Перейти к содержимому


Фотография

  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 7

#1 Fuser

Fuser
  • Старшина

  • PipPipPipPip
  • Группа: Пользователь*
  • сообщений 110
    • Любимый состав:Флеш
    • Пол:Мужской
    • Возраст:31
  • Регистрация: 05-April 14
  • 0 баллов предупреждения

Отправлено 29 July 2015 - 03:43

хочу представить вам простой понижающий преобразователь для электролиза, для тех, кто имеет мощный трансформатор, но
с неподходящим напряжением на выходе. преобразователь спроектирован из доступных и широко распространенных деталях, его
способен повторить практически любой, способный держать в руке паяльник. схема проста, и настройки абсолютно не требует.
единственная деталь в нем, которая требует приблизительного расчета и самостоятельного изготовления - это силовой дроссель, который может
быть намотан на практически любом подходящем по мощности ферритовом магнитопроводе с зазором, либо на кольце из распыленного железа
(желто-белое кольцо, такие установленны в выходной части компьютерных БП).
программу для расчетов дросселей(также трансформаторов, и много другого) можно скачать тут: http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=33756&sid=16eb1b0272c5d465c87411d2ccc11e45  в скачанном пакете выбрать - Booster / Booster ring(для кольцевого сердечника)

 

технические данные:
-рабочее напряжение - от 10в до 32в.
 путем минимального изменения схемы, максимальное входное напряжение можно поднять хоть до 100в.(ессно с заменой всех силовых элементов на соотв. напряжение)
-выходное напряжение - от 3в до 50%входного(связано с особенностью работы контроллера, но при необходимости можно добавить пару деталей, т.н. "slope compensation" и диапазон макс. выходного напряжения расширяется вплоть до 100% от входного, хотя в данном случае этого не требуется, по этому пренебрег)
-стабилизация напряжения на выходе
-контроль (ограничение) максимального тока на выходе (защита от КЗ)
-приличный КПД, который в диапазоне расчетной индуктивности дросселя достигает 85-90%.

a0301e6031dbeb623bc97dec6b5f8fb6.jpg

 

целью моей разработки было
-во-первых, как я уже писал, возможность задействовать практически любой силовой трансформатор для получения больших значений тока
при низких напряжениях, что само по себе обычно является проблемой, т.к. обмотки трансформатора для этого должны быть из очень толстого провода, и все равно будут
перегреваться, и требовать расхода больших мощностей на охлаждение, не говоря уже о геморрое с разборкой-перемоткой..  
-а во-вторых, уменьшить потери мощности на выпрямителе. т.к. рассеиваемая на выпрямителе мощность
зависит практически прямо пропорционально от проходящего через него тока, и не зависит от напряжения, то следует логический вывод, что при одной и той же мощности выгодней использовать на входе более высокое напряжение, чем ток.
напрмер: мост из диодов шоттки, с прямым падением на нем 1.1в. на нагрузке нам требуется мощность 100вт. и 4вольта на выходе,
тогда: 100/4=25А
1.1в*25А=27.5ватт рассеиваемой мощности на выпрямителе!
а теперь 100вт, но уже 30вольт(с преобразователем)
100/30=3.3А
1.1в*3.3А=3.6ватта. разница в 7.5раз.

по этому основное применение преобразователя для конкретно электролиза я вижу в диапазоне входного напряжения 20-30вольт.
конечно, если учесть общий КПД, преобразователя и выпрямителя в сумме, то разница будет не такая уж и большая, но как я уже говорил, основной целью была возможность
свободной регулировки напряжения, и ограничения максимального тока / защита от КЗ. помимо того, эту схему можно использовать практически в любых целях, например для запитки большого кол-ва светодиодов в освещении...

 

принцип работы подробно расписывать не буду, иначе это займет несколько страниц.

вкратце - стабилизация напряжения выполнена на обратной отрицательной связи с выхода через обычный оптрон PC817, и регулируется правым подстроечником верхний порог ограничения тока изначально задается составным токосенсорным резистором в истоке транзистора, а регулируется(понижается) практически до 0 левым по схеме подстроечником в цепи обратной связи.

практические замеры КПД:
                          load= 0.23ohm
IN                                        |    OUT                               KPD
13.75v   3.45A     P=47.5    |    3V 13A          P=39         82%
11,88v    6,75A    P=80       |    4V 17.5A       P=70         87%
11.5V     8.45A    P=97.2    |    4.5V 19.56A   P=88         90%
14.2V       8.5A    P=120.7  |    5V  21.7A      P=108        90%
12.7V       9.5A    P=120    |    5V  21.7A       P=108        90%
12V        12.5A    P=150    |    5.5V 23.9A     P=131.5     87%
14.9V       9.8A    P=146    |    5.5V 23.9A     P=131.5     90%
13.7v     13.6A    P=186     |    6.14v 26.4a   P=162         87%
 
29.5v    2.94a    P=86.7    |    4V 17.5A         P=70          81%
28.7v    3.68a    P=105.5  |    4.5v 19.5a       P=88          84%
30v       4.5a      P=135     |    5.1v  22.1A      P=112        83%
28.6v    5.36a    P=153     |    5.51v 23.5a     P=129.5     84.5
30v        6.2a    P=186      |    6.15v 26.2a     P=161        86.5
28.8v     7.2a    P=206      |    6.51v 27.7a     P=180        87%

 

дроссель, с которым проводились замеры был расчитан на номинальный ток 25-30А.
по данным замеров(не буду утверждать что все замеры идеальны) видно, что при приближении данных к расчетным, кпд повышается.

замеры не включают в себя потери на выпрямителе, т.к. целью было прикинуть кпд исключительно преобразователя.

более низкоомной нагрузки под рукой не оказалось, по этому для бОльшей мощности на выходе я просто повышал напряжение.

если кому интересно - могу потом поискать еще нихрома, и нагрузить поболее ампер на 4вольтах...

самой "горячей" частью преобразователя является обратный диод, его, и выпрямитель нужно обязательно устанавливать на радиатор.

 

bc1406faae69cbfacf70443294f0b809.jpeg

тут внизу видно красную от нагрева нагрузочную проволоку, больше мощность добавлять я поопасался,

т.к. кулер для охлаждения всего этого хозяйства не подключал.

f10861de306ee2a3b55881c71845efb0.jpeg

 

могу выложить печатку по которой я делал, правда в ней есть пара стратегических ошибок: для входного выпрямителя я установил 1 конденсатор 10000мкф, который при большой нагрузке грелся из-за неважного ESR. вместо него надо ставить несколько штук поменьше, как и на выходе. и еще изначально я сдуру воткнул на входе обычный высоковольтный выпрямительный мост 600в 6А, который ОЧЕНЬ сильно грелся даже на радиаторе, и для экспериментов пришлось вместо него навесом собирать мост из шотток отдельно. позже эти моменты я проработаю, и если этот проект кого-нить заинтересует, выложу доработанную печатку.

вопросы-обсуждения-критика приветствуются.... :)


  • 3

#2 V205

V205
  • Лейтенант

  • PipPipPipPipPip
  • Группа: Пиротехник
  • сообщений 273
    • Любимый состав:Огни
    • Пол:Мужской
    • Возраст:45
  • Регистрация: 04-November 13
  • 0 баллов предупреждения

Отправлено 29 July 2015 - 04:49

Похвально но сильно сложно , для электролиза не обязательно делать стабилизированный БП .

 Достаточно наделать отводов от вторички транса , поставить галетник и мост с диодами шотки.

Если уж и заморачиваться со сложным БП тогда гораздо полезнее для электролизера , сделать блок питания с автоматической регулировкой тока от заданной температуры электролита , например повысилась температура -ток упал и т д .( хотя лучше просто продумать охлаждение) Потом не мало важно , так как электролиз это процесс долгий, сделать либо резервный источник на АКБ либо , аварийное поднятие электродов , либо на крайняк сигнализацию при пропадании питания. У меня на пару часов тупо рубанули 220 , когда я не был дома , платинированный титановый анод и  отвалился . 


Сообщение отредактировал V205: 29 July 2015 - 05:04

  • 0

#3 Alex_klg

Alex_klg
  • Ефрейтор

  • PipPip
  • Группа: Пользователь
  • сообщений 10
    • Любимый состав:Огни
    • Пол:Мужской
    • Возраст:36
  • Регистрация: 02-July 15
  • 0 баллов предупреждения

Отправлено 01 August 2015 - 01:04

Не очень то и сложно - типовая схема уцешки, все кроме силы в коробок поместится. А навороты довесить да прислюнить ко входу усилителя ошибки дело нехитрое.

Просто нужно конкретное тз - чего как пасти и по чем рубить или загинать))

Переделать оное в источник тока несложно, один копеешный операционник прибавится да датчик тока.

 

Насчет транса с отводами и Шоттки мостов на низких напряжениях... такие вторички надо Мотать самому, толстыми косицами и КПД выйдет замечательно низким. Поэтому в компах делают служебные источники для процов и т.п. пожирателей при низких Uпит.

 

Имхо нормальный зачин, а сервисные фичи.. подскажите - и прилипнут)

 

Критика.

Транзюк лучше из серии 37хх поглядеть, шшелкать пошустрей будет и станет похолоднее)

 

Мой вариант до 5-8А:

http://www.ebay.com/itm/KIM-3R35-DC-DC-Step-down-Power-Converter-Module-Input-18V-40V-Output-3-3V-/201394656634?hash=item2ee40e957a

Вскрывается хрень легко (скальпелем по периметру), в обратную связь лепим свои навороты и все на радиатор.

А можно припаять ключики поядренее штатных и ток подрастить до 15-20А без чудес и бубнов.

Камень потянет и такое) это же синхронник!


  • 0

#4 Fuser

Fuser
  • Старшина

  • PipPipPipPip
  • Группа: Пользователь*
  • сообщений 110
    • Любимый состав:Флеш
    • Пол:Мужской
    • Возраст:31
  • Регистрация: 05-April 14
  • 0 баллов предупреждения

Отправлено 01 August 2015 - 04:38

источник тока для электролизера, по моему мнению, не очень вариант, случись где обрыв или электроды разойдутся, источник тока будет повышать напряжение, пока не скомпенсирует разницу, а электролит при этом может спокойно закипеть...

по этому я и обмозговывал не ИСТОЧНИК тока, а регулируемый ОГРАНИЧИТЕЛЬ МАКСИМАЛЬНОГО тока, который при КЗ ограничит ток на максимальном заданном уровне, но вместе с тем при обрыве или разъехавшихся электродах не даст напряжению вырасти выше порога стабилизации.

 

добавить авторегулировку по температуре элементарно..  1 термистор на 10к между + выхода и управляющим электродом 431й... но на мой взгляд только добавит геморру с установкой необходимого напряжения/температуры, пока ячейка выходит на режим...

добавлять навороты и фичи, можно до бесконечности, моей же целью был максимально простой, эффективный, не требующий настройки, легкий в повторении блок.

 

ключ в этой схеме едва теплый, смысла искать замену копеечному и распространенному элементу не вижу... УЦ способна легко прокачать до 3 таких ключей одновременно, без заметных потерь по динамике.

вообще, по замене элементов - в начале уже писал, что упор делается на распространенность, доступность и дешевизну деталей...

про синхронник я тоже думал, т.к. основной греющийся элемент в схеме - обратный диод шоттки на 30А. но при переделке в синхронник схема становится неоправданно сложной, и при этом теряются все достоинства блока - простота, повторяемость, отсутствие необходимости настройки...

 

по поводу блока на TPS40057 - микра хороша, но исключительно для своего диапазона... ключики сильно поядреней туда не пихнешь, т.к. ее встроенный драйвер по даташиту выдает всего 0.1А(против 1А у UC384x).  ну т.е. пихнуть-то можно, только толку не будет, будут также(если не больше) греться, но уже от динамических потерь при дооооолгом открывании/закрывании.

найди у продаванов преобразователь, который будет способен РЕАЛЬНО отдавать 30А+ тока, в штатном режиме, и чтобы его стоимость лежала в пределах 5-10баксов, думаю тебя многие на форуме будут на руках носить)

 

 

Похвально но сильно сложно , для электролиза не обязательно делать стабилизированный БП .

 Достаточно наделать отводов от вторички транса , поставить галетник и мост с диодами шотки.

Если уж и заморачиваться со сложным БП тогда гораздо полезнее для электролизера , сделать блок питания с автоматической регулировкой тока от заданной температуры электролита , например повысилась температура -ток упал и т д .( хотя лучше просто продумать охлаждение) Потом не мало важно , так как электролиз это процесс долгий, сделать либо резервный источник на АКБ либо , аварийное поднятие электродов , либо на крайняк сигнализацию при пропадании питания. У меня на пару часов тупо рубанули 220 , когда я не был дома , платинированный титановый анод и  отвалился . 

насчет отводов от транса - для кого как, лично мне, если схема заведомо рабочая, проще развести и вытравить плату, чем разбирать-перематывать... лень-двигатель прогресса). где искать галетник на такой ток, и как он будет выглядеть мне даже представить страшно, и выходное напряжение/ток будут сильно зависеть от напряжения в сети 220, тем более если у вас сеть нестабильна.

по поводу резервирования питания элементарно - подсоединяем на вход преобразователя аккум,(или 2 последовательно, если питание 26-32В) через блокирующий шоттки+резистор параллельно.

в таком включении аккум будет постоянно подзаряжаться через резистор(ток будет зависеть от номинала), а в случае пропадания 220 подменит собой входной транс до момента включения 220, или полного истощения аккума :) в общем натуральный УПС получится)


Сообщение отредактировал Fuser: 01 August 2015 - 05:09

  • 0

#5 Roman

Roman
  • Полковник

  • PipPipPipPipPipPipPip
  • Группа: Пользователь*
  • сообщений 566
    • Любимый состав:Огни
    • Пол:Мужской
    • Возраст:0
  • Регистрация: 14-January 14
  • 0 баллов предупреждения

Отправлено 01 August 2015 - 05:01

Зачем переключать под током?

Отключил, переключил, включил.


  • 0

#6 Darknew

Darknew
  • Подполковник

  • PipPipPipPipPipPipPip
  • Группа: Опытный Пиротехник
  • сообщений 495
    • Любимый состав:Огни
    • Пол:Мужской
    • Возраст:23
  • Регистрация: 01-November 13
  • 0 баллов предупреждения

Отправлено 03 August 2015 - 11:27

Fuser

товарищь :) вот только один минус это то что управление по первичке, что сильнее греет воздух, и токовый шунт во вторичке через который идет большой ток, токовый шунт лучше заменить на настоящий 0.75мв шунт, дросселек тоже надо толстый очень,

 

я собрал и пользую стабилизатор тока с параметрами 6,5В 50 А, сделан специально для электролиза, спаренный стабилизатор тока\напряжения, что не даст выйти напряжению за некую отметку

 

стабилизатор ток нужен, но у него максимальное напряжение должно быть ограничено 

тем кому не нужен стабилизатор тока могут использовать латр, куда проще все


  • 0

#7 Fuser

Fuser
  • Старшина

  • PipPipPipPip
  • Группа: Пользователь*
  • сообщений 110
    • Любимый состав:Флеш
    • Пол:Мужской
    • Возраст:31
  • Регистрация: 05-April 14
  • 0 баллов предупреждения

Отправлено 03 August 2015 - 13:37

Управление по вторичке* :) сделано для пущей безопасности и надежности..
токосенсор всего 0.025 ома, набран из 2ваттных 0.1ом резисторов, при выходном напряжении 4в и 30а
и входном 30в, на резисторах рассеивается
30а*0.025ом/(30в/4в)=3ватта.... не так уж и много..
Причем ничего не мешает для бОльших токов сделать токосенсор вплоть до 0.01 ома... правда в этом случае регулировка ограничения на малом токе думаю будет работать нестабильно...
с стандартным шунтом 75мВ не обойтись без операционников, доп. расчетов и калибровки-настройки, что опять таки усложняет схему ради эфемерной выгоды в 3-4 ватта..
По поводу дросселя уже писал - легко наматывается практически на любом силовом сердечнике из компового БП. С 2х желто-белых колец легко можно снять 30-35а. расчитать и поставить дроссель помощней, запараллелить обратный диод еще таким же - и можно будет думаю снимать и 50а.
Твои разработки читал и изучал.. серьезная работа, на мой взгляд даже слишком :) врядли кто без опыта сможет такое повторить и отладить...

Сообщение отредактировал Fuser: 03 August 2015 - 13:52

  • 1

#8 Darknew

Darknew
  • Подполковник

  • PipPipPipPipPipPipPip
  • Группа: Опытный Пиротехник
  • сообщений 495
    • Любимый состав:Огни
    • Пол:Мужской
    • Возраст:23
  • Регистрация: 01-November 13
  • 0 баллов предупреждения

Отправлено 03 August 2015 - 13:56

разработки не мои а ELMISa, я только повторил его наработки, и они работают :)


  • 0


Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 анонимных