step-up/step-down, Имеет право ли на жизнь такая схема. Опции

[konstan]

Нужно заряжать батарею NiCd (12В, 18А-ч, так заряда 0.2C).
Полностью разряженная батарея имеет напряжение 10В.
Управление происходит от контроллера Atmega8.

Входное напряжение 12В.
Интересует возможно ли совместить Step-up/Step-down режимы используя такую схему?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Rst7]

Имеет. Причем ключ 2 - это может быть банальный n-канальный полевик, затвором к точке соединения выхода ключа 1 и дросселя, стоком к другому концу дросселя, истоком - к минусу.

А ШИМ соответственно подавать на ключ 1 во всех режимах.

PS Второй диод, кстати, можно для увеличения КПД тоже заменить на полевик, но на этот раз p-канальный. Хотя, в такой банальной схеме будет сквозной ток через синхронный выпрямитель, посему, выигрыш может превратиться в проигрыш.

[konstan]

Имеет. Причем ключ 2 - это может быть банальный n-канальный полевик, затвором к точке соединения выхода ключа 1 и дросселя, стоком к другому концу дросселя, истоком - к минусу.

А ШИМ соответственно подавать на ключ 1 во всех режимах.

И что же это получится?

Открыл ключ 1 -> открылся ключ 2. Индуктивность накапливает энергию. Батарея питается от емкости
Закрыл ключ 1 -> закрылся ключ 2. Индкутвность отдает энергию в батарею и емкость.

То есть напряжение на емкости будет определяються только ЭДС индуктивности.

Правильно же я понял?

[Herz]

Более того, такая топология существует в виде монолитных м/схем, наверняка можно подобрать готовую. Для примера: [attachment=25611:attachment]

[Rst7]

И что же это получится?

Именно это и получится.

Для примера:

Конкретно этот - слабоват. Все ж таки надо току под 4 ампера уметь качать в батарею...

[konstan]

Именно это и получится.
Конкретно этот - слабоват. Все ж таки надо току под 4 ампера уметь качать в батарею...

Благодарю за ссылки и комментарии. Разобарлся.

[MM_Andrey]

Это обычный флай-бек, только без гальванической развязки. Когда оба транзистора открыты дроссель запасает энергию, когда закрыты - отдает.

P.S. Только управлять вторым ключом с выхода первого не советую, в прерывистом режиме тока дросселя на выходе первого ключа будет не совсем то, что хотелось бы. Лучше сделать независимое управление.

P.S.S. При таком зарядном токе, мне кажется, лучше подойдет топология SEPIC, кпд будет выше и управление проще. Посмотрите в сторону LM3478.

[Rst7]

в прерывистом режиме тока дросселя на выходе первого ключа будет не совсем то, что хотелось бы.

Обоснуйте. Никаких проблем быть не должно. Там же все диодами отвязывается...

[Herz]

Это обычный флай-бек, только без гальванической развязки. Когда оба транзистора открыты дроссель запасает энергию, когда закрыты - отдает.

Да нет, такой режим здесь вообще не рассматривается.

P.S.S. При таком зарядном токе, мне кажется, лучше подойдет топология SEPIC, кпд будет выше и управление проще. Посмотрите в сторону LM3478.

Как раз не факт. Два дросселя и разделительный конденсатор этому не способствуют.

Конкретно этот - слабоват. Все ж таки надо току под 4 ампера уметь качать в батарею...

Конечно. И по току , и по напряжению. Привёл лишь как иллюстрацию.

[Microwatt]

Нужно заряжать батарею NiCd (12В, 18А-ч, так заряда 0.2C).
Полностью разряженная батарея имеет напряжение 10В.
Управление происходит от контроллера Atmega8.

Входное напряжение 12В.
Интересует возможно ли совместить Step-up/Step-down режимы используя такую схему?

В данном случае можно ограничиться одной повышалкой (Step-up). При заряде на аккумуляторе напряжение почти немедленно поднимется до 12 вольт. Ток заряда в 1.0-1.5С на это время вполне допустим.
Подучите попутно какой-нить контроллер ШИМ. Atmega8 - блажь программерская. Возни и обвесок - куча, а работать, как полноценный зарядный контроллер не будет все равно.
Можете на нем дополнительно музыку во время заряда играть или лампочками мигать. Для этого они придуманы.

[Rst7]

Atmega8 - блажь программерская. Возни и обвесок - куча, а работать, как полноценный зарядный контроллер не будет все равно. Можете на нем дополнительно музыку во время заряда играть или лампочками мигать. Для этого они придуманы.

Это Вы зря так. Не блажь это, а вполне вменяемый способ. Например, у меня источник питания, который обеспечивает остальных потребителей в системе, построен на контроллере (ATTiny26) по следующей схеме: трансформатор с 220В в выпрямленное 50В, потом степдаун в 28В с ограничением тока в батарею (батарея 12А/ч, стоит в буфере на выходе), при этом процом обеспечивается полностью управление источником и зарядкой, кроме того, он всю информацию о состоянии по интерфейсу в главный прибор рассказывает.

Проц справляется отлично.

К вопросу о надежности - когда органы сертификации испытывали сей прибор на соответствие ДСТУ 4113, они вносили различные неисправности в схему, дабы посмотреть, как источник поведет себя в аварийных режимах. Так вот, нарушить требования стандарта по функционированию в аварийных режимах они таким способом не смогли...

[GetSmart]

Имеет. Причем ключ 2 - это может быть банальный n-канальный полевик, затвором к точке соединения выхода ключа 1 и дросселя, стоком к другому концу дросселя, истоком - к минусу.

Минус - из-за прерывистого тока второго диода в режиме step-down и из-за падения U на втором ключе упадёт КПД. В режиме step-up будет задействован первый диод, что ещё занизит КПД процентов на 5 в результате его бесполезного нагрева. На 4 амперных токах это большая рассеиваемая мощность - иногда (без проветривания) бывает неприемлемо. Плюс - экономия одного ШИМа и небольшое упрощение схемы. Может есть ещё плюсы? Но имея Мегу8, у которой два ШИМ-канала на первом таймере я бы выбрал индивидуальное управление обоими ключами.

[Microwatt]

Это Вы зря так. Не блажь это, а вполне вменяемый способ. Например, у меня источник питания, который обеспечивает остальных потребителей в системе, построен на контроллере (ATTiny26) по следующей схеме: трансформатор с 220В в выпрямленное 50В, потом степдаун в 28В с ограничением тока в батарею

Ну, я же говорю - блажь программерская.
Совершенная беспомощность в схемотехнике.
Это видно хотя бы по соседству трансформатора 50Гц , степдауна и микроконтроллера.
Рогатка с лазерным прицелом, безотносительно с какой любовью и тщанием она сделана.
Для таких разработок системотехник нужен с общим техническим кругозором, а не программер.
Это говорится с искренним сочувствием, безо всякого злорадства.

[Rst7]

Совершенная беспомощность в схемотехнике.

Выбирайте выражения. Я же не рассуждаю о Вашей беспомощности в микроконтроллерах. Посему и Вам рекомендую воздержаться от оценок моих знаний.

Просто в нашей тематике так принято строить источники. Скажем так, среди источников в оборудовании нашей тематики по такой схеме построенно процентов 70-80. Другое дело, что степдаун обычно реализуется на каком нибудь шим-контроллере. Только вот смысла в нем нет, если камень все равно стоит рядом.

[MM_Andrey]

Обоснуйте. Никаких проблем быть не должно. Там же все диодами отвязывается...

Когда ток дросселя прерывается, появляются свободные колебания в дросселе, которые могут открыть второй ключ. Уже наступал на эти грабли, а если ток не прерывается, то никаких проблем нет.

Да нет, такой режим здесь вообще не рассматривается.

Как раз не факт. Два дросселя и разделительный конденсатор этому не способствуют.
Конечно. И по току , и по напряжению. Привёл лишь как иллюстрацию.

Это ещё вопрос, где будут больше потери, в SEPIC, где два ключа, или в этой схеме, где их четыре.

[Rst7]

Минус - из-за прерывистого тока второго диода в режиме step-down и из-за падения U на втором ключе упадёт КПД.

Далеко не во всех режимах заряда получится обеспечить непрерывный ток дросселя. Так что тут еще весьма хз что получится.

С другой стороны меня волнует момент перехода от степ-даун к степ-ап при раздельном управлении ключами. Тут могут быть грабли - ну, например, был непрерывный ток в дросселе и тут резко стал прерывистый (перешел от степдауна к степапу)... Надо внимательно посмотреть эти моменты.

Когда ток дросселя прерывается, появляются свободные колебания в дросселе, которые могут открыть второй ключ.

Пусть открывают. Дроссель полностью отвязан от нагрузки в этот момент. Обратно ток же не пойдет из-за правого диода.

[Microwatt]

Это ещё вопрос, где будут больше потери, в SEPIC, где два ключа, или в этой схеме, где их четыре.

Гм... Вообще-то в SEPIC один ключ + диод.

[ukpyr]

AN920/D Theory and Applications of the MC34063 and mA78S40 :
http://www.onsemi.com.cn/pub/Collateral/AN920-D.PDF
там есть схемка up-down с одним внешним транзистором.

[MM_Andrey]

Гм... Вообще-то в SEPIC один ключ + диод.

А диод по-Вашему это не ключ ? . Причем с большим падением напряжения.

[Vlas]

Далеко не во всех режимах заряда получится обеспечить непрерывный ток дросселя. Так что тут еще весьма хз что получится.

С другой стороны меня волнует момент перехода от степ-даун к степ-ап при раздельном управлении ключами. Тут могут быть грабли - ну, например, был непрерывный ток в дросселе и тут резко стал прерывистый (перешел от степдауна к степапу)... Надо внимательно посмотреть эти моменты.

Действительно - по какому принципу управлять ключами раздельно, и зачем нужны манипуляции с непрерывностью тока?
Я б не заморачивался ,управлял бы ключами одновременно. Единственное - регулировочная характеристика такой схемы более нелинейна, чем у step-up - здесь это не важно. Ток - как дроссель посчитаете.

[Rst7]

Я б не заморачивался ,управлял бы ключами одновременно.

Вот я бы вторым ключем и не управлял. Т.е. включил его затвор от стока первого.

Конечно, если есть время на эксперименты, можно и двумя поклацать, и характеристики снять, и прочее, и статью написать... Но я ж так понимаю, time-to-market поджимает?