24 volt PWM shuntregulator, rev.1a

Scheman och tips för den mer händige.

24 volt PWM shuntregulator, rev.1a

Inläggav Bittämjaren 02 mar 2016 21:01

2016 08 12 ...OBS... Ny revision (1a)
Den här revisionen har stabilare reglering av spänningen

Det här är en regulator som skall kopplas parallellt över batteriet och fungera som maxspänningsbegränsning d.v.s. att spänningen över batteriet tillåts stiga upp till inställd nivå och avleda överskottsströmmen så att spänningen inte stiger mera. Överskottet shuntas över till ett motstånd.

Planerade egenskaper vid konstruktionsstart var
* Ställbar spänning c:a 23 - 30 V.
* Max ström c:a 50 A.
* Fjärrstyrd spänningsreglering.
* Switchad drift av PWM typ.
* God marginal på ingående komponenter för lång livslängd.
Det nya (rev.1a) kretsschemat ser ut så här

Shuntregulator_PWM_28V_M3L.jpg
Shuntregulator_PWM_28V_M3L.jpg (127.14 KB) Visad 2701 gånger

+B och -B är batterianslutningen
+R och -R är lastmotståndsanslutningen
+S och -S är fjärrstyrningen

Kopplingen är baserad på en vanlig PWM styrkrets IC2 för switchade nätaggregat. Arbetsfrekvensen är c:a 21 kHz för att vara utanför det hörbara området.
Utsignalen går genom ett strömförstärkarsteg Q4 och Q5 och driver gate'arna på tre parallella effekttransistorer Q1, Q2, Q3 som sedan driver det yttre effektmotståndet. Motståndet R11 och kondensator C13 är till för att öka stig och falltiderna i effekttransistorerna för att minska EMC nivåerna. Dioden D1 tar hand om ev. induktiva transienter som uppstår i motståndet med anslutningskablar. Lysdioden D2 lyser olika starkt beroende på hur mycket ström som switchas ut på motståndet, det ger en indikering på hur mycket ström som kommer ut till motståndet.
IC1 fixar rätt arbetsspänning till PWM kretsen samt ger drivning av lysdiod D3.
Nivåregleringen sköts av Q6, D4, D5 och alla komponenter runt dessa. Eftersom styrkretsen vill öka uteffekten när spänningen sjunker på sense (feedback) ingången så vänds signalen i Q6 så att effekten ökar på utgången när spänningen ökar istället.
D4 och D5 är valda så att temperaturstabiliteten med Q6 ska bli så bra som möjligt, jag mätte upp en förändring från 28,3 V vid 0 grader till 28,1 V vid +70 grader på mitt exemplar.

Fjärrstyrningen fungerar så här att en variabel ström från sensorn som mäter spänningen över batteripolerna går genom optokopplaren IC3 och sänker spänningen lite på Q6 emitter vilket gör att intälld spänningsnivå sänks lite (max några volt). Fördelen med detta är att om det blir avbrott på sensorkabeln så stiger spänningen till inställd maxnivå och skulle det felaktigt bli full ström från sensorn så sänks spänningen t.ex. 2V, ställs in med R29.
Ett ex. Spänningen är ställd på 28,7 V och den yttre sensorn är ställd på 28,4 V och regulatorn shuntar bort överskottet, så säger vi att sensorn får hicka och lägger ut full ström för att reglera ned spänningen då kommer spänningen att regleras ned till bara c:a 26,5 V, och batterierna (bly syra) kommer varken att laddas eller laddas ur.

R6 comp (ledningskompensering) är till för att kompensera spänningsfallet i anslutningskabeln till batteriet. Det är användbart när man inte har yttre sensor. Den fungerar så att vid nästan noll i shuntström har man t.ex. 28,4 V och vid 50 A har man t.ex. 27,9 V mellan +B och -B, då har man kompenserat bort 0,5 V spänningsfall i kabeln vid 50 A mellan batteri och shuntregulator och batteriet har samma spänning 28,4 V hela tiden.

Jag har kört lite tester med upp till 50 A shuntström och det verkar som att den fungerar som beräknat och detta är prototyp nummer 3 (rev.1a) som beskrivs här.
Senast redigerad av Bittämjaren 12 aug 2016 16:32, redigerad totalt 5 gånger.
Är det inte elektriskt !?!... Då är inte jag inblandad
Användarvisningsbild
Bittämjaren
 
Inlägg: 281
Blev medlem: 23 maj 2013 19:15
Ort: FRISTAD

24 volt PWM shuntregulator

Inläggav Bittämjaren 02 mar 2016 22:31

Jag får väl visa lite bilder på bygget också

Effekttransistorerna monteras
PWM28m2_1i_L.jpg
PWM28m2_1i_L.jpg (77.48 KB) Visad 4080 gånger

Värmeledande pasta på båda sidor om glimmerskivan.
...

Närbild på montaget
PWM28m2_1m_L.jpg
PWM28m2_1m_L.jpg (97.75 KB) Visad 4014 gånger

Kortslut alla benen på transistorn och dubbeldioden (närmast i bild) tills bygget är klart och är monterat i lådan.
Och som vanligt blir det lite för mycket värmeledande gegga vilket man kan se på det som pressas ut under komponenten och det som tittar fram under kanten på glimmerskivan.
...

Här är kretskortet med styrkrets monterat i skruvplinten
PWM28m2_2c_L.jpg
PWM28m2_2c_L.jpg (107.23 KB) Visad 2698 gånger

Notera hur den värmeledande pastan brer ut sig
...

Allt monterat i lådan
PWM28m2_4d_L.jpg
PWM28m2_4d_L.jpg (133.29 KB) Visad 4020 gånger

Alla blå kablar är inbördes lika långa, likadant med de bruna och röda kablarna, för att det ska bli så lika fördelning av strömmen som möjligt mellan transistorerna.
...

Regulatorn måste provas också, här har vi testriggen kopplat till ett 0,72 ohm motstånd (från Göran) här skymtar även den stora elektrolykondensatorn längst ned i lådan.
PWM28m2_testrigg_L.jpg
PWM28m2_testrigg_L.jpg (105.99 KB) Visad 2696 gånger

"varvmätaren" visar nästan 6000rpm det betyder här nästan 40A shuntström, man tar det vridspoleinstrument man har, bra instrument när man ska mäta PWM reglerad spänning..
Det syns lite annat också men det är "ointressant" här. :wink:
Senast redigerad av Bittämjaren 12 aug 2016 18:09, redigerad totalt 4 gånger.
Är det inte elektriskt !?!... Då är inte jag inblandad
Användarvisningsbild
Bittämjaren
 
Inlägg: 281
Blev medlem: 23 maj 2013 19:15
Ort: FRISTAD

Re: 24 volt PWM shuntregulator

Inläggav Bittämjaren 03 mar 2016 23:30

Komponenter som kan avvika från schemat till det här bygget

R2 , 15 ohm ; Kan ersättas med en säkring 100 - 500mA
C13 ; Ska ändras till 100nF, står 220nF i schemat
Senast redigerad av Bittämjaren 28 apr 2017 18:06, redigerad totalt 2 gånger.
Är det inte elektriskt !?!... Då är inte jag inblandad
Användarvisningsbild
Bittämjaren
 
Inlägg: 281
Blev medlem: 23 maj 2013 19:15
Ort: FRISTAD

Re: 24 volt PWM shuntregulator

Inläggav Mogge 15 mar 2016 22:07

Intressant,
Byggde nåt liknande tidigare i vinter med ett SSD-relä och en LM431 shunt.

Varför kortsluter du benen på transistorerna under bygget?
- Absolut
Mogge
 
Inlägg: 63
Blev medlem: 15 mar 2015 18:02

24 volt PWM shuntregulator

Inläggav Bittämjaren 19 mar 2016 15:37

För att inte stressa MOS-transistorn under bygget med urladdningar av statisk elektricitet.
Gate'n på transistorn kan suga upp elektriska laddningar bara genom att stå och titta på den på flera meters avstånd. Nu är visserligen gate'arna på dessa transistorer skyddade med integrerade zenerdioder, men för kraftiga statiska laddningar kan ge latenta skador som visar sig flera år senare vid normal användning.

Det är inte kul när grejerna någon gång i framtiden går sönder helt plötsligt utan synbar anledning p.g.a. oförsiktig hantering vid bygget.
Senast redigerad av Bittämjaren 12 aug 2016 18:13, redigerad totalt 1 gång.
Är det inte elektriskt !?!... Då är inte jag inblandad
Användarvisningsbild
Bittämjaren
 
Inlägg: 281
Blev medlem: 23 maj 2013 19:15
Ort: FRISTAD

Re: 24 volt PWM shuntregulator

Inläggav Göran 29 jun 2016 10:22

Tjusigt! :wink:
Användarvisningsbild
Göran
 
Inlägg: 4398
Blev medlem: 24 mar 2007 16:45
Ort: Vilhelmina

24 volt PWM shuntregulator, rev.1a

Inläggav Bittämjaren 12 aug 2016 18:08

Detta är nu den förbättrade versionen (rev.1a).
Det som återstår att mäta är temperaturdriften, fjärrstyrningen, överströmtålighet, stabilitet vid låg belastning, temperatur i kylprofilen, olika värden på en del ingående komponenter o.s.v,... när ska man hinna med allting :?:
Är det inte elektriskt !?!... Då är inte jag inblandad
Användarvisningsbild
Bittämjaren
 
Inlägg: 281
Blev medlem: 23 maj 2013 19:15
Ort: FRISTAD


Återgå till Elektronik

Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Inga registrerade användare och 1 gäst