0

Step-down měnič s regulací proudu – nabíjení aku a napájení LED

V tomto návodu se pokusím popsat, jak zprovoznit tento nastavitelný měnič/zdroj proudu. Na desce jsou tři trimry, jeden na nastavení napětí, druhý na nastavení indikace plného nabití a třetí na nastavení proudu. Jedná se o měnič typu step-down, to znamená, že výstupní napětí musí být vždy nižší než vstupní napětí. Doporučuji používat proudy do 1 A.

_vyrp11_565popis847

Nabíjení akumulátorů: např. standardní uzavřené olověné akumulátory lze nabíjet metodou CCCV (constant current, constant voltage). Toto spočívá v nabíjení akumulátoru určitým proudem (udržuje se proud – typicky 0,1C, napětí vzrůstá), dokud napětí na akumulátoru nedosáhne určité hodnoty (pro 12V olověný aku a cyklický provoz se jedná o hodnotu okolo 14,4 voltu), poté se akumulátor nabíjí konstantním napětím (udržuje se napětí, proud klesá). Když proud klesne na určitou hodnotu, typicky na desetinu počátečního proudu, akumulátor lze považovat za nabitý.

Li-ion akumulátory lze také nabíjet touto metodou (zakončovací napětí bude typicky 4,2 voltu (resp. 4,2 krát počet článků v sérii), ovšem Li-ion jsou mnohem agresivnější (hrozí i exploze) a citlivější na špatné nabíjecí napětí – v případě nabíjení celého packu s několika aku v sérii jsou tedy citlivé na rozbalancování. Vždy je lepší méně než více – 4,15 či 4,1 voltu na článek ničemu neublíží, jen mírně sníží dostupnou kapacitu a prodlouží životnost – počet cyklů), proto doporučuji použít nabíječku určenou přímo pro ně, ideálně se zabudovaným balancerem. Při nabíjení akupacku s více aku v sérii tímto či podobným měničem je dobré použít balancer. Pro nabíjení jednotlivých Li-ion článků lze použít například modul založený na čipu TP4056.

Pro nastavení nabíjení aku (příklad – olověný SLA/VRLA 12 V 7 Ah):

  1. Napájecí napětí volíme např. 19 voltů (běžný adaptér od notebooku). Musí být vyšší než nabíjecí napětí a nesmí překročit max. vstupní napětí měniče.
  2. Nejprve nastavíme napětí (bez připojeného akumulátoru, na výstup připojíme voltmetr) na požadovanou hodnotu (14,4 V), to se dělá 1. trimrem, napětí se zvyšuje otáčením po směru hodinových ručiček.
  3. Nastavíme proud. Chceme 100 mA. Měnič zatížíme do zkratu ampérmetrem (rozsvítí se LED CC/CV a CH) a nastavujeme proud 3. trimrem na 700 mA. Nejprve je dobré si tento trimr stáhnout na minimum.
  4. Nastavíme si indikaci nabíjení. Proud (3. trimr) stáhneme blízko 70 mA a 2. trimr nastavíme tak, aby LED označená CH byla někde a pomezí zhasnutí a rozsvícení.
  5. Zvýšíme proud zpět na 700 mA.
  6. Odpojíme ampérmetr z výstupu.
  7. Můžeme připojit akumulátor. Mezi akumulátor a měnič je vhodné vložit pojistku a diodu (např. schottky 1N5822 mezi + měniče a + aku, + měniče bude připojený na anodu 1N5822. Na diodě 1N5822 se ztratí cca 0,25 V – viz datasheet, toto lze vykompenzovat úpravou napětí měniče. U některých aku – např. Li-Ion může ale vadit i malá nepřesnost. Pojistka bude v sérii s diodou). Bez diody bude při odpojení napájení měniče téct proud zpět do měniče. Měnič by měl mít na vstupu diodu, pro odpojení/připojení aku lze tedy použít relé připojené cívkou přímo na vstup měniče (napětí by mělo odpovídat, jinak použijte příslušný rezistor či stabilizátor) a se spínacím kontaktem připojeným v sérii s výstupem měniče.
  8. Nenechávejte nabíječku blízko hořlavých materiálů či bez dozoru!

Napájení výkonových LED: LED jsou poměrně citlivé součástky, které by měly být napájeny proudově. Napájení LED přímo z konstantního napěťového zdroje není doporučeno a nemělo by se to dělat – proud bude kolísat v závislosti na okolní teplotě (se zvýšením teploty se sníží typický úbytek napětí na LED, v případě, že je napájená konstantním napětím, dojde ke zvýšení proudu, což může vést ke zvýšení teploty – to povede k dalšímu zvýšení proudu a může vést k odpálení LED). Mezi zdroj napětí a LED by měl být zařazen minimálně rezistor. Rezistor má ale velkou nevýhodu, má velkou výkonovou ztrátu (při použití napájení 12 V a úbytku napětí na LED okolo 3 V bude výkonová ztráta na rezistoru okolo 75%, v případě použití spínaného měniče bude podstatně menší). Budeme postupovat podobně jako u akumulátoru, akorát:

  1. Napětí nastavíme těsně nad maximální napětí LEDky (pro LED s úbytkem max. 12 V lze nastavit výstupní napětí např. na 12,5 V). Nastavujeme bez připojené LED. Napětí zdroje by mělo být minimálně o kousek vyšší. Nesmí překročit max. vstupní napětí měniče.
  2. Výstupní proud nastavíme na nominální proud LED, případně o kousek níž (cca 10% pro rezervu a prodloužení životnosti LED). V případě, že máme LED s proudem 0,9 A, rozumné nastavení proudu bude okolo 0,8-0,85 A. Proud regulujeme s ampérmetrem připojeným na výstup měniče.
  3. Měnič odpojíme od napájecího zdroje, na jeho výstup připojíme LED.
  4. Měnič s LED připojíme k napájení.
  5. Pozor na oči, i 10W LED má světelný tok srovnatelný se 60W žárovkou! Výkonové LED je potřeba chladit!

Ukázka s touto 10W LED (na koberci to není nejlepší testovat kvůli ESD):

IMG_20170918_143658

Arduino Uno, Mega, Senzory, Moduly za

VÝHODNOU CENU

František Štefanec

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *