расчёт LC-фильтра для зарядного с ШИМ-выходом

[prv1984]

Здравствуйте, уважаемые пользователи сайта "РАДИОКОТ". Помогите пожалуйта решить проблему расчёта параметров LC-фильтра для проектируемого зарядного устройства. Имеется ввиду следующее:

Хочу сделать зарядное устройство от ветрогенератора на базе микроконтроллера ATMega16. Логика работы контроллера сводится к регулировке скважности ШИМ выхода в зависимости от увеличения или уменьшения оборотов ветрогенератора. То есть на выходе контроллера стоит полевой транзистор, который будет открывается от 0 до 100%. Так как заряд импульсным током негативно сказывается на сроке службы аккумуляторных батарей, во всех промышленных установках после полевого транзистора стоит LC-фильтр, который сглаживает выходной сигнал ШИМ. Я ниразу не сталкивался с расчётом подобного фильтра, поэтому прошу Вашей помощи.

Параметры устройства следующие:

Частота ШИМ: 62,5 кГц (скважность от 0 до 100%)
Максимальный ток заряда: 20А
Аккумуляторы: 48В 200Ач

[Пилот]

Обычно LC-фильтр применяется когда нагрузка особо требовательна к качеству питания, но аккумулятор это не усилитель. Зачем ему это? Несколько конденсаторов парралельно чтобы выдерживали ток пульсаций должно хватить. Стоп... Вы чтоли хотите просто транзистор и все??? Кто ж так делает, импульсный преобразователь всегда имеет элементы, накапливающие энергию. Смотрите первую тему в ветке, там есть программа расчета чопперного преобразователя (booster называется, считает и бустер и чоппер кстати)

[RomanT]

Стоп... Вы чтоли хотите просто транзистор и все??? Кто ж так делает

Согласен с Пилотом и со Старичком51, который меня, со "Слон"-ом, вовремя направил в правильное русло.
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=695505#p695505
А именно - нельзя использовать, напрямую, ШИМ-сигнал МК, для преобразователей,
нужно использовать внешний шим-контроллер с преобразователем, к примеру чоппер:

Максимальный ток заряда: 20А
Аккумуляторы: 48В 200Ач

Тоже сейчас занимаюсь данным вопросом, родилась такая схема: http://yadi.sk/d/NLqw22sf82LBu
правда пока ориентировался на 24В,
интересно какой ты источник использовал/собираешься, этож надо минимум =70В

[prv1984]

интересно какой ты источник использовал/собираешься, этож надо минимум =70В

В качестве источника будет использоваться ветрогенератор. Программа на МК измеряет увеличение или уменьшение его оборотов и в зависимости от этого регулирует скважность на ШИМ-выходе и при этом следит за параметрами АКБ. С логикой в симуляторе всё вроде бы хорошо - проблема только в реализации силовой части.

[RomanT]

Программа на МК регулирует скважность на ШИМ-выходе.

Не надо так делать
- Делайте на внешнем ШИМ-контроллере с импульсным преобразователем,
а уже этим ШИМ-контроллером управляйте с МК, относительно измеренных параметров.

Подобный вопрос возник в теме для новичков: http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php? ... 6#p1765946

[Пилот]

Нагрузка будет потреблять одинаковый ток все время? Если нет то присоединяюсь к советам по поводу отдельного ШИМа, пока МК среагирует чего-то может случиться
Да и вообще зачем МК? За оборотами следить для чего? Надо выход стабилизировать и все (я так понимаю давать стабильную напругу и ограничивать ток в случае сильно разряженых батарей). Специализированные микросхемы для того и созданы вроде бы

[prv1984]

Дело всё в том, что данное устройство предназначено не только для заряда АКБ, а ещё и для стабилизации частоты вращения ветрогенератора. На один из портов МК будет подаваться информация о частоте вращения генератора. Если частота вращения увеличивается, то на выходе ШИМ скважность должна уменьшаться, тем самым нагружая ветрогенератор и выдавая на аккумулятор немного больше тока (но в разумных пределах). Точно также будет происходить и обратное: если частота вращения ветрогенератора будет уменьшатся, мы должны автоматически увеличить скважность, тем сымым давая генератору раскрутиться ввиду уменьшения тока на нагрузку (аккумулятор).
Таким образом сигнал ШИМ будет постоянно дрейфовать то увеличивая, то уменьшая скважность от 0 до 255. Если для этого нужно использовать tl494, то подскажите, как правильно её управлять с контроллера для решения моих задач.

[RomanT]

Дело всё в том, что данное устройство предназначено не только для заряда АКБ, а ещё и для стабилизации частоты вращения ветрогенератора.

Тем более.

Если для этого нужно использовать tl494, то подскажите, как правильно её управлять с контроллера для решения моих задач.

Так же, ШИМ с порта фильтруешь RC-фильтром и подаёшь уже постоянным уровнем на ОУ-ошибки tl494, тем самым задавая выходное U или I
Выше я давал ссылку на свою схему, там эта часть есть http://yadi.sk/d/NLqw22sf82LBu

[prv1984]

Спасибо конечно за схему, ну ведь хочется не просто передрать идею, а разобраться что к чему...

[RomanT]

Ну выстригаешь из схемы нужное и всё ...



Там где потенциометр - вместо него ШИМ от МК, через RC-фильтры

[prv1984]

Спасибо за ответ. Я так понял, что при изменении уровня на входе tl494 от 0В до 5В скважность на выходе tl494 будет изменятся от 0 до 100%? А можно ли взглянуть на параметры RC-цепочки с выхода контроллера?

[RomanT]

третий раз чтоль ссылку дать ? http://www.ingineer.ru/vaz/image/zu/new ... 4_14_6.jpg

[prv1984]

Ещё раз спасибо за схему. А как её можно адаптировать под 48В аккумулятор и как правильно раситать выходной дроссель?

[RomanT]

А как её можно адаптировать под 48В аккумулятор ?

ставите мосфеты на 150 Вольт - irfp4321, драйвер на больший ток - IR2184,
резисторы на затворах поменьше - ом на 8, резистивный делитель обратной связи на 1/14 (39К и 3К),
что даст при опорных до 5 вольт - на выходе до 70 Вольт , что даст до 2.75 Вольта на банку (24*2.75=66В)

и как правильно раситать выходной дроссель?

Это в тему с программами расчета, там к старичку51

[prv1984]

Позвольте узнать, почему отличаются номиналы радиоэлементов обвязки tl494 в приведённом вами фрагменте схемы и в целой схеме?

[prv1984]

RomanT, решил позаимствовать из Вашей схемы датчик тока ACS758xCB-50В. Помогите решить проблему расширения диапазона измерений с датчиком тока ACS758xCB-50В. Имеется ввиду следующее:

Необходимо связать ATMega16 и датчик тока ACS758xCB-50В с выводом результата на LCD. Как я понял, данный датчик позволяет мерить постоянный и переменный ток в пределах от -50А до +50А. В моем случае необходимо измерять постоянный ток. Согласно datasheet на датчик, при нулевом токе напряжение на его выходе составляет Vcc/2 (в моём случае 5В/2=2.5В).
Датчик имеет разрешение 0,04В на 1 Ампер., т.е. 2,5В=0А, 2.54В=1А, 2.58В=2А и т.д. АЦП микроконтроллера может измерять с точностью 5/1024 = 0,005В при опорном напряжении 5В. Следовательно для датчика это будет 0,005/0.04 = 0.125А или 125мА. Как можно сделать так, чтобы измерения производились с шагом менее 125мА, например 10мА или хотя бы 12,5мА.
Первое, что приходит на ум, это использовать встроенный в Мегу дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления 10. Но так как датчик уже выдаёт 2,5В при 0А, то получится, что при усилении в 10 раз на АЦП поступит 25В, что будет неправильно обработано. Помогите пожалуйста, если есть какие-либо идеи. Заранее благодарен!!!

[RomanT]

1. не когда не используйте внутренний АЦП АТмег - очень не точные
2. использовать внешний АЦП, хотя бы 12бит (MCP3204-BI), на пару с точным ИОН-ом, например на 4,096В (REF198E)
3. Датчик тока точностью 1%, соотв. от 50А это 0.5 А

[prv1984]

Спасибо за ответ, я думаю что в моё случае для заряда АКБ ёмкостью 200Ач точности даже 0.5А будет достаточно. Просто хотелось расширить возможности устройства.

[RomanT]

Ну так вот, чтоб бы расширить и нужно более точные и глубокие измерения ...
1. По датчику тока (ДТ) - отрицательное направление (выход ДТ от 2.5В до 0.5В) установите на заряд АКБ,
а положительное направление отдайте на разряд, выж не будете разряжать током более 35А ?
Заряжать можно будет от 0 до 50А (ДТ 2.5-0.5В), а разряжать от 0 до 37.5В (ДТ 2.5-4.0В)
соотв. на АЦП у вас будет поступать диапозон от 0.5В до 4.0В,
что вписывается в ИОН (Источник опорного напряжения, Vref) АЦП 4.096В,
каждый младший бит отсчета 12-ти битного АЦП будет соответствовать 1мВ (0.001В)
2. Более глубокий АЦП (12 бит) расширит диапозон измерений,
а с ИОН-ом на 4.096В даст глубину до 0.001В, в диапозоне от 0 до 4 Вольт.

[prv1984]

Здесь всё понятно, спасибо. Ещё вопрос по диодам 60CPQ150. Один радиоэлемент состоит из 2-х диодов. Как Вы их включаете - параллельно или используете только один?