Fuente de alimentación de 40A + con limitación de corriente para emular baterías LiPo

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Quiero hacer algunos experimentos en el desarrollo de hardware de control de motor de CC sin escobillas, y tal vez cablear mis propios motores para mi propia edificación. Las baterías LiPo no son lo suficientemente convenientes, y quiero una protección de limitación de corriente contra cortocircuitos o fallas en mis componentes electrónicos o motores.

La intención es utilizar los motores comerciales 'Hobby' RC BLDC y mi propio hardware para impulsar los motores BLDC. (Intentaré usar RC ESC comerciales también para las pruebas)

Casi todos los motores BLDC que me interesan son 3 LiPo, es decir, un nominal de 11.1 V, o menos.

Me gustaría una fuente de alimentación de banco que me permita establecer el límite de corriente para reducir la posibilidad de dañar mis componentes electrónicos o motores. El objetivo es emular las baterías LiPo, pero con un límite de corriente definido por el usuario. Para el tipo de cosas que espero hacer, 40A debería ser suficiente.

Desafortunadamente, el tipo de equipo vendido por los distribuidores de productos electrónicos es inaceptablemente caro. La fuente de alimentación de banco de 40A parece iniciar a 500GBP, lo que es demasiado costoso para un proyecto de 'pasatiempo' cuando los motores y la electrónica tienen menos de 50GBP. p.ej. Farnell

Por lo tanto, estoy buscando una solución más económica que ofrezca disparo por exceso de curret (como un fusible electrónico).

Hay lotes de fuentes de alimentación en modo de conmutador que reclaman 12V a 40A o más, para aproximadamente 50GBP. 12V está lo suficientemente cerca como para que 3LiPo sea un compromiso aceptable.

Una fuente de alimentación de banco real limita la corriente, y eso sería ideal. Sin embargo, no veo una manera de lograr eso en sub-100GBP. Algo que apaga rápidamente la energía cuando detecta sobrecorriente, sería un compromiso aceptable (a menos que me esté perdiendo algo).

Podría hacer un sensor de sobrecorriente usando un chip de medición de derivación de corriente y un microcontrolador. Me gustaría 'marcar' mi límite de corriente requerido usando una interfaz humana con buen gusto. Mediría la corriente real y señalaría una medición de sobrecorriente, que debe deshabilitar la fuente de alimentación.

No estoy seguro de qué tan rápido debe ser el apagado. Supongo que, por ejemplo, 20ms (1 ciclo de redes principales del Reino Unido) sería lo suficientemente bueno (500W por 50 segundos de sonidos que se pueden sobrevivir). Me gustaría más rápido, pero supongo que podría ser necesario apagar la alimentación de la red. Preferiría mucho una solución que no requiera que controle la entrada principal.

También estoy feliz de poner fusibles en la línea, pero no creo que sean lo suficientemente flexibles o convenientes como para ser el límite de corriente principal

Me había imaginado que algunas fuentes de alimentación conmutadas tendrían una entrada de "habilitación", pero hasta ahora no he encontrado ninguna.

Edit: Q1: ya no es relevante
La propuesta es 'desconectar' la alimentación de la unidad de suministro de energía del controlador BLDC después de la fuente de alimentación, utilizando una implementación adecuada de un fusible electrónico .

Q1a. ¿Una desconexión rápida (un par de ms) de la PSU de la carga reactiva creará un problema que podría dañar una PSU conmutada?

P2: Habrá un lote de modulación de frecuencia bastante alta desde el control de motor PWM, ya que cambia la alimentación a los motores (supongo que en 100's de kHz). ¿Es probable que esto afecte significativamente a una fuente de alimentación conmutada, y tal vez incluso haga que toda la idea sea inviable? ¿Podría una solución simple, tener varios mF de condensadores o es más complejo que eso (es decir, necesitaría un circuito sintonizado, Editar: o ajustar el PWM del motor para evitar la alimentación)?

Editar P3: era "Supongo que la derivación actual debería estar en el lado alto. ¿Es correcto?"
Respuesta:
Los RC ESC comerciales no les importa porque están diseñados para funcionar con baterías.

Sin embargo, el uso de una derivación de lado alto debería hacer que los experimentos y la medición de la plataforma de prueba sean un poco más fáciles, manteniendo una referencia básica.

    
pregunta gbulmer

3 respuestas

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Usted quiere una fuente de alimentación que regule razonablemente el voltaje y pueda apagar 1/2 killowatt a 12 V. Eso costará algo de dinero de una forma u otra. Si agrega a esa limitación de corriente (regulación de corriente) y voltaje ajustable, costará aún más dinero. Estas cosas requieren cierta ingeniería para hacerlo bien, de manera segura, con aprobación regulatoria, y el volumen no será tan alto. Todo esto significa un producto comercial que hace todo lo que cuesta dinero real.

Si va a consumir 40 A, entonces tal vez debería usar un voltaje más alto, como 24 o 48 V. 40 A requerirá un cable grueso y, de lo contrario, creará problemas. Probablemente pueda entregar y usar 10 A a 48 V más eficientemente que 40 A a 12 V. Tenga en cuenta que el problema en torno a la eficiencia no es tanto desperdiciar energía, sino lidiar con el calor que genera la energía desperdiciada. Un suministro de 480 W con una eficiencia del 90% causará aproximadamente 50 W de calor.

En cuanto a su especificación de limitación actual, parece que realmente no desea ninguna limitación actual, sino un disparo por sobrecorriente. A esto también se le llama a veces un fusible electrónico . Afortunadamente, a diferencia de la limitación de corriente, el disparo por sobrecorriente se puede agregar por separado después de un suministro fijo. Por el bien de mantener una base común para las mediciones y similares, probablemente use una resistencia de detección de corriente de lado alto, con algo como un INA169 para llevar la señal a la referencia de tierra.

Estoy haciendo un proyecto en este momento que incluye dos fusibles electrónicos. Un microcontrolador está observando la señal de detección actual cada 10-20 µs en una interrupción periódica. Si la corriente está por encima del punto de disparo, se incrementa un contador. Si está abajo, el contador se decrementa a menos que ya sea cero. Si el contador alcanza un nivel particular, lo que significa que la corriente ha sido alta durante un período de tiempo predeterminado, la salida se apaga durante dos segundos.

Debe configurar el tiempo de viaje el tiempo suficiente para permitir la entrada de energía como encendido. O bien, aplica el algoritmo de manera diferente en el encendido. En este momento estoy usando un plano de 2 ms para un suministro y 750 µs en el otro, pero ese hace un arranque suave durante el cual el fusible se maneja de manera diferente.

20 ms parece mucho tiempo, pero aún es más rápido de lo que la mayoría de los fusibles reales tardan en explotar. Me gustaría ver el perfil actual en el encendido y configurar el fusible un poco más de lo que se necesita.

No necesita interruptores extra rápidos después de la resistencia de detección actual. A lo sumo, se cambiarán una vez cada dos segundos, o lo que sea que establezca en el tiempo de recuperación del fusible. No desea que el tiempo de conmutación sea tan lento que se disipe un calor significativo en una transición, pero unos pocos µs como se indica a los pocos 10s de ns más normales deberían estar bien.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Aquí hay un fusible electrónico rápido de lado bajo con un punto de disparo ajustable de cero a más de 40 amperios.

Si lo construyes, es IMPERATIVO que el lado frío de la derivación [50 amperios 50 milivoltios] esté conectado a la batería ya sea directamente o con una longitud corta de cable de gran diámetro, y que el El lado frío de la carga debe conectarse al lado caliente de la derivación ya sea directamente o con un cable corto de gran diámetro.

La lista de circuitos de LTspice es aquí en caso de que quieras jugar con el circuito .

    
respondido por el EM Fields
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Aquí hay una fuente de alimentación conmutada de 3-15V 40A por £ 129.00

Maas sps 8400 fuente de alimentación de banco 3-15v dc 40a

Una PSU con voltaje de salida ajustable es muy útil para simular diferentes voltajes de batería (por ejemplo, 11.1V, 7.4V) y para compensar la caída de voltaje bajo carga.

1 / Puede crear un limitador de corriente externo ajustable, y luego no necesita habilitar la propia PSU. Un limitador externo puede funcionar más rápido y brindar una mejor protección para circuitos sensibles.

2 / Agregar varios mF a través de la salida ayuda a absorber la ondulación (usé los condensadores Sanyo OS-CON para obtener el ESR más bajo). Al hacer funcionar el motor con aceleración parcial, puede devolver la corriente a la fuente de alimentación, lo que elevará el voltaje ligeramente. Puede compensar esto manualmente si la fuente de alimentación tiene un voltaje de salida ajustable.

3 / RC ESC normalmente funcionan con una batería y no necesitan estar conectados a tierra, por lo que la derivación puede estar en ambos lados. Puede preferirse una derivación de lado bajo, ya que el circuito de detección puede ser referenciado al riel negativo.

    
respondido por el Bruce Abbott

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