Jak zbudować zasilacz 10-15A, 15V do ładowania kondensatorów 660000µF?

Question

Potrzebuję zbudować zasilacz mogący dać 10 -15A do max 15V. Będzie on służył do szybkiego ładowania banku kondensatorów (660000µF). Chcę aby miał ograniczenie maxymalnego prądu i precyzyjnie regulowane napięcie. Myślałem żeby zasilacz ładował kondzioły przez rezystor (kilka om) do napięcia...

_jta_ · Answer

Przez opornik kilka omów to nie ma po co robić zasilacza o wydajności 15A, bo
opornik ograniczy prąd do kilku A; można wziąć pod uwagę zastosowanie jako
elementu, na którym będziesz wytracać moc, żarówki - ale musiałaby to być
żarówka 12V 200W, nie widziałem takich, można by zastosować dwie 12V 100W,
albo cztery od reflektorów samochodowych (12V 55W).

Tranzystor: zwykle w takich układach łączy się równolegle kilka tranzystorów
dużej mocy, bazy łączy się razem, kolektory też, w emiterach daje się oporniki,
żeby wyrównać prądy. Jak już koniecznie jeden: pamiętam, że są jakieś na 25A,
może nawet więcej, nie pamiętam jak się nazywają, w Semiconductors Bank
http://www.semiconductors.com.pl/ chyba najlepsze, co mają, to 2N6285 - PNP,
20A, 60V, 160W - inne albo mają małą moc, albo kosztują bajońskie sumy.
A niestety duża moc też jest potrzebna, te 160W to tak ledwie-ledwie wystarczy.
Można by wydać nieco więcej i zastosować MOSFET-a dużej mocy - dużo taniej
niż inne tranzystory bipolarne o dużej mocy (ale sporo drożej od 2N6285), np.
PSNM004-25 wytrzymuje 230W, tańszy MTP75N03HL 150W (oba są na 75A).

Nie wiem, jak chcesz to sterować mikroprocesorem - mierzyć napięcie i jak już
jest wystarczające, to wyłączać ładowanie kondensatora? A czy mikroprocesor
może robić pomiary na tyle często, by móc dokładnie określić kiedy wyłączyć?
I jak ma działać ograniczanie prądu - czy ma być regulowane, czy dokładne?

Promuję tematy:
24.11.2004 Ładowarka akumulatorków z płynną regulacją - LM 317
23.02.2003 Prostownik do ładowania akumulatorów (auto)

rasty · Answer

Do sterowania momentem wyłączania można użyć komparatora np. LM393. Ma on wyjście OC i może sterować wprost MOSFET-em z kanałem P.
MOSFET bedzie załączony, więc radiator może być symboliczny. Czas ładowania Twojego kondensatora do 15V, to ok. 2 sec. ze źródła 20V i przez rezystor 2,2 oma.
Napięcie do porównania z precyzyjneg źródła i potencjometru albo z przetwornika C/A.
Przydała by się też maleńka histereza.

pozdr.

Oineh · Answer

Najbardziej skłaniam się do wyłączenia napięcia gdy osiągnie odpowiednią wartość, może ewentualny układ rozładowywania (bo jak bym chciał zmienić nastawę gdy kondensatory już są naładowane. Część cyfrowa (sterownik na Atmega8) już zaczołem projektować. Oprogramowanie tego nie powinno mi sprawić kłopotu. Właśnie szukam jak po podłączać elementy wykonawcze. Elementy analogowe są najmniej przewidywalne i dlatego szukam opinni ludzi którzy już używali takichelementów. Chcę żeby rozwiązanie było w miarę niezawodne i w miarę precyzyjne. Regulacja prądu nie musi być dokładna. Wogule nie jest mi potrzebna regulacja ograniczenia prądu tylko jakieś ograniczenie w chwili ładowania (chwilowa rezystancja rozładowanych kondensatorów jest prawie równa 0). Założenie proste. Później pewnie jakieś prolkemy jeszcze wyskoczą ale może dzięki waszym opiniom ominę najbardziej niebezpieczne rafy o które najłatwiej się rozbić.

rasty · Answer

Myślałem o takiej konfiguracji.
MOSFET załaczony ma oporność parędziesiąt moliomów, trzeba dać rezystor ograniczjacy, najlepiej, jak sugerował _jta_, jakąś żarówę dużej mocy.
Po osiągnięciu napięcia założonego następuje odcięcie ładowania. Sprzężenie: rezystor 2,2M - dzielnik R1_R2 pozwala ma małą histerezę. Zwiększenie rezystora 2,2M histerezę zmniejsza.
Układ "pilnuje" napięcia na kondensatorze, doładowując go .
Zasilanie komparatora ( Vcc) dobrze jest wziąć z zasilania reszty układu, żeby nie zakłócić jego działania w momencie ładowania kondensatora, przysiad napięcia ładowania może być spory.

pozdr.

-RoMan- · Answer

W kwestii formalnej:
Kondensator o pojemności 0.66 F przy napięciu 15V gromadzi ok. 75 J energii. Przy ładowaniu poprzez rezystor zmarnowane zostanie dokładnie tyle samo energii, czyli 75 J. Oznacza to, że do układu trzeba doprowadzić łącznie 150 J, marnując z tego połowę na ciepło. Jeśli kondensator ma być ładowany szybko, to potrzeba bardzo wydajnego źródła prądu - chcąc naładować kondensator w ciągu jednej sekundy potrzeba średniej mocy 150 W z czego na rezystacji zostanie wytracone 75 W. Jakbym tego nie liczył - pupa zawsze z tyłu. Jeśli urządzenie moze być duże i jest zasilane z sieci - nie ma problemu. Jesli natomiast ma być zasilane z jakiegoś akumulatora, to marnowanie połowy energii na grzanie rezystancji jakoś się kłóci z moim poczuciem sensu.

Przydałaby się informacja o tym, z czego ma być ładowany ten kondensator i jaki ma vyć minimalny czas ładowania. Może się okazać, że sensowniejszym rozwiązaniem będzie przetwornica flyback - nadająca się własnie do ładowania kondensatorów przy bardzo małych stratach.

Nie udzielam prywatnych porad technicznych czy korepetycji via e-mail/PW. Jeśli szukasz pomocy - pytaj innych na forum. W sprawach komercyjnych kontakt ze mną zawsze da się znaleźć.

Zapraszam na stronę wieloletniego redaktora naczelnego czasopisma Elektronika dla Wszystkich - Piotra Góreckiego, wydającego obecnie czasopismo w formie elektronicznej, pod tytułem Zrozumieć Elektronikę: https://patronite.pl/Zrozumiec-Elektronike

Oineh · Answer

Tak urządzenie ma być zasilane z sieci. Proszę napisać coś więcej o tej przetwornicy. Wiem że przez rezystor to sporo energii idzie w piach ale bardziej mi zależy na tym żeby to w ogule działało. Czas ładowania najlepiej ok 2s. Ma mieć to zastosowanie produkcyjne (zgrzewarka własnej konstrukcji kondensatorowa). W tej chwili zasilam to z zasilacza laboratoryjnego (ograniczenie max 1A) i ładują mi sie kondzioły do 8,5V w ok 6-7s. chciałem ten czas zmniejszyć. Założenia maxymalne (na zapas podałem 15V 10A) Ale pracować to będzie zwykle przy ok 8,5V. Dlatego też chcę mieć regulację napięcia do jakiego będą ładowane bo może być potrzeba zgrzewania drobniejszych detali i będę musiłą te napięcie zmniejszać.

rasty · Answer

Myślę że tymi 75 J nie ma co się przejmować. Starczy tego na tyle żeby podgrzać wodę w szklance o ok. 7/100 stopnia C .

A wracając do tematu, chyba nie potrzebujesz angażować do tego mikrokontrolera. Za wielka armata.

Potrzebujesz układu ładowania odpornego na zwarcia.
Układ, który podałem, ma możliwość natychmiastowego przerwania ładowania w dowolnym momencie. Może to być styk mechaniczny lub np. tranzystor.
Wyobrażam to sobie tak: tuż przed zgrzewaniem blokujesz układ, zgrzewasz i odblokowujesz.
Myślę że nawet nie potrzebujesz precyzyjnej, ciągłej regulacji napięcia. Korzystasz zapewne z paru typowych ustawień dla różnych przypadków. Mógłbyś zrobić nastawy na wielopozycyjnym przełączniku, zafiksowane.

pozdrt.

Oineh · Answer

Sterowanie miokroprocesorem nie jest wcalke za dużą armatą. Układ tani (atmega ok 20zł) a ogromne możliwości. Po prostu chciałbym skjożystać z możliwości jakie daje nam współczesna elektronika. Jak już wspomniałem nie jest to mujn pierwszy projekt na atmedze. Zbudowałem (właściwie jeszcze kończę) maszynę do chipów na atmega 8515. trzy silniki krokowe wyświetlacz i klawiatura. Więc zasilacz powinien też mi się udać. Czekam na propozycję rozwiązania strony analogowej.

_jta_ · Answer

Analogowy układ sterowania będzie pewnie kosztował do 4zł, więc sporo taniej od uP.

Możliwości podejścia widziałbym takie:

1) Najprostrzy układ: trafo, mostek prostowniczy, szeregowo mały opornik i żarówki;
opornik jest potrzebny, żeby prąd w chwili włączania, dla zimnej żarówki, nie mógł
przekroczyć około 80A - MOSFET 75A może wytrzymać ponad 200A, ale przez 1ms,
żarówka przez ten czas raczej nie zdąży się nagrzać, a oporność zimnej żarówki
(4x55W 12V równolegle) plus trafa jest trochę za mała - trzeba by dodać około 0.1 oma;
plus do ładowanego kondensatora, minus do drenu MOSFET-a, układ sterowania ma
dać napięcie na bramkę żeby zacząć ładowanie, i zewrzeć bramkę ze źródłem, gdy
napięcie na kondensatorze osiągnie nastawioną wartość; uP zbędny.

2) Można zastosować uP i włączać ładowanie przy zerze napięcia z trafa - wtedy
na początku prąd popłynie mały, potem żarówka trochę się nagrzeje, i opornik
będzie zbędny; pytanie, czy do wyłączania ładowania komparator, czy uP ma
przy użyciu wbudowanego ADC mierzyć napięcie i decydować kiedy jest dość.

3) Przetwornica dwutaktowa (raczej step-down, a nie typowy flyback, bo większa
sprawność), sterowana z uP (przynajmiej włączanie klucza przez uP, wyłączanie
kiedy prąd płynący przez klucz osiągnie ustaloną wartość); nie jest konieczne
użycie tranzystora tak dużej mocy, nie musi to być MOSFET, jakiś bipolarny też
sobie świetnie poradzi, bo prąd nie będzie przekraczał 15A; uP decyduje o tym,
kiedy kondensator jest już dość naładowany, i wtedy przestaje włączać klucz;
uP powinien dostawać informację kiedy klucz się wyłączył i kiedy prąd przestał
płynąć - wykorzysta tę informację do optymalizacji momentu włączania klucza.

Promuję tematy:
24.11.2004 Ładowarka akumulatorków z płynną regulacją - LM 317
23.02.2003 Prostownik do ładowania akumulatorów (auto)

Oineh · Answer

Można coś bliżej na temat tego 3 sposobu panie _jta_? Podoba mi się. Pomysł z zastosowaniemi jakiejkolwiek żarówki odpada ze względu na estetykę. Poza tym poto mamy nowoczesną elektronikę żeby z niej kożystać. (żarówka jako element elektroniczny to już archaizm ) Tu jedynie jest problem że o przetwornicach mam baaardzo blade pojęcie. Więc proszę o naprowadzenie mnie na jakieś przykłady zastosowń. Jakaś wiedza, konkretne układy. Najlepeij dobry współczynnik kosztu do możliwości.

Jak zbudować zasilacz 10-15A, 15V do ładowania kondensatorów 660000µF?

Post #1

Post #2

Post #3

Post #4

Post #5

Post #6

Post #7

Post #8

Post #9

Post #10

Post #11

Podsumowanie tematu