Коллеги! Помогите, пожалуйста, разработать схему интересного устройства.

Это импульсный источник питания для портативного прибора плюс зарядное устройство для аккумулятора, находящегося в нем. Входное напряжение: 9-15 вольт. Аккумулятор NiMH, 4.8-вольтовый. Зарядный ток - 200 мА ("медленный заряд" без выключения при полном заряде). Аккумуляторный отсек может быть отстегнут пользователем в любой момент, при этом устройство должно продолжать работать. При подключенном отсеке должен заряжаться аккумулятор, но нагрузка должна работать от источника питания. Нагрузка рассчитана на напряжение 4.5-5.5 вольта, ток может меняться от 20 до 500 мА. Датчика отстегивания аккумуляторного отсека нет. Нагрузка подключается и отключается единственным выключателем питания. Специальных требований к частоте преобразования и пульсациям выходного напряжения - нет. По КПД хочется уложиться хотя бы в 75%. По цене - в 5$.

Понимаю, что изобретаю велосипед - наверняка что-то подобное уже кем-то используется. К сожалению, готовых схем не нашел.

На картинке - схема того, до чего я смог додуматься. Диоды - для защиты от "переполюсовки" по входу и от разряда аккумулятора при отключенном внешнем питании. Резистор - для измерения тока заряда. Сопротивление 0.1-0.2 Ома достаточно мало для работы нагрузки от аккумулятора.

Что может быть внутри прямоугольника со знаком вопроса? Первое, что приходит в голову - преобразователь на MC34063, NCP3063, TPS5410 или даже что-то помощнее. В любом случае, напряжение обратной связи у них около 1.2 В.

Вопрос в остальной начинке. Приходит на ум усилитель на LMV358 (rail-to-rail операционник), который делает 1.2 (или 1.5) В из 20 мВ (эти 20 мВ падают на резисторе, подключенном последовательно с аккумулятором). Полученное напряжение можно скомбинировать на диодах с выходом резисторного делителя, подключенного к выходу преобразователя (для случая, когда аккумулятор отключен) и подать на вход обратной связи микросхемы преобразователя.

Может быть, есть менее сложное решение? Подскажите, пожалуйста. Заранее благодарю!

Можно посмотреть в сторону MAX712 но в цену 5$ врядли уложитесь.Ещё серия BQ2xxxx от TI.

Встречались схемы на МК у Atmel , Microchip .(в Application Notes).
Будет возможно дешевле но надо пограммировать МК.

Идея в принципе порочна, т.к. NiMh не могут работать в буфере...




Кроме того, через датчик тока заряда проходит ток разряда (питание нагрузки от акк-ра).
Про ценовой миф (до 5 уе) - уже сказали

Спасибо! Идея применить fast-charge контроллер у меня еще не возникала.



В моей схеме уже есть микроконтроллер и первой мыслью было задействовать его. С другой стороны, алгоритм работы источника питания привязан только к току и к напряжению - наверняка, удастся сделать источник без МК.



Спасибо. А можно ли уточнить, какая именно идея порочна?



Да, есть такое. В моем случае 1-2% энергии аккумулятора останется в этом резисторе.



Ну, при желании можно не вписаться и в 100$. :-)

1. Я уже сказал - NiMh НЕ допускают буферного режима ( нельзя НЕ отключать)
2. Никто так не делает. Вы будете первым...
3. Можно и водку за бакс купить, но она будет явно "палёная". Так и здесь...

ОК, спасибо. По буферному режиму: говорят, что NiMH при непрерывной зарядке током 0.1C живут долго и счастливо. Разве это неправда? А потерять 1% мощности на резисторе - вполне разумная плата за простоту измерительной схемы. В общем, компромиссное решение.

1. Можно NiCd, Lead Acid (св.-кислотные)
NiMh, Li-ion - нельзя. Причём, вторые - категорически!

2. "А если бы он вёз патроны?" (с)
Ну, т.е., а если ток нагрузки побольше? Или импульсный?

3. И самый последний вопрос:

ЧтО будет "измерять" Fb, если ток течёт в нагрузку от акк-ра, а заряд - от зарядника?

(Кирхгофф в гробу перевернулся...)




Ага, "на ёлку слазить без штанов и ...пу не ободрать" (с)

(из вините, "из песни слов не выкинешь" (с)

NiMH допускает режим т.н. непрерывной капельной подзарядки. Но этот ток порядка 0.05...0.01С. Точнее надо смотреть в даташите на изделие. Этот вопрос уже обсуждался здесь совсем недавно.

Про литий-ионные - я знаю. Нельзя перезаряжать. Опасно.

А вот NiMH почему бы пару лишних часиков и не попитать бы током 200 мА?



В смысле, про потерю 1%? Ну, если этим озаботиться, можно поставить транзисторный ключ, замыкающий измерительный резистор при отключенном входном напряжении. Я прикинул, что 1% - в пределах разброса заявленной производителем емкости аккумуляторов.



Сорри, наверное, я чего-то не понимаю. Разве Кирхгоф запрещает питать от источника нагрузку и от него же заряжать стабильным током аккумулятор, подключенный параллельно этой нагрузке?




Да, спасибо. Капельный подзаряд - это хорошо для компенсации саморазряда.

Но я не собираюсь запускать изделие в космос или использовать в ответственных для жизни человека случаях. :-)

Аккумуляторы, который я применяю - GP180AAH (фирма GP, 1800 мА*ч). В даташите - http://www.gpbatteries.com/pic/180aah.pdf - говорится о том, что током 180 мА их можно непрерывно заряжать до одного года без возникновения явных дефектов и утечек. :-)

Сообщение отредактировал DenisN - Apr 7 2008, 22:20

Ну, что ж... Как говорят, "флаг в руки" (с)



Нет, не в смысле 1%. А если нагрузку подключите во время подключённого "зарядника"?
Какой сигнал будет ограничивать ток от "зарядника"?



Прошу прощения, но, наверно, да...

Теперь еще более непонятно... :-( А можно ли эту "проблему Кирхгофа" описать какими-то другими словами? Спасибо!

Через датчик тока ток нагрузки от акк-ра идёт "снизу вверх".
И на Fb будет минус.
Получается в этм режиме ( и нагрузка есть и зарядник подключён) стабилизатор тока неуправляем.
Ток от зарядника НЕ ограничен. (если по вашей схеме)

Вы правы. Ток для зарядки обязательно должен быть постоянным, в смысле фиксированным, что будет "неудобно" для нагрузки. Здесь можно выйти из положения применив разные источники для основного питания нагрузки и заряда аккумулятора (аварийного), но объединить их двумя развязывающими диодами. При этом напряжение на нагрузке должно быть больше, чем при зарядке аккумулятора, чтобы запереть диод от аккумулятора. Если не понятно, то потом нарисую. А щас спать охота .

Сообщение отредактировал Linker - Apr 8 2008, 15:56

Нет здесь "проблемы Кирхгофа". Он спит спокойно

Приложил суперупрощенную схему замещения.
Зарядник является источником ЭДС.



Напряжение на нагрузке при заряде будет плавать, но нам ведь НЕ надо его стабилизировать?

При заряде выходное напряжение зарядника (управляемое током заряда) будет больше напряжения аккумулятора. Что там по Кирхгофу про алгебраическую сумму усточников ЭДС при обходе контуров и про сумму токов в точке "А"?

Будут проблемы с устойчивостью петли ОС.

Спасибо! Я как раз похожую схему рисовал, но Вы меня опередили. :-)



Конечно же, НЕ надо. Иначе константный ток зарядки аккумулятора не получится.



Все совершенно верно!




Да, это предстоит исследовать. Но все впереди. Главное - как выяснилось, законы Ома и Кирхгофа неизменны. :-)

Iп = Iн + 200 мА

Сообщение отредактировал DenisN - Apr 9 2008, 06:20