Step-up для солнечной батареи, «прямообратноход» с ШИМ на MC34063 Опции

[Jumbo]

Уважаемые профи! Прошу критики.

Задача: сделать преобразователь для зарядки 12В х 12 АЧ свинцового аккумулятора
от СБ с напряжением ХХ 6.5В, макс. током 3.5А (12 элементов 0.55Вх3.5А). Кпд, ессно, желателен повыше.
Делаю для себя любимого, для водно-моторных выходов на несколько дней/недель. Габариты, вес, размер не критичны (не на себе таскать).

Давно не возился с электроникой, а импульсники и вообще никогда не делал. Начал с простейших автоколебательных двухтактников на одном трансе. Выжимал 60, от силы 70% кпд. И с мощностью плоховато было. Что-то маловато показалось.
Пришлось основательно учить матчасть .
В итоге родилось нечто, чего я пока не встретил на просторах инета. Хотя, наверное, велосипед.
Очень интересно мнение профи и критика.

Отличительные особенности схемы:

1) Основа - прямоход на МС34063 с автотрансформатором (гальваническая развязка не нужна).
Преимущество – меньше провода и, соответственно, потерь. По сути, добавляем к входному напряжению недостающие 7-8В, а не прокачиваем всю мощность (12 вт) через транс. Частота - около 30 кгц.

2) Питание управления – с выхода. В результате ключ открывается полностью.
Недостаток питания с выхода - при отключенной СБ управление продолжает питаться от аккумулятора, генерить и потреблять 12 мА.
Можно, конечно, еще одну шоттку на выход влупить, но 2% кпд отдавать - жаба душит после всех экспериментов .
А можно и наплевать или тумблер поставить или какой-нибудь ключ на слаботочном мосфете добавить.
Пока так решил оставить.

3) Выброс на стоке мосфета при выключении – в дело! 1 диод шоттки и все дела. То есть, схема – немного обратноход

4) Штатное токоограничение - в сад. СБ сама ограничит. А ногу 7 использовать для ШИМ - стабилизации ВХОДНОГО напряжения на уровне около 5.5В, что даст более полное использование мощности СБ при разной освещенности.
Штатная релейная регулировка оставлена для ограничения напряжения при малой нагрузке до 13.5В (когда аккумулятор заряжен).

Собрал макет ( с соплями, длинными проводами) – все работает «на ура» - заводится и поддерживает входное напряжение при любом ограничений источника питания и нагрузке.
Кпд получился 82 – 86%, вых.мощность - до 12 вт. ИМХО, очень даже достойно для низковольтного бустера. При этом и земля и питание были сильно грязными. Спаял все начисто – один фиг – в точности так же работает и точно такой же кпд получается. Видимо, на низкой частоте не так все критично.

Играл с трансом и дросселем. В итоге оставил транс на СБ 26х16 (w1 – 12 витков 1мм, w2 – 50 витков 0.7 мм) и дроссель на 35 мм желто-белом кольце из компьютерного БП. Обмотка – около 90 витков проводом 0.7 - 1мм. Собственно, я его и не мотал – взял этот транс с 4-мя обмотками и спаял концы обмоток. Наверное, немного лучше было бы перемотать, но в лом было. Думаю, и транс и дроссель избыточны, но зато потерь меньше.
При малой нагрузке дроссель работает в режиме прерывистых токов, на стоке ключа появляется медленно затухающая синусоида, но это никак не сказывается на работе схемы и на потреблении. К тому же, в этой задаче малая нагрузка означает, что все уже заряжено и СБ можно снимать.

Испытывал пока только от автомобильного аккумулятора – сбрасывал напругу до 5 – 6.5В линейным регулируемым стабилизатором, ставил различные балластные резисторы на выход. В качестве нагрузки пробовал и резисторы и заряжал тот же аккумулятор (сам себя за волосы тянул ).
Максимальный выходной ток получил 1.03А при напряжении 11.8, входном напряжении 5.6В и токе 2.45А. Больше выжимать пока не пробовал – думаю, батарея все равно не даст.
При максимальной нагрузке без радиаторов сдвоенный диод VD4-VD4 слегка греется, ключ VT2 греется чуть больше. Остаточное напряжение на нем не более 0.2В. В общем, не знаю, что еще можно тут выжать.
На очереди – полноценные испытания с СБ (которую, правда, еще собрать надо ).

Резистор R1, который регулирует входное напряжение путем изменения скважности, вытащу наружу, чтобы его можно было крутить до получения максимального тока заряда аккумулятора в зависимости от освещенности. Собственно говоря, кпд преобразователя сам по себе в этой задаче не волнует – нужно максимизировать выходной ток, вытянуть из СБ все, что она может дать. Но в моих тестах кпд автоматически получался максимальным при максимальном выходном токе. Любопытно... Получается своего рода MMPPT (“manual” mppt). Без микропроцессора ничего другого легко реализуемого не пришло в голову.

Сообщение отредактировал Jumbo - Apr 22 2012, 11:51

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Plain]

А какой Вы хотите критики? Сходите в магазин и купите нормальные детали, потому что 34063 таковой не является с самого своего рождения.

Обратная связь тоже не годится. Нужно простое окно для максимального тока, Uвх>=Uном и Uвых<=Uном.

[Jumbo]

А какой Вы хотите критики? Сходите в магазин и купите нормальные детали, потому что 34063 таковой не является с самого своего рождения.

Обратная связь тоже не годится. Нужно простое окно для максимального тока, Uвх>=Uном и Uвых<=Uном.

Я бы хотел конструктивной критики. Типа, возьмите такую-то микросхему, сделайте так-то и так-то и то-то и то-то будет лучше. Опять же не понял, чем 34063 не нормальная? ШИМ есть? Есть. Работает? Работает! Что еще надо? Мощный ключ внутрь запихать? Меня не напрягает мосфет снаружи повесить и десяток деталюшек для недаташитовского управления добавить.

Про обратную связь - извините, не понял мысли. Ни почему моя не годится, ни что Вы предлагаете не понял.

Надо, чтобы устройство переходило из режима источника тока в режим источника напряжения.
При вполне определенном для данного типа аккумуляторов напряжении.

Но именно так оно сейчас и есть! За счет 2-х ОС!

[Прохожий]

Я бы хотел конструктивной критики. Типа, возьмите такую-то микросхему, сделайте так-то и так-то и то-то и то-то будет лучше. Опять же не понял, чем 34063 не нормальная? ШИМ есть? Есть. Работает? Работает! Что еще надо? Мощный ключ внутрь запихать? Меня не напрягает мосфет снаружи повесить и десяток деталюшек для недаташитовского управления добавить.

Про обратную связь - извините, не понял мысли. Ни почему моя не годится, ни что Вы предлагаете не понял.


Но именно так оно сейчас и есть! За счет 2-х ОС!

В МС34063 ШИМ-а нет. А есть фиксированное время открытого состояния.
Вам же нужна микросхема с двухтактным выходом и бортовым ШИМ, типа UC384X.
Но более современная с напряжением старта - 4.5 Вольта.
Топология - повышающий стабилизатор.
Используя потатковое ограничение тока Вы получаете параметрический источник тока до момента, когда аккумулятор не зарядится до заданного напряжения.
После этого начинает работать ОС по напряжению.
При этом никаких конденсаторов на выходе быть не должно, кроме конденсатора очень малой емкости, порядка 100n.

[Jumbo]

В МС34063 ШИМ-а нет. А есть фиксированное время открытого состояния.
Вам же нужна микросхема с двухтактным выходом и бортовым ШИМ, типа UC384X.

Вообще-то в 34063 ШИМ ЕСТЬ! Почитайте внимательно дата шит. Время открытого состояния прекрасно регулируется напряжением на 7-й ноге относительно питания (в пределах 0.15 - 0.3В). Можно выставить любую скважностью. Только штатно он используется для ограничения по току.
А нафига мне двухтатник на такую мощность городить? Микруху посмотрю. Спасибо за наводку! Только использовать буду, когда 12 => 19В 3А для ноутбука городить начну.

Сомнительно. Ведь для этого не указано местожительство. Пока что Вас, Ваше положение и Ваше поведение вполне можно рассматривать, как шаг отчаяния одинокого путника в тайге.

Ну вааще не понял, при чем тут местожительство??? Ну указал - г.Дубна Московской области. Что изменилось?
А отчаяния у меня никакого нет - в принципе девайс меня уже вполне устраивает. Уже его в ящик с аккумулятором вставил. Интересно просто было узнать мнение профи и еще поиграться. Уже чисто из теоретического интереса и для опыта - практическая возможная прибавка эффективности в данном девайсе не существенна.

Из замечаний/пожеланий тут в основном по схемотехнике: применить другой контроллер, умеющий драйверить полевиками. Ибо КПД тут конечно в первую очередь шоттками определяется и без синхронного выпрямителя этого не исправить, но и динамические потери при таком драйвереже будут ощутимыми. Иначе при таких мощностях силовой ключ был бы холодным. То что он горячий - его греет динамика, ноги которой растут от тупого управления. И в качестве полевика поискать что нить низковольное, которому достаточно и 5 вольт для отпирания (щас таких полно). Либо как вариант перекоммутировать свою СБ так, чтобы она давала более 12 вольт и заряжать от нее напрямик. А по достижении на аккумуляторе 14 вольт отрубать простейшим компаратором управляя от него любым низковольтным полевиком.

Спасибо! Это действительно конструктивно! Попробую покопать в сторону динамических потерь. Мосфет без радиатора не горячий, а ощутимо теплый - градусов 60, наверное. Но все равно - статикой не объяснить. А какой контроллер Вы бы посоветовали? И что, управление от 34063 с добавочным разрядным транзистором совсем хреновое? Сдвоенный эмиттерный повторитель был бы лучше?
На синхронное выпрямление пока не думал замахиваться, но подумаю...

Низковольтные мосфеты у меня есть (IRLML2502). Он, вроде, проходит, но уж больно нежный и я его не ставил. Наверняка с пяток пожег бы при "экскриментах". А IRFZ44 выдерживал любые издевательства.

Перекоммутировать СБ не могу - есть типовые доступные ячейки размером 80х150мм. Из соображений требуемой мощности и допустимых габаритов батареи выбрано их количество - 12. Разделить одну ячейку на 2 невозможно. Отсюда все и вытекает... Кроме того, от этой батареи напрямую будут заряжаться всякие мобилы и фонарики.

Сообщение отредактировал Jumbo - Apr 22 2012, 18:12

[Jumbo]

Вообще-то в 34063 ШИМ ЕСТЬ! Почитайте внимательно дата шит. Время открытого состояния прекрасно регулируется напряжением на 7-й ноге относительно питания (в пределах 0.2 - 0.4В).

Извиняюсь, был неточен - про ШИМ в даташите действительно ничего не написано. Можно только догадаться, анализируя функциональную схему. Про ШИМ в 34063 написано в Theory and Applicationsof the MC34063... И еще про нее очень хорошо написано в книжке И.Л.Кольцов, 33 схемы на микросхеме КР1156ЕУ5 (наш аналог)

Сообщение отредактировал Jumbo - Apr 22 2012, 19:32

[Herz]

Извиняюсь, был неточен - про ШИМ в даташите действительно ничего не написано. Можно только догадаться, анализируя функциональную схему. Про ШИМ в 34063 написано в Theory and Applicationsof the MC34063... И еще про нее очень хорошо написано в книжке И.Л.Кольцов, 33 схемы на микросхеме КР1156ЕУ5 (наш аналог)

Странно, где Вы умудрились там прочитать про ШИМ?

А нафига мне двухтатник на такую мощность городить?

Не надо ничего городить. Вам советовали не двухтактный преобразователь, а микросхему с полноценным двухтактным выходом. Зачем - я думаю, понятно.