Схема ограничения тока

[Skiwalker]

Прошу помощи в подборе схемы ограничения тока.
Задача следующая, при входном напряжении в диапазоне 12-22 VDC иметь возможность регулировки
ограничения тока в диапазоне 3-6 А, при максимально возможном токе на входе до 8 А. Плавной
регулировки не требуется, достаточно с шагом в ~0.5А. Защита от КЗ.
Важным условием устройства, иметь крайне малое энергопотребление при входном токе менее
установленного ограничения пользователем.
Может, есть уже готовые, проверенные устройства, выпускаемые серийно, подходящие под данную
задачу?
Жду любые советы и рекомендации от участников форума по данному вопросу.
Спасибо.

[Borodach]

За основу можно взять вот эту, но лучше использовать импульсный, у него КПД выше ...


http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=83204&st=80

[Skiwalker]

Спасибо, большое Borodach.
Скажите, пожалуйста, какое примерно у схемы будет энергопотребление,
когда входная мощность будет менее установленного ограничения? Можно
определить КПД схемы без ее сборки и тестирования?

[Borodach]

Без нагрузки схема, практически, будет потреблять ток только через резисторы R1, R8 и R9. А в рабочем режиме, КПД будет определяться током через стабилизатор и падением напряжения вх\вых. Чем больше ток и падение напряжения, тем меньше КПД ...

[Skiwalker]

Спасибо.
Без нагрузки, учитывая номиналы R1, R8 и R9, получилось около 0.13W.
Какую оценку потребления схемы можно сделать, при выходе, например 18V, 4А?

[sstvov]

Разницу между входным и выходным напряжением умножте на проходящий ток.

[Skiwalker]

sstvov, а как узнать эту разницу в напряжении без сборки схемы?

Нашел еще такую простую схему, описание здесь
По КПД будет уступать схеме приведенной выше?

[Fuser]

Суть всех линейных стабилизаторов - это "электронный саморегулирующийся резистор", кпд у всех практически одинаков, и зависит напрямую от разницы напряжений на входе-выходе(=падение напряжения), умноженнную на ток.
если у вас на входе будет 22в, на выходе 18в, то при токе 4а, на стабилизаторе будет "оставаться" 4*4=16вт. Т.е. все зависит от сопротивления нагрузки, и требуемого тока.
На больших разностях напряжения, или/и больших токах это будет мощная печка, требующая огромного радиатора, или активного охлаждения. Ну и скорей всего запараллеленных транзисторов.
про реальный кпд схемы можно говорить только при применении импульсных преобразователей (step-down), их схем на форуме предостаточно, но они немного сложней в настройке.

[Skiwalker]

Спасибо Fuser за разъяснения. Возможно, использование схемы ограничения тока в моем случае не рационально.
Попробую пояснить задачу.
Необходимо ежедневно заряжать Li-ion (12V, 7.2 Ah) аккумулятор, максимальным током до 5A (0.7С) от СБ.
Есть следующие теоретические варианты:
1. подбираем контроллер с максимальным выходом 5А и оптимальную под него мощность СБ, т.е. около 60 W.
Все хорошо, но при плохой погоде, аккумулятор будет не полностью заряжен.
2. увеличиваем мощность СБ, например до 150W. Подбираем под нее контроллер на 150W. В случае солнечной
погоды на аккумулятор подается более 5А, что приводит его к ускоренной деградации и возможно разрушению.
3. используем ту же СБ на 150W, контроллер устанавливаем на максимальный ток до 5А. В случае солнечной
погоды контроллер перегревается и выходит из строя.
Как грамотно решить данную задачу?
Планировал подобрать устройство для работы с контроллером на максимальный ток до 5А, ограничивающее поступающую
на него мощность от СБ до 60W. При выходе от СБ энергии менее 60W данное устройство должно иметь как можно
меньшее энергопотребление, иначе при выходе от СБ 5-10W значительная часть энергии будет потребляться для
питания ограничителя тока, и как следствие, аккумулятор останется не заряжен.
Может есть известное решение данной проблемы?

[АлександрЛ]

(имхо)
Li-ion аккумулятор РОВНО на 12 вольт быть не может.. на такое напряжение батарея должна быть из 3-х последовательных элементов, то есть, при зарядке напряжение на всей батарее не должно превышать 4,2 вольта х 3 = 12,6 вольта.. При превышении указанного напряжения возможно разрушение батареи с непредсказуемыми последствиями.. То есть, вам надо использовать источник со стабилизацией напряжения, и с ограничением максимального тока..

Процесс зарядки Li-ion аккумулятора должен быть:
Первый этап: Зарядка с ограничением тока до напряжения по 4,2 вольта на элемент (считается, что при достижении этого значения батарея заряжена где- то на 70 - 80%)
Второй этап: зарядка от напряжения 4,2 вольта на элемент, при постоянном (самопроизвольном) уменьшении зарядного тока.. При чём, "нулю" этот зарядный ток не станет равным никогда.. просто надо отключать зарядку при уменьшении тока до какого- то (приемлемого) значения..

По- моему, как- то так...

"Чисто теория"
Использовав схему, опубликованную вот здесь: http://www.radioscanner.ru/forum/topic33069.html

stab_napr_i_ogranici.jpg

(13.07 КБ) 1136 скачиваний

и схему "умощнения выхода", предложенную Skiwalker, я получил вот такую схему:

Стабилизатор напряжения и тока.JPG

(34.52 КБ) 1672 скачивания

Но это- чисто теоретические "изыскания", надо делать макет, и проверять...

sstvov, а как узнать эту разницу в напряжении без сборки схемы?

В данном случае- достаточно просто- напряжение на выходе выпрямителя (при трансформаторе на 12 вольт- примерно 16 вольт) минус напряжение на выходе всей схемы стабилизатора- 12,6 Вольт.. примерно 3,5 вольта.. при токе в 5 ампер- 17,5 ватт - это примерно столько будет превращаться в тепло...

[Skiwalker]

АлександрЛ, Вы правы, аккумулятор действительно на 12.6V,
алгоритм зарядки лития известен.
Есть контроллеры для Li-ion, но сам алгоритм зарядки упрощен,
иначе потребуется стабилизированный ИП.
Расскажите, лучше, как проблему решить с ограничением тока к контроллеру от СБ?

[АлександрЛ]

Я своё предыдущее сообщение подредактировал..

[Skiwalker]

Спасибо, большое АлександрЛ.
Поясните, пожалуйста, для чего используется в последней схеме трансформатор с диодным мостом?
Я правильно понял, что энергопотребление предложенного стабилизатора при выходе на контроллер 5А составляет 17.5 W?

[Borodach]

и схему "умощнения выхода", предложенную Skiwalker, я получил вот такую схему:

Стабилизатор напряжения и тока.JPG

Но это- чисто теоретические "изыскания", надо делать макет, и проверять...

А зачем проверять и макетировать, если уже много лет назад всё было придумано ... ?

[Skiwalker]

Borodach, Ваша схема питается от 220V или трансформатор исключаем и устройство работает от 12 до 22V?

[Borodach]

Что имеется в наличии, от того и питаем ...

[Skiwalker]

Сеть 220V естественно будет не доступна. Как будет вести себя стабилизатор при плавающем
питании от СБ в диапазоне 12-22V? Какое потребление при выходе тока 5А?
Данная задача настолько индивидуальна, что нет готового устройства выпускающегося серийно?

[hrpankov]

.....Уважаемий Борода4, я тоже настаиваю чтобь Ви ответили на сей вопрос ! ... смею заявить Вам, что Ви оставили свою телегу в болоте....

[Fuser]

Так бы сразу и сказали, что для зарядки литий-ионного аккума.
тогда бы я сразу сказал, что все эти изыскания пусты, это не свинцовый аккум, ионы очень капризны, и начинать надо с построения сложного контроллера, который пошагово отслеживает стадии зарядки. Проще будет купить готовое устройство типа iMAX B6. Питание 11-19в, ток зарядки, и прочее, можно запрограммировать парой нажатий. Заодно имеет функцию балансирования каждой банки аккума по отдельности, если они со временем приобретают разброс.

http://www.ebay.com/itm/iMAX-B6-Lipo-NiMh-LCD-RC-Batterie-Balance-Charge-Chargeur-50W-/141115572954?pt=FR_YO_Jeux_RadioComRobots_VehiculesRadiocommandes&hash=item20db24c2da

Или, если очень хочется сделать самому, то использовать специализированные контроллеры типа tp4056, max8731.

[Skiwalker]

Fuser, контроллер для лития есть. Нужен только ограничитель тока, что бы он не сгорел.
Программируемые зарядки есть в наличии, но использовать без буфера с СБ не получится,
надеюсь, понимаете почему
Самому конструировать с нуля нет времени и необходимых наработок в данных устройствах.