Главная » Питание
Призовой фонд
на март 2017 г.
1. UNI-T UT-39C
Паяльник
2. Тестер компонентов LCR-T4
Паяльник
3. 100 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Аварийный блок питания 5 вольт от 1.2 вольтового аккумулятора

Для аварийного питания применяются батареи аккумуляторов или элементов питания. При длительной непрерывной эксплуатации эта батарея становится самым ненадежным узлом.

С элементами питания проще: раз в полгода выбрасывать старые батарейки и вставлять новые. Хотя это накладно и не гарантирует надежность.

Для батареи аккумуляторов нужно предусмотреть качественное автоматическое зарядное устройство с проверкой состояния и сигнализацией. Вероятность отказа батареи растет в геометрической прогрессии от количества аккумуляторов.

Можно использовать один литиевый (3,6 вольт) аккумулятор. Сделать к нему умное зарядное. По необходимости добавить преобразователь 3,6/5 вольт на МАХ-се. Получится дорогое и, может быть,  качественное устройство.

Основная задача состояла в изготовлении надежного и недорогого аварийного блока питания на одном никель-кадмиевом или никель-металлогидридном аккумуляторе.

Аварийный блок питания 5 вольт от 1.2 вольтового аккумулятора

За полгода было изготовлено десяток конструкций с различными преобразователями и различными зарядными. Микросхем DC/DC, надежно работающих от 1 вольта я не нашел. Из 5-ти преобразователей различного принципа действия только генератор на "древнем" германиевом транзисторе удовлетворил меня по надежности и КПД. На монтажной плате я испытал все ГТ402 и ГТ403, которые нашлись в моем радиохламе. Их оказалось более десятка с разными буквами и разными коэффициентами усиления, но они все отлично работали.

Контролирующе-зарядное устройство хотел сделать попроще: на полевых транзисторах, потом на операционных усилителях, потом на компараторах. Плюс стабилитроны и оптроны и тчательная и долгая настройка. Только с применением микроконтроллера пришло удовлетворение. Пусть МК все проверяет и настраивает. Вот результат на фото.

Его технические характеристики:

  1. Питание: 1,2 вольт - 1 аккумулятор (использовались: NiCd 800mAh, NiMH 170 - 2100mAh.)
  2. Выходное напряжение 4,8В.
  3. Включение в работу при исчезновении сетевого напряжения, не допуская просадку напряжения на выходе ниже 4,5В.
  4. Работать от аккумулятора не менее 20 часов, сигналить 1 раз в 2 минуты о разряде аккумулятора ниже 1 вольта.
  5. Учесть вероятность наличия в сети импульсных помех.
  6. Отключение преобразователя при появлении сети.
  7. Контроль за состоянием аккумулятора:
  • Отсутствует или неисправен – звуковой и световой сигнал каждые 2 минуты.
  • Напряжение ниже 1,28 вольт – зарядить.
  • Заряжать импульсным током: 80мА в течение 1 сек, пауза 25мкс, измерение напряжения. И так повторять до 1,42В. Из множества методов заряда аккумуляторов я выбрал именно такой.
  • После 10 циклов заряда (может через месяц, а может и через пару лет) – 1 принудительный разряд током 40 – 60мА до 1 В.

Схема состоит из экономичного стабилизатора напряжения VR1, ключа включения-выключения зарядки аккумулятора VT1, ключа включения-регулировки-выключения преобразователя напряжения 0,8/5 вольт VT2, генератора на германиевом транзисторе VT3 и трансформаторе Tr1. Микроконтроллер PIC16F676 всем этим управляет и сигнализирует светодиодами о своих действиях.

Схема аварийного блока питания

Наличие сетевого напряжения контролируется сразу после диодного моста делителем напряжения R1 – R2. Если применить другой источник питания (стабилизатор может работать от 7 до 40 вольт) нужно подобрать резисторы так, чтобы на делителе было 4,5 – 4,8 вольт. И это надо проверить еще до установки микроконтроллера в панельку.

HL2 свидетельствует о наличии сети и о нормальной работе стабилизатора напряжения 5v.

О включении заряда сигнализирует белый светодиод HL4. Зарядный ток можно изменить в зависимости от применяемого аккумулятора и мощности сетевого трансформатора подбором резистора R10 и VT2.

Печатная плата аварийного блока питания

Печатная плата выполнена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Отсек для аккумулятора отрезал от трехэлементного батарейного отсека.

Самым капризным узлом, при повторении схемы, является автогенератор. Но следуя моей методике, основанной на многочисленных экспериментах с разными генераторами и разными комплектующими, у Вас настройка генератора займет десяток минут. На печатную плату сначала установить только те детали, которые указаны на рисунке. 

Временно подключить нагрузку (резистор 560 Ом + светодиод) и переменный резистор 5 кОм для установки и поддержания на коллекторе VT2 напряжения 0,8 вольт. При намотке трансформатора предусмотреть возможность смотать витков 5 и оставить «хвосты», чтобы можно было домотать витков по 5. Подключить аккумулятор, именно аккумулятор, а не какой-либо блок питания. Вместо диодов VD4-5 для наглядности я временно поставил светодиод. Получится вот так:

На выходе должно быть 3-7 вольт. Если напряжение меньше 1,5В нужно поменять у одной из обмоток начало с концом. Выставить 0,8 вольт на коллекторе VT2 (проверять и регулировать при каждом изменении витков). Добавляя или отматывая по 1 витку первичной обмотки  остановится в районе 5 вольт. Теперь, меняя количество витков вторичной обмотки, остановиться на 4,8 вольт. Обмотки я мотал по всему кольцу.

Назначение остальных элементов схемы: VD2 и VD3 – диоды Шоттки из за малого падения 0,2В напряжения - делят питание по +, R12-R15 – ступени регулировки напряжения на выходе VT2, VD4-5 работают как стабилитрон 0,6+0,6=1,2 вольта.

Защита от сетевых помех выполнена программно. Назначение портов микроконтроллера ясно со схемы.

Транзистор VT3 ГТ402 – ГТ403 с любым индексом, с любым коэффициентом усиления. Выбор остальных деталей некритичен.

Стабилизатор напряжения 5В можно собрать на КРЕН-ке вместо LM2575..

Напоминаю, что микроконтроллер PIC16F676 имеет одну особенность: в последнюю ячейку памяти завод-изготовитель записывает поправочный коэффициент частоты. Поэтому программировать нужно в следующем порядке:

  • Вставить мк в программатор и нажать кнопку «читать»
  • По адресу 03FF прочесть и запомнить число. Например: 34АВ.
  • Открыть файл НЕХ программы, которую Вы хотите записать.
  • Найдите и измените значение ячейки по адресу 03FF. Там было 3FFF. Запишите 34АВ.
  • Программируйте.
  •  В ICProg появляется сообщение: «Не … … … Вы настаиваете … … использовать ячейку 3FFF (34AB)? Отвечайте: « Да».
  • В WinPic ничего не спрашивает, записывает нормально.

Два таких блока уже установлены в часы, работают нормально. Но следующий будет с изменением узла контроля выходного напряжения и узла включения заряда и …

Кстати, этот аварийный блок питания неплохо реанимирует аккумуляторы. При наладке для ускорения процесса вставил совсем "дохлый" аккумулятор NiМН-1600 (за 2 секунды он заряжался от 0,5 до 1,42 вольт и саморазряжался до 1 вольта секунды за 3). Проверил все режимы, в том числе и принудительный разряд через 10 циклов заряда. Для проверки теплового режима оставил на ночь. Тепловой режим в порядке, а аккумулятор еще до обеда непрерывно заряжался и набрал емкость процентов 80. При проверке следующего блока для ускоренной проверки этот аккумулятор уже не годился, пришлось взять ЦНК-0,45.

Схема, печатка и НЕХ файл прилагаются.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
МК PIC 8-бит
PIC16F676
1 Поиск в FivelВ блокнот
VR1 DC/DC импульсный конвертер
LM2575
1 Поиск в FivelВ блокнот
VT1 Биполярный транзистор
КТ502А
1 Поиск в FivelВ блокнот
VT2 Биполярный транзистор
КТ3107А
1 Поиск в FivelВ блокнот
VT3 Биполярный транзистор
ГТ403А
1 ГТ402Поиск в FivelВ блокнот
VDS Диодный мост
DB157
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD1-VD5 Диод Шоттки
1N5819
5 Поиск в FivelВ блокнот
VD6 Стабилитрон
BZX55C5V1
1 5.1 ВПоиск в FivelВ блокнот
HL1-HL4 Светодиод4 Поиск в FivelВ блокнот
C1, C3, C5-C7, C11 Конденсатор100 нФ6 Поиск в FivelВ блокнот
C2 Электролитический конденсатор100 мкФ 35 В1 Поиск в FivelВ блокнот
C4 Электролитический конденсатор330 мкФ 16 В1 Поиск в FivelВ блокнот
C8 Электролитический конденсатор10 мкФ 6.3 В1 Поиск в FivelВ блокнот
C9 Электролитический конденсатор10 мкФ 16 В1 Поиск в FivelВ блокнот
C10 Электролитический конденсатор330 мкФ 10 В1 Поиск в FivelВ блокнот
R1 Резистор
6.8 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R2, R16 Резистор
3.3 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
R3-R5 Резистор
370 Ом
3 Поиск в FivelВ блокнот
R6, R11 Резистор
10 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
R7 Резистор
1 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R8 Резистор
100 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R9, R12 Резистор
180 Ом
2 Поиск в FivelВ блокнот
R10 Резистор
51 Ом
1 0.5 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R13 Резистор
390 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R14 Резистор
680 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R15 Резистор
1.2 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
L1 Дроссель330 мкГн1 Поиск в FivelВ блокнот
buzer Пьезоизлучатель5 В1 Поиск в FivelВ блокнот
Tr1 Трансформатор1 Поиск в FivelВ блокнот
Akk1 АккумуляторAA 1.2 В1 Ni-MhПоиск в FivelВ блокнот
КолодкаДля аккумулятора AA1 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 1
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 1 чел.

Комментарии (17) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Человек из Кемерово #
А применить батарею из четырех элементов? Не - если жалко, можно и с одним конечно, только вот преобразователь наверно все-таки лучше выполнить на современных деталях. Например, на микросхеме NCP1402SN50T1, которая представляет собой высокоэффективный DC/DC преобразователь с входным напряжением 0.8 вольт и сохраняющим свою работу, после запуска, вплоть до 0.3 вольт. А на выходе как раз стабильные 5 вольт. Потом, вы там приводите (на схеме) некие цифры: Iн=8мА, Iакк=40мА. Сопоставив эти цифры с напряжениями: 1.2В и 5В, и проделав несложный расчет, мы получим КПД равное 100% :), поздравляю! Вот и еще момент про эффективность, транзистор VT2, работает большую часть времени в линейном режиме (пока аккумулятор не начнет подсаживаться) - греем воздух за спасибо.
Ответить
0
Человек из Кемерово #
Трахтибидох - линейный режим! АКТИВНЫЙ конечно же...
Ответить
0

[Автор]
VIG #
КПД работы аварийного блока при работе от аккумулятора 55-75%. Частота автогенератора 16-22 кГц. В моем случае расчетный ток нагрузки 8мА (ведь этот блок может использоваться для самых различных устройств) поэтому аккумулятор выбран не менее 40мА х 20 часов = 800 мА*час. При других нагрузках нужно выбирать другой аккумулятор.
VT2 действительно работает не в лучшем режиме. Возможно в будущем я изменю этот узел. Но сначала поставлю полевик на включение заряда и введу TL341 для опорного напряжения. Плата готова, пишу программу.
Попробую и NCP.
Ответить
0
Человек из Кемерово #
"Но сначала поставлю полевик на включение заряда" - вот этот момент, только на примере транзистора VT1, я тоже хотел уточнить с самого начала. Зачем он там? Микросхема LM2575 обладает соответствующим входом "ON/OFF", номер 5. Состоянию "ON" соответствует логический ноль TTL, а состоянию "OFF" единица (+5V). Токи управления мизерные: 30 и 10 микроампер, можно подключать к выходу МК сразу, без дополнительных согласований.
Ответить
0

[Автор]
VIG #
Аварийный блок предназначен для микроконтроллерных устройств непрерывного длительного действия: таймеры, регистраторы, счетчики, часы и т.п. Микроконтроллер этого устройства и необходимые датчики подключаются от аврийного блока (на схеме: МК в прямоугольнике), а все остальное: термометры, индикаторы, УНЧ и т.д. - от +5 вольт микросхемы LM2575.
А транзистор VT1 служит только для включения-выключения заряда аккумулятора по решению PIC16F676.
Ответить
0
panther26 #
Сразу вопросы. Какие тех. характеристики преобразователя? КПД, потребление тока без нагрузки? Собственно это покажет, имеет ли смысл такое усложнение. Сейчас как раз делаю подобное. Хочу от солевой батареи питать дозиметр. 1.5 -> 6в
Там своя специфика. И еще вопрос - что значит принудительная разрядка через 10 циклов? А если вам потребуется резервное питание как раз во время принудительной разрядки? Наверное стоит отдать возможность выбора пользователю, но предупредить его об этом. Либо использовать современные элементы без эффекта памяти
Ответить
0
vig #
КПД самого преобразователя, т.е. узла: транзистор+трансформатор+пара конденсаторов, можно довести до 0,9-0,95 только изменением входного напряжения и подбором ферритового кольца и диаметра проводов обмоток. Но предъявляя требования по минимальному входному напряжению, быстродействию, стабилизации выходного напряжения и т.д. КПД всего устройства конечно снижается.
Принудительный разряд после 10 циклов заряда не повредит даже очень качественному аккумулятору. Кроме того, если во время принудительного разряда исчезнет сетевое питание, то инвертор продолжит работу, но уже не для разряда аккумулятора, а для аварийного питания. Вероятность того, что в момент окончания разряда отключится сеть, конечно есть, но она ничтожно мала.
Ответить
0
panther26 #
А какой ток потребления без нагрузки?
Ответить
0
VIG #
Несколько некорректный вопрос: какой ток потребления без потребителя (нагрузки)?
Нагрузкой аккумулятора является преобразователь напряжения, который включается-выключается транзистором VT2. Если сетевое напряжение есть, то инвертор выключен. Ток потребления будет определяться током саморазряда аккумулятора + 1,3 мкА через R8 + доли мкА тока утечки входа АЦП - 0,1 мкА обратный ток Ueb VT2.
Если же Вы имеете ввиду работу инвертора без нагрузки, то я этим не интересовался.
Ответить
0
panther26 #
Если же Вы имеете ввиду работу инвертора без нагрузки
Ну да, это и имел ввиду. Долго не отвечал - праздники. За ответы спасибо
Ответить
0
сергей #
Внутренняя батарея 1850ма\ч, т.е. один заряд 3000ма\ч на один день=6часов вместо недели 5дней=15 000ма\ч упс
Ответить
0

[Автор]
VIG #
Извини, не понял твою арифметику. Может ответ найдешь в http://cxem.net/pitanie/5-283.php. Если не поможет, обращайся. Разберемся.
Ответить
0
ExE #
Способен ли этот блок поддерживать флешку в usb порту под напряжением? Флешка потребляет 1А при старте и 500 мА при работе. Флешка торчит в роутере и когда свет пропадает данные на ней повреждаются...
Ответить
0
Smelter #
Что это за флэшка то такая, с девичьей памятью? У меня флэшки ничего не забывают, даже если поудалять всё специально. Если флэшка забывает, то это не флэшка, это скорее RAM
Ответить
0

[Автор]
VIG #
В принципе может. Но нужно провод расчитать на этот ток и аккумулятор должен быть большой ёмкости. Он должен отдавать 5...3 Ампера. На сколько его хватит?
Ответить
0
ExE #
Аккумуляторы фирмы GP 2700mA,1.3V каждая...
Хотелось бы использовать одну или две.
П.С. В схеме применяется таймер который будет запитывать ее полминуты, дабы она нормально завершила работу, после спокойно обесточивать.
Ответить
0

[Автор]
VIG #
По времени может подойти. Но спасет ли это ситуацию? Не знаю. Если в процесе обмена информацией потухнет роутер, то он может испортить данные и на флешке. Может есть смысл подумать о бесперебойнике для роутера...
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется сила тока?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

iMAX B6 - зарядное для Lion, LiPo, LiFe, Pb, NiCd и NiMH аккумуляторов
iMAX B6 - зарядное для Lion, LiPo, LiFe, Pb, NiCd и NiMH аккумуляторов
Конструктор для сборки: предусилитель на лампе 6N3 Программатор Pickit3
вверх