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【我是工程師第二季】做個120-400W多用充電器,多段電壓和電流,適用于鉛酸電池和鋰電

前次DIY了一個充電器,電壓很高電流也大,發覺除了電動車上很少有其他用途了.

這次趁著活動,再弄一款充電器,想達到的效果是電壓12V/24V/36V通用,鉛酸/磷酸鐵鋰/三元鋰都可以充,為了適應各種容量的電池,還能調整充電電流,設想是2A/5A/10A三個檔位.

不是公司的產品,完成時全部公開所有資料.但是外殼用工廠現有的外殼進行加工,自己的手藝不怎么的,外觀什么的就沒那么多講究了.

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2016-04-21 22:17

鉛酸的充電管理還有涓流、浮充這兩個階段,樓主打算如何實現的,呵呵!

加油,期待更新!

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2016-04-22 09:22
@jianjun8410
鉛酸的充電管理還有涓流、浮充這兩個階段,樓主打算如何實現的,呵呵!加油,期待更新!
更新 更新
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2016-04-22 11:44
@jianjun8410
鉛酸的充電管理還有涓流、浮充這兩個階段,樓主打算如何實現的,呵呵!加油,期待更新!

先頂一個

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2016-04-23 10:58
@jianjun8410
鉛酸的充電管理還有涓流、浮充這兩個階段,樓主打算如何實現的,呵呵!加油,期待更新!
涓流就免了吧,對于容量稍大的電池,這個功能作用不大.
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hjhlql
LV.7
6
2016-04-23 17:41
@qinzutaim
涓流就免了吧,對于容量稍大的電池,這個功能作用不大.[圖片]
如果你這樣做出的充電器,還不如直接用一個直流DC電源來得更直接。買個直流DC電流,把電壓和電流檔直接用電阻設置好后用二個旋轉檔位開關,比你這可靠多了。多搞幾個檔還可以充1.2V-36V的任意電壓電池.用MOS管來做切換也行,用繼電器來做切換也行。也可以做到輕觸按鍵來設置。
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2016-04-26 19:15
@hjhlql
如果你這樣做出的充電器,還不如直接用一個直流DC電源來得更直接。買個直流DC電流,把電壓和電流檔直接用電阻設置好后用二個旋轉檔位開關,比你這可靠多了。多搞幾個檔還可以充1.2V-36V的任意電壓電池.用MOS管來做切換也行,用繼電器來做切換也行。也可以做到輕觸按鍵來設置。
好辦法!不過廠里有外殼,自己做一個,練一下手也是好事.
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2016-04-26 19:19

原理圖進行中.

充電主回路:

說明:功率較大,用的正激,D2整流管,D3續流管,L1儲能電感,Q3做防反接開關用,RS1是電流取樣電阻.

打*標記的為可調整參數,待后期調整后才確定取值.

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2016-04-26 19:33
@qinzutaim
原理圖進行中.充電主回路:[圖片]說明:功率較大,用的正激,D2整流管,D3續流管,L1儲能電感,Q3做防反接開關用,RS1是電流取樣電阻.打*標記的為可調整參數,待后期調整后才確定取值.

接下來是關鍵的地方了,電壓電流/轉燈控制都放這一塊.

先上圖,各位看看有什么不對的地方,歡迎指正!

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1783019177
LV.3
10
2016-04-26 21:20
@qinzutaim
接下來是關鍵的地方了,電壓電流/轉燈控制都放這一塊.先上圖,各位看看有什么不對的地方,歡迎指正![圖片]
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2016-04-29 15:29
@qinzutaim
原理圖進行中.充電主回路:[圖片]說明:功率較大,用的正激,D2整流管,D3續流管,L1儲能電感,Q3做防反接開關用,RS1是電流取樣電阻.打*標記的為可調整參數,待后期調整后才確定取值.

第8帖圖的防反接電路簡單介紹一下:

正確接線方式下,電池由BAT+--R6—R7—RS1—Q3—BAT-形成電流回路,Q3開通.

反接時,MOS因反偏而關斷.

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2016-04-29 15:34
@qinzutaim
接下來是關鍵的地方了,電壓電流/轉燈控制都放這一塊.先上圖,各位看看有什么不對的地方,歡迎指正![圖片]

圖在第九帖里:

關于電壓選擇,一般情況下鉛酸電池正常時認為是2.1-2.2V/節均充時電壓2.4-2.5V/;

錳酸鋰,鈷酸鋰,三元鋰標稱3.7-3.8V/,恒壓恒流充電時一般選擇4.1-4.3V/;

磷酸鐵鋰標稱3.2-3.3V/;恒壓恒流充電時一般選擇3.6-3.7V/.

因此標稱12V的鉛酸電池組靜態電壓應該是12.3-12.6V,均充時14.4-15V.

標稱12V的錳酸鋰電池組靜態電壓應該是11.1-11.4V,恒壓恒流充時12.3-12.6V.

標稱12V的磷酸鐵鋰電池組靜態電壓應該是12.8-13.2V, 恒壓恒流充時14.4-14.8V.

從數據上看,磷酸鐵鋰和鉛酸有重合的地方,可以用同一電壓進行充電,但是鉛酸有個浮充的過程,要進行電壓切換;

最終選擇12V空載是12.6V,鉛酸和鐵鋰充電時14.6V; 錳酸鋰充電時用12.6V;

24V: 空載是25.2V,鉛酸和鐵鋰充電時29.2V; 錳酸鋰充電時用25.2V;

36V: 空載是37.8V,鉛酸和鐵鋰充電時43.8V; 錳酸鋰充電時用37.8V.

 

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1783019177
LV.3
13
2016-04-30 18:59
@qinzutaim
第8帖圖的防反接電路簡單介紹一下:正確接線方式下,電池由BAT+--R6—R7—RS1—Q3—BAT-形成電流回路,Q3開通.反接時,MOS因反偏而關斷.
圖文并茂
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sanniu800
LV.2
14
2016-05-01 17:39
@hjhlql
如果你這樣做出的充電器,還不如直接用一個直流DC電源來得更直接。買個直流DC電流,把電壓和電流檔直接用電阻設置好后用二個旋轉檔位開關,比你這可靠多了。多搞幾個檔還可以充1.2V-36V的任意電壓電池.用MOS管來做切換也行,用繼電器來做切換也行。也可以做到輕觸按鍵來設置。
很實在的辦法,但做個東西練練手,也是個樂趣。
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1783019177
LV.3
15
2016-05-05 19:52
@1783019177
圖文并茂
頂,別沉了呀,期待更新
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2016-05-11 13:39
@1783019177
頂,別沉了呀,期待更新
5.1回家10天,不好意思
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2016-05-11 18:49
@qinzutaim
圖在第九帖里:關于電壓選擇,一般情況下鉛酸電池正常時認為是2.1-2.2V/節均充時電壓2.4-2.5V/節;錳酸鋰,鈷酸鋰,三元鋰標稱3.7-3.8V/節,恒壓恒流充電時一般選擇4.1-4.3V/節;磷酸鐵鋰標稱3.2-3.3V/節;恒壓恒流充電時一般選擇3.6-3.7V/節.因此標稱12V的鉛酸電池組靜態電壓應該是12.3-12.6V,均充時14.4-15V.標稱12V的錳酸鋰電池組靜態電壓應該是11.1-11.4V,恒壓恒流充時12.3-12.6V.標稱12V的磷酸鐵鋰電池組靜態電壓應該是12.8-13.2V,恒壓恒流充時14.4-14.8V.從數據上看,磷酸鐵鋰和鉛酸有重合的地方,可以用同一電壓進行充電,但是鉛酸有個浮充的過程,要進行電壓切換;最終選擇12V空載是12.6V,鉛酸和鐵鋰充電時14.6V;錳酸鋰充電時用12.6V;24V時:空載是25.2V,鉛酸和鐵鋰充電時29.2V;錳酸鋰充電時用25.2V;36V時:空載是37.8V,鉛酸和鐵鋰充電時43.8V;錳酸鋰充電時用37.8V. 

電流的選擇:

恒流充電和轉燈由U2(LM2904)完成.

TL431作基準電壓.

2腳由R34R35分得的電壓,除以RS1得到轉燈電流1(充電),LED1點亮.

由于LED1上的電壓基本不變,可以當作另一個參考電壓使用,R33,R5,RS1分壓到LM29043腳作為回差,用處是LED1轉燈是時不會反復跳躍,同時得到轉燈電流2(充滿),LED3點亮.

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2016-05-11 19:25
@qinzutaim
電流的選擇:恒流充電和轉燈由U2(LM2904)完成.用TL431作基準電壓.2腳由R34和R35分得的電壓,除以RS1得到轉燈電流1(充電),LED1點亮.由于LED1上的電壓基本不變,可以當作另一個參考電壓使用,由R33,R5,RS1分壓到LM2904的3腳作為回差,用處是LED1轉燈是時不會反復跳躍,同時得到轉燈電流2(充滿),LED3點亮.

接上帖,

電流分檔如下:

2A:當基準電壓接在C8上端位置時,R40上的分壓為10mV,既是U26腳輸入電壓是10mV,對應5腳電壓為稍大于10mV時恒流電路動作,經計算約為2A;

5A:當基準電壓接到R37上端,R40上的分壓約25mV,恒流值約為5A;

10A:當基準電壓接到R39上端,R40上的分壓約為50mV,恒流值約為10A.

其它電路簡單說明:

U3為電壓電流反饋通道,用于恒壓恒流信號反饋到前級電路.

U4作為電池正確連接信號的反饋通道,用于開啟前級工作,ZD2按電池取用,R22用于限制通過光電耦合器的電流.實際工作電路中,ZD2選用恒流源更合適.

U5用于鉛酸的浮充和均充轉換,在接鋰電時不使用.

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2016-05-12 19:30
@qinzutaim
5.1回家10天,不好意思[圖片]

PWM部分圖,位號沒調整過來.

簡單說明一下:IC能否工作不但由供電決定,還受2腳電壓控制,2腳電壓在1V以上才啟動.只有U4開通,Q8退出飽和,2腳電壓才能提升,IC才正常工作.

Q9ZD1IC提供一個合適的工作電壓.

Q6,Q7用于增強IC的驅動能力,并由C13耦合到驅動變壓器初級.

R7,R8IC提供啟動電流.

U3是后級電壓電流信號的反饋通道.

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2016-05-12 19:33
@qinzutaim
[圖片]PWM部分圖,位號沒調整過來.簡單說明一下:IC能否工作不但由供電決定,還受2腳電壓控制,2腳電壓在1V以上才啟動.只有U4開通,Q8退出飽和,2腳電壓才能提升,IC才正常工作.Q9及ZD1給IC提供一個合適的工作電壓.Q6,Q7用于增強IC的驅動能力,并由C13耦合到驅動變壓器初級.R7,R8給IC提供啟動電流.U3是后級電壓電流信號的反饋通道.

圖上是驅動變壓器和功率轉換部分

T2是驅動變壓器,Q1,Q2為功率開關管,T1是功率傳輸變壓器.

這是常見的交流輸入整流電路.

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2016-05-12 19:39
@qinzutaim
[圖片]圖上是驅動變壓器和功率轉換部分T2是驅動變壓器,Q1,Q2為功率開關管,T1是功率傳輸變壓器.[圖片]這是常見的交流輸入整流電路.

最后完成的PCB文件截圖,和原理圖稍有變更,待到作品完成再較對一下.

風扇內置于PCB上,所以板上有個很大的圓圈

然后照例的PCB打樣...很快就回的,不急

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1783019177
LV.3
22
2016-05-13 10:15
@qinzutaim
最后完成的PCB文件截圖,和原理圖稍有變更,待到作品完成再較對一下.[圖片]風扇內置于PCB上,所以板上有個很大的圓圈然后照例的PCB打樣...很快就回的,不急[圖片]
這兩個15N50是同時導通嗎?
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2016-05-13 13:27
@1783019177
這兩個15N50是同時導通嗎?
是的.
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jssz_hf
LV.4
24
2016-05-13 16:04
@qinzutaim
是的.

備注下,能開發放給我們學習下嗎?我想要買個學習用。

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2016-05-13 18:54
@jssz_hf
備注下,能開發放給我們學習下嗎?我想要買個學習用。

完成后會上傳資料,現在的PCB只是針對公司里的外殼設計.

如果要套件估計時間會比較長.

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2016-05-13 19:04
@qinzutaim
[圖片]圖上是驅動變壓器和功率轉換部分T2是驅動變壓器,Q1,Q2為功率開關管,T1是功率傳輸變壓器.[圖片]這是常見的交流輸入整流電路.

次級IC和風扇的供電部分,CH1來自轉燈輸出,只有充電電流達到轉類電流后風扇才工作,可延長風扇壽命.變壓器應該是EC40的,圖上標示錯誤.

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1783019177
LV.3
27
2016-05-13 19:46
@qinzutaim
[圖片]次級IC和風扇的供電部分,CH1來自轉燈輸出,只有充電電流達到轉類電流后風扇才工作,可延長風扇壽命.變壓器應該是EC40的,圖上標示錯誤.
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2016-05-14 17:02
@1783019177
就這無私的精神也要頂!
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2016-05-17 20:32
@qinzutaim
[圖片]次級IC和風扇的供電部分,CH1來自轉燈輸出,只有充電電流達到轉類電流后風扇才工作,可延長風扇壽命.變壓器應該是EC40的,圖上標示錯誤.

接下來應該算變壓器和動手繞幾個啦.

開始動手...

第一個和第二個繞法不同,第三個是電壓不同..外觀上有區別名得搞錯了.

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2016-05-18 20:05
@qinzutaim
接下來應該算變壓器和動手繞幾個啦.[圖片]開始動手...[圖片][圖片][圖片]第一個和第二個繞法不同,第三個是電壓不同..外觀上有區別名得搞錯了.

加班時間,裝機進行中...

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yanggbx
LV.4
31
2016-05-19 10:31
@qinzutaim
加班時間,裝機進行中...[圖片][圖片]
厲害,學習中,另磷酸鐵鋰電池可以直接用恒壓充嗎?比如12V的限壓13.7V直充,不做恒流,會有問題嗎?
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