Najprotsze zabezpieczenie pakietu DIY

[maskiu]

Witam was wszystkich serdecznie,
Od razu napiszę co robię.
Otóż mam uniwersalny pakiet 3S (na razie służy głównie do zasilania samolotu) i chcę zrobić do niego podłączony na złączy Dean moduł powerbanka. Pomyślałem, że użyję stabilizatora L7805CV i wyjściem z niego będę zasilał telefon. Od razu widocznym słabym punktem tego rozwiązania jest możliwość zbyt mocnego rozładowania pakietu, więc muszę temu jakoś zaradzić. Z tego powodu chcę zbudować możliwie najmniej złożony moduł zabezpieczający.

Pierwszy pomysł:
Użycie MOSFETU i diody zenera, tak żeby poniżej ustalonego napięcia (spadek na zenerze + napięcie potrzebne do włączenia tranzystora) tranzystor pozostawał wyłączony a przez układ nie mógł płynąć prąd. Napięcie odbiornika to napięcie, jakie otrzyma w tym wypadku stabilizator, ale może to być inny, dowolny odbiornik.

MOSFET

W symulacji użyłem zenera 6,8V i tranzystora z minimalnym napięciem bramka-źródło ok. 2V, co powoduje, że przy napięciu zasilania niższym niż 8,8V napięcie na odbiorniku (R1) napięcie jest równe 0.


wersja druga:
BJT

Zamiast MOSFETu użyłem tranzystora bipolarnego o wzmocnieniu około 200 i zenera 8,2V.

Z racji że z elektroniką, poza symulacjami, nie miałem zbyt dużo wspólnego, prosiłbym o ewentualnie opinie i porady dotyczące obu rozwiązań. Który lepiej wybrać/jakie elementy kupić/jak z ich dostępnością/o czym jeszcze pomyśleć(może jeszcze zener przed samym telefonem dla bezpieczństwa?).
Z góry dziękuję.
Edit: regulator liniowy jest chyba fatalnym wyborem do tego układu, będę musiał użyć jakiegoś step-downa.

[Mieciu]

pomyśl o dedykowanym BMS:
np takie coś:
https://www.aliexpress.com/item/3S-25A- ... 85268.html

[abyss]

Ja też nie siedzę na codzień w elektronice, ale chyba przetwornica DC-DC będzie bardziej wydajna (mniej strat, bo przy 7805 nadmiar napięcia pójdzie na podgrzanie radiatora a nie zostanie użyta). Niech ktoś potwierdzi. Nie mówię, że ten - ale chodzi o coś takiego: https://www.aliexpress.com/item/5A-75W- ... 74518.html Może ktoś podpowie które są ewentualnie lepsze.

P.S. Posłałem równolegle z Mieciem, pewnie jego rozwiązanie jest jeszcze lepsze

[maskiu]

Oczywiście. Że regulator się nie nadaje zauważyłem od razu po wpisaniu w gogle, ale tak się złożyło że akurat leżał na biurku, dlatego myślałem o nim. Zastąpie go oczywiście przetwornicą, sprawności rzędu 60% to nie jest coś co mnie pociąga.
BMS, choć oczywiście jest bardzo fajnym rozwiązaniem, tutaj jest dla mnie zbyt skomplikowany, bo mam zamiar łączyć pakiet i powerbank tylko jednym złączem. Same ogniwa BMSu nie powinny mieć, bo rozładowuję je regularnie piętnastoma amperami i dodatkowe 50 miliomów to byłoby bardzo dużo (dwukrotne zwiększenie rezystancji pakietu).

Jeśli nie będzie zastrzeżeń co do samego układu z tranzystorem, to po przeprowadzeniu symulacji z możliwie jak najbardziej dokładnymi danymi, spróbuję to złożyć. Chociaż jeśli komuś by coś doświadczenie podpoeiadało, to byłbym wdzięczny za rady, bo podejrzewam, że istnieją rzeczy o których nie mam pojęcia, a które mogą być ważne (jak stabilność układu na przykład).

[Pyra]

Witam
Jeśli sam chcesz dłubać, to zainteresuj się układem TL 431. Jest bardzo prosty w aplikacji, i bardzo precyzyjny w działaniu.
Możesz się też pokusić, aby zastosować przetwornicę i podłączyć zabezpieczenie pod wejście Enable, wtedy odpada dodatkowy tranzystor do odcinania zasilania.

Pozdrawiam

[Mieciu]

Maksiu - przecież BMS możesz mieć odpinany...
Wystarczy, że wykorzystasz złącze balansera jst-xh.
W niektórych bms masz nawet rezystorki balansujące niczym w ładowarce modelarskiej.

BMS + przetworniczka 5V + gniazdo balansera możesz skompletować za 3-4$
Jedyny minus (oprocz tego na akumulatorze) to czasami BMS'y wymagają do aktywacji chwilowego podpięcia do ładowarki.

[maskiu]

Sam nie wiem czemu, ale zmontowałem układ na BJT.
Kupiłem dzisiaj tranzystor, jednak okazało się, że ma znacznie niższe wzmocnienie niż się spodziewałem. Pomyślałem więc, że zastosuje dodatkowy tranzystor małej mocy, który wzmocni bazę tego mocniejszego. Akurat udało mi się wydłubać jakiś służący jako wzmacniacz wstępny ze starego radia. Finalnie wyszło mi, że układ ma wzmocnienie na poziomie 4 do 10 tysięcy xD
Plusy są takie, że do sterowania potrzebuję bardzo niskiego prądu - w bazie pierwszego tranzystora płynie 1,4mA. Jest to ogromny plus jeśli chodzi o straty na Zenerze i rezystorze za nim, bo wbrew pozorom można tam stracić sporo mocy, na zenerze jest a końcu aż 8V spadku, za nim był rezystor 220 omów, który przy powiedzmy 40mA wytracałby aż 0,35W (strata istotna w przypadku, gdybyśmy pobierali prądu rzędu 200mA - np. do lampki).

Teraz tak to wygląda:


Zrobiłem parę testów na ile ochrona ogniwa działa.
Do układu podłączony był na stałe rezystor 5 omów, zmieniałem napięcie wejściowe i mierzyłem prąd:


Jak widać, układ nie pozwoli na pobranie większych prądów już przy 9,42V (3,14V na ogniwo). Potem następuje dalszy ograniczanie, aż do okolic 2,8V na ogniwo, gdzie płynie już tylko szczątkowe 15mA. Schodząc jeszcze niżej, niestety prąd nie znika całkowicie, jest bardzo mały, ale wciąż płynie. Jest to oczywiście niekorzystne pod warunkiem, ze zostawiłbym pakiet połączony z odbiornikiem, który będzie cały czas pobierał prąd, na dłuższy czas, co mam nadzieję nie będzie miało miejsca. Osobiście podejrzewam, że może to być spowodowane tym ogromnym wzmocnieniem - wystarcz mniej niż mikroamper na przeciekający przez zenera, żeby na wyjściu uzyskać kilka mA.

Do obniżenia napięcia użyłem układu LM2596, kosztował 7zł na miejscu w sklepie. Ładowania 5V2A nie będę chyba ryzykował, bo poszczególnie elementy przetwornicy nawet przy lekko ponad 1A miały po 60 stopni.

Co do aktualnej sprawności układu - jest przeciętnie. Całe szczęście tranzystory są po stronie wyższego napiecia, jednak i tak jeśli chcielibyśmy mieć 10W na odbiorniku, około 1W stracimy na zaworze.

[Pyra]

Witam

Do obniżenia napięcia użyłem układu LM2596, ...
... około 1W stracimy na zaworze.

Tak jak wspominałem, po co się męczyć z układem odcinającym napięcie, skoro przetwornica ma wejście załączające (ON/OFF), żeby było wygodniej to aktywnym sygnałem jest zwarcie do masy. Do tego TL431 i dwa rezystory...

Pozdrawiam

[maskiu]

Dzięki że przypomniałeś, trochę zmyliło mnie to, że wyjście do włączania nigdzie nie jest wyprowadzone, a wystarczyło spojrzeć w dokumentację. Według niej wystarczy dać na piąty pin napięcie wyższe niż 1,3V, a układ się wyłączy.
Tylko teraz mam problem, bo nie mam zależności wprost, ze spadek napięcia zasilania = spadek napięcia sterującego. Spadek napięcia zasilania musi się wiązać ze wzrostem napięcia sterującego. Podpowie ktoś coś?

[Pyra]

Witam

Tylko teraz mam problem, bo nie mam zależności wprost, ze spadek napięcia zasilania = spadek napięcia sterującego. Spadek napięcia zasilania musi się wiązać ze wzrostem napięcia sterującego. Podpowie ktoś coś?

Ło matko, chopie czytaj wszystko...

TL431 rozwiązuje problem zabezpieczenia podnapięciowego.

Pozdrawiam

[maskiu]

Od razu sprawdziłem czym jest układ i z tego co rozumiem działa podobnie do diody zenera, z tym że jest programowalny. Nie wiem niestety jak miałby w tym przypadku pomóc. Przypominam, że moim musiałbym zrobić jakiś układ, który podawałby napięcie wyższe niż 1,3V ma jedno z wejść przy zbyt niskim napięciu.

[Pyra]

Witam

Od razu sprawdziłem czym jest układ i z tego co rozumiem działa podobnie do diody zenera, z tym że jest programowalny.

NIE!, ten układ nie jest podobny do diody zenera. Ten układ porównuje napięcie na wejściu z referencyjnym (2,5V). Jeśli napięcie wejściowe, jest niższe, prąd A-K jest znikomy, czyli na anodzie panuje napięcie zasilania. Kiedy napięcie na wejściu przekroczy próg, złącze A-K, jest zwierane (wewnętrzny tranzystor). Jeden z układów połączeń, powoduje, że układ staje się stabilizatorem równoległym.

Nie wiem niestety jak miałby w tym przypadku pomóc. Przypominam, że moim musiałbym zrobić jakiś układ, który podawałby napięcie wyższe niż 1,3V ma jedno z wejść przy zbyt niskim napięciu.

Robisz dzielnik wejściowy który daje 2,5V przy napięciu granicznym, i podajesz to napięcie na wejście TL431. Anodę łączysz z wejściem ON/OFF przetwornicy, a następnie ten punkt połączenia podciągasz do plusa rezystorem. Dopóki napięcie będzie wyższe od granicznego TL431 będzie zwierał wejście załączające przetwornicy do masy, i umożliwi jej pracę. Kiedy napięcie spadnie, momentalnie układ "puści" i na wejściu sterującym pojawi się napięcie pakietu, czyli grubo powyżej minimalnego 1,3V.

Niestety w życiu nie jest tak prosto, i układ realny, musi mieć jeszcze pętlę histerezy, bo po odcięciu obciążenia napięcie pakietu się podniesie co spowoduje ponowne załączenie obciążenia. Tym nie mniej, wykonanie układu histerezy, nie jest takie trudne...

Pozdrawiam

PS: Twój układ również nie posiada histerezy, co doprowadzi do przegrzania tranzystora wykonawczego przy napięciu granicznym, układ po prostu wpadnie w oscylacje. Niestety, na zwykłym zasilaczu ani w prostej symulacji, tego nie stwierdzisz.