Batterieladegerät mit Abwärtswandler

Ich entwerfe ein Blei-Säure-Ladegerät mit 3 Stufen. Für die 2. Stufe (Konstantspannungsstufe) wie es in der Literatur steht: Die an der Batterie anliegende Spannung muss temperaturabhängig sein. Also dachte ich daran, einen Abwärtswandler zu bauen. Der Mosfet wird vom IR2111-Treiber über einen PIC-Mikrocontroller PWM gesteuert (Schauen Sie sich die Schaltung an). Eingang = 18 V.

Als ich eine ohmsche Last (R = 3 Ohm oder 10 Ohm) verwendet habe, funktionierte die Schaltung sehr gut: Der Treiber funktionierte, die Ausgangsspannung ist flach (keine Welligkeit) und bis zu 15,5 V (bei einer Einschaltdauer von 95 %), die Strom beträgt bis zu 5 Ampere bei der 3 Ohm Last (ohne Überhitzung) ...

Wenn ich jetzt die Batterie als Last zum Aufladen verwende (ich habe eine entladene Batterie mit 12 V und einer Spannung von 9 V), funktioniert sie überhaupt nicht :( Die Ausgangsspannung wird von der Batterie vorgegeben, also finde ich Vout = 9 V. !!!Auch wenn ich das Tastverhältnis ändere, passiert nichts, der Treiber kann den Mosfet nicht ansteuern und (Vgs ist nicht quadratisch und gleich 9V: scheint mit der Batteriespannung zusammenzuhängen)

Es scheint, dass ich etwas hinzufügen muss oder .. ich weiß nicht .. ich Sie können mir helfen, ich werde sehr dankbar sein :)

Dies ist die Schaltung, die ich verwendet habe:

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Antworten (4)

Blei-Säure-Zellen haben einen sehr niedrigen Innenwiderstand. Eine auf 9 V entladene LA-Batterie verhält sich also wie eine 9-V-Spannungsquelle mit einem niederohmigen Widerstand in Reihe. Deshalb messen Sie am Ausgang 9V, wenn Sie die entladene Batterie anschließen.

Was in einem "richtigen" LA-Batterieladegerät passiert, ist, dass es in den Strombegrenzungsmodus wechselt, was bedeutet, dass es die Batterie mit einem vorbestimmten Strom , beispielsweise 1 A, lädt , bis die Batterie ausreichend geladen ist. Dann erfolgt die spannungsbegrenzende Aufladung.

Ich sehe in Ihrem Schaltplan keine Strombegrenzungsmaßnahmen. Das ist SCHLECHT. Ich würde niemals ein Batterieladegerät ohne Strombegrenzung entwickeln. Besonders für einen Schaltwandler, bei dem die Induktivität gesättigt werden kann und Ströme außergewöhnlich groß werden können.

Es kann sein, dass die Strombegrenzung in der 18-V-Versorgung liegt. Möglich, aber nicht so elegant. Es gibt viele Designs, die Spannungs- und Strombegrenzung in einer Lösung integrieren.

Oh, dass IR2111 nur ein Treiber ist! Meine Güte, ich hatte erwartet, dass es ein richtiger SMPS-Chip ist. Sie steuern also nur den MOSFET von einem Mikrocontroller aus per PWM? Bitte erwägen Sie die Implementierung eines ordnungsgemäß geschalteten Wandlers mit Spannungsrückkopplung und allem. Dies ist kein Design, das ich bauen würde.

Einige andere Bemerkungen:

Normalerweise ist kein temperaturgesteuertes Laden erforderlich, es sei denn, die LA-Batterie befindet sich in einer Umgebung, die sehr heiß oder kalt sein kann. Bei normaler Raumtemperatur reicht in der Regel eine maximale Ladespannung von 13,6 - 13,8 V aus.

Das Entladen einer 12-V-LA-Batterie auf 9 V ist nicht gut für die Batterie. Je niedriger die Spannung, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Batterie dauerhaft beschädigt wird (Sulfit auf den Platten). Ich würde nicht unter 11 V gehen, um die Batterie in gutem Zustand zu halten.

Für die Strombegrenzung weiß ich das ist nicht so elegant, aber ich habe ein Netzteil mit einer Strombegrenzung. Ja, IR2111 ist nur ein Treiber, und ich denke nicht, dass dies ein Problem darstellt, da er mit einer ohmschen Last ordnungsgemäß funktioniert. Eigentlich macht mir die Spannung der Batterie keine Sorgen, und ich weiß, dass eine auf 9 V entladene 12-V-Batterie schlecht ist. Wie erklären Sie sich also, dass, wenn ich eine Stromversorgung (13,5 V) direkt an der Batterie verwende, die Batterie die Spannung nicht auferlegt und der Ladevorgang funktioniert? Das Problem ist also, wenn ich den Buck verwende :(
Ja, IR2111 ist nur ein Treiber und ich denke nicht, dass es ein Problem darstellt, da es mit einer ohmschen Last richtig funktioniert. Wenn Sie das Problem nicht sehen, verstehen Sie nicht, wie ein richtiger Abwärtswandler funktioniert. Es gibt keine Spannungsrückkopplung in Ihrer Schaltung. Es gibt keine Möglichkeit, eine gesättigte Spule in Ihrem Schaltkreis zu erkennen. Was Sie bauen, ist ein "blinder" PWM-Generator mit einer Induktivität und einer Diode. Ich denke, es ist keine Überraschung, dass Sie nicht die erwartete Spannung erhalten. Natürlich funktioniert es mit einem Widerstand. Aber verhält sich eine Batterie genauso wie ein Widerstand?
Okay, vielleicht verstehe ich nicht, wie ein richtiger Buck-Konverter funktioniert! Okay, wie kann ich dieses Problem mit Rückkopplung lösen und ... um die erwartete Spannung am Ausgang zu erhalten. Können Sie mir bei den Änderungen helfen, die ich vornehmen sollte? Kannst du mir bitte einen Schaltplan geben?
So einfach ist das nicht! Was Sie wollen, ist, einen dedizierten Chip zu verwenden oder noch besser, ein Modul von ebay wie dieses zu bekommen: ebay.nl/itm/… Es hat zwei Einstellungen für Spannung und Strom. Es ist billig und wird die Arbeit erledigen.
Diese Antwort hat zwar gute Punkte, befasst sich jedoch nicht mit der Tatsache, dass die Boost-Obergrenze nicht genug aufladen kann.

In Ihrer Schaltung fehlt definitiv etwas, und das ist der Ladepfad für die Bootstrap-Schaltung. Idealerweise wird der Kondensator C3 aufgeladen, während der Schalt-MOSFET ausgeschaltet ist. Hier kann D3 eine solche Aufladung nicht leisten. Sie müssen nur dann einen alternativen Pfad für ein solches Laden bereitstellen, wenn die Boostrage-Spannung höher als Ihre Eingangsspannung wäre, um den MOSFET M5 einzuschalten.

Der Abwärtsregler hat 2 Modi für den Induktorstrom. Ccm - kontinuierlicher Strommodus und dcm - unterbricht den Strommodus. C3 benötigt während der Einschaltzeit der Diode D3 ausreichend Zeit zum Aufladen; Im DCM-Zustand bleibt dafür nicht viel Zeit und das Schalten von M5 stoppt, selbst bei einer Impulseingabe an den Treiber. Ich hoffe das hilft.

Um den Spannungsausgang des Abwärtswandlers zu regulieren, fügen Sie einfach einen Spannungsteiler zum Ausgang hinzu und lassen Sie diesen in den analogen Eingangspin Ihres Mikrocontrollers einlesen. Das Drosseln des Stroms kann mit einem Widerstand in Reihe mit der Batterie erfolgen, obwohl Ihr Netzteil ihn, wie Sie sagen, bereits vor der Buck-Umwandlungsstufe drosselt, sodass Sie alle gut sind! Nein, Sie müssen nichts bei Ebay kaufen, damit Ihr Setup funktioniert!

Batterieladegerät mit Abwärtswandler
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