Универсальное СС-CV зарядное устройство из стека ноутбучных блоков питания

[clawham]

Здравствуйте!
Предлагаю свой вариант конструкции из нескольких последовательно соединенных блоков питания для ноутбуков.

Инструкция по изготовлению ниже

Самое главное и сложное что надо сделать - это разобрать и раздеть каждую зарядку. нужно обратить внимание на то чтоб небыло гальванической связи между сетевой частью (земляной провод) и низковольтной.

Дальше сверлим 2.5мм сверлом дырочку в радиаторе диода в низковольтной части и нарезаем в ней резьбу на 3 мм. аналогично поступаем и с радиатором ВВ транзистора. Вырезаем из текстолита две полоски в длину стопки зарядок с некоторым промежутком(2-4 мм). Ну и в текстолите сверлим отверстия под болты и прикручиваем зарядки. Если все хорошо держится и фиксируется - откручиваем и переходим к следующему этапу.

Самый сложный этап. Его можно сильно упростить если для каждой регулируемой зарядки сделать свой собственный стабилизатор напряжения с собственной же оптопарой но это будет по 4 провода на групповую плату от каждого регулируемого блока питания что не красиво. А потому советую разобраться с родной схемой стабилизатора напряжения. Нужно два пункта. найти сопротивление, увеличение которого увеличивает напряжение на выходе. подбираем такое сопротивление при котором напряжение одного блока будет 23-24 вольта. Допустим это Х килоом. Дальше подбираем такое сопротивление при котором на выходе зарядки будет 10 вольт. допустим это будет У килом. Теперь оставляем на родном месте сопротивление У, ищем длинный и доступный участок дорожки от любого края этого сопротивления и перерезаем его. место перерезания зачищаем от лака и впаиваем туда сопротивление, величина которого Х-У килоом. также паралельно этого сопротивления припаиваем два тоненьких проводочка. Они будут идти к групповой платке управления.
Дальше берем в руки калькулятор и принимаемся считать необходимое нам напряжение на минимуме и на максимуме. суть в том что один блок (тот который самый первый, минус которого это минус выхода) должен быть нерегулируемым и работать он будет как на заводе сделали - на 19 вольт. к нему припаяется групповая плата ограничения общего напряжения и тока, регулятор ооборотов кулера и он будет питать реле блокировки предзарядного резистора. к нему же будет подведен и термодатчик регулировки оборотов кулера.
Рассчитать мы должны минимальное/максимальное напряжение зарядки как 19+(х*10)  /  19+(х*24) где х = колву дополнительных блоков. у меня например есть аккумулятор на 32/46 вольта(в полностью разряженном состоянии/полностью заряженом), на 45/63 вольт и на 65/94 вольта. следовательно мне минимальное напряжение надо 30 вольт а максимальное -  96. Это никак не вписывается в вышеуказанные формулы. ибо мне надо как минимум 5 блоков чтоб достичь 96 вольт. тогда минимальное напряжение моей зарядки получится 60 вольт. это много. Потому я сделал хитрость. Вывел на лицевую панель дополнительный выключатель  который рубит питание двум блокам из пачки. они перестают генерировать даже те свои 10 вольт но зато их внутренний диод шунтирует цепь и потому ничего не мешает прохождению тока от остальных зарядок. Таким образом я перекрыл весь диапазон напряжений требуемых мне.

Итак. у нас есть батарея из 5-ти блоков, они скручены и настроены. Из всех кроме первой торчат два проводка. если их замкнуть - то блок вместо 23 вольт начинает выдавать 10.

Дополнительно после соединения всех блоков последовательно по силовому выходу на плюс самой верхней зарядки - припаиваем диод на 100 вольт 10-20 ампер. Желательно шоттки. Устанавливаем его на радиатор. анодом к плюсу зарядки и катодом - на выход  + из зарядки. этот же плюс тонким проводком пускаем на групповую плату.

Теперь переходим к самому вкусному - Плата группового управления.



Вот так она выглядит.

К ней подключается все что мы понавыводили. к оптопарам в правильной полярности подключаем все проводки, которые шунтируют резистор обратной связи каждого блока.
Также к ней подключаются два потенциометра регулировки ограничения напряжения(диапазон 30-100 вольт) и тока(0.5-4А)
К ней же подключается + и - первого блока питания и релюшка предзарядная.

Терморезистор на 100 килоом. потенциометры на 10 килоом. Подстроечник терморегулятора вентилятора - 22 килоома.

плата при превышении выходного напряжения или тока - начинает засвечивать светодиоды в оптопарах а те - начинают закорачивать резистор обратной связи изза чего блоки скидывают своё выходное напряжение. и совершенно не важно что они немного разные - ктото умрет до 10-ти вольт а ктото останется на 20-ти - в общем зачете всеравно. - плата контролирует полное общее напряжение именно на выходе зарядки и потому индивидуальный раздрай внутри последовательной сборки абсолютно побоку.

Отдельно терморегулятор на вентилятор - я выставил температуру радиатора равной 55 градусов как старт вентилятора. он и старается её поддерживать и в правильном корпусе это происходит очень четко. терморезистор приклеен к радиатору силового транзистора первого блока питания ибо у него чучуть больше нагрузки изза реле и собственно кулера. полевик irlml6402.
Блок ограничения тока собран на биполярном транзисторе sot23. нужно выбирать транзистор с минимальным падением емиттер-база и с коэфф передачи тока не менее 300.

На блоке резисторов-шунтов падает порядка 0.4 вольта при токе 1 ампер или 2-3 вольта при токе 2-3 ампера. изза этого на них выделяется достаточно много тепла( до 5 ватт) потому они хорошо пропаяны масивной проволокой и поставленны под обдув вентилятора. на 4 дня на нагрузке 4 ампера(при том что ток каждой зарядки по паспорту 3.2 ампера) ничего не перегрелось не сгорело и не сошло с ума. вентилятор работал на 70% скорости выдувая теплый воздух из корпуса. при снятии нагрузки за пол минуты вентилятор плавно уменьшил обороты вплоть до остановки.

Ограничитель напряжения собран по типовой схеме на TL431 и минимальной обвязке. Оптопары PC817 или любые другие на 30 вольт.

Изза того что при включении 5-ти зарядок в сеть одним проводом происходит очень можный бросок тока - я сделал схему плавного пуска - сеть я подал на блоки через резистор 1 килоом 5W и когда первая зарядка запускается - срабатывает реле и коротит контактом этот резистор в один килоом. благодаря этому конденсатор всегда заряжается небольшим током. Ну и предохранитель по 220 можно поставить впритык - 3 ампера. Он не сгорает при включении.

Дополнительно в корпус зарядки я врезал цифровой вольтамперметр. на 10 ампер 100 вольт. питание ему привел от того же первого блока ибо минусом вольтамперметр на его минусе висит.

Итого получился очень удобный источник тока/напряжения. Естественно не хватает регулировки напряжения с нуля и защиты от КЗ. но ни то ни другое для зарядки не важно. от КЗ защищает предохранитель на 5 ампер. ну а подключение аккумулятора на бОльшее напряжение чем собственно зарядка не приводит к искрам - диод на выходе все возьмёт на себя.

Схема и печатка находятся в моей папке Релиз https://www.dropbox.com/sh/oeh9uxucyc2yvek/AAAT8iMJ6fKaj541xSznGgZTa?dl=0
подпапка https://www.dropbox.com/sh/wa4oje8dwe1waq0/AADQTJIYIBtw5PQyXIlEDR2_a?dl=0

[clawham]

Готовое устройство

[acyd]

грамотно, культурно, профессиональное развитие старой темы с последовательным соединением ноутбучных зу.
надо будет свою первую переделать, а то без ограничения тока, где-то 12а выдает, что многовато  для мелкой батки.

[clawham]

Дак если не нужно много блоков регулировать то можно только один садить. просто одну оптопару оставить на плате и привести её паралельно аноду и катоду тл494 на плате одной из зарядок. Тоже будет удовлетворительный результат

операции с резисторами нужжны если нужно много блоков дергать чтоб диапазон пошире был. Ибо если ниже 8-ми вольт затупить блок он может вырубиться в защиту. а потом запускаться резко. другие соседи так резко не успевают отрабатывать и получается фигня. ну а если только одного хватит дергать до 8-10 вольт то намного все проще.

Эт я себе делал сверхуниверсальное решение чтоб в поход с палаткой себе и жене иметь чем заряжаться и резервный аккум чтоб было чем зарядить.

[TOM]

[user]clawham[/user], идея хорошая. Но проще переделать блок питания от настольного компьютера, чем "сшивать" между собой несколько блоков от ноутбуков. IMHO.

[clawham]

соотношение первички-вторички у компьютерного блока питания всего 1/6

теперь берем 360 постоянки, делим на 2, делим на 6 и максимум что можно - умножаем на два. итого - максимум что можно с компьютерного бп снять это 30 вольт нормальных(10 ампер) или 60 через умножитель напряжения - дай бог чтоб там 5 ампер получилось - нужны суперкондеры и 4 диода шоттки на 120 вольт(мегаредкость дорогучая).

Я сичас конечно ещё один вариант рассматриваю - на 5-тивольтовую обмотку транса бп атх припаять ещё один транс только уже 12-тивольтовой обмоткой а выход снимать с первички. теоретически должно получиться но кпд...

а тут этих зарядок по 20 грн полно! собрал быстренько и получил то что надо. да не с нуля...да вроде громоздко...но в чем я уверен больше чем на 100% так это в том что дешевый переделанный бп атх намного ненадежнее этих малышек от ноутбуков. и с обдувом 3 амперные блоки легко выдают 8 ампер . греются конечно но выдают же!

а ещё у меня есть блоки на 24 вольта 40 ампер! от серверных стоек...вот это будет БУСТ!

[TOM]

[user]clawham[/user], если применять компьютерные БП с штатными трансформаторами, то я согласен, что больше 30 вольт получить проблематично. Но там обмотки по несколько витков и перемотать их не проблема. Нет высоковольтных диодов Шоттки и конденсаторов? Можно намотать несколько вторичных обмоток, к каждой из них подключить отдельный выпрямитель и соединить их все последовательно. Сложность только в перемотке трансформатора. Но это не сложнее, чем соединять между собой ноутбучные зарядки

[clawham]

а давайте на время? у меня 40 зарядок и мне надо сделать 10 готовых зарядок а у вас 10 блоков питаний мне 4провода припаять и уже работает а вам? варить разбирать сматывать пол первички потом доматывать вторичку а потом возвращать назад первичку и склеивать сердечник. одна ошибка и бабах силовых биполярников....мде....намного легче тогда вообще с нуля собрать на всем покупном или от телекома блоки стоечные использовать. мы говорим о варианте применения того что есть как грязи за бесплатно. у меня их 10 штук было - чего не применить? они компактные и надежные.
кроме того у еня очень маленькие на 3 ампера а люди вон и 6-тиамперными располагают - те могут 12 ампер выдать легкоа при 100 вольтах это уже сколько мощности? киловатт? 1200? а у вас всеравно ограничено 400 ваттами.

[TOM]

Серверные БП держал в руках, сделаны серьезно.
БП от ноутбуков - если они есть недорого, то можно делать ЗУ и на них. Сам пользуюсь переделанным на 42 вольта "Delta", заряжаю свинец. Вот только у нас на них цена кусается.

[clawham]

так вот те же серверные бп можно таким же способом глушить. следовательно схема таки универсальна...совершенно ж не важно что там за блоки питания. в любом блоке можно найти резистор, замыкая который напруга на выходе будет уменьшаться.

[TOM]

Серверный БП и без переделки - готовое зарядное устройство. Предусмотрены и регулировка напряжения, и ограничение тока. Плюс широкий диапазон входного напряжения и куча защит.

[clawham]

защит куча да...но мой после 50-ти ампер просто вырубается и держит полтора вольта пока не упадет ток меньше 300 ма
ничего больше он не стабилизирует.

но да есть и телекомовские - они по сути и есть зарядники. у меня увы таких нету. зато обычных серверных полно и ноутбучных полно

[clawham]

Возрождаю темку с зарядками от ноутбуков. Понадобилось ещё один зарядничек мощный и компактный собрать.
Т.К. яж програмист то решил попробовать сделать всё дело на микроконтроллере.
схема примерно вот такая будет

Спойлер

Основные фичи схемы:
1) процессорное управление - предустановки и счетчики втч/ач по каждому предсохраненному аккуму
2) управление напряжением трех блоков питания. Схема сделана так что родную оптопару с блока питания надо выкинуть, а с неё привести два проводка на эту платку, ну и соответственно нужно привести парой проводков напряжение выходное этого блока питания. Тогда проц открывая вторую оптопару - будет уменьшать напряжение этого конкретного блока с 22 до 12 вольт(ну я такие номиналы резюков поставил т.к. мои блоки такой диапазон нормально отрабатывают)
3) ограничение тока аппаратное и програмное - есть шунт, есть транзистор. Этот транзистор при перелете напряжения с шунта выше 0.6 вольт - открывает принудительно все три оптопары - понижая напругу всех трех блоков питания.
4) Микроконтроллер ШИМом будет подстраивать напряжение каждого регулируемого блока питания чтоб небыло что на одном 22 а на втором 12 - напряжение каждого блока контролируется АЦП.
5) Так же ШИМом контролируется ограничитель тока от полного нуля до максимума на данном шунте.
6) Диапазон напряжений, который можно получить - 12-100 вольт.
7) Предусмотрен резистор для пплавного заряда ёмкостей по 220
Так же предусмотрено две релюшки - отключать лишние блоки если надо очень низкое напряжение.

Принцип такой:
Берем 5 ноутбучных бп и отпаиваем от трех оптопары. Эти трое будут регулируемыми. Осталось ещё два - один - будет самым нижним - его минус будет идти на шунт и на выход с зарядки. он же будет питать схему и вентилятор и его питание идёт с J12. Тоесть он включен постоянно в сеть. Второй блок питания подключается минусом к плюсу первого и его 220 вход подключается к J13. Третий блок питания это первый регулируемый. Его минус это плюс второго, его 220 это J14. Его оптопара заменяется на U2. Соответственно J1 это разьем с него - 1 это его плюс, 3 и 4 - выводы оптопары с горячей стороны и 6 это его минус. 4 и 5 блоки подключаются аналогично только 4 блок 220 берет от разьема J14 а последний 5-й берет 220 с разьема J12. Плюс пятого блока питания должен прийти на плату в разьем J3.1 и на анод внешнего силового диода на 100 вольт. катод этого диода - это вход плюса с зарядки на акб. После диода можно поставить выходной предохранитель. ну а провод идущий плюсом из зарядки после предохранителя - нужно завести на плату на точку J9. Соответственно алгоритм будет таковым что изначально при включении зарядка находится в режиме минимального напряжения - ограничение тока выкручено на ноль, все оптопары ограничения засвечены и реле 1 и 2 отключены. на выходе минимально возможное напряжение. При подключении изза диода на выходе - на точке J9 появится напряжение аккумулятора. Проц посмотрит на предустановки и если это напряжение попадает в диапазон мин макс какого-то аккумулятора - начнет заряжать его. будет плавно поднято ограничение тока до 1 ампера, потом плавно будут подниматься напряжения на блоках питания(всех трех - не смотря на то что два из них должны быть отключены). Когда ШИМ каждого блока достигнет 100%  - блок должен будет упереться в ограничение тока. дальше начнет расти ток до установленного. если проц увидит что какой-то блок из регулируемых - выдает меньшее напряжение чем соседы - им будет уменьшаться ШИМ. тогда система поддержания тока - поддаст газу всем -  итого выйдет ровнонагруженный каждый из трех блоков. по достижении конца CC фазы проц все больше будет уменьшать ограничение тока пока оно не дойдет почти до нуля. и если ток станет равным нулю а в настройках прописано отключение - то блок отключит релюшки 1 и 2, ток выкрутит в ноль и зажжет все три оптопары чтоб на выходе было минимальное напряжение. и будет ждать пока кабель не отключат и не подключат к новому блоку питания. Если же ток упадет в ноль при фазе СС -  тоесть когда батка разбалансирована и балансер не справляется с током зарядки и изза этого одна банка перелетит выше предельного порога - блок снова выкрутит ток в ноль и будет ждать пока выход не поднимется на 1.5 вольт скачком - это будет означать что зарядный фет в бмске - включился и зарядка снова будет пытаться заряжать аккум но током уже или 1 ампер или в два раза меньшим от предыдущего такого же вырубания.
Так же как план - хочу заводить на эту зарядку шину данных моей бмски. Все что будет интересовать мой блок питания это напряжение максимальной ячейки и кол-во плат и ячеек в батарее. По этим параметрам будет производиться выбор предустановок под конкретный акб. и там же в предустановках - будет максимальное напряжение банки до которого надо акб заряжать. Если есть линия данных - заряд убдет идти не по общему напряжению а по поячеечным напругам. если линия оборвется - зарядка прекратится.

По схеме - это пока набросок прототипа. Ещё не решил будет там энкодер или кнопки. энкодер лучше и ног меньше. Экран - пока планируется очень компактный JM40 - 12 символов одна строка 44780-совместимый экранчик но вполне возможно что напишу вариант и под 20х4 или чтото подобное. Кидайте предложения по типам экранов какие есть у вас и что может по схемотехнике советы

[vintik.]

 По моему очень сложно получается. Если применять проц, то наверно проще сделать всё с нуля, а не городить из зарядок. Получится компактнее и надёжнее.
С шиной данных походу тоже перебор. Зачем несколько раз обрабатывать то, что уже просчитано BMS. Достаточно управления током и отключения зарядки.

[clawham]

та не сложно на самом деле - по сути пол схемы - выходные цепи стабилизации если лень искать подстроечный резистор ( у меня например в зарядке совсем неоднозначная выходная цепь с двумя операционниками 6 транзюками и т.д. и перестроить ей напругу выхода очень сложно. просто проще чем с нуля силовуху строить..и это ж не обязательно ноутбучные...просто я долго юзаю простую ноутбучную зарядку и я четко представляю что мне в ней не хватает. бмс это защита. я склоняюсь к идее того что ни зарядное устройство ни контроллер не должны допускать срабатывания защиты. поэтому я например не очень одобряю келликовский порог ниже которого он просто отрубается и не на время а надо зажигание передергивать - тупость - сбавь мощи и держи стабильным то напряжение порога нижнего а ток ну какой позволяет батка. аналогично и зарядка - если заряжать током 8 ампер то никакий балансир не справится с разбегом. особенно это актуально для лифера т.к. у него момент когда все банки одного напряжения(3.3) и момент когда у одной из них уже 3.6 это ровно пара секунд. общее напряжение сильно низкое  чтоб зарядка сбавляла ток. вот и получается что никак без шины не обойтись. да у меня сичас 4 ампера балансирный и это спасает но когда недели две три подряд не заряжаюсь  до 3.6 на банку - тоесть не балансирую батарею то потом получаю вырубание защиты примерно час подряд секунду через три. тоесть бмска своим фетом ШИМит ток зарядки чтоб RMS вышел балансировочный ток - это фигня. на ионках конечно намного проще так как они такого разлета не дают никогда но тоже последние 5-10 % можно было бы добивать быстрее.  Ну и  как говорится на бмс надейся да сам не площай - да в бмске феты да они мощные и да там есть драйвер нолюбой фет можно спалить. зачем лишний раз рисковать и насиловать банку перезарядом...пусть на 0.2 вольта - для лифера это не смертельно вообще но если зарядка могла сама это предотвратить то почему бы и нет?
Кароче на текущий момент плата разведена но не хватает одной ноги для входа кнопки энкодера. рассматриваю вариант экран повешать на 74HC595 или применить менее распространенную DS2408. можно конечно уменьшить кол-во регулируемых блоков но тогда диапазона не хватит для моей батки (62,5 пустой бак и 90 - полный бак). надо будет клацать реле отключения/подключения доп блочков в процессе заряда а этого не хотелось бы.

[vintik.]

 Я имел в виду, что алгоритм правильный, но не верный конструктив.
Логичнее, технологичнее, экономически целесообразнее сделать модуль зарядки с одним встроенным блоком питания от ноутбука. Им регулировать CV-CC.
На корпусе сделать 5 стандартных винтовых или ноутбучных мам, для каскадирования питания. И управляемый выход 220В для "тройника".
Внутри та же релейная схема подключения блоков, но без управления напряжением каждого.
Получится качественная зарядка сама в себе + любое напряжение по желанию + модуль управления параллельными зарядками, который можно запилить на любой ток за вменяемые деньги.
Это была бы по настоящему универсальная зарядка, для массового потребителя.
По поводу балансировки LiFePo4 я писал здесь то же самое, но походу никто не разбирается в этих тонкостях.
До 3.5В на банке заряжаю током 8А (наверно можно и больше) От 3.5 до 3.6 - током равным току балансиров. Этот простой алгоритм позволяет легко проверить состояние батареи, оценив время между началом, и концом балансировки, не выскочить за диапазон напряжений, не перегреть BMS.

[clawham]

та я вот тоже ж думал сэкономить и сделать только один регулируемый и остальные 4 - отключаемые но вот беда - под нагрузкой они зачастую не стартуют. надо снижать напругу у регулируемого и поддавать потом когда второй включится. и вторая проблема - один блок нерегулируемый дает всего-личь +19 вольт. но вот все зарядники коих у меня 12 штук - не могут регулироваться от нуля!  они от 12 до 20 регулируются нормально. тоесть уже надо два регулируемых чтоб перекрыть подключение одного нерегулируемого 19-тивольтового. ну а где два там и три. вот и все дела с тремя регулируемыми выходит диапазон 24 вольта( (20-12)*3 ) что тоже малавата но уже куда не шло

а почему я за это дело ухватился - дык все просто - 5 зарядок по 19 вольт 8 ампер это 760 ватт. а размер этого зарядничка у меня лично вышел - 130х150х50 мм коробочка и там ещё есть место для этой платы!

[vintik.]

 Со стартом без нагрузки проблема легко решаемая, раз есть реле и контроллер. По мне так само собой разумеется, контроллер оценивает напряжение ноутбучной зарядки, а потом её подключает.
С понижением от 20В до 0В справится любой готовый DC-DC, и ток до 20А за копейки, зато блоки можно соединять хоть последовательно, хоть в параллель, хоть сварочник подключать, для зарядки.
Хотя если делать в единственном экземпляре, для себя, и много свободного времени, и каждый раз переписывать софт, то и так нормально. Не понятно куда применить остальные 7 зарядок.