Зарядное устройство-приставка, т.е. зарядное устройство (ЗУ или ЗУ-приставка) не имеющее собственного источника питания.
Источником питания для устройства могут выступать ИИП, БП, трансформаторы, солнечные батареи, ветрогенераторы, аккумуляторы, бортсети транспорта, напряжением от 20 до 60 Вольт постоянного тока или от 18 до 42 Вольт переменного тока. Можно увеличить верхний диапазон, но для этого необходимо будет изменить номиналы комплектующих входного каскада и входное напряжение внутренних стабилизаторов напряжения на +12 и +5 В.
Зарядное устройство может работать в нескольких режимах:
- Заряжать/разряжать любые аккумуляторы, по выбранному, пользователем, алгоритму, токами и напряжениями, на каждом из этапов алгоритма, в диапазоне 0-40В и 0-50А. Разрядник до 18А, а при наличии внешней активной нагрузки, устанавливаемой вместо предохранителя F3 и замене номиналов токовых резисторов с 0.33 Ома на 0.15 Ома 10Вт, то до 40А.
- Выступать в роли лабораторного БП или программируемого источника питания, в диапазоне 0-40В и 0-50А.
- МРРТ-контроллер - заряд АКБ, когда источником является солнечные батареи или ветрогенератор (поддержано железом, но пока не реализовано в ПО)
- В холостую, быть включенным, но не выдавая на выход не чего - гальванически отключенная нагрузка и выключенный силовой преобразователь.
Алгоритмы заряда аккумуляторов:
- IUoU - поэтапная стабилизация, сначала тока ("I" - стабилизация тока) - этап основного заряда, до достижения, на клеммах АКБ, напряжения следующего этапа стабилизации по напряжению ("U" - стабилизация напряжения) - этап заряда при стабилизированном напряжении, стабилизация по напряжению удерживается до значения минимального зарядного тока ("о" - тока отключения), после отключения ЗУ, ожидается падение напряжения на клеммах АКБ до значения напряжения следующего этапа стабилизации напряжения ("U" - стабилизация напряжения) - этап хранения, удерживая значение напряжения на клеммах АКБ бесконечно долго, пока АКБ подключен к ЗУ. Если, на любом из этапов алгоритма, произойдёт отключение источника питания, то при возобновлении питания, ЗУ возобновит работу заданного алгоритма, с этапа, который был до выключения. Все программируемые значения токов, напряжений, алгоритма и его этапов хранятся в энергонезависимой памяти EEPROM.
- IUIoU - поэтапная стабилизация, сначала тока ("I" - стабилизация тока) - этап основного заряда, до достижения, на клеммах АКБ, напряжения следующего этапа стабилизации по напряжению ("U" - стабилизация напряжения) - этап заряда при стабилизированном напряжении, стабилизация по напряжению удерживается до значения зарядного тока следующего этапа стабилизации тока ("I" - стабилизация тока) - этап так называемой "добивки" и продолжается до тех пор пока напряжение на клеммах АКБ не достигнет значения ограничения напряжения или напряжение не будет расти в течении 2 часов, после чего происходит отключение АКБ от ЗУ ("о" - отключение), после отключения, ожидается падение напряжения на клеммах АКБ до значения напряжения следующего этапа стабилизации напряжения ("U" - стабилизация напряжения) - этап хранения, удерживая значение напряжения на клеммах АКБ бесконечно долго, пока АКБ подключен к ЗУ. Если, на любом из этапов алгоритма, произойдёт отключение источника питания, то при возобновлении питания, ЗУ возобновит работу заданного алгоритма, с этапа, который был до выключения. Все программируемые значения токов, напряжений, алгоритма и его этапов хранятся в энергонезависимой памяти EEPROM.
- IUo - тоже, что и в пункте 1, но без этапа хранения - АКБ отключается в конце заряда
- IUIo - тоже, что и в пункте 2, но без этапа хранения - АКБ отключается в конце заряда
- "Качели" - заряд с ограничением тока и напряжения, т.е. заряд заданным током, до заданного напряжения, с последующим отключением и ожиданием до заданного напряжения падения, далее по кругу (циклу), пока зарядный ток не упадет до заданного тока отключения.
- "Ассиметричный" - чередование, заряда заданным током, до заданного напряжения и разрядом заданным током, в соотношении времени заряд/разряд.
- Разряд заданным током, до заданного напряжения, при достижении которого напряжение стабилизируется, а ток уменьшается, до тех пор пока ток не упадёт до заданного значения.
- Комбинации алгоритмов - КТЦ (разряд заряженного АКБ + последующий заряд по алгоритму IUIo), три КТЦ подряд.
Схема зарядного устройства:
Схема подключения микроконтроллера:
Схема усиленного блока разряда (с увеличенным макс. током разряда):
Фото устройства:
Принцип работы устройства:
При включении устройства все ЦАП устанавливаются в нулевое значение, блокируются ШИМ-контроллер и драйвер полумоста, производится проверка, программно, нет ли не завершенных процессов, если есть включается их продолжение, если нет остаётся выключенным, программа (ПО) выходит в основное меню. Из основного меню пользователь задаёт значения напряжений и токов, для каждого из этапов, выбранного алгоритма работы с АКБ или указывает ток и напряжение для режима лабораторного БП. А так-же, из основного меню, пользователь может установить настройку даты и времени, откалибровать датчик тока и проверить работоспособность EEPROM.
Во время процессов работы МК задаёт, соответствующим ЦАП-ам, уровни напряжения, которые подаются на соответствующие ОУ-ошибки ШИМ-контроллера TL494 или ОУ разрядника. ОУ ошибки сравнивает уровни ЦАП-ов с уровнями поступающие с выходного каскада, выставляя соответствующую скважность ШИМ. Сигнал ШИМ поступает на драйвер полумоста IR2184 и поочерёдно включает/выключает ключи полумоста, с заданным мертвым временем. Тем самым обеспечивая работу синхронного понижающего DC-DC преобразователя (Чоппер). МК измеряет, при помощи АЦП, выходное напряжение, ток, напряжение источника, напряжение нагрузки, сравнивая с заданными значениями, пользователем, напряжений и тока, корректируя уровни заданных ЦАП-ов. МК отображает всю полученную информацию на дисплее, "в реальном времени". Пользователь во время процесса может корректировать значения заданных напряжений и тока. При возникновении не штатных ситуаций, МК отключает преобразователь, АКБ от ЗУ гальванически и информирует пользователя о, обрыве цепи АКБ, превышении значений напряжения или тока.
Пользователь самостоятельно может обновлять прошивку с компьютера по USB, при помощи программы AVRProg и бутлоадера в МК.
Схемы и прошивка (ПО) распространяются бесплатно только для индивидуального повтора, коммерческое использование запрещено.
Исходный код ПО (прошивки) не распространяется и является интеллектуальной собственностью Автора.
С Уважением Торопов Роман Юрьевич, г. Пермь.
Список радиоэлементов
Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Силовой блок устройства | |||||||
VDS1, VD1, VD3, D6 и D7 | Диод Шоттки | 60CPQ150 | 8 | Любые диоды, желательно шоттке, током более 50А, напряжением более входного и как можно меньшим прямым напряжением | Поиск в магазине Отрон | ||
D1 | Диод Шоттки | SR560 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
D2, D3 | Диод Шоттки | 1N5822 | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
VD2, VD4, D4, D5 | Выпрямительный диод | MUR120RLG | 4 | Поиск в магазине Отрон | |||
VT1, VT2, VT4 | Биполярный транзистор | BCR56 | 3 | Поиск в магазине Отрон | |||
VT3, VT5 | MOSFET-транзистор | IRFP4321PBF | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
IR2184 | Драйвер питания и MOSFET | IR2184 | 1 | Драйвер полумоста | Поиск в магазине Отрон | ||
TL494 | ШИМ контроллер | TL494 | 1 | ШИМ-контроллер | Поиск в магазине Отрон | ||
VR2, VR4 | DC/DC импульсный конвертер | LM2576HV | 2 | на +5В и на +12В | Поиск в магазине Отрон | ||
DA1 | Датчик тока | ACS758LCB-050B-PFF-T | 1 | двунаправленный Датчик тока на эффекте Холла +/- 50А | Поиск в магазине Отрон | ||
L1, L2 | Дроссель | 100 мкГн 3А | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
L3 | Дроссель | 30...60 мкГн 60А на частоте преобразования 95 КГц | 1 | ! | Поиск в магазине Отрон | ||
R11-R15, R17-R23, R25, R27, R29-R30 | SMD резисторы | 1% 0805 | 16 | 200R, 1K, 10K, 12K, 20K, 10M | Поиск в магазине Отрон | ||
R16, R24 | SMD резисторы | 5% 2512 | 2 | 5.6R | Поиск в магазине Отрон | ||
R26 | прецизионный резистор | 18КОм 0.05% | 1 | ! | Поиск в магазине Отрон | ||
R28 | прецизионный резистор | 2КОм 0.05% | 1 | ! | Поиск в магазине Отрон | ||
С24 | Конденсаторы электролитические | 10000мкФ * 63В | 2 | набор параллельных конденсаторов, при питании от стабилизированных источников - два по 10000мкФ*63В, в остальных случаях, выпрямленный пульсирующий ток - из расчета не менее 1000мкФ*63В на 1А нагрузки и паспортный ток одного конденсатора на их количество | Поиск в магазине Отрон | ||
С32 | Конденсаторы электролитические | 2700мкФ * 50В | 4 | 4-ре параллельных конденсатора Low ESR 4 ампера | Поиск в магазине Отрон | ||
C10, C16, C19, C30, C33 - C36 | SMD конденсаторы керамические | 0805 0.1мкФ | 10 | Поиск в магазине Отрон | |||
С28 | SMD конденсаторы керамические | 0805 1000пФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
C26 | SMD конденсаторы керамические | 1812 330нФ * 250В | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
C25, C31 | Конденсаторы пленочные с радиальными выводами | 330 нФ * 250В | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
C7 | Конденсаторы электролитические | 680 мкФ * 63В | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
C8, C18 | Конденсаторы электролитические | 1000мкФ * 16В | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
C27 | Конденсаторы электролитические | 10 мкФ * 16В | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
С29 | SMD конденсаторы эл. танталовые | 10 мкФ * 16В | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
С52 | SMD конденсаторы эл. танталовые | 1 мкФ * 16В | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
K1, K2 | Реле на одно переключение, 12В | 50А | 2 | электромагнитное, гальваническое переключение | Поиск в магазине Отрон | ||
Блок разрядника | |||||||
VT6-VT8 | MOSFET-транзистор | IRL2910PBF | 6 | Поиск в магазине Отрон | |||
R43-R45 | Резистор проволочный 5Вт | 0.33R | 6 | Поиск в магазине Отрон | |||
R40-R42 | SMD резисторы 0805 | 1КОм | 6 | Поиск в магазине Отрон | |||
R35-R37 | SMD резисторы 0805 | 100R | 6 | Поиск в магазине Отрон | |||
R39 | SMD резисторы 0805 | 3.9 КОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
R34 | SMD резисторы 0805 | 1 КОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
C37-C41 | SMD конденсаторы керамические | 100 нФ | 8 | Поиск в магазине Отрон | |||
Блок клавиатуры и дисплея | |||||||
WH2004A/B/D | LCD-дисплей 20 x 4 | WH2004A | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
R60 | SMD резисторы 0805 | 5.6R | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
C49 | SMD конденсаторы керамические | 100 нФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
R62 | Подстроечный резистор | 10 КОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
R7-R10 | SMD резисторы 0805 | 10 КОм | 4 | Поиск в магазине Отрон | |||
Кнопка тактовая | SWT-9 | 17 | Поиск в магазине Отрон | ||||
Блок управления (лудится и паяется припоем Sn96Ag04) | |||||||
ATmega1284P-AU | МК AVR 8-бит | ATmega1284P | 1 | 20 МГц | Поиск в магазине Отрон | ||
DAC1, DAC2 | ЦАП | DAC8830 | 2 | 16 бит | Поиск в магазине Отрон | ||
DAC3 | ЦАП | MCP4921 | 1 | 12 бит | Поиск в магазине Отрон | ||
IC1 | АЦП | ADS8341EB | 1 | 16 бит | Поиск в магазине Отрон | ||
VR1 | ИОН | REF195E | 1 | ! 5.000V +/- 2мВ | Поиск в магазине Отрон | ||
VR3 | ИОН | REF198E | 1 | ! 4.096V +/- 2мВ | Поиск в магазине Отрон | ||
VR5 | ИОН | REF192E | 1 | ! 2.500V +/- 2мВ | Поиск в магазине Отрон | ||
OP1, OP4-OP6 | прецизионный инструментальный ОУ | AD8554 | 1 | ! Нулевой дрифт | Поиск в магазине Отрон | ||
OP2, OP3 | прецизионный инструментальный ОУ | AD8552 | 1 | ! Нулевой дрифт | Поиск в магазине Отрон | ||
IC5 | ИС USB - UART | CP2102 или FT232RL | 1 | готовая плата с ё-бэй/али | Поиск в магазине Отрон | ||
IC3/IC4 | ИС RTC/EEPROM | DS3231/AT24C32 | 1 | готовая плата с ё-бэй/али | Поиск в магазине Отрон | ||
R2, R4, R58, R63 | SMD 0805 прецизионный резистор 0.01% | 1КОм | 4 | ! | Поиск в магазине Отрон | ||
R3, R5, R59, R61 | SMD 0805 прецизионный резистор 0.01% | 10 КОм | 4 | ! | Поиск в магазине Отрон | ||
R53, R56 | SMD 0805 прецизионный резистор 0.1% | 1 КОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
R54, R57 | SMD 0805 прецизионный резистор 0.1% | 20 КОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- zu_40v_50a_v11.zip (1843 Кб)
Комментарии (4) | Я собрал (0) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация