Buck converter voor 40A acculader

Ik ben van plan een 40A accu lader te maken.

Hiervoor ga ik een ATTiny261 gebruiken. De voedingsspanning is zo'n 70VDC en de accu's moeten opgeladen worden tot zo'n 60VDC.

Ik weet echter nog niet precies wat voor ik nu voor opstelling moet gaan gebruiken. Het meest logisch lijkt mij een buckconverter.

Als ik een buckconverter gebruik, zou ik dan een freewheeling diode gebruiken of zou ik beter een FET daarvoor gebruiken en is het dan veilig om ze beide aan hetzelfde PWM signaal te hangen dmv een complementaire FET driver ? Andere vraag die ik dan ook heb, zou het nodig zijn om een multiphase te maken ? Of geeft dat weer een enorme berg complexiteit ? Of kun je dan gewoon dezelfde PWM puls naar de phases sturen ?

En wat voor FET's zou ik dan moeten gebruiken ? Je ziet zowel N als P FET's langskomen.

En de basisfrequentie is ook belangrijk voor het formaat van alles, wanneer ik 256 bit precisie gebruik van de PWM dan heb ik een maximale frequentie van 25KHz, dat is waarschijnlijk te weinig vrees ik..

Ik neem aan dat het om loodaccu's of Li-ion accu's gaat?

Gel accu's. Maar opzich maakt het type niet echt uit. Er komt gewoon een lage weerstand in serie. Dus ik kan zowel op constant current als voltage laden. Maar die Gel accu's moeten toch op constant current geladen worden. In principe kun je er straks ook andere accu's mee laden, kwestie van software aanpassen.
[Bericht gewijzigd door Henry S. op 18 augustus 2008 02:33:46]

quote:

Maar die Gel accu's moeten toch op constant current geladen worden.

Gel-accu's zijn loodaccu's. Die moeten met constante spanning worden geladen.

Mijn mening:
Als je toch zo'n zware lader denkt te maken dan zou ik mij concentreren op het gebruik van een thyristor.
Want bij een mosfet moet je rekening houden met de ingebouwde diode.

40A is geen kattepis. Zonder serieuze ervaring... Vergeet het maar... (tenzij je van klappen danwel rookwolken houdt )

quote:

Op 15 augustus 2008 14:07:38 schreef DaWaN:
[...]
Gel accu's. Maar opzich maakt het type niet echt uit. Er komt gewoon een lage weerstand in serie. Dus ik kan zowel op constant current als voltage laden. Maar die Gel accu's moeten toch op constant current geladen worden. In principe kun je er straks ook andere accu's mee laden, kwestie van software aanpassen.

Ik dacht toch echt dat gelaccu's op constante spanning met begrensde stroom geladen moesten worden, maar dan reken ik niet met modernere (en gevaarlijker) laadstrategieen die daar niet persee vanuit gaan. Is die 60 volt trouwens de werk- of de laadspanning? Als het de werkspanning is (5 stuks 12 volts accu's in serie), ga dan uit van de volle 70 volt om te laden, anders komen ze nooit vol. Als 60 volt de laadspanning is (4 stuks 12 volt accu's in serie) dan loop je een serieuze kans op overladen en moet je inderdaad spanning, stroom en laadtijd heel goed in de gaten houden volgens een vooraf bepaalde strategie.

quote:

Op 15 augustus 2008 14:56:33 schreef MGP:
Mijn mening:
Als je toch zo'n zware lader denkt te maken dan zou ik mij concentreren op het gebruik van een thyristor.
Want bij een mosfet moet je rekening houden met de ingebouwde diode.

Gebruik je die thyristor dan inplaats van de gelijkrichter? Anders krijg je hem weer niet dicht...
[Bericht gewijzigd door maartenbakker op 15 augustus 2008 15:13:00]

quote:

Op 15 augustus 2008 15:00:57 schreef Marco69:
40A is geen kattepis. Zonder serieuze ervaring... Vergeet het maar... (tenzij je van klappen danwel rookwolken houdt )

Het wordt wel iets meer dan een klus object hoor Alle beveiligingen komen erop en mocht het dan nog fout gaan is alles afgezekerd.

quote:

Op 15 augustus 2008 14:56:33 schreef MGP:
Mijn mening:
Als je toch zo'n zware lader denkt te maken dan zou ik mij concentreren op het gebruik van een thyristor.
Want bij een mosfet moet je rekening houden met de ingebouwde diode.

Ehm ?? Een thyristor is geen optie, die kun je niet uitzetten. Swieso is 70V reversed spanning over een FET totaal geen probleem, misschien kan ik niet de meest ideale FET nemen maar een heatsink komt er toch op.

Een thyristor moet je niet uitschakelen, maar het inschakelen regelen.
Dat kan voor een lader per halve sinus, eenvoudiger kan niet. En geen zware ontstoorproblemen!
Meet de batterijspanning, dan kun je bijladen of stoppen met laden.

Dat kan zonder gelijkrichter aan 50 Hz en met een dubbelfazige gelijkrichting aan 100hz, natuurlijk zonder elco na de gelijkrichting.

Die mosfets kunnen tegen eender welke reversed spanning, gezien de inwendige diode...dat was dan ook mijn eerste opmerking!

En zoals Marco schreef zal dat een zéér zware klus worden, en hopelijk heb je enige ervaring met switchen.

quote:

Op 15 augustus 2008 15:54:02 schreef MGP:
Die mosfets kunnen tegen eender welke reversed spanning, gezien de inwendige diode...dat was dan ook mijn eerste opmerking!

En zoals Marco schreef zal dat een zéér zware klus worden, en hopelijk heb je enige ervaring met switchen.

De thyristor kun je vergeten, de gel accu's hebben een zeer lage interne weerstand en dan moet ik met een shunt weerstand gaan werken, doei efficientie.

Het schakelen is bij een synchrone buck een beetje mijn probleem, ik kan dat oplossen door gewoon een diode te gebruiken, maar die wordt dan vrij heet (zo'n 30W gaat die dan stoken...) Het moet namelijk zo geschakeld worden dat er geen hoge spanning over de FET's gaat staan en ook zo dat er ook niet te veel kortsluitstroom gaat lopen (evt op te lossen met extra inductor).

Hallo,

Ik vind een 40A geswitchte power supply toch wel een beetje erg heavy projectje.
Dat wordt nog knallen!
Denk aan een veiligheidskap en-of een veiligheidsbril als je gaat testen. Er kunnen gemene stukjes FET in het rond vliegen met explosieve snelheid.
Vergeet vooral ook niet om je accu af te zekeren.
Als een accu explodeert, geloof me, daar wil je niet bij in een ruimte staan.

quote:

Op 15 augustus 2008 15:58:44 schreef DaWaN:
[...]
.........
De thyristor kun je vergeten, de gel accu's hebben een zeer lage interne weerstand en dan moet ik met een shunt weerstand gaan werken, doei efficientie.
.............

Ik dacht eerder aan een serieweerstand van max 0.5 ohm en dikke draden.
De verliezen zullen minder zijn dan met een switcher!

Het was maar een suggestie...

quote:

Op 15 augustus 2008 16:01:15 schreef hobby-ist:
Hallo,

Ik vind een 40A geswitchte power supply toch wel een beetje erg heavy projectje.
Dat wordt nog knallen!
Denk aan een veiligheidskap en-of een veiligheidsbril als je gaat testen. Er kunnen gemene stukjes FET in het rond vliegen met explosieve snelheid.
Vergeet vooral ook niet om je accu af te zekeren.
Als een accu explodeert, geloof me, daar wil je niet bij in een ruimte staan.

De accu's kunnen het hebben. Ze komen uit een UPS, het probleem is echter dat de UPS properitair is, daardoor kunnen we ze niet laden. De UPS wil ze namelijk laden met zo'n 80A maar de aggregaat kan dat niet trekken.

Alles gaat ook goed beveiligd en afgezekerd worden. En ja het gaat een leuke set FET'jes op een leuke heatsink worden, maar het is alles behalve onmogelijk.

Mijn vragen zijn vooral:
Wat voor opstelling (ik ben er vrij zeker van dat dit buck moet zijn (spanning is hoog genoeg), maar betere ideeën zijn welkom)
En wat voor buck opstelling ik dan moet hebben. Synchroon in beter maar gaat dat schakelen lukken ? Multi-stage of moet ik dan iedere stage apart 'bewaken'? Wat voor basis frequentie moet ik hebben (kleine spoelen vs. schakelverliezen)?

Kan je niet beter een fet nemen, en die choppen, serie diode en dan de stroom eenvoudig regelen?
De enige verliezen zitten dan in je fet en diode, maar die vallen op zich nog wel mee, een spoel > 40A vind je niet snel.

Ik heb eigenlijk het idee dat hij direkt vanuit 230V wilt gaan regelen. Dus door eerst van 230V naar 70V te gaan. Maar als je dan gaat rekenen.

70V * 40 * 70% efficientie = 4000W. En dat is net even te veel. JE mag uit een 230V groep niet meer dan 16A halen en dat is 3680W.

Bij ons op de zaak word de elektrische heftruck met 48V batterij ook gewoon via een trafo geladen niks spannings converter. Alleen is dit wel een 3 fase trafo omdat de laadstroom van de accu 80A bedraagt.

Maar onze oude heftruck had een kleine accu en die werd via een trafo vanuit 230V geladen. Deze trafo was ca 3000W.

Dus als de grote jongens van de industrie van een trafo kiezen waarom dan zelf moeilijk doen?

De lader van de heftruck is dan alleen maar geschikt voor dat type batterij. Ik heb onlangs nog een multifunctionele lader hersteld. Deze type's bevatten wat software omdat bijna elke batt er kan mee worden geladen. Hij bezit een klasieke trafo met een gestuurde gelijkrichter in module.
De module is vervangen door 2 diode's en 2thy's,want van industrieel gerief zijn moeilijk ,langs normale weg,componenten te vinden.
Vroeger toen van vermogenselektronica geen sprake was werden ook grote stromen traploos geregeld.Dit gebeurde door een trafo met ijzer als een 3fase in serie op te nemen met de uitgang van de vermogenstrafo. Op de middenste ijzerkern lag de dikke winding.De 2 buitenste ijzerkernen waren fijn gewikkeld met veel windingen.Deze spoelen lagen in tegenkoppeling met elkaar zodat ze geen spanning induceerden.Door met een gelijkstroom het ijzer te verzadigen werd de middenste spoel een geleider voor de wisselstroom.

UPS, aggregaat, 70V !?!

Wat ben je eigenlijk precies aan het fabrieken ?

Dat vraag ik me ook af. En dat allemaal omdat de bestaande en goed betrouwbaar werkende lader een fractie meer stroom trekt. Uiteindelijk (ontwikkelkosten, betrouwbaarheid want je hebt toch niet voor niets een UPS nodig dus uitval kost geld, enz.) kon het wel eens goedkoper zijn om een ander aggregaat te regelen of om contact op te nemen met de fabrikant van de UPS of zij een oplossing hebben.

Hoe dan ook niet echt iets wat ik zou willen bouwen als ik zoveel basale vragen moet komen stellen en na afloop van het project aan een klant moet kunnen garanderen dat het werkt, enz. Aan de andere kant: jezelf goed informeren en meteen groot beginnen kan ook werken.
[Bericht gewijzigd door maartenbakker op 16 augustus 2008 01:24:17]

Het is voor een 380 / 230V installatie in een bus. Daar zitten airco's en diverse bijzonder stroomverbruikende audio en video apparatuur in. De UPS werkt prima, de aggregaat werkt ook prima. Het is alleen dus niet altijd mogelijk om vanaf de aggregaat te draaien (geluid + uitstoot) daarvoor zit de UPS erin. Die accu's gaan echter niet lang genoeg mee, maar via de UPS laden via de aggregaat werkt dus niet.

70VDC wordt geleverd door trafo's met gelijkrichters. Dat is inderdaad alles behalve ideaal maar daar moet ik het nu even mee doen.

Maar kan je niet met het agregaat laden, maar dan met kleinere stroom, als dat de 40A niet aan kan?

Dat was nu net wat DaWaN voorelkaar probeert te krijgen. 40A is haalbaar maar meer dus niet. Omdat de UPS hier niet gebruikt wordt om continuiteit te waarborgen in een datacentrum o.i.d. vervallen een paar van de door mij genoemde eisen trouwens gedeeltelijk. Zelf knutselen loont hier dan wel, alleen blijf ik het een behoorlijk ingewikkeld project vinden. Ik ben benieuwd naar de oplossing.

quote:

Op 15 augustus 2008 13:33:45 schreef DaWaN:
Ik ben van plan een 40A accu lader te maken.
...
En de basisfrequentie is ook belangrijk voor het formaat van alles, wanneer ik 256 bit precisie gebruik van de PWM dan heb ik een maximale frequentie van 25KHz, dat is waarschijnlijk te weinig vrees ik..

Ik zou geen 'software in loop' gebruiken. Maar een standaard IC gebruiken, waarvan je dan de uitgangsspanning en stroombegrenzing, etc. kunt beinvloeden, de target waarden; Best kun je kijken bij Linear Technology, die hebben heel veel SMPS ic's en informatie.

Het wordt zeker een serieus ding!

FullPower
[Bericht gewijzigd door FullPower op 16 augustus 2008 12:08:32]

quote:

Op 16 augustus 2008 10:10:12 schreef DaWaN:

70VDC wordt geleverd door trafo's met gelijkrichters. Dat is inderdaad alles behalve ideaal maar daar moet ik het nu even mee doen.

Dan snap ik nog steeds die 70V niet, is die er toevallig omdat je die voor iets anders in die buis nodig hebt, of heb je die liggen en dacht je dat dit er wel een mooie toepassing voor was ?

Die 70 volt is de spanning waar hij de accu mee wil laden, de voedings spanning is gewoon 230 VAC als ik het goed begrijp tenminste.

nope ...

70V uit een voeding, 60V de accu in.