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

 

[Herz]

Человек тут пришёл похвастаться оригинальностью своего черепахоежа "обратнопрямохода", а его уговаривают безобразий не нарушать и придерживаться идеологически выдержанных топологий...

[stells]

Человек тут пришёл похвастаться...

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

[pwn]

не совсем понятно, почему КПД вырос?

Потому что топикстартер скорее всего неправильно намотал дроссель и он у него ловил насыщение. Отсюда и более низкий кпд. Опять же, вы на него зря накинулись. То что он сделал - избыточно безусловно. Но для "чайника" самое оно и накосячить в этом труднее чем в бустере, ибо дросселя считать начинающие поголовно не умеют и для чего в них зазоры делаются не знают . А когда дело доходит до более высоких мощностей, то такой повышальник будет более эффективен чем просто бустер. Я сам такое когда-то лепил (только не парился со сливом выбросов в нагрузку при обратоном ходе, если транс намотан не криво они мизерные и либо RC цепью душатся на ура либо аваланс самого полевика вполне их кушает): давно было подмечено, что изделия русского автопрома при севшем акке со стартера не завести, а вот с пихача аж бегом (если конечно все остальное в порядке), только чуть толкни. Из сего наблюдения был сделан когда-то простой вывод, что вся проблема в том что не хватает напруги системе зажигания и искра слабая либо ее вааще нет. И почти по такой схеме, только на 3845 контроллере был собран повышальник который при входном от 12 вольт отрубается и гонит все напрямую, а при просадке до 5-6 вольт обеспечивает свои 12 вольт 5 ампер на выходе. Кратковременно, многое от него не требовалось. И вот такое чудо будучи имплантировано в авто позволяло завести его даже если стартер едва маслает. Я в свое время на нем прилично бабла поднял колхозя и вкрячивая подобные примочки. Моточные мизерные, деталюшек тоже чуть совсем (ключ на том же IRFZ44 ) А вот классический бустер и дроссель уже зело толще и гимору больше.

Гир...Рамик. L79 лучше таки в сток, чем в исток ставить. Не так ли?
Иначе, иголочка затвор-исток , конечно, маленькая, но неприятная.

Нафиг тут не вбился ТТ и геморрой с ним связанный. Тут резистора в 0.1-0.2 ома вполне достаточно. И брать ОС по току с него.

Индуктивность рассеивания... тут много копий поломано. Я по-прежнему убежден что не существует никакой индуктивности рассеивания там, где одна обмотка

Если с точки зрения сердечника - она есть всегда - не весь поток замкнут через него, что-то едет мимо. Но так как в дросселе при этом "воздушный" и "железный" включены последовательно, вы видите один дроссель и Ls вам не осложняет жизнь. Поэтому можно сделать вид, что ее как бы нет и забыть о ней. Но там, где две и более обмоток Ls уже вылазит и проявляет во всей красе свою подлю сущность Которую приходится учитывать если не получается применить с пользой для дела

[Jumbo]

Потому что топикстартер скорее всего неправильно намотал дроссель и он у него ловил насыщение. Отсюда и более низкий кпд. ...

Покупной 33uH, 3.9A - для данного случая неправильный выбор? Вот этот. Хотя, кажется сам сообразил - наверное, я его "неправильно готовил" - частота была не 100, а 40-60 кгц.

только не парился со сливом выбросов в нагрузку при обратоном ходе, если транс намотан не криво они мизерные и либо RC цепью душатся на ура либо аваланс самого полевика вполне их кушает):

А подскажите пожалуйста, как транс намотать "прямо"? Или пальцем ткните, где почитать. У меня до сих пор небольшой звон на стоке есть при закрывании. RC-цепь душит, но не полностью. Без слива на выход через шоттку - вааще оглохнешь . Не пойму, почему. Нужно ли заземленный экран между W1 и W2 делать?

И еще - как лучше расчитывать? Я пользовался программами Владимира Денисенко отсюда. (ссылка сейчас молчит, но недавно работала. Надеюсь, оживет). Выбирал подходящий сердечник или вводил свой (желто-белые кольца с распределенным зазором, мю~75 + размеры штангелем), вставлял свои данные и считал. Потом - метод научного тыка. Отмотал - домотал - впаял - посмотрел... и по-новой. Результат очень прилично менялся - от 0.75 до 0.89.

Сообщение отредактировал Jumbo - Apr 24 2012, 10:15