Я разрабатываю систему бесперебойного электроснабжения для велосипеда. Обзор схемы её устройства:
1) Генератор (выбираю PMSM на эту роль, плюс выпрямитель)
2) chopper-регулятор - управляет током заряда
3) Аккумулятор (Li-ion, уже присмотрел)
4) Конечные преобразователи-стабилизатор.
Для схемы управления chopper-стабилизатором мне нужен датчик тока, который позволит измерять силу тока, протекающего через аккумулятор, с падением напряжения на датчике не более 0,1 В при токе 1 А. Вариант с резистором не устраивает из-за проблем с усилением и последующим сравнением тока.
Предлагаю последовательно с аккумулятором включить дроссель и цепочку из параллельно соединённых:
1) Резистора 0,5 Ом - непосредственно датчика тока
3) MOSFET-транзистора (выбрал IRF540), истоком к общему проводу.
Большую часть времени MOSFET-транзистор будет открыт напряжением на его затворе, а короткие (1 мкс) запирающие импульсы (с частотой, например, 100 кГц) будут вызывать импульсы напряжения на резисторе. Схема позволит измерять токи до 2 А, амплитуда импульсов до 1 В. Импульсы без проблем можно усилить усилителем на транзисторе, а затем сравнивать с эталонной величиной (амплитуда импульсов должна сравниваться с 0,45 Вольта с погрешностью 2% и несколькими другими порогами - с погрешностью 10%).
Жду критики и конструктивных предложений.

Это шутка такая?

Кардинальнее будет (в духе Вашей борьбы за Зеленый Мир) вообще заменить резистор конденсатором.

Сообразил. Надо взять резистор меньше номиналом (0,1 Ом), с него снимать напряжение на делитель из резистора ~1 кОм и маломощного MOSFET. Подавать на затвор высокочастотные импульсы (меандр) - соответственно такие импульсы будут и на стоке транзистора. Дальше на усилитель, синхронный детектор на MOSFET и компаратор.

А нет, импульсы лучше взять со скважностью 10 и шунтировать ещё и резистор 0,1 Ом мощным MOSFET'ом - КПД будет куда больше

Прикольно. Это МДМ(модуляция-демодуляция). Шунтировать полевиком измерительный резистор - это хорошо. Дроссель - тоже. Мощность на шунт можно пожертвовать с полпроцента той, что идет через аккумулятор. Можно вообще запускать этот МДМ с контроллера одиночным импульсом, чтоб померить.
Ну, вообще-то бывают хорошие ОУ с дрейфом меньше миливольта, мож. будет работать с шунтом. Стоит, наверно, 1-5 баксов.

Для ОУ в данном применении сильно большая проблема с двуполярным питанием. Мерить - нужно намного чаще переключений контроллера (хотя бы раз 10 за период), поэтому буду использовать независимый генератор, к примеру, на 300 кГц, длительностью "нулей" 330 нс. Частоту генератора постараюсь понизить до 20-30 кГц (номинал вроде около 40), полагаю, аккумулятору высокочастотные колебания зарядного тока не страшны.

Посмотрите LTC6101. Дороговато, но удобно...

AD8202, AD8210

Посмотрю позже, но чёт сомневаюсь в существовании ОУ с rail-to-rail входом ))

Есть и на сотни вольт hi-rail current sense ИУ

Не очень-то это автору подойдет по причине того, что в таких current shunt мониторах внутри (поэтому высокоомный) резистивный делитель стоит. А у Автора претензии - измерять быстрее микросекунды. Мне это непонятно, но он хочет. Тогда уж надо посмотреть в сторону ad8129(30). Только добавить еще 4 резистора, чтобы поднять или опустить сигнал в допустимый коридор входного напряжения. Очень эти штучки неплохо работают...

Мне кажется, Автор апять блажит и пытается изобрести велосипед, с турбонаддувом

Насчет внешних резисторов -что-то будет утеряно безвозвратно. Например, очарование hi-rail current sense ИУ.


красивая штука, ref есть

Объясните, что такое hi-rail current sense?
Моё намерение - использовать в качестве датчика тока для микросхемы импульсного преобразователя напряжения элемент с меньшим сопротивлением, чем требуемый по расчёту резистор (на нём 0,3 В падать должно, а мне это много). Поэтому и хочу подавать сигнал через усилитель.
Высоковольтные микросхемы мне не нужны...

Датащиты скачать влом?

Например, ад8202 позволяет при собственном питании в 5 вольт снимать сигнал с шунта, расположенного на 28 вольт выше относительно общей земли и усиливать этот сигнал точно в 20 раз.
Таким образом, при токе в 1 А через резистор-шунт 0,1 Ом на выходе 8202 можно поиметь 2 вольта

На меня не угодишь прям :p У AD8129/8130 маловат диапазон синфазного напряжения на входе и высоковато потребление (хотя не уверен, что у моего варианта будет меньше), а у AD8202 явно не хватит быстродействия...
Шунт включается между "+" бортсети и "+" аккумулятора, напряжение в них - от 3 до 5 Вольт, ток через шунт: из бортсети в батарею до 1 А, из батареи в бортсеть до 10 А. Максимальное падение напряжения на шунте 0,2 Вольта, получаем сопротивление 0,02 Ом (постоянно включенное). В принципе AD8130 при питании от 12 Вольт должен справиться (усиленный в 15 раз сигнал нужно давать относительно "+" бортсети).

Вам, прям, не только все разжевать, но и в рот положить? Вы про 4 резистора читали? Типа - мост. Стабильные нужно - это -.

Мост - это вы про внутри AD8202? Есть такое, и что? Стабильные - так это внутри микросхемы, не представляю себе только, как этого добиться, но это проблемы изготовителя.
Внутри AD8129/30, как я понял, входы прямо к дифференциальным каскадам подключены и поэтому не могут приближаться к напряжениям питания (при питании 12 Вольт и 3 Вольт в бортсети получается 3 Вольта синфазного напряжения, что AD8129/30 при питании +/- 6V допускает).

Про мост писала потому, что Вы печалились о малом допустимом синфазном... Схемы нет, поэтому трудно представить... Хорошие штучки - шумят мало, синфазный сигнал хорошо давится.

Меня больше тревожит большое потребление тока AD8129/30 (порядка 10 мА). Я находил компоненты Maxim и Linear, устраивающие меня и частотным диапазоном, и потреблением, но без опорного уровня.
Я сразу понял, что мостом в AD8202 синфазное вносится в рамки допустимого для дифференциального усилителя, но самому собирать такой мост - закупать кучу высокостабильных резисторов на точность 0,1%, 5 минут остужать после сборки, потом проверять балансировку и подбирать эти резисторы из закупленных экземпляров... Боже меня упаси...

А почему в цепь "-" шунт не поставить? Есть какое-то принципиальное препятствие?

Несомненно, можно и в минус, но тогда с AD8129 гораздо больше извращаться придётся... с самопальными мостами и прочим бредом.
На выходе напряжение должно выдаваться именно относительно плюса, поскольку контроллер ШИМ требует резистор токовой обратной связи между "+" общего для него и для ключа питания и отдельным выводом контроллера.

М-да... Ничего не понял, и впрямь... Какие мосты, зачем относительно плюса... не хватает фантазии уже...

Насчёт мостов - посмотри в даташите на AD8202, как она гасит синфазное напряжение на входах за пределами напряжения питания.
Насчёт "относительно плюса" - посмотри, как включается датчик тока для MC34063A. Только сигнал с выхода я намерен передавать через трансформатор на MOSFET, включенный между выпрямителем на напряжение, меняющееся в широких пределах (MOSFET выдержит, а аккумулятор или микросхема - нет), и бортсетью, а функцию ограничения тока, имеющуюся в MC34063A, использовать для ограничения зарядного тока аккумулятора. Если когда-нибудь будет не лень - схему нарисую - ещё не нашёл для этого программы под Linux

"Хосподии, какой ужас" ©
Ipk вывод, нумер сэм, трогать не надо. Его вообще надо подключить к 6 жестко.
А ток и напряжение ограничивать по 5-му.
А еще надо добавлять ток который может быть потреблен из первичного источника при подключении к буферному АКБ нагрузки.
Мерить надо таким образом в двух местах, до АКБ и после АКБ.

Вообще-то тут тема была недавно про АКБ в буфере, было сломано много копий, но и озвучены неплохие решения.

Как можно и ток, и напряжение ограничиватьпо одному выводу №5? И зачем учитывать ток, потребляемый нагрузкой от первичного источника?

Ну, если у Вас аккумулятор -буфер, то нужно отличать ток, идущий в аккумулятор и идущий в нагрузку. Для этого датчик тока должен стоять только в цепи аккумулятора.
В свое время, намаявшись с измерением тока в "полюсовой" цепи, все-таки поставил я его в цепь "минус". Недостаток - при реверсе тока (разряде аккумулятора) на входе ОУ появляется отрицательный сигнал ниже земли. При однополярном питании это плохо. Единственным утешением осталось то, что -0.3 вольта ОУ допускает, а датчик выбран так, что напряжение порядка 150-175 мВ максимум.
Сама задачка интересна и для УПС актуальна. Есть специальные микросхемы для измерения в шине "плюс", но экзотично и дороговато.

Так правильнее...
Относительно синфазного напряжения - при включении шунта в "земляную" цепь проблем с ним становится не в пример меньше. Соответственно, мороки с "мостами" - зачем они нужны? Нормального дифусилителя достаточно. Насчёт "относительно плюса" - проблема и вовсе надумана. Не говоря уже о том, что MC34063 - не самая удобная вещь для зарядки Li-ion батарей.

Предложите микросхему, более удобную для управления зарядом-разрядом Li-Ion аккумулятора в режиме буфера при подключении первичного источника к аккумулятору через chopper step-down преобразователь.
Ток, отдаваемый в нагрузку, мне измерять незачем. Ток, отдаваемый генератором и выпрямителем - тоже. Нужно только ограничить зарядный ток аккумулятора величиной 900 мА и напряжение аккумулятора величиной 4,2 Вольта.
После аккумулятора всё равно должен стоять мощный повышающий до 12 Вольт преобразователь со стабилизацией, так что проще от него и взять питание для микросхемы, если ей меняющееся в пределах 3-5 Вольт не подходит. Если включить датчик тока в минус - нужен low-side current sense amplifier, которому нужен шунт в пределах напряжения питания или ниже него. Если в плюс, от он оказывается глубоко в пределах питания, и извращений с мостами даже внутри микросхемы не нужно.

Возможно, так и непонятен Ваш общий замысел. Аккумулятор он что, просто заряжается от бортсети? Тогда вообще нет проблем с измерением тока при применении MC34063. там легко общая мощность ограничивается.
Тогда бы блок-схему всей системы как-то увидеть.

Аккумулятор - заряжается от бортсети при наличии достаточного напряжения на выходе выпрямителя и разряжается при его отсутствии. Одна из MC34063A, для которой я и соображаю это чудо техники, управляет понижающим chopper-преобразователем, включенным между "+" выпрямителя и "+" бортсети. Другая - управляет повышающим chopper-преобразователем, включенным между "+" бортсети и "+" стабилизированной бортсети. Первая 34063 призвана ограничить зарядный ток и напряжение на аккумуляторе. Вторая работает традиционно.

Не, не хватает масла в голове понять этот рецепт......
Надо борщ нарисовать. Кто такой "повышающий чоппер", чем бортсеть отличается от выпрямителя и как схема обходится только "плюсами"не совсем ясно.

Чтобы всем стало понятнее, накидал структурную схему.
БУ1, S1, L1, VD7 - понижающий chopper-преобразователь
БУ2, S2, VD8, C2 - повышающий chopper-преобразователь. Возможно, БУ2 будет с токовой защитой, тогда датчик тока нужно будет включить перед L2.
GB1 - литий-ионный аккумулятор, 1800 mAh, конечное напряжение разряда 3,7 Вольта, конечное напряжение заряда 4,2 Вольта. Номинальный зарядный ток 900 мА.
Какие части схемы следует описать детальнее?

Это всё ... изобретение двойного преобразования для чего? К примеру, 12-вольтовый аккумулятор почему не применить?

Легче легкого. ИЛИ на диодах




Нуэта... Он же, 12тивольтовый, толще, да? Внутрь трубы рамы не влезет, допУстим...

А, самое гламное, 4-х вольтовый будет заряжаться при транспортировании велика шагом ночью по тропке меж сосен в дождьградснег

Это не вопрос. Аффтар концептуально чудит и блажит из-за того что уверен: "каждый-может-сделать-по-интернету-какую-нибудь-функционирующую-поделку", это я понимаю. Но применение вторичным источником низковольтного аккумулятора поддерживаю

В конце концов, уберём блажь и будем просто от мускульной силы велосипедиста заряжать аккумуляторы типа "одна банка лития" в диапазоне скоростей от пешего до конного.

Дык, не вопрос, понижающий "чоппер" убрать и всё... Зато ампер-часов меньше взять можно. Глядишь, и влезет...

Насколько я себе представляю, как раз степ-довн убирать нельзя. А всё остальное - запросто можно.

Степдовн можно было бы убрать, если бы динамка была однофазная и если бы...
Поставили б конденсатор(как советовала Татьяна), мост и ключ, чтобы отключать зарядку по достижению на АКБ. Можно поставить и тут два конденсатора. Но еще автору что-то хочется питать, помимо зарядки АКБ

Ну, БУ1 - несколько оригинальное включение микросхемы. Питание от ее выхода. Вы уверены, что силовой ключ при этом работать будет?
Остальное - неожиданные несколько решения стандартного УПС.
На входе - понижающий стабилизатор и к нему подключен буфером аккумулятор. Обеспечить его зарядку просто. Включите его через небольшой резистор, зашунтированный Шоттки. Ток заряда ограничит резистор, конечное напряжение заряжа обеспечит просто стабильность выходного напряжения БУ1. Включите его по типовой схеме. Дайте ему максимальную мощность - 0, 3 ома датчик тока.
Далее -повышающий стабилизатор на 12 вольт БУ2. Конечно, решение плохое с точки зрения кз по выходу , но простое. Тут тоже типовое включение МС34063 поможет.
Все это будет достаточно просто, но плоховато по КПД и не защищено
- по кз в выходной цепи
- по глубокому разряду аккумулятора в выходной цепи или просто при длительной работе без присмотра. Сама МС его угробит на холостом ходу при длительном отсутствии работы механического генератора.
А хотите, чтобы стреляло из любого положения......Тщательнее думать и делать надо более совершенное..

По поводу всех замечаний скажу - это лишь схема, поясняющая принцип действия, а не точное устройство.
Где в БУ1 Вы увидели включение микросхемы? если что - я её выход намерен подключать через трансформатор к затвору MOSFET.
Аккумулятор с низким напряжением выбрал именно для того, чтобы можно было работать при низкой частоте вращения PMSM-генератора (PMSG?)
Механически планирую отключать ВСЁ и от генератора, и от аккумулятора.
Насчёт защиты цепи +12V от КЗ - видимо, датчик тока всё-таки включу, и будет почти типовое включение 34063 (не считая того, что на S2 управление будет передаваться через автотрансформатор).
Стабилизатор S1/БУ1 работает не только стабилизатором напряжения, но и ограничителем тока, чтобы, когда напряжение на заряжаемом аккумуляторе меньше 4,2 Вольта, зарядный ток не привышал 900 мА. S2/БУ2 - чистый стабилизатор напряжения, ограничение тока - для защиты
Логическое ИЛИ на диодах при напряжении 0,3 Вольта, мне так казалось, не работает.
На разряженном в ноль акуме напряжение 3 Вольта, тогда на резисторе должно падать 1,2 Вольта. При токе 900 мА это около лишнего Ватта. Не очень хочется терять.
На диоде Шотки падает 0,4 Вольта, что при разрядном токе 12 А даёт 5 Вт потерь. Совсем не хочется терять. (Понимаю, акуму будет очень нехорошо, но что поделать, если на момент понадобится).

В некоторых случаях советуют креститься когда кажется. Откуда 0,3 В когда на 5 выв сравнивается с 1,25?



бла-бла-бла-бла.
Я начинаю терять интерес к общению.

Напоминаю, на всякий случай, что речь шла о шунте 0,05-0,1 Ом в плюсовом плече, усилении с него G=20 и использовании усиленного сигнала для стабилизации тока путём объединения диодным ИЛИ на 5-й ноге c сигналом ОС по напряжению на аккумуляторе.



Ну-ну. Особенно предсказуемо это "если что - я намерен..." выглядит в данном случае, когда D меняется почти от нуля до единицы

То есть, Вы предлагаете ещё и компаратор вынести за пределы MC34063? Или сделать усиление сигнала ОС по току до уровня 1,25 Вольта? Но диодное ИЛИ внесёт свою поправку - на кремниевом диоде падает 0,4 Вольта минимум, и эта величина температурно нестабильна.
Коэффициент заполнения 1 MC34063 не поддерживает.
Это про времязадающий конденсатор. Получается, максимальный коэффициент заполнения 7.5/8.5 = 88%. Импульс обратного хода амплитудой >40 Вольт (если брать четверть синусоиды, то выйдет 63), то есть, придётся подключать трансформатор к питанию через отдельный ключ, а в цепи затвора ключевого транзистора блокировать высоковольтный (>120 Вольт) импульс. Цепи для этого - в разработке.

И что это меняет? Инвертировать управление нельзя и как себя будет чувствовать прямоходный трансформатор при D=0.88?



Ничего никто никуда, при легком поглаживании, не внесёт и вообще это не имеет никакого значения, так как термокомпенсировать ничего не стоит добавлением еще двух диодов.

А, может быть, и термокомпенсировать ничего не надо по причине того, что аккумулятор имеет ТКН и оптимальный ток зарядки от темпратуры. Я не помню какой именно у лития.

Не. похоже до железа браться в этой разработке рановато.
Теорию надо проштудировать. Слишком много слишком темных мест.
Например, повышающий бустерный преобразователь В ПРИНЦИПЕ не держит кз. Какие бы Вы там датчики тока не закладывали.
Ну, и 12ампер на МС34063.....
Не знаю, не пробовал и не стал бы пробовать...

Это какой такой принцип?

Наверное, имеется в виду что выходная цепь не может быть оторвана от входной ключом.

Насчёт как будет чувствовать себя трансформатор - это я детально описал в том же абзаце.
Насчёт КЗ преобразователя - собирался ставить автомат токовой защиты между PMSM и выпрямителем... спасибо, что подсказали. поставлю ещё и на аккумулятор.
Если ключ внешний - MC34063 без разницы, какого порядка ток через него протекает.
До железа я браться не буду, пока не спороектирую схему, а потом не протестирую на эмуляторе.

Поколение Пэпси, Протеуса и Микрокапа?

Уважаемый, Вы, лично Вы, пробовали руками вести велосипед по дорожке, усыпанной листьями с включенным генератором и фарой? Как, ярко светило? И колесо не проскальзывало?

И что у Вас там то трансформатор, то автотрансформатор пробегает. Вы уж определитесь.