrolę temperatury MOSFET-a / rezystorów,
* odłączenie obciążenia w przypadku błędu pomiaru lub przegrzania,
* zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją na wejściu.

To dobry kierunek dla kolejnej wersji projektu. Dziękuję za sugestię.

Dobór MOSFET-a: test ogniw 18650 oraz praca z większą mocą

W tym układzie MOSFET pracuje jako element elektronicznego obciążenia stałoprądowego. Oznacza to, że MOSFET nie pracuje wyłącznie jako element przełączający, całkowicie włączony lub całkowicie wyłączony, lecz pracuje w obszarze liniowym, umożliwiając pobór z akumulatora zadanego prądu.

Dlatego przy doborze MOSFET-a należy zwracać uwagę nie tylko na maksymalny prąd, ale również na chłodzenie, typ obudowy oraz moc strat wydzielaną na tranzystorze.

Podczas testowania pojedynczego ogniwa 18650 prądami takimi jak 1 A lub 1.5 A moc strat na MOSFET-cie wynosi zwykle kilka watów.

Na przykład dla w pełni naładowanego ogniwa 18650 o napięciu 4.2 V i prądzie testowym 1.5 A na MOSFET-cie może wydzielać się około 6 W mocy. W takim przypadku dobrze chłodzony MOSFET w obudowie TO-220 jest zazwyczaj wystarczający dla większości zastosowań.

Jeżeli jednak urządzenie ma być używane do testowania akumulatorów 12 V, pakietów o wyższym napięciu lub do długotrwałych testów obciążenia przy prądach powyżej 2 A, należy zastosować mocniejszy MOSFET w większej obudowie, np. IRFP260N.

Propozycje mocniejszych MOSFET-ów, które mogą zastąpić IRFP260N


MOSFETObudowaPrzybliżona klasaZalecane zastosowanieKomentarz

IRFP260N	TO-247	200 V / 50 A / 300 W	Uniwersalny mocny wybór	Zbliżony do oryginalnego układu, odpowiedni do większej mocy i długotrwałych testów
IRFP250N	TO-247	200 V / 30 A / 214 W	Alternatywa dla IRFP260N	Nie jest tak mocny jak IRFP260N, ale wystarcza do wielu zastosowań związanych z testowaniem akumulatorów
IRFP264 / IRFP264N	TO-247	250 V / 38 A / 280 W	Wyższe napięcie i mocniejsze testy obciążeniowe	Może być stosowany przy akumulatorach 12 V oraz w aplikacjach o większej mocy

Propozycje MOSFET-ów TO-220 do testów ogniw 18650 przy 1 A – 1.5 A


MOSFET Obudowa Przybliżona klasaZalecane zastosowanie Komentarz

IRFZ44N	TO-220	55 V / 49 A	Ogniwo 18650, test 1 A – 1.5 A	Łatwo dostępny, dobry wybór do testów akumulatorów o niskim napięciu
IRF540N	TO-220	100 V / 33 A	Ogniwa 18650 i średnie testy obciążeniowe	Ma większą odporność napięciową niż MOSFET-y 55 V
IRF3205	TO-220	55 V / 110 A / 200 W	Niskie napięcie, duży prąd	Dla ogniw 18650 jest więcej niż wystarczający; może być stosowany w mocniejszych obciążeniach niskonapięciowych

Który MOSFET jest rozsądniejszym wyborem w zależności od zastosowania?


Scenariusz użyciaZalecany MOSFET Opis

Tylko pojedyncze ogniwo 18650, test 1 A	IRFZ44N	Wystarczy z niewielkim radiatorem
Pojedyncze ogniwo 18650, test 1.5 A	IRFZ44N lub IRF540N	Należy koniecznie zastosować mały lub średni radiator
Testowanie także innych akumulatorów niż 18650	IRF540N	Dzięki wytrzymałości napięciowej 100 V jest bardziej uniwersalnym wyborem
Akumulator 12 V lub testy większej mocy	IRFP260N	Większa obudowa zapewnia lepsze odprowadzanie ciepła
Długotrwałe testy przy większym prądzie	IRFP260N lub IRFP264	Należy stosować z dużym radiatorem i wentylatorem

Jeżeli urządzenie ma być używane wyłącznie do testowania ogniw 18650, zastosowanie IRFP260N nie jest konieczne. MOSFET-y w obudowie TO-220, takie jak IRFZ44N, IRF540N lub IRF3205, mogą być wystarczające przy prądach 1 A – 1.5 A.

MOSFET musi być jednak zamontowany na radiatorze. Ponieważ układ pracuje jako liniowe obciążenie elektroniczne, ilość ciepła wydzielanego na MOSFET-cie jest bezpośrednio związana z napięciem akumulatora oraz prądem testowym.

MOSFET-y w większych obudowach, takie jak IRFP260N, są bardziej odpowiednie wtedy, gdy urządzenie ma pozostać uniwersalne, ma testować akumulatory 12 V lub ma pracować długotrwale przy większych prądach.

Uwaga dodatkowa

Podane wartości mocy MOSFET-ów są wartościami katalogowymi i nie oznaczają, że tranzystor może bezpiecznie rozpraszać taką moc w każdych warunkach. Przy pracy w trybie liniowym należy sprawdzić wykres SOA tranzystora, temperaturę obudowy, radiator, przepływ powietrza oraz rzeczywistą moc strat.

Do takiego obciążenia trzeba ogólnie szukać chyba tranzystorów nadających się do pracy liniowej. Akurat IRFP240/250/260 czy 264 to dobre wybory biorąc pod uwagę cenę. Ale można zaszaleć i zastosować IXTK90N25L2 TO264 - kto bogatemu zabroni

Tu chodzi by stosować tranzystory Logic Level czyli o niskim napięciu otwarcia bramki Vgs.

gevv napisał:

... Dlatego przy doborze MOSFET-a należy zwracać uwagę nie tylko na maksymalny prąd, ale również na chłodzenie, typ obudowy oraz moc strat wydzielaną na tranzystorze...

Taka propozycja jeśli chodzi o tranzystor Q1. Dać dwa lub trzy takie same połączone równolegle

gevv napisał:

...Obecna wersja projektu ma charakter edukacyjny/testowy, dlatego w opisie dodałem ostrzeżenie, że dla wyższych napięć należy sprawdzić dzielnik napięcia, moc elementów obciążenia, parametry MOSFET-a, chłodzenie i kalibrację w oprogramowaniu...

Trzydzieści lat temu taki projekt ukazał się w EP może Ci się to przyda

E8600 napisał:

Tu chodzi by stosować tranzystory Logic Level czyli o niskim napięciu otwarcia bramki Vgs.

No moim zdaniem nie są to najważniejsze parametry do zastosowań mosfeta jako obciążenia liniowego.
Obszar SOA dla DC i zdolność odprowadzania ciepła.