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

 

[Microwatt]

Джумбо, идея схемного решения силовой части понятна. оригинальна, ничего не скажешь. Может в каком-то случае и полезна.
Но для устройства этого калибра - явно избыточноа, сложна.
Спроектируйте классический бустер, только не на горелых компонентах от сгнившего компа и телевизора из мусорного бака и получите свои 0.9 гораздо более простым путем. И контроллеры получше и ключи достаточно доступные бывают. Е25 сердечник из N87 что, нельзя приобрести хотя бы по почте?
Неужели в Дубне нет конторы торгующей кондиционными компонентами? Это ж наш флагман физики в прошлом

[Jumbo]

Джумбо, идея схемного решения силовой части понятна. оригинальна, ничего не скажешь. Может в каком-то случае и полезна.
Но для устройства этого калибра - явно избыточноа, сложна.
Спроектируйте классический бустер, только не на горелых компонентах от сгнившего компа и телевизора из мусорного бака и получите свои 0.9 гораздо более простым путем. И контроллеры получше и ключи достаточно доступные бывают. Е25 сердечник из N87 что, нельзя приобрести хотя бы по почте?
Неужели в Дубне нет конторы торгующей кондиционными компонентами? Это ж наш флагман физики в прошлом

Ээээ, так не интересно. А помучаться? Получить бесценный "опыт, сын ошибок трудных" Кстати, бустер я пробован и на покупных дросселях 33uH х 3.9А и 22uH x 1.3A, купленных на tixer.ru вместе с 34063. Но не долго с ним возился - своя идея понравилась. И хрен с ней - пусть избыточна - мне ж не в тираж его. Раз уж есть и работает - пусть останется.
В Дубне есть одна конторка, торгующая в том числе и радиодеталями, но выбора у них никакого. Спросу нет - городок маленький. Надо или под заказ, или в Москву ехать или почтой, что я и сделал. Зато горелых БП и мамок - скока хош надыбать можно. А у физиков наверняка, где-то у кого-то и есть, но у них своя специфика. Да и искать, мосты наводить надо. Я и не думал, что втянусь - была чисто прагматическая задача.

не совсем понятно, почему КПД вырос? количество компонентов (в том числе активных, переключающих) возросло, так что статические и динамические потери должны вырасти

из плюсов - видимо пульсации в нагрузке заметно меньшие по сравнению с бустом

Ничего по компонентам не возросло! Ключ - один, как был, так и есть, диоды - каждый про свое работает, токи в каждом меньше, значит и потерь меньше, транс сделан как транс - без зазора, толстым проводом, хорошая индуктивность и связь. Дроссель - как дроссель - на большом кольце с распределенным зазором, толстый провод. Откуда потери? Я думал, кпд еще выше будет. Да, кстати, кпд мерял как надо ( за базар отвечаю, зуб даю - 3-мя приборами сразу (предварительно взаимно проверянными) - стрелочник и цифровой мультиметр - токи на вх.-вых, и цифровичком напряжения тыкал, заносил в EXCEL, а тот уже считал.

Пульсации явно меньше - с обратноходом кондюков приходилось больше навешивать (когда на резистор гонял).

Вырос КПД чего? Того, что он раньше делал?
Буст имеет один из самых высоких КПД.

Моей настольной книгой была "Александр Гончаров, НАЧАЛЬНАЯ ШКОЛА ПОСТРОЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ DC/DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ". Простенько, кратко, понятно, без тучи формул, со вкусом и с юмором. Очень понравилась. Семенова не осилил. Так вот, Гончаров пишет, что прямоход выигрывает у обратнохода немного по кпд. Я ему поверил. Физически (на пальцах) объясняю это тем, что в прямоходе не надо копить энергию в магнитном поле - просто берем и сразу "прямо передаем". Отсюда облегченный режим работы транса. Правда, в прямоходе все равно в интегрирующем дросселе энергия копится, но дроссель работает как интегратор, а не как "повышатель" (трансформатор). Как-то так думаю...

З.Ы. Кстати, никто не видел продолжения Гончарова? 5 частей (классов) легко найти можно, но планировались еще части. Их найти не смог.

Сообщение отредактировал Jumbo - Apr 24 2012, 08:33