48VDC SLA cargador de ayuda de diseño de suministro de 12VDC

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Estoy en el proceso de diseñar un cargador de batería de plomo-ácido de 48 VDC (compuesto de 4 x 12 VDC), con un voltaje de entrada de 12 VDC. La salida de 1W - 2W es suficiente, y la eficiencia relativamente alta con una corriente de reposo baja es importante. He examinado muchos de los circuitos integrados del cargador de batería y ninguno de los que he encontrado puede manejar una salida de 48V. El enlace de la imagen a continuación (lo siento, mi reputación no es lo suficientemente alta como para publicar imágenes) es la primera vez que se utiliza un cargador personalizado. El suministro de impulsos (V2) se reemplazaría con un pequeño microcontrolador de baja potencia que muestrea el voltaje en el divisor. También podría tener un termistor para ajustar la tensión del objetivo de carga para la temperatura.

Según mis criterios de diseño, ¿parece esto un enfoque razonable? Tal vez haya un IC del cargador que no encontré, o tal vez un cargador comercial que no conozco?

Cualquier sugerencia, incluidas las partes a considerar o las modificaciones a mi convertidor boost, sería muy apreciada.

Gracias, Sam

Cargador de batería de 48 V con un sencillo impulso

Añadido:

No estoy seguro de si esta es la forma correcta de agregar contenido adicional.

450 W * hr es correcto. El paquete interno de baterías es de 28 baterías tipo D alcalinas en serie. Deseamos utilizar esta batería interna como una batería de respaldo de "emergencia". Esto es útil si obtenemos cables deshilachados, fusibles quemados, fallas en el cargador o una larga racha de tiempo nublado. El paquete interno y el suministro externo (lo que estoy diseñando) están protegidos contra diodos, por lo que en cualquiera de los casos de "emergencia" anteriores, si nuestro suministro externo cae por debajo de un cierto voltaje, el paquete interno tomará el control y suministrará alegremente el ADCP para otros 6-8 meses. Esta es la razón principal para seleccionar 48V para nuestro suministro. Sí, podemos ser capaces de modificar el paquete interno ... pero obtener permiso es otra historia.

Aunque apoyo completamente el uso de LiFePO4 (como ingeniero, creo que se balancean de muchas maneras), el SLA ha demostrado ser muy sólido en el duro entorno marino y no hay nadie en el grupo que no sea yo mismo y posiblemente otro que esté interesado En probar una nueva tecnología de batería. Principalmente, la idea de gastar $ 6k / día para reemplazar una batería dañada los asusta.

Inicialmente diseñé un convertidor elevador de 12V - 48V de doble fase (esquemáticos de kicad y archivos pcb) ) y rápidamente descubrió que este es quizás un instrumento exasperante en existencia. Poco antes de que el ADCP recoja su conjunto, básicamente corta los pines de alimentación (dibuja > 3A @ 48V para < 10 us). Sé que tiene que aumentar el voltaje a varios miles de voltios para el transductor, así que solo puedo imaginar que el ADCP abrió un relé a su SMPS. Este consumo de corriente transitoria, que está a más de 11 A de la batería principal, causa un pico de voltaje grande (~ 7 - 8 voltios por encima del valor nominal) a través de los terminales de la batería. Esto puede deberse a un diseño deficiente de mi parte (falta de blindaje, sin estrangulamiento de modo común, etc.) pero otro ingeniero y yo intentamos rastrear el problema durante varios días sin éxito. No estoy completamente convencido de que lo que estábamos viendo era "real". Creo que puede haber sido irradiado desde los cables de la batería al regulador, induciendo un voltaje en la sonda o-scope. No tengo idea realmente ... los microcontroladores son realmente mis áreas de experiencia, simplemente estoy incursionando en el cambio de potencia. Sinceramente, este problema resalta por qué es posible que desee utilizar un smps aislado (antes del retorno). De cualquier manera, estaremos moviendo la ruta de alta corriente mucho más cerca del instrumento de esta manera ...

Lo siento por el largo post, espero que eso aclare algunas decisiones de diseño.

    
pregunta swinchen

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Algo así como el venerable UC2906 hoja de datos aquí hará lo que quieras. Se especifica que tiene un límite superior de 40 voltios, pero esto se puede superar con relativa facilidad. El control del interruptor de salida se puede adaptar muy fácilmente para impulsar un dispositivo externo de mayor voltaje y se puede usar el sensor de corriente del lado alto y la detección de voltaje de entrada se puede hacer referencia hacia abajo. Molesto pero factible. Un enfoque probablemente viable es hacer flotar todo el IC del cargador a, por ejemplo, 24 voltios por encima del suelo y escalar y compensar las entradas de detección de voltaje de manera apropiada y probablemente funcionaría bastante bien. Este esfuerzo vale la pena potencialmente porque el IC implementa una gama de algoritmos relevantes para la batería de plomo que de otra manera probablemente no se obtendrían fácilmente en el IC del almacén. Hacerlo usted mismo con un microcontrolador sería "relativamente fácil" [tm ] y explica los algoritmos lo suficientemente bien como para permitir la emulación.

Debe proporcionar más detalles sobre lo que está haciendo y por qué. Por lo general, 48V implica algo especial y la carga de 2W es excepcionalmente baja para un sistema de 48V LA. Las baterías de plomo-ácido necesitan un cuidado especial con los perfiles de voltaje y es posible que una batería grande con un cargador demasiado pequeño no se pueda administrar correctamente.

El uso de un cargador de pulso se mantiene mejor en áreas donde los resultados no importan o si está experimentando. El circuito del cargador de impulsos que muestre cargará las baterías, pero no se puede saber si es una buena idea para su batería sin más información.

Añadido:

Veo que hay varios dispositivos que pueden ser los que tienes.

página de productos

ADCP del monitor de Workhorse

Workhorse Sentinel ADCP

Otros ...

Sentinel es más grande que el monitor físicamente. Ambos dicen de 20-50V de potencia externa.

@swinchen: ¿cuántos de estos hay?
 Los SLA son baratos y la autodescarga en más de 1 año es soportable con la marca correcta y, dada la capacidad indicada, probablemente tenga la intención de cargarlos de manera incremental.

Como dicen, puede usar una alimentación externa de 20V - 50V V, y 28-42 para la batería interna, podría [tm] usar de forma segura 2 x 12V SLA para alimentación externa y 3 x 12V SLA para alimentación interna. El 36V lo pone dentro del rango de control directo de una serie de IC de carga de SLA.

¿Pero cómo, por ejemplo, LiFePO4 o LiIon o incluso NimH se comparan? Si tiene un buen volumen, puede obtener NimH personalizado a cualquier capacidad que desee de 800 a 2500 mAh y a 800 mAh incluso AAA sería suficiente. Sin embargo, muchas de las celdas en serie presentan sus propios desafíos y, por lo general, es mejor evitarlas.

20V = digamos 8 x LiFePO4 pero puede comprar baterías compuestas a diferentes voltajes y capacidades en el estante. O digamos 7 x LiIon como LiPo u otro. LiFePO4 es bueno a altas temperaturas y soporta hasta algo menos de 0 ° C.

Otra posibilidad es un convertidor de funcionamiento continuo de una batería de su elección. Las eficiencias pueden ser del 85% al 90% bajo carga y la potencia en reposo puede ser mínima con un diseño adecuado. Esto permite, por ejemplo, 12V SLA o una o dos células LiIon o LiFePO4 o .... Es muy probable que sus paneles fotovoltaicos sean nominales de 12 V, y ~ = 18V Vmpp, ¿sí? El ruido del convertidor PUEDE ser un problema: cuando un regulador lineal podría ayudar, pero un convertidor de refuerzo adecuadamente silencioso debería ser factible. Si usan un conveter de dólar (o boost o ...) para permitir 20-50 V, entonces se muestra que el ruido del convertidor adecuadamente diseñado no tiene por qué ser un problema.

  

Sentinel:
   Dicen que 20-50 VCC externa y 450 vatios. Capacidad de 0 horas a 0C para batería interna. Bastante una batería de alta capacidad. Di 10 Ah a 45V. Un ladrillo estándar de 12V 7Ah SLA tiene una capacidad nominal de 84 Ah, por lo que es aproximadamente 6 de esos. Eso hace que el 450 Wh suene como un error tipográfico. Toda la unidad es de 300 mm de altura. 200mm dia.

    
respondido por el Russell McMahon