Hide side buzení Mosfetu pro nabíjení AKU

Zdarec, mám problém s buzením Mosfet tranzistoru pro nabíjení akumulátoru. Jedná se o step down měnič napětí viz. obr_1. Chtěl bych nabíjet až 8A a spínací frekvenci 40 - 50 KHz.
Chtěl jsem použít N mosfet (IRL540N), jelikož N mosfety mají lepší vlastnosti jak P mosfety, ale zatím mé pokusy byly neúspěšné. Buď tranzistor spínal, avšak se značně zahříval nebo nespínal vůbec viz (obr.2).
Na obr.2 uvádím mé zapojení s polovičním můstkem, kde jsem zapojil pouze horní driver. Když jsem na výstup připojil žárovku, tak tranzistor spínal a vůbec se nehřál. Pokud jsem však připojil na výstup AKU, tak se tranzistor ani nesepnul.

Nemáte někdo nějaký nápad jaký driver a Mosfet bych měl použít tak aby Mosfet spínal s vysokou účinností?

předem díky


Možná zvětšit tu kapacitu pro nabíjení horní větvě. Netuším, kolik má ta 540 kapacitu gejtu ale aby to seplo, tak tam musíš mít rezervu.

Tím to právě asi nebude, protože když je na výstupu žárovka tak to spíná dobře. Kondenzátor pro nabíjení horní větve má 100 nF a kapacita hradla je cca 1 nF takže rezerva tam je. Problém bude s napětím toho akumulátoru protože nejde od nuly jak u žárovky.

A co dát před akumulátor diodu, aby se nevracelo napětí z něj do nabíječe?

máš to odzkoušené že to funguje, když se dá do série se zátěží dioda? mě budič shořel a nemám to teď na čem vyzkoušet.
Nicméně pokud bych tam dal diodu tak při 8 A už bude docela topit což se mi moc nelíbí

Už je to dlouho co jsem se zabýval nabíječkama, ale spíš mě nikdy nenapadlo to zkoušet bez ní. Při 8A se na ní protopí kolem 5,5W.

5,6 W je už pro mě moc. Nicméně když bych použil schottkyho diodu tak bych se mohl dostat na polovinu. Objednám součástky a vyzkouším :slight_smile:

Tady je aplikační poznámka: irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf
Sice to není přímo pro ten Tvůj budič, ale na str. 22, je to Tvoje schéma. Pokud jsi měl jako zátěž žárovku, tak jednak je to odporová zátěž a taky předpokládám, že neodebírala třeba 8A. Pokud tam zapojíš aku, tak proudové špičky můžou být až desítky ampér. A nebo napětí na aku je tak vysoké, že se P-mosfet málo nebo vůbec neotvírá. Na vstupu napájení musíš mít pořádnou kapacitu a zdroj musí být také co nejtvrdší. Co s týká tlumivky, měla by být na min. 10A a dioda pod mosfetem i na víc, např. BYV32-200. Protože je to schéma regulerní spínaný zdroj, mám dotaz, jak máš pořešeno PWM v závislosti na výstupním napětí a proudu. Může nastat situace, kdy např. dojde k přesycení tlumivky. Co se stane, když za provozu aku odpojíš? Není tam žádný odpor jako minimální zátěž naprázdno. Co zkusit řídit třeba upravený PC zdroj. Napětí i proud by byl dostatečný.

PS. Ještě mě napadlo, že v AR 8 a 9/1996, byla pulzní nabíječka z diskrétních součástek. Možná by jsi se tam mohl inspirovat. Mám ji postavenou a funguje. Ale nemá mcu :frowning:

A tady jsi se inspiroval?
https://forum.mcontrollers.com/t/nabijacka-s-atmega32/2285/1

…a kromě toho že ta tlumivka musí být správně proudově dimenzovaná, tak její indukčnost musí respektovat frekvenci pwm.

v te aplikační poznámce je přímo schéma co potřebuji. liší se pouze jiným budičem IR2125, který obsahuje vstupy ERR a CS. což by mohlo vyřešit můj problém.

Jinak neovládám P-mosfet ale N-mosfet a ani se nesepne při připojeném akumulátoru. Sepne se až když akumulátor klesne na napětí 9,4 V.

Na vstupu kapacitu zatím nemám jelikož jako zdroj chci použít nabíječku na notebook a ta se při přetížení vypne. když mám na vstupu kondenzátor tak se ihned vypne. ale chci tam zahrnout nějaký zpožďovací člen pro nabíjení té kapacity.

Tlumivku jsem navinul drátem 2 x 1 mm s 25 závity s indukčností cca 30 uH.

Co se stane když za provozu aku odpojím nevím. zatím jsem nevyřešil spínání mosfetu takže to nemám odzkoušené.

Napětí na aku měřím pomocí odporového děliče a proud měřím hallova senzoru. Podle toho upravím šířku pulzu.

na výstupu nemám zatěžovací odpor avšak tam bude signalizační LED.

Jak poznám že došlo k přesycení tlumivky? pokud by byla tlumivka přesycená tak by docházelo ke snížení účinnosti ?

Dej tam P-Mosfet a nekomplikuj si zivot.

To, že se Ti neotvírá mosfet, je tím, že potřebuje jisté minimální napětí mezi gate a source. U řady N-Mosfet se otevírá kladným napětím. Pokud není z řady TTL kompatibilní, potřebuje spínání do gate, řekněme 12V. Tobě jde do gate z budiče cca 15V, ale source mosfetu je posunut tím aku o jeho napětí také výše, řekněme na 12V. Fyzicky tak budič vůči GND spíná do gate napětí 3V. To je pro něj málo a buď nespíná vůbec nebo s velkými ztrátami a ještě blbě. Pokud klesne aku na 9,6V, jsou spínací pulzy již o velikosti ca 5,5V a začíná to žít. Jak psal kuto, dej tam P-Mosfet. Ten se otevírá při gate do GND. Ještě poznámka. Mezi gate a source se dává zenerka na cca 18V, protože u většiny mosfetů je tuším 20V max. napětí, jinak hrozí průraz hradla. I když Ty tam máš přímo budič mosfetu. Ale sichr je sichr.

PS. Teď jsem si všiml, že to napájíš 19,5V. Ale na situaci to nic nemění, protože budič máš napájen 15V.

Mikop: Ten posun spínacího ovládacího napětí řeší kapacita mezi Vd a Vs - ale musí se pravidelně nabíjet…

Zdravím po delší době. :slight_smile:
Budič se s připojenou baterií nezapne, protože se mu nenabije bootstrap kondík na hodnotu, která by odblokovala UVLO. Když totiž připojíš baterii, je na pinu Vs napětí +12V, na Vb asi 14.5V a Cb se tedy nabije na 2.5V. UVLO je dle DS kolem 9V. S připojenou žárovkou to funguje, protože v takovém případě je Vs=0V => Cb má 15V => UVLO se odblokuje a driver spíná.

Aby budič fungoval, je nutná jedna z úprav zapojení.
První, bezpečnější, možnost je zapojení odporu mezi Vs a GND, dále vložení diody do cesty k baterii (je vpodstatě jedno zda před L, mezi L a C nebo mezi C a Batt), která bude topit jak je zmíněno výše. Dioda zamezí přenosu napští baterie na Vs a odpor stáhne Vs k zemi, čímž umožní nabití Cb.

Druhá, velmi choulostivá při pokusech, je zapojení i dolního mosfetu. Toto řešení by sice mělo nejmenší ztráty, ale řízení driveru musí být bezchybné (-> nedoporučuji pro bastlení). Nesmí být otevřeny oba najednou, musí být mezi zavřením jednoho a otevřením druhého prodleva a žádný nesmí být otevřen moc dlouho (čas závisí na L, dovolených proudech a příslušném napětí).

No a do třetice mne napadá využít Lo výstup pro nabití Cb v době, kdy ještě horní driver nefunguje. Spojit vstupy Hin a Lin. Na Lo vložit kondik (100n). Mezi volný konec kondiku a Lo pin přidat diodu propustnou ve směru z Lo do kondiku. Ze společného uzlu přidaného kondiku a diody vést další diodu do Vb tak, aby propouštěla z uzlu do Vb.
Toto řešení by mělo být bezpečné a bez přidané ztráty na diodě z prvního návrhu.

Ještě postřeh z vedlejšího vlákna:
Q: co když někdo přepóluje baterii?
A: vypaří se dioda mezi zemí a tlumivkou. :slight_smile: Tudíž by tam bylo vhodné stejně tu přídavnou sériovou topící diodu vložit (nebo ji nahradit dalším fetem s příslušným řízením). Taky by měla nabíječka onu přepólovanou baterii být schopna zjistit, oznámit uživateli a nezapnout nabíjení.

Pokud je tlumivka vzduchová, tak se nepřesytí. V případě tlumivky s jádrem se po jeho nasycení bude dále chovat jako by ho neměla (od mezního proudu klesne indukčnost a proud bude stoupat mnohem rychleji než s jádrem, které přesycené není a buď se vypne ntb zdroj nebo něco shoří).

Radius: Při spínání horního mosfetu, což dle schématu má, musí být pin Vs připojen mezi source a tlumivku. Pak funguje ten kondenzátor boostrap mezi Vdd a Vc. Pokud má pin Vc na GND, pak se spínací napětí do gate odečte od napětí aku a nepojede to, viz Piityy. Maxim dej sem komplet schéma toho spínače a typ driveru.

Ja teda nevim do jakyho schematu koukas ale v tom prvnim to tak ma. Ten kond se nabiji v dobe kdy spodni diodou tece proud a je na ni ubytek do 1V. Nabije se odhadem na cca 15 - 2x 0.7 V (jedna dioda z napajeni, druha usmernovaci). Napeti na vystupnich svorkach je irelevantni…

Radius: Ano máš pravdu. Vycházel jsem z toho prvního obrázku. Na tom druhém to má dobře, ale moc mu to nefungovalo. Koukal jsem do do datasheetu irf.com/product-info/datashe … ir2125.pdf a myslím, že to funguje následovně, ale možná se pletu.
Bez připojeného aku je v klidu (rozpojený mosfet) na horním pinu boostrap kondenzátoru, tj. svorce Vb 15-0,6= cca 14,5V (vždy vůči GND) a na Vs je 0V. Pokud sepne mosfet je na Vs 19,5V. Potom je vůči Vb na Vs je -5V. Po rozpojení dojde ke kmitu cívky a zareaguje dioda pod mosfetem vůči GND. Na Vs je cca 0,6-1V, tím se přebije na opačné napětí boostrap kondenzátor na cca 14V a při přepólování cívky se vůči GND se k němu ještě přičte výstupní napětí za cívkou. Tzn., že na Vs (před cívkou) se neustále mění napětí. Jenže, když je připojený aku, vnáší skrze cívku na Vs svoje napětí jako stejnosměrnou složku a proto to zřejmě nechodí korektně. Rozkmit na pinu Vs není tak veliký, aby nabil boostrap kondenzátor. Proto zde doporučená oddělovací dioda za cívkou na výstupu. Tedy takto to chápu já. Pevně doufám, že správně. Pokud je to jinak, tak mě prosím opravte.

piityy: tu tvoji fintu s diodama a výstupem Lo jsem moc nepobral :slight_smile:
jinak odpor na zem z Vs jsem zkoušel ale nepomohlo to (možná jsem měl velkou hodnotu odporu).
odpor zabral až když jsem na Vs zapojil napěťový dělič a tím snížil napětí na Vs. Což vedlo asi k oklamání UVLO. mosfet začal spínat ale zahříval se (asi malé napětí na Cb)

upravil jsem schéma a myslím že by to tak mohlo fungovat viz. obr. přidal jsem na kondenzátor Cb měnič s oddělenou zemí jež jsem připojil na Vs a Vb což znamená že by tento kondenzátor měl být pořád napájený. Takhle nemusím řešit optočlen který by vnesl do zapojení zpoždění ani pokles napětí na aku a vždy bude Cb nabitý na 15 V.
Pokud vidíte nějakou krpu proč by mi to nemělo fungovat tak se prosím ozvěte :slight_smile:

do série s akumulátorem jsem dal pojisku na 10 A která se přetaví při přepolování aku (dioda by to měla tu chvilku vydržet)

Hele, vařím z vody. Zkus tuhle úpravu. Měl by se tím posunout Vs ke GND a boostrap kondenzátor by se mohl dostatečně nabít. Je to jen okamžitý nápad a třeba to úplná je kravina.