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]

Добавить ток через вывод СОМ на выход усилителя ошибки, конечно, кажется простым способом зажать амплитуду опорного на токовом компараторе. Но вот не повлияет ли это на точность сравнения напряжений по входу FB?
А сами осциллограммы в таком коротком прогоне ничего не показывают. Нужно пологий сигнал изменения входного, более реальная модель СБ, как генератора этого входного и достаточное время для наблюдения установившегося режима. Смотреть в модели также интересно ТОК заряда батареи, а не выходное напряжение. Для этого нагрузка не должна быть просто резистором, должна быть моделью батареи.
В принципе, задача, конечно решается. Все регулируется отлично без всяких сложных аппаратно-программных поисков точки наибольшей мощности. Достаточно в какой-то форме ПОС мощности по входному напряжению, дальше стабилизатор сам эту точку нащупывает.

[ramic]

Смотреть в модели также интересно ТОК заряда батареи, а не выходное напряжение.

Красный график на картинке и есть ТОК заряда "батареи"-конденсатора. Что касаемо моделирования более аккумуляторного аккумулятора и более батарейной солнечной батареи, так желающие сами вправе внести соотв. изменения в модельку и посмотреть более длительный период времени. Результат можно без стеснения показывать коллегам, чтобы не разговаоривать "на пальцах".
Однако, пмсм, "чтобы узнать вкус борща не обязательно съесть всю кастрюлю."(С)

Достаточно в какой-то форме ПОС мощности по входному напряжению

Верю вам на слово, но хотелось бы, чтобы вы таки изобразили свой вариант "правильной заряжалки" в симуляторе и показали его работоспособность.
А то, уж извините, при чтении ваших постов на ум невольно приходит фраза из мультика Тайна третьей планеты "— Птица Говорун стоит целого зоопарка." (С)


Сообщение отредактировал ramic - Apr 30 2012, 06:49

[ramic]

"— Птица Говорун стоит целого зоопарка." (С)

Чтобы самому не превратится в Говоруна, показываю вариант работы заряжалки от "самопальной" СБ

[Прохожий]

Чтобы самому не превратится в Говоруна, показываю вариант работы заряжалки от "самопальной" СБ

Вышло хорошо.
Осталось избавить модель СБ от ступенчатости и все будет ОК.
Или Вы специально для просмотра реакции на переход?

Сообщение отредактировал Прохожий - Apr 30 2012, 12:46

[ramic]

Или Вы специально для просмотра реакции на переход?

Нет, тем более, что переходный процесс довольно неприглядный. Просто ступенчатое изменение ЭДС батарейки элементарно живописуется посредством лог. функции, вот и нарисовал. Цель была-показать реакцию входного- выходного токов на изменение какбыосвещённости. Что касаемо гладкого изменения выхода СБ, то всё ещё надеюсь узреть это в исполнении уважаемого Микроватта, буде он преодолеет таки свою природную скромность и пожелает общаться не только "на пальцах".

[Прохожий]

Нет, тем более, что ...

Немного не в тему, но тем не менее.
Сегодня закончил работу над комплектом UC384xB.
Беда была в том, что классические модели от Кристофа Бассо напрочь отказывались работать с OrCad-ом.
Из-за неувязок в модели гистерезисного ключа.
Его переключение вызывало проблемы сходимости расчетов.
Так же не понравились внутренние модели элементов 3И-НЕ и инвертора своей привязкой к глобальному нулю.
Вроде бы удалось избавиться от этих недостатков.
Исправленную библиотеку выложу сами знаете где...
Здесь почему-то не удается загружать файлы с расширением .lib...

Сообщение отредактировал Прохожий - Apr 30 2012, 17:02

[ramic]

Так же не понравились внутренние модели элементов 3И-НЕ и инвертора своей привязкой к глобальному нулю.
Вроде бы удалось избавиться от этих недостатков.

Для микрокапа "отвязанную" от глобального нуля модельку Амелин давно выложил.

А в десятой версии и его модель TL494 "забита" как родная.
Однако, за многие годы юзания микрокапа у меня проблем и с родной моделькой, после её доработки, тоже не было. Хотя исходная была годна лишь для баловства студиозусов.
Что касаемо моделек всякоразных ШИМ-контроллеров от Бассо, то в микрокапе они работают замечательно и шустрее родного макроса UCшки. Единственный недостаток-задание частоты коммутации цифиркой, а не номиналами частотозадающей цепи.