Источник питания + зарядное устройство Опции

[DenisN]

Коллеги! Помогите, пожалуйста, разработать схему интересного устройства.

Это импульсный источник питания для портативного прибора плюс зарядное устройство для аккумулятора, находящегося в нем. Входное напряжение: 9-15 вольт. Аккумулятор NiMH, 4.8-вольтовый. Зарядный ток - 200 мА ("медленный заряд" без выключения при полном заряде). Аккумуляторный отсек может быть отстегнут пользователем в любой момент, при этом устройство должно продолжать работать. При подключенном отсеке должен заряжаться аккумулятор, но нагрузка должна работать от источника питания. Нагрузка рассчитана на напряжение 4.5-5.5 вольта, ток может меняться от 20 до 500 мА. Датчика отстегивания аккумуляторного отсека нет. Нагрузка подключается и отключается единственным выключателем питания. Специальных требований к частоте преобразования и пульсациям выходного напряжения - нет. По КПД хочется уложиться хотя бы в 75%. По цене - в 5$.

Понимаю, что изобретаю велосипед - наверняка что-то подобное уже кем-то используется. К сожалению, готовых схем не нашел.

На картинке - схема того, до чего я смог додуматься. Диоды - для защиты от "переполюсовки" по входу и от разряда аккумулятора при отключенном внешнем питании. Резистор - для измерения тока заряда. Сопротивление 0.1-0.2 Ома достаточно мало для работы нагрузки от аккумулятора.

Что может быть внутри прямоугольника со знаком вопроса? Первое, что приходит в голову - преобразователь на MC34063, NCP3063, TPS5410 или даже что-то помощнее. В любом случае, напряжение обратной связи у них около 1.2 В.

Вопрос в остальной начинке. Приходит на ум усилитель на LMV358 (rail-to-rail операционник), который делает 1.2 (или 1.5) В из 20 мВ (эти 20 мВ падают на резисторе, подключенном последовательно с аккумулятором). Полученное напряжение можно скомбинировать на диодах с выходом резисторного делителя, подключенного к выходу преобразователя (для случая, когда аккумулятор отключен) и подать на вход обратной связи микросхемы преобразователя.

Может быть, есть менее сложное решение? Подскажите, пожалуйста. Заранее благодарю!

Эскизы прикрепленных изображений

 

[DenisN]

Коллеги! Помогите, пожалуйста, разработать схему интересного устройства.

Большое спасибо всем ответившим!

Не прошло и полгода, и устройство заработало :-). Вот схема того, что собрано на макетной плате.

Перечислю коротко основные параметры:

Входное напряжение - 9-15 вольт
Напряжение на нагрузке - 4.5-6 вольт (минимум - при полностью разряженной батарее, максимум - при отключенной батарее)
Потребляемый нагрузкой ток - до 500 мА
Ток заряда батареи - 180 мА +- 10%
КПД (нагрузка 500 мА + батарея 180 мА) - около 70%
Стоимость компонентов схемы - менее 5$ :-)

Еще раз спасибо за помощь. Если есть вопросы по этой схеме - с удовольствием отвечу.



Сообщение отредактировал DenisN - Jun 3 2008, 16:13

[LVV]

Большое спасибо всем ответившим!

Не прошло и полгода, и устройство заработало :-). Вот схема того, что собрано на макетной плате.

Вы так и не поняли, что вам говорили почти полгода назад.
ПРи подключении нагрузки ОС по току исключается. И на батарее будет макс напряжение, независимо от её разряженности.

Кстати, основы схемы (её отдельных) узлов взяты из приводимой здесь одним из авторов схемы ЗУ.
Могли бы и поблагодарить его


а если вы надеетесь на то, что при включённой нагрузке никто сеть не включит, то всё равно есть замечания:

При малом датчике тока вы работаете на уровнях, близких к напряжению смещения ОУ, а если бы он был большой, то зачем лишние потери при автономной работе?

Сообщение отредактировал LVV - Jun 4 2008, 12:09

[wim]

Вы так и не поняли, что вам говорили почти полгода назад.
ПРи подключении нагрузки ОС по току исключается. И на батарее будет макс напряжение, независимо от её разряженности.

Таки нет - просто полгода назад все устали (зима, нехватка витаминов...). Никто не запрещает в системе с отрицательной ОС снимать сигнал с любого промежуточного звена. Если, конечно, энергетика оного звена позволяет это. Здесь - позволяет (LM2576 тут с большим запасом по току нагрузки). Конечно, этот сигнал будет зависимым от сигнала, по которому ведётся управление, т.е. - "плавать" в некоторых пределах. Ну и исполать ему - если нагрузку это устаривает. А выходная характеристика звена не изменится от того, что оно в петле ОС. Просто микосхема LM2576 как бы не в курсе, что она в петле и должна где-то там постоянный ток обеспечивать. Впрочем, можно легко убедиться в том, что преобразователь на LM2576 остался источником напряжения - просто перегрузить его по цепи нагрузки. Эффект будет такой же, как если бы ОС по току не было вообще.

[LVV]

Извините, но очень запутано...

Поясню на пальцах.
Предположим, что девайс включён в сеть, нагрузка отключена. Идёт заряд. Ток = 180 мА.
Ток через резистор-датчик тока идёт (по схеме) справа налево. Напряжение ОС = 18мВ.
Подключили нагрузку, потребляющую ток 500мА. Ток в нагрузку пошёл от акк-ра, при этом на датчике тока падение напряжения = 50мВ, но с обратным знаком. Для того, чтобы сработала ОС по току, нужно, чтобы от источника через акк-р пошёл ток 500+180 = 680 мА.
Это из предположения, что ток в нагрузку пойдёт только от акк-ра. На самом же деле, конечно, не совсем так. Часть тока в нагрузку пойдёт и от источника. Но то, что ОС будет выведена "из строя" - это факт...
Кроме того, как указывал выше, 2 момента: при таком включении датчика тока либо неправильно работает датчик тока ( на уровне напр. смещения ОУ), либо высокие потери на нём при автономной работе.
То есть двумя словами: схема кривая!

Если, конечно, энергетика оного звена позволяет это. Здесь - позволяет (LM2576 тут с большим запасом по току нагрузки).

Не факт. Если ЗУ рассчитано на ток заряда 180 мА, то при таком включении как минимум нужно иметь запас в 3 раза. И сразу встаёт воспрос о выборе дросселя ...

Эффект будет такой же, как если бы ОС по току не было вообще.

И тогда вопрос: а зачем так делать?
Трудно поместить датчик тока в положительную шину?
-не нужен запас по току в ЗУ,
-нет потерь в датчике тока,
-на датчике можно "выделить" обычное "для таких дел" напряжение ( около 100мВ).


--------
из анекдота
Встретились два выпускника мединститута.
Один из них попал в СА.
-Ой, как трудно в армии работать....
-Почему?
-Понимаешь ли, в армии всё делается через ..пу. Представляешь, как трудно гланды удалять!
-----
Так и с датчиком тока в "земляной" шине в данном девайсе.
Зато достигнут армейский принцип и "за дёшево"(с)

[DenisN]

Извините, но очень запутано...

Поясню на пальцах.
Предположим, что девайс включён в сеть, нагрузка отключена. Идёт заряд. Ток = 180 мА.
Ток через резистор-датчик тока идёт (по схеме) справа налево. Напряжение ОС = 18мВ.
Подключили нагрузку, потребляющую ток 500мА. Ток в нагрузку пошёл от акк-ра, при этом на датчике тока падение напряжения = 50мВ, но с обратным знаком.

Сюрприз. При подключении нагрузки ток через аккумулятор по-прежнему 180 мА, а падение напряжения на токоизмерительном резисторе - 18 мВ. Я умею пользоваться амперметром и вольтметром.

Для того, чтобы сработала ОС по току, нужно, чтобы от источника через акк-р пошёл ток 500+180 = 680 мА.

Не смешите, пожалуйста...

Это из предположения, что ток в нагрузку пойдёт только от акк-ра. На самом же деле, конечно, не совсем так. Часть тока в нагрузку пойдёт и от источника. Но то, что ОС будет выведена "из строя" - это факт...
Кроме того, как указывал выше, 2 момента: при таком включении датчика тока либо неправильно работает датчик тока ( на уровне напр. смещения ОУ), либо высокие потери на нём при автономной работе.
То есть двумя словами: схема кривая!
Не факт. Если ЗУ рассчитано на ток заряда 180 мА, то при таком включении как минимум нужно иметь запас в 3 раза. И сразу встаёт воспрос о выборе дросселя ...
И тогда вопрос: а зачем так делать?

А зачем писать всякую ерунду?

Трудно поместить датчик тока в положительную шину?
-не нужен запас по току в ЗУ,
-нет потерь в датчике тока,
-на датчике можно "выделить" обычное "для таких дел" напряжение ( около 100мВ).

Сам датчик тока черезвычайно легко поместить в "положительную шину". Однако при этом возникают новые проблемы, а старые никуда не деваются. Поэтому смысла это делать - нет.

Спасибо за критику, но она касается совершенно другой схемы, а не этой.

[LVV]

Спасибо за критику, но она касается совершенно другой схемы, а не этой.

Похоже, вам она не нужна.
Нагрузите на нагрузку в 2, в 3 раза больше, на КЗ и посмотрите, откуда "демон" вылезет.
Флаг в руки...

[wim]

Похоже, вам она не нужна.
Нагрузите на нагрузку в 2, в 3 раза больше, на КЗ и посмотрите, откуда "демон" вылезет.
Флаг в руки...

При КЗ нагрузки может бабахнуть аккумулятор. Впрочем, при КЗ с датчиком тока в положительной шине, как Вы советуете, он тоже бабахнет.