Необходимо запасти 7кДж на морозе до -30С Опции

[iiv]

Всем привет,

очень хочу собрать небольшой бесперебойник на примерно 12Вольт, который бы запасал бы до 7кДж (160мАч) и мог бы как заряжаться, так и разряжаться на морозе на -30С, а лучше и -40С. Очень бы хотелось вписаться в малый вес. Зарядка напряжением 14.4-16.8В, разрядка 10.5-30В. Во время разрядки может потребоваться ток под 8А. Смотрю в сторону вот этого:

http://ru.mouser.com/ProductDetail/Maxwell...1n1aMfE2Q%3d%3d

Скажите, пожалуйста, как правильно было бы:

1. взять по три параллельные банки 6 раз последовательно эти конденсаторы, поставить к каждому из них стабилитрон на 2.8В, провести питание через резистор в 10Ом. Если питание кончилось, то эта система отдаст (14.4*14.4-10.5*10.5)*350/2/2=8.5кДж.

2. поставить степдаун на зарядку конденсатора, и степап на разрядку конденсатора. Если считать, что навеерное есть степап может работать с 1.2В, то тогда мне в теории хватит 8 банок (2.7*2.7-1.2*1.2)*8*350/2=8кДж

Первый путь простой, но, габариты и вес будут большими, чего бы не хотелось бы. Второй путь мне больше нравится, но я не знаю на чем можно степап сделать. Очень не хотелось бы под это целый микроконтроллер ставить. Вдруг кто посоветует, какой-нибудь LM или что-то на подобие этого, который бы сам мог делать степап, и позволял бы это делать и эффективно, и мощно.

Спасибо

ИИВ

EIDT: кажется есть еще один способ, покритикуйте, пожалуйста. Взять по две параллельные банки 6 раз последовательно эти конденсаторы, поставить к каждому стабилитрон, а между потребителем и этой конденсаторной сборкой поставить буст, который включать если напряжение на конденсаторной сборке упало ниже 12В. Если буст сможет вычерпать энергии до, например, 5В, то тогда эта система запасет 14.4*14.4-5*5)*350/3/2=10кДж, что мне с лихвой хватит. Тут вроде и буст проще должен быть, да и токи на нем не превысят 10А.

[Plain]

Ещё есть вариант с последовательной схемой — на каждую банку нужен переключатель на двух транзисторах и соответствующая схема управления.

Если всего будет 7 банок, то заряжать и разряжать их можно последовательно, секциями по 4 и 3 банки.

Плюс схемы — один преобразователь на всё и меньший вес, а минус — требуется контроллер.

[iiv]

Ещё есть вариант с последовательной схемой — на каждую банку нужен переключатель на двух транзисторах и соответствующая схема управления.

Уважаемый Plain,

огромное Вам спасибо за совет. Вдруг Вам будет не сложно, тыкните, пожалуйста, меня носом в что-то, где можно будет почитать как правильно это сделать. Где-то 5-6 МК-CPU-FPGA в системе имеется, 8 свободных ног на одной из АЦПшек - тоже, опыта работы на всем этом барахле - тоже. Думаю, что справлюсь, но вот в схемотехнике я очень-очень новичек, и, если, Вам будет не сложно, посоветуйте, пожалуйста, как правильно подступиться.

Спасибо

ИИВ

[Plain]

посоветуйте, пожалуйста, как правильно подступиться.

К каждой банке надо подключить по полумосту, т.е. последовательно два NMOS — например, PSMN0R9, или аналогичных.

Затем эти полумосты соединить последовательно вот так:


К последнему верхнему выводу этой конструкции подключить озвученный выше обратимый преобразователь.

На паре '4051 (18-вольтовой серии) сделать дифференциальный мультиплексор 8:1 и подключить его входы к каждой банке.

Выход мультиплексора подключить к имеющему достаточный синфазный запас какому-либо дифференциальному усилителю — например, LT1990, или собрать на рассыпухе. Выход усилителя подать на АЦП микроконтроллера.

К каждому затвору транзисторов полумостов подключить драйвер — например, FAN3111E, или аналогичный. На входы этих драйверов подать сигналы с регистра управления — например, на паре сдвиговых регистров '595.

Преобразователь уровней для трёх ног адреса мультиплексора проще всего сделать на тех же FAN3111E.

Для питания мультиплексора и драйверов затворов соорудить дохленький источник +15 В (например, помповый), включаемый по сигналу МК.

Алгоритм работы простой — для заряда контроллер сперва подключает все банки и заряжает их, например, до 10 В. Затем оставляет только 4 банки, ждёт первую из них, зарядившуюся до номинальных 2,7 В (т.е. перебирает мультиплексором), отключает её, и подключает следующую недозаряжённую. Когда последняя банка будет заряжена, МК выключает зарядник, гасит всё управление и идёт спать.

Разряд производится в обратном порядке, с разницей в том, что МК следит уже за разрядом банок — например, до 0,1 В.

Итого, 7 банок и такой обвес обойдутся дешевле 200 долларов.

[iiv]

Уважаемый Plain,

как-то не заметил Ваш ответ сразу, и пост фактум говорю Вам огромное спасибо!

Кстати, похоже я додумался до чего-то очень аналогичного. Моя идея такая - вместо двух NMOSов поставить реле SPDT, во время зарядки мониторить несколькими АЦПшками МК напряжение на каждой банке, как только оно превысит - начать жонглировать реле и включить низкое входное напряжение хорошо отъюстированным (буком). Как все зарядится, вогнать все реле в их базовое состояние (все банки стоят последовательно) и вогнать МК в слип моду до момента, когда надо будет разряжаться и включить его, как только суммарно на банках будет меньше 10В, и тогда дожонглировать остатками запасенной энергии. В этом случае можно обойтись одним МК с 8 АЦПшными входами, 8-ю реле, и восьмиблоковой стойкой реле драйверов типа ULN2803 чем сильно упростить разработку. При токах зарядки-разрядки меньше 6А Ваш метод будет более экономичнее, при больших токах - мой (исходя из потерь на мосфетах и катушках реле).

С уважением

ИИВ