Делаю очередное зарядное устройство. Есть 4-6 NiMH аккумуляторов, соединенных последовательно. Необходимо каждый из них отдельно разряжать заданным током ( ток может задать пользователь в пределах 1А). Вот нарисовал схему (классический источник тока на ОУ), но что-то она сложноватая получилась, может, можно упростить как-нибудь? Или может есть еще какие-нибудь варианты на микросхемах/транзисторах?

ИМХО Можно получить меньше компонентов если собрать источник тока на инструментальном ОУ. Сори забыл про ток в 1А без буфера ане обойтись.

В сторону LP3945 не смотрели? - там ток по i2с можно задавать. Правда зарядный ток до 950мА с шагом 10.

Спасибо, микросхема интересная, но мне не подходит.
Заряжаться блок будет импульсным преобразователем (ток до 2А), линейный стабилизатор тока необходим для разряда аккумуляторов.

Классический источник тока на двух транзисторах - это токовое зеркало?



Я бы так и сделал, если бы все аккумуляторы были от земли, а так как они в блоке, то на каждый аккумулятор надо задавать свое смещение в базу (т.е. управлять током разряда по 6 каналам будет практически не реально). Во вторых, даже если бы аккумуляторы были от земли, то падение на базе база-эмитор транзистора 0.7 В, и чтобы транзистор более менее работал потенциал коллектора должен быть больше потенциала эмиттера на 0.1-0.2 В, т.е. считаем 0.8 В, а аккумулятор надо разряжать до 0.8-0.9 В, т.е. качественно ток задать не получится, так как нужно иметь хотя бы 0.5 В для задания тока.

А LM358 питаться будет от зарядного устройства?
А то этот ОУ больше чем Vss-1.5V не тянет ни по входу ни по выходу.

Да, конечно, от 12В.



Я скорее всего буду делать по сдвоенному ОУ на каждый аккумулятор, скорее всего так территориально будет удебнее разводить/размещать. Транзистор VT1 - какой-нибудь мальнький (BC817), разрядный транзистор - возможно полевой.

А зачем ОУ двухполярное питание, ведь транзистор открывается не от земли (а даже если и от земли)?
Хотя эти ОУ до земли плохо дотягивают, и транзистор может быть приоткрыт?

Для 358 на пределе, лучше взять транзистор с большим коэф.передачи.


проблемы могут возникнуть лиш с ячейкой которая бподключина к минусу. Может не открываться выходной транзистор (PNP), ведь для разряда аккумулятора до 1В на выходе ОУ должно быть: Uak_min-Ur-Ube_pnp=1-0,1-0,6=0,3В LM358 столько дать сможет но при втекающем токе меньше 0,1мА .
Где Uak_min-минимальное напряжение на ак., Ur-падение напряжения на R3, Ube_pnp-напряжение открывания вых. транзистора.
ИМХО:
1) ставить полевик P-кан но с очень низким пороговым напряжением открывания.
2) ОУ с выходом до питания V- (GND).
3) делать минус ОУ
4) Переделать схему с выходным NPN транзистором. Пока не подумал или это возможно .


Скорее не открыт, так как он открывается отрицательным напряжением по отношению к эмитеру.

Спасибо за ответы.

Про втекающий ток я действительно проглядел.

Транзисторы думал использовать BCP53-16, ибо их везде навалом. Скорее всего максимальный разрядный ток будет выставляться в пределах 0.8А, коэффициент усиления у этих транзисторов 100, но все равно с втекающим током получается не очень весело.

Делать питание в минус не хочется совсем (по очень многим причинам, вчерашний день это), боюсь, что с N-канальным транзистором будт не лучше, так как для последней банки потенциала для открытия будет явно не достаточно.
Надо подумать...

Господа, как вам такие чудеса изобретательности?

Схема выглядит подозрительно, но вроде должна работать.

Первый ОУ занимается смещением управляющего сигнала относительно минуса аккумулятора, второй управляет N канальным транзистором. Т.е. решается сразу несколько проблем:
1. Ток ОУ будет вытекающим.
2. Выходное напряжение ОУ будет больше 1В даже для аккумулятора, включенного от земли (причем, не будет доходить до +V-1.5В при 12 вольтьвом питании).
3. На один транзистор стало меньше, что тоже не может не радовать.

Жду вашей критики.

А что значит 0,5В – это много?

А нельзя ли разряжать всю группу аккумуляторов одновременно -ток разряда через все аккумуляторы будет течь одинаковый?

Разряжаются аккумуляторы для того, чтобы выровнять напряжение на них, а так как аккумулятры даже из одной партии имеют разную емкость, то выровнять напряжение разряжая всю группу не получится. Вот после того, как все доведены до 0.8-0.9 вольт заряжать их можно одновременно.

Так то оно так, у транзистора большой радиатор, он может много тепла отвести, но с другой стророны во-первых, аккумулятор может быть заряжен до 1.4В, тогда и транзистору кое-что переподет, во-вторых, купить резистор 1206-1 ом 1% (я собираюсь два параллельно поставить) на порядок проще и дешевле.
Хотя над этим стоит подумать, цена у резисторов 0.1 Ом не такая большая, а места на плате сэкономится.

Всем спасибо за помощь и обсуждение.

Если хочешь, можешь сэкономить на операционниках.
Выкинуть DA1B, выход DA1A кинуть напрямую на базу транзистора, а обратную связь взять с R3, подключив R7 непосредственно к эмитеру.
В этой схеме резисторы 100 к обязательно 1%. Потому как разброс 1% на резюках приведёт к ошибке в токе верхней банки = 1% * 1,2В * 6шт / 0,5В = 14%. От так оть.

Что ж, попробую.
Первый ворос (не последний, точно ): каким образом будет разряжаться "верхний" аккумулятор, если его "+" ни к чему не подключен?

Если честно, то не понял, как будет выглядеть и работать предложенная Вами схема. Может, нарисуете?





Имеется в виду, что на каждый аккумулятор (их всего 6-7) будет подключена приведенная схема.

Ага, теперь понятно. И ток в каждом таком модуле будет регулироваться индивидуально?
Тогда надо бы ещё предусмотреть автоматику отключения ИТ при достижении заданного непряжения на каждом из аккумуляторов.

Да, на каждый в отдельности. Имеется в виду, что напряжение на аккумуляторе контролирует МК c помощью АЦП, а МК контроллирует пользователь с помошью кнопок

Вот Ваша схемка, только без второго опера.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
прикрепил исходник, сделаный в Orcad 9.2. Может полезно будет поиграться номиналами на предмет разброса параметров.
Транзистор поставил первый попавшийся, конечно для 1A надо другой, и лучше низковольтный полевик с малым сопротивлением канала. Только с полевиком Orcad глючить стал "ERROR -- Convergence problem in transient bias point calculation".
Кстати, эти проблемы сходимости в Orcad 9.2 типичная картина. Чуть изменишь номинальчики, или поставишь фиктивный резючёк на 0.001 Ом и всё вдруг начинает работать. Может кто сталкивался - как с этим бороться? Или старшие версии ставить?

Вполне очевидно, удивительно, как я сам не догадался. Спасибо.

Нарисовал схему в MicroCap для трех банок и ужаснулся.

Во-первых, моя схема не работоспособна в обще, так как задающий ОУ (DA1) для самого нижнего аккумулятора даже при управляющем напряжении 0В не дотягивает до земли (т.е. разряд нельзя выключить), соответсвенно через аккумулятор постоянно течет ток порядка 100мА (Спасибо Арахису).

Во-вторых, как утверждает MicroCap, ток от банки к банке возрастает снизу вверх, т.е. он считает, что аккумулятор разряжается не только сам на себя, но и на соседей. Причем, как утверждает MicroCap, это не зависит от того, открыт ли транзистор соседа, или закрыт. Что-то мне в это с трудом верится, но вынуждает делать макет.

Хех... Ну и наворотили...
Для "тренинга" аккумуляторов, точнее - для цикла глубокого разряда (кстати, NiCd вполне позволяют разряжать себя даже до 0,5-0,4 В на банку без ухудшения самочувствия) при их циклировании, гораздо практичнее, дешевле и стабильнее использовать последовательную цепочку из кремниевого диода (на ток 1-2 А) и резистор 5-15 Ом. При этом цена вопроса и трудозатраты вырождаются в ничтожно малые величины. Проверено годами.
Кстати, такой способ позволят "высосать" аккумулятор очень корректно - с падением напряжения на банке ниже 1 А желательно уменьшать ток разряда до десятков и даже единиц мА, только в этом случае удается безопасно доводить банку до "глубокого голодного обморока". Хранить аккумулятор в таком состоянии более часа не советую - цикл заряда необходимо начинать сразу же после подобной шоковой терапии.
Скажу вот еще что: подобные акции обычно проводятся достаточно редко (не чаще 1-2 раз в год), т.к. хорошо отформованный и побаночно-сбалансированный аккумулятор при нормальной эксплуатации долго сохраняет форму.
И еще: подобные экзекуции имеют смысл только для силовых аккумуляторов, т.е. тех, которые работают в режиме разрядных токов порядка 5С-10С и выше. Для аккумуляторов, питающих слаботочные потребители подобные акции не имеют большого смысла.
Кое-что еще по этой теме можно подглядеть здесь: http://www.rcmaster.ru/forum/viewtopic.php?p=2023#2023

К сожалению, я хорошо знаком с темой аккумуляторов, поэтому надо то что надо (см первый пост).

Вот еще вопрос на засыпку - современные зарядные устройства позволяют разряжать аккумуляторы током до 20А (10 А минимум). Для чего это нужно? Например, идет соревнование катеристов (5 амперные аккумуляторы работают в режиме 5С-10С). Прошел заезд, товаришь видит, что аккумуляторы разрядились не польностью, значит, можно поставить другой винт, по-тяжелее. Осталось решить сколько в аккумуляторах осталось. Он берет блок и ставит в зарядку, которая и разряжает заданным током фиксируя время.


Так все же, откуда берется указанный ток через соседние (нижние) аккумуляторы?

Ну... хозяин - барин.
А подбор винтов обычно проводят на тренировках. И имеют табличку с данными "на все случаи жизни".
И уж, во всяком случае, побаночный контроль состояния аккумулятора в гонке - это не позволительная по времени роскошь. Успеть бы зарядиться между турами...

А куда Вы думаете деются те 12 мА, которые втекают в базу каждого транзистора? Вот именно - текут в нижнюю по списку банку, и далее через все остальные банки в землю.

Я потому и написал сразу, что ставить лучше полевик с малым сопротивлением. Если важна компактность то IRLL014 в SOT89 например. А если коробка здоровая то дешевле наверно обойдётся IRF540. Ну можно подобрать что нить.


А эта проблемка решается стабилитрончиком между выходом операционника и транзистором и резюком между затвором и истоком. А может и одного резюка хватит.


Это наезд или предложение продолжить моделирование?

А управлять разрядом, как заметил Stanislav, наверно надо индивидуально для каждой банки. Если цель их очень бережно разрядить.

Насчет тока базы я так и думал, но что-то помешало развить эту мысль (недостаток опыта в аналоговой схемотехнике).
С полевыми транзисторами ОУ требуют отрицательного напряжения питания (это обсуждалось выше), чего делать не хотелось бы. Хотя, судя по приведенному IRLL014 Вы имели в виду N-канальный MosFet.
С полевыми транзисторами еще одна проблема - на чем гасить мощность. До этого она рассеивалась на ядреном радиаторе транзистора, в случае MosFet придется ставить большой резистор.

Для управления разрядом будет использоваться маленький 4-х канальный ЦАП, но похоже корректно учесть добавку не получится, так как ток базы сильно зависит от коэффициента усиления транзистора (который есть величина непостоянная), во-первых, и от тока нагрузки, во-вторых.
Может, разряжать их особо бережно и не надо, но хотелось бы иметь хоть какую-то статистику по аккумуляторам (какой разрядился быстрее/лучше и т.д.).

Похоже, настал момент рассмотрения варианта введения MosFet в схему.



Ну что Вы, какие наезды, не до жиру, так сказать...

Да, имел в виду MosFet.
А мощность будет рассеиваться точно так же на переходе транзистора.
Поэтому и предложены были IRLL014 - если сделать на плате металллизированные площадки вокруг него, то он может рассеять немало. Хотя у Вас мощности не большие - порядка 1Вт - и так потянет. Ну а IRF540 - так если его прикрутить к сковородке, то на нём можно яишницу жарить.
То есть схема абсолютно та же, только вместо биполярных втыкайте MosFetы и всё будет работать

Пардон, не правильно понял "(Спасибо Арахису)". Потом догнал, что имелось в виду.

А транзистор нижней банки, всё равно может не полностью закрываться, но резистора 5кОм между затвором и истоком должно хватить.

В начале обсуждали MosFet, я уже забыл просто. Я тогда планировал разряжать 6 аккумуляторов и тогда для последней банки транзистор от 11 В не открывался (lm358 до питания 1.5В не дотягивает), но так как количество аккумуляторов снизилось до 4 (я хотел делать универсальный, но оказалось, нужно не 6 а 7 банок, не 1А разрядный а 10, не 2А заряда, а 5), то все должно прокатить.

Давно использую IRLL2705, у них уникально маленькая емкость затвора (хотя у IRLL014 конечно меньше, но при 0.2 омах открытого канала стоило ожидать).

Спасибо за помощь.

Промоделировал в MicroCap для полевиков, вроде более менне. Кому интересно - схема. Правда, полевики GENERIC, так как свои у MC7 совсем старые.

Буду делать так, с индивидуальным управлением током каждой банки с помощью ЦАП. Всем спасибо за обсуждение.

Сделал платы, спаял, тестирую

Есть такое понятие - ОУ возбуждается. Так вот, оно сюда не подходит.
Сюда подходят понятия - генератор снусоидального напряжения с размахом 12В, генератор пилообразного напряжения, выход кварцевого генератора и т.д.

Короче, смысл в том, что заставить схему работать устойчиво оказалось практически не реально. С транзисторами IRLL2705 генерирует даже первый операционник (включенный от земли). Дело спасает резистор в разрыве выход ОУ - Затвор, но уже второй ОУ все равно начинает генерировать. Перепробовал несколько ОУ, которые были под рукой, на OP296 генерирует меньше (возможно, он лучше скомпенсирован). Попробовал подключать разные транизисторы (штук пять разных), в итоге с транзисторами IRLR110 схема работает устойчиво. Так вот, вопрос, у транзисторов много разных параметров, как думаете, какой из них больше всего повлиял в этом случае? Я склоняюсь к мысли, что это емкость затвора, так как у IRLR110 она оказалась самой маленькой, но это может быть и сопротивление открытого канала (чем больше, тем устойчивее), а также коэффициент усиления по току (более старый транзистор открывается большим напряжением от ОУ)?

Надо бы уменьшить раз в 10 сопротивление резисторов. 100К - 10К и емкость подобрать в местной обратной связи.

Вот и я тоже... Не понял. Прекрасно разрядятся через простой резистор эти аккумуляторы, и никакая физика и химия источников электропитания этому не противоречит... Тем более если вы конролируете этот процесс микроконтроллером с АЦП. Зачем такая стабилизация тока разряда? Что это дает нового и интересного?

Скорее всего дело в том, что петлевое усиление в схеме почти 100% и она работает на грани устойчивости, а если учесть задержку на выходе операционника, нагруженного на ёмкость затвора, от он надёжно генерит. Когда Вы ставите транзистор послабее, то петлевое усиление падает и каскад устаканивается. Так что ставьте кондёрчики в местной обратной связи прямо с выхода ОУ на вход, как уже писали здесь, или делайте усиление диф усилителя больше 1 , но это не желательно из соображений точности - опорный сигнал придётся уменьшать и с землями поаккуратней. Кстати, аккуратность с землями не помешает и для борьбы с генерёжкой (при таких то токах).

Уменьшать резисторы и ставить конденсаторы я пробовал. Резисторы не влияют вообще, конденсаторы уменьшают амплитуду генерации, но не устраняют ее вообще. Как ни странно, уменьшение токоизмерительного резистора (с 0.5 Ом до 0.1 Ом) делает схему устойчивой, во всяком случае операционник у земли не возбуждается.

Резисторы большие ставить тут не нужно. Совет типа - мойте руки перед едой.
Не очень внимательно смотрела схему... Можно, наверное, лучше сделать. Завтра еще посмотрю.
Тут, кажется, основная проблема в том, что ток управления через емкость полевика течет.
Будете моделировать - вместо батарейки задатчика генератор поставьте. Сразу будет видно, где причина.

А зачем шим не используете? Поставьте последовательно с выходным npn транзистором (можно конечно и полевик) токоограничивающий резистор а базу манипулируйте шимом. Не забудьте кондер с эмиттера транзистора на землю так как внутреннее сопротивление аккумулятора(ов) стояшего после разряжаемого аккумулятора может бы высоким на рабочей частоте шима .

Да, указанная схема полностью отключает ток. Ток в районе 50 мкА течет только через резисторы 100к.




Шимом управлять нельзя по нескольким причинам.
Первая - как контролировать протекающий ток разряда? Ведь напряжение на аккумуляторе будет изменяться. Можно конечно измерять напряжение аккумулятора и рассчитывать шим, но сдается мне без измерения тока точность будет не очень.
Вторая - не думаю, что сильно разряженный аккумулятор корректно разряжать большими импульсными токами.
Третья и самая главная - как смещать уровни для шима относительно истоков, подключонныых не на землю, а на предыдущий аккумулятор?

Приведенная аналоговая схема довольно проста, дешева и легко управляется. В-принципе, заменой транзисторов удалось добиться устойчивости. Просто интересны причины возбуждения, самому мне их достоверно выявить не удалось.

1. На то и шим что ток можно контролировать заполнением импульса
2. Ну поставьте индуктивность для сглаживания
3. Если п канал то надо дать заведомо низкое напряжение относительно напряжение на полевике
а если н канала заведомо высокое чем самое высокое напряжение на полевике

Заполнением импульса ток можно регулировать а не контролировать. Для контроля нужна обратная связь.
Ставить индуктивности на 1А дело не благодарное, размер индуктивности перекроет размеры полевика+ОУ (ну или будет сравнима с ними).
P-канал требует отрицательных напряжений питания, что не вариант. Для N-канального транзистора необходимо, чтобы напряжение питания было на 5 В больше самого крайнего аккумулятора для гарантированной работы в ключевом режиме, что тоже не весело. Тем более, что разряд всех аккумуляторов будет происходить в разных режимах (при разных напряжениях на затворах), тут уж говорить о одинаковости разрядных токов вообще не корректно.

Если другие напряжения Вам в тягость то поставьте биполярник , а сам ключ можно сделать по грубой схеме источника тока, так что ток в импульсе будет более или менее стабилен, исходя из чего заполнение шима и будет выбираться.
Но раз Вы так много требуете от стабильности тока разряда, то почему в Вашей первой схеме отсутствуе контроль напряжения на аккумуляторе в процессе его разряда?

Про биполярники уже обсуждалось выше, токи базы текут в остальные аккумуляторы. Про цепи контроля я тоже уже писал, напряжение на аккумуляторе измеряет с помощью АЦП микроконтроллер, эта часть не нарисованна, так как к разряду не имеет отношения. Приведенная схема и есть источник тока, только управляемый напряжением а не шимом.

То что у Вас там источник тока эт понятно. Другие посты не читал - признаюсь.

То что Вы будете мерить микроконтроллером напряжение означает что и ток тоже может измеряться на шунте включенном последовательно с транзистором. Включаете транзистор , мерите напряжение на шунте , выключаете транзистор мерите напряжение на батарее (ток через шунт нулевой и падение напряжения следовательно тоже). Насчет тока базы - а что h21 раз меньший ток настолько критичен для Вас ? Если да то поставьте дарлингтон на двух bjt.

Ладно, перестанем спорить, проблемы биполярников и обсуждались выше. h21 у силовых транзисторов равен 100, т.е. это ток 10 ма при одном ампере разряда, т.е. для 4-х аккумуляторов имеем 40 ма разницы между крайними. Силовые дарлингтоны мало распространены, на ток 2А их придется хорошо поискать. Полевиков навалом везде, я не вижу недостатков у моей схемы, она нормально работает.

Если еще актуально, можно попробовать это:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
В обоих вариантах выходной каскад ОУ нагружается заданным током (доли.. единицы мА) и по вч вводится более глубокая ООС. Постоянная ООС, видимо, должна быть где-то в районе или ниже частоты ед. ус. ОУ. ОУ (по datasheet) должен быть устойчив при ед. Кус.

Про Дарлингтоны. Вот за 5 рублей КТ972/3 везде продаются. Но напряжение насыщения у разных букв разное...
Мысли про модификацию. Тезисно.
1. Питание внешнее ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО с блоком акк. включить.
2. Транзисторы ЛУЧШЕ в режиме повторителя. Местная обратная связь.
3. Не пожалеть еще корпус с ОУ в режиме повторителей напряжения с банок для ухода от схемы разностного усилителя, у которого весьма малый коэффициент подавления синфазного сигнала. Там еще резисторы должны быть очень точно подобраны (отношение).
4. Для повышения (если надо будет) устойчивости сделать РАЗНЫЕ постоянные времени в каскадах (1-3-10-30.....).
Тогда взаимное влияние уберется.

Ладно, поговорим более предметно.

Вот схемы.
Рассматриваем только один каскад, относительно земли, без влияния каскадов друг на друга.

Вопрос: почему смена транзистора делает схему устойчивой и какой параметр транзистора влияет в большей степени?

Ну и последний писк:


Частота возбуждения - 100кГц

Вы сами ответили - емкость транзистора, "чужой" ток от блока питания...
А зачем в верхней схеме первый ОУ?
А емкости предлагалось в местную обратную связь.

А какая обратная связь на последнем рисунке местная?
Похоже влияет не емкость (подключал около 5-ти разных транзисторов с разной емкостью). Не возбуждается с высоковольтными транзисторами, которые плохо открываются от 4-5 вольт, при том, что первый испытуемый IRLL2705 открывается на ампер уже от 2-х вольт на затворе. Т.е., на мой взгляд в самой большой степени влияет усиление транзистора, может, его можно как-нибудь уменьшить?