Регенеративная приставка к хоббийному заряднику iCharger306B

Propretor

Предлагаю обсудить мою приставку к хоббийному заряднику iCharger 306B для регенеративного разряда до 350-400Вт.
Для понимания сути регенеративного разряда предлагаю обратиться к 11 странице мануала:
http://propretor.narod.ru/306B_en.zip
С целью ускорения просмотра готовая выдержка из мануала:

Вот схема:

Устройство подключается постоянно между блоком питания и зарядником и прекрасно справляется с максимальным режимом питания зарядника током до 30А.
В режиме заряда схема практически не потребляет энергии и прозрачна для зарядника. В режиме разряда диод Шоттки полностью изолирует блок питания от зарядника и схема "проявляет" свои свойства.
Диод Шоттки V60100C желательно разместить на том же мощном радиаторе, что и мощный полевик. Электрически изоляционные термопрокладки использовать не нужно, если будет отсутствовать контакт радиатора с корпусом зарядника или блока питания.
В случае необходимости увеличения нагрузочной способности, можно просто включить несколько полевиков параллельно без уравнивающих сопров в цепи истока.
Работа схемы проста - по сути это мощный прецизионный стабилитрон.
Если многооборотным подстроечным резистором на 4,7кОм выставить 3кОм, стабилизация будет на 16В. При желании, напряжение стабилизации можно выбрать и другое значение, лишь бы оно было больше суммы напряжения питания + падения на диоде Шоттки.
Конденсатор ослабляет пульсации на клеммах и предотвращает паразитную генерацию. Диод 2Д2404 или 1N4002 защищает управляющий вывод 431-о от разряда конденсатора.
Вентилятор охлаждения включается автоматически в режиме регенеративного разряда.
Детали были выбраны исходя из тех, что были в наличии. Возможны вариации.
Если у кого то будут конструктивные мысли, с удовольствием послушаю замечания и предложения прежде чем воплощать в "железе".

Реклама

Alex_Pchelkin

Сразу на счёт 350-400 ватт тепла - одним транзистором не обойтись точно, мягко говоря. Из-за угрозы его теплового пробоя. В даташите на IRFP7430PBF пишут 366Вт - с идеальным радиатором с его абстрактной постоянной температурой 25гр. Параллелить транзисторы - вносить перекос загрузки каждого транзистора, нужно контролировать перекос и если надо, подбирать выравнивающие резисторы в истоке. Иначе будет неполное использование потенциала сборки по теплоотдаче. После этого, правильно будет, если в радиатор пристроить терморезистор, при нагреве которого до расчётных(зависят от радиатора+вентилятор) предельных градусов - не поднимать более мощность или отключать разряд. Разрядные транзисторы нужно выбирать исходя из минимума теплового сопротивления кристалл-корпус. У выбранных здесь IRFP7430PBF 0.41гр/Вт это очень хорошая величина, но у этих транзисторов всё же львиная добавочная стоимость за высокий допустимый ток и маленькое сопротивление канала, которые нам не важны. Если посмотреть на IRFP1405PBF, у него 0.49гр/Вт, на 20% хуже чем 0.41, но зато транзистор почти в два раза дешевле. Лично мне идея разряда на транзистор(ы) в линейном режиме на радиаторе не нравится из-за угрозы теплового пробоя - потребуется либо достаточно недогружать(но здесь речь начиналась о 350-400 ваттах), либо делать защиту. Мне больше нравится работа транзистора в шим(TL494) ключевании мощного резистора.

Далее по схеме замечания.

1. Избыточно мощная цепь управления затвором. Достаточно маломощного p-канальника без требования к бетте, а в его эмиттер добавить резистор 1к для уменьшения усиления ошибки и повышения устойчивости. Резистор затвора на порядок увеличить, то есть те же 1к.

2. Цепь TL431. 120 ом теперь мало, из-за прошлого пункта. 2к лучше, в том числе для уменьшения нагрева TL431. Конденсатор 10мкФ(можно керамический на порядок меньше) в таком включении повышает коэффициент усиления обработки ошибки в обратной связи, может наоборот вызвать генерацию, лучше пока убрать или переместить параллельно нижнему резистору. Если возникнет генерация, то ввести в TL431 RC цепь(10кОм 0.1мкФ ) между катодом(плюс) и управляющим выводом. Если всё равно останется, то добавить такую же цепь между выходным затвором и управляющим выводом. Делитель напряжения для управляющего вывода подойдёт расчётный на постоянных резисторах, например, 1к нижний и 6.2к верхний, с разрывающим(на верхнем резисторе) тумблером для отключения всей разрядной схемы.

3. Принцип управления вентилятором неверный, при наладке вентилятор будет всё время включен на максимум или выключен, без линейной регулировки в зависимости от загруженности выхода. Потому что ток светодиода оптопары будет почти постоянен в любом установившемся активном(3.5-4В на затворе) режиме выходного транзистора. Управление вентилятором практично совместить с защитным терморезистором выше.

Реклама

Vovk_Z

Теперь хотя бы понятно, что значит "регенеративная зарядка".
Значит, можно говорить более основательно (в отличие от темы на cxem.net).
Если я правильно понял рисунки, данная схема должна была являться тем самым iCharger, но не является?
Это просто стабилитрон 16 В, 20-30Ватт.
Тогда непонятно, к чему этот стабилитрон и рисунок выше?
Если эта схема включается параллельно БП, является электронной нагрузкой, и работает когда БП выключен, и схема работает в НЕрегенеративном режиме, тогда, для как для нагрузки, неправильно выбран полевик.
Если это электронная нагрузка для 12-вольтового аккумулятора, то почему уставка включения 16 вольт, а не 11, например?
Кто-то может объяснить смысл этой схемы?
Транзисторов, в корпусе 247, для рассеивания 300-400 ватт, нужно минимум 4 шт, причем, никак не irfp7430.
Банальные и дешевые irfp240..irfp260 для 12-вольтовой нагрузки пойдут много лучше.
Вопросов больше, чем ответов

Propretor

Alex_Pchelkin писал(а):Сразу на счёт 350-400 ватт тепла - одним транзистором не обойтись точно, мягко говоря. Из-за угрозы его теплового пробоя. В даташите на IRFP7430PBF пишут 366Вт - с идеальным радиатором с его абстрактной постоянной температурой 25гр. Параллелить транзисторы - вносить перекос загрузки каждого транзистора, нужно контролировать перекос и если надо, подбирать выравнивающие резисторы в истоке.

Во-первых спасибо что откликнулись и решили высказать свое мнение как практикующий разработчик. Оно очень ценно. Но прошу без обид, не со всеми пунктами замечаний я согласен, а Вы меня убедили.
Действительно, в даташите к IRFP7430PBF показывают Область Безопасной Работы (ОБР): 200А до 2В=400Вт, где то 85А при 4в=340Вт, а вот дальше действительно какая то фигня получается - при 16в что-то около 2А всего, то есть 30Вт! Впервые увидел такое резкое падение допустимой мощности с ростом напряжения. Позор IR!
Только вот я никак не могу переварить информацию о снижении максимально допустимой мощности у IRFP7430PBF (у IRFP260 он просто выражен слабее) с увеличением напряжения. С одной стороны, график из даташита об этом говорит. С другой стороны с чего бы это? Ведь лавинный пробой присутствует только в биполярных транзисторах и связан с образованием "горячих точек" в переходе и вследствие этого неравномерностью плотности тока. У ПТ лавинного пробоя нет! У него отрицательный наклон зависимости тока стока от температуры. Во всяком случае когда я занимался электроникой профессионально (20 лет назад) было так! Что случилось с полевиками за это время?
Вот нашел подтверждение своих слов:
http://fastpic.ru/view/65/2015/0301/47d ... 2.png.html

Реклама

Propretor

Alex_Pchelkin писал(а): У выбранных здесь IRFP7430PBF 0.41гр/Вт это очень хорошая величина, но у этих транзисторов всё же львиная добавочная стоимость за высокий допустимый ток и маленькое сопротивление канала, которые нам не важны. Если посмотреть на IRFP1405PBF, у него 0.49гр/Вт, на 20% хуже чем 0.41, но зато транзистор почти в два раза дешевле.

Все верно, с этим согласен. Но схему составлял из того, что уже есть в наличии. А IRFP1405PBF есть, остались от другого проекта, в котором как раз использовались уникальные свойства в открытом состоянии и минимальное термосопротивление.

Реклама

Propretor

Alex_Pchelkin писал(а): 1. Избыточно мощная цепь управления затвором. Достаточно маломощного p-канальника без требования к бетте, а в его эмиттер добавить резистор 1к для уменьшения усиления ошибки и повышения устойчивости. Резистор затвора на порядок увеличить, то есть те же 1к.

814-ый был выбран исходя из того, что он был чуть ли не единственный из P-n-P БТ. К тому же емкость затвора одного или 2-х (как планировал ранее) полевиков достаточно велика. Не хотел "просаживать" управляющий транзистор. Уменьшить ООС ради устойчивости не очень правильно. Для "вытягивания" ВЧ завала с нужной фазой и поставил электролит. Он и должен предотвращать неустойчивость при охвате ОС. К тому же установка сопра в цепь эмиттера не даст застабилизировать ток через 431, который в моем расчете должен быть в пределах 5мА. Резистор в цепи затвора увеличивать не хотелось бы - ток через 814 будет не 45-50мА, а в 10 раз меньше. Не хотелось, бы, чтобы динамические токи затворов были одного порядка с током проходящим через затворный сопр.
Если современные полевики растеряли свои свойства, плюну на них. Есть 4 КТ827А перерисую схему с 4-я БТ Дарлингтона, в цепях эмиттера сопры на 0,05-0,02Ом 1-0,5Вт
А n-p-n 815-ый работающий как ключ, включающий 4 параллельных вентилятора, заменю на БСИТ КП961А, предельный ток 5А, вместо 1,5А, на нем напряжение падать будет не 0,6в, а 0,5в от 12В, что хорошо, да и бетта там измеренный порядка 400 у любого экземпляра.
Каждый КТ827А в корпусе КТ9 на процессорный кулер, обдуваемый индивидуальным 12см вентилятором, думаю 400Вт рассеит без труда, ведь процессорные кулеры и рассчитывались исходя из 100Вт рассеивания энергии каждый.

Реклама

Propretor

Alex_Pchelkin писал(а): Конденсатор 10мкФ(можно керамический на порядок меньше) в таком включении повышает коэффициент усиления обработки ошибки в обратной связи, может наоборот вызвать генерацию, лучше пока убрать или переместить параллельно нижнему резистору.

Ваше опасение услышал. Вот только включение такого конденсатора - стандартный прием, используемый в интегральных стабилизаторах. Например в том же старичке LM317. А конденсатор ведь не только увеличивает (компенсирует снижение ООС на ВЧ), но и осуществляет фазовое опережение сигнала ОС (диф.цепь), обеспечивая тем самым невозможность возникновение ПОС из ООС. А со слабой ООС, боюсь, реакция схемы на пульсирующий ток, вытекающий из зарядника, будет недостаточной.

Propretor

Alex_Pchelkin писал(а):Делитель напряжения для управляющего вывода подойдёт расчётный на постоянных резисторах, например, 1к нижний и 6.2к верхний, с разрывающим(на верхнем резисторе) тумблером для отключения всей разрядной схемы.

Подстроечник оставил для возможности вариации с напряжением фиксации при разряде. 16в - не предел. У зарядника допустимое напряжение на входе до 37в, так что диапазон широкий: Uпит+0,6<Uфикс.<37в
Тумблер ставить смысла также не вижу - потребление тока устройством во всех режимах менее 10мА. При токах заряда до 30А это просто незаметно.

Propretor

Alex_Pchelkin писал(а):Принцип управления вентилятором неверный, при наладке вентилятор будет всё время включен на максимум или выключен, без линейной регулировки в зависимости от загруженности выхода. Потому что ток светодиода оптопары будет почти постоянен в любом установившемся активном(3.5-4В на затворе) режиме выходного транзистора. Управление вентилятором практично совместить с защитным терморезистором выше.

Почему неверный? При напряжении на устройстве после диода Шоттки (на управляющем мосту) менее 16в (настраиваемом), через 431 ток практически не течет. Оптопара PC817 не излучает, 815-ый закрыт, вентиляторы не крутятся. Когда напряжение поднимается до 16в (во время разряда), ток через 431 течет 5мА, даже с минимальным CTR PC817 в 50% на сопре падало бы (2,5мА-ток базы 815)*8.2кОм гарантированные 12в. На вентиляторах, соответственно, 11,4В. Транзистор 815-ый и схема работают в ключевом режиме.

Propretor

Vovk_Z писал(а):Теперь хотя бы понятно, что значит "регенеративная зарядка".
Значит, можно говорить более основательно (в отличие от темы на cxem.net).

Названия тем и первые посты абсолютно идентичны с момента их создания. Что для себя нового Вы увидели в моем первом посте здесь? Или корень предвзятости кроется в географическом месте расположения?

Propretor

Vovk_Z писал(а):Теперь хотя бы понятно, что значит "регенеративная зарядка".
Если я правильно понял рисунки, данная схема должна была являться тем самым iCharger, но не является?
Это просто стабилитрон 16 В, 20-30Ватт.
Тогда непонятно, к чему этот стабилитрон и рисунок выше?

Я уже устал Вам объяснять (для непонимающих сообщаю, что на форуме схемнет мы уже давно бьемся над сутью того, что же делает схема), что это не iCharger, это приставка к нему, мощный и прецизионный стабилитрон. И нужно было мне догадаться, что именно устройство с функциями стабилитрона позволят погасить установленный зарядником ток разряда. У стабилитрона регенеративных свойств нет. Но зарядник в режиме регенеративного (рекуперационного) разряда позволяет рассеивать мощность на внешнем устройстве. По мнению разработчиков зарядника - это свинцовый аккумулятор. Однако это не столь удобно, потому как не всегда дома есть автомобильный аккумулятор (второй, если тестируешь автомобильный), к тому же нужно, чтобы он был недозаряжен сильнее, нежели полный заряд тестируемого подопечного. В противном случае разряд завершится не при окончании разряда тестируемого, а по полному заряду принимающего.

Propretor

Vovk_Z писал(а):Теперь хотя бы понятно, что значит "регенеративная зарядка".
Транзисторов, в корпусе 247, для рассеивания 300-400 ватт, нужно минимум 4 шт, причем, никак не irfp7430.
Банальные и дешевые irfp240..irfp260 для 12-вольтовой нагрузки пойдут много лучше.

Я уже отвечал Вам, что когда я практиковал с электроникой ранее, графики ОБР у полевиков не имели ограничений в области высоких напряжений, связанных с ХЗ чем, потому как лавинного эффекта в них нет. Я спросил Вас, как Вы объясняете это. Однако вы сказали, что принимаете это как данность. Я, видимо, руководствуюсь не навыками, а знаниями, и когда вижу необъяснимый для себя факт, пытаюсь его понять и объяснить, потому как жизнь всегда преподносит сюрпризы и на навыках "далеко не уедешь". Я уже сказал Вам спасибо за то, что обратили мое внимание на такую особенность моего полевика IRFP7430PBF. Но покупать IRFP260 не буду. Как писал выше, перерисую схему на 4-х КТ827А Дарлингтона в корпусе КТ9.

Propretor

Vovk_Z писал(а): Банальные и дешевые irfp240..irfp260(

Элитан:
IRFP260 - 135руб при количестве от 1-20 штук
IRFP1405PBF - 135руб при количестве от 1-10 штук
IRFP7430PBF - 270руб при количестве от 1-5 штук
Да, дешевле в 2 раза. Но их еще покупать, а IRFP7430PBF уже есть и пылятся.
4 КТ827А также пылятся, вообще стоимость = 0.

Vovk_Z

Propretor писал(а): Названия тем и первые посты абсолютно идентичны с момента их создания. Что для себя нового Вы увидели в моем первом посте здесь? Или корень предвзятости кроется в географическом месте расположения?

Тут вы в первый пост добавили выдержку из мануала, чего не было сразу в такой же теме на схем.нет. Никакой "личной неприязни"

Alex_Pchelkin

Propretor писал(а):Ваше опасение услышал. Вот только включение такого конденсатора - стандартный прием, используемый в интегральных стабилизаторах.

Защитились. Действительно, не смотря на максимальный коэффициент петлевого усиления, ПОС это будет или ООС определяет фаза, а она здесь налицо отрицательная.

Propretor писал(а):814-ый был выбран исходя из того, что он был чуть ли не единственный из P-n-P БТ. К тому же емкость затвора одного или 2-х (как планировал ранее) полевиков достаточно велика.

Защитились. Запас по мощности и устойчивости не повредит, тем более исходя из компонентов в наличии.

Propretor писал(а): К тому же установка сопра в цепь эмиттера не даст застабилизировать ток через 431, который в моем расчете должен быть в пределах 5мА.

Стал бы 2 мА. Уже не важно из-за прошлой цитаты.

Propretor писал(а):Подстроечник оставил для возможности вариации с напряжением фиксации при разряде. 16в - не предел. У зарядника допустимое напряжение на входе до 37в, так что диапазон широкий: Uпит+0,6<Uфикс.<37в
Тумблер ставить смысла также не вижу - потребление тока устройством во всех режимах менее 10мА. При токах заряда до 30А это просто незаметно.

Защитились. Действительно, гибкость установки напряжения, а при отсутствии режима разряда выходной транзистор закрыт.

Propretor писал(а):Почему неверный? ... На вентиляторах, соответственно, 11,4В. Транзистор 815-ый и схема работают в ключевом режиме.

Из-за оптопары предположил желание плавного управления обдувом. Иначе зачем оптопара, когда можно перенести вентилятор в коллектор его транзистора, а в базу через резистор завести напряжение затвора выходного транзистора.

***

Propretor писал(а):У ПТ лавинного пробоя нет! У него отрицательный наклон зависимости тока стока от температуры. Во всяком случае когда я занимался электроникой профессионально (20 лет назад) было так! Что случилось с полевиками за это время?

Вопрос понятен. Действительно, интересно разобраться, не замечал раньше. На графике ОБР в даташите как будто пробой вернулся. Правильно ли мы читаем график, если на нём фиксируют температуру перехода на максимуме?

Propretor

Перерисовал схему на иные детали:

Vovk_Z писал(а): Тут вы в первый пост добавили выдержку из мануала, чего не было сразу в такой же теме на схем.нет. Никакой "личной неприязни"

Поскольку я не многозадачный Windows

сделано это было последовательно с разницей во времени не более 10 минут. Рад, что нет предвзятости и неприязни. Не хотелось бы.

Propretor

1. По перерисованной схеме хотел бы посоветоваться - 50мА в цепи сопра коллектора 814-о слишком много, наверное, будет - греться будет =1,3Вт в пределе. Может быть ограничиться 5мА через сопр. во включенном состоянии? Что скажите?
2. Не стоит ли электролит на выходе небольшой поставить, для устойчивости в режиме разряда и снижения импеданса после диода Шоттки в режиме заряда?

Alex_Pchelkin писал(а):Из-за оптопары предположил желание плавного управления обдувом. Иначе зачем оптопара, когда можно перенести вентилятор в коллектор его транзистора, а в базу через резистор завести напряжение затвора выходного транзистора.

Не совсем понял схемотехнику питания базы 815-о (ныне КП961А). На коллекторе 814 ранее напряжение во время разряда должно плясать в диапазоне 4-5В, сейчас около 1,5в - это слишком много для питания Б-Э как 815-о, так и БСИТ 961-о.

jonpim

А если это только разработка и не использовалось на практике - какая уверенность что разряд пойдет по Входу DC IN ?
У вас есть схема iCharger306B ?

Propretor

jonpim писал(а):А если это только разработка и не использовалось на практике - какая уверенность что разряд пойдет по Входу DC IN ?
У вас есть схема iCharger306B ?

Схемы зарядника iCharger306B у меня конечно же нет, как и нет сомнения в том, что в моем экземпляре это не будет работать, если он у меня исправный

Увлекающиеся RC-моделисты уже давно пользуются этим функционалом, есть даже прецеденты, когда на выезде люди увлекались зарядкой мощных липолек от автоаккумулятора через iCharger и не могли после этого завести автомобиль. Брали свои заряженные липольки, разряжали в режиме регенеративного разряда и запускали автомобиль

Vovk_Z

Propretor писал(а):1. По перерисованной схеме хотел бы посоветоваться - 50мА в цепи сопра коллектора 814-о слишком много, наверное, будет - греться будет =1,3Вт в пределе. Может быть ограничиться 5мА через сопр. во включенном состоянии? Что скажите?
2. Не стоит ли электролит на выходе небольшой поставить, для устойчивости в режиме разряда и снижения импеданса после диода Шоттки в режиме заряда?

1. На резисторе 27/270 Ом не будет более 2 Вольт напряжения в обычной жизни, так что, греться он не должен.
2. Небольшой электролит ничего не испортит.
3. Резистор 120 Ом в цепи ТЛ431, наверное, должен быть 1200 Ом? Соотв, в цепь базы КТ814 нужен еще один резистор, токоограничительный.
Или этот резистор делить на части. В любом случае, нужно ограничить ток ТЛ431 и ток базы КТ814 в разумных пределах.
4. Вентилятор 12 Вольт, возможно, должен быть в цепи стока ключа КП961, а не в цепи истока? Еще заметил, что у КП961 очень большой ток управления. У него же не изолированный затвор?
5. У схемы управления вентилятором нету гистерезиса (как нету его у ТЛ431), потому вероятен вариант длительного пограничного, полу-открытого состояния ключа КП961. Т.е. ему нужен или радиатор (тот же, что и КТ827, или гистерезис).
6. Ток силовых транзисторов получается ничем не ограничен, т.е. это как бы "стабилитрон бесконечной мощности" (а не 400 Ватт), со всеми вытекающими.
7. Для контроля (ограничения) тока силовых транзисторов не хватает ЛМ358 и источника опорного напряжения (например, 0,4 Вольта). Шунты 0,05 Ом, для измерения тока, уже есть.