Продолжаем обзор SkyRC iMax B6 mini.
Дальше мешает разъём подключения вентилятора.
Плата была отмыта от флюса и термопасты (для подробного исследования)
Комплектные провода нормального качества, крокодилы припаяны.
Реальную схему iMAX B6 mini найти не удалось, при этом схема простого B6 имеется.
nitro-racing.сlan.su/_ld/0/3_RC-Power_BC6_Ch.pdf
Данная схема имеет множество ошибок, да и вид у неё такой, что глаза сломаешь, пока найдёшь, как эти кусочки между собой связываются.
Делать нечего, надо рисовать нормально читаемую принципиальную электрическую схему B6 mini…
Рисовал тщательно и очень долго, приводя её в понятный вид, потом долго думал…
Для полноразмерного просмотра щёлкните по схеме.
Схема импульсного преобразователя SEPIC: два варианта выполненияРаботает схема вполне понятно (будет ниже), но назначение некоторых элементов разгадать так и не удалось (скорее всего это просто ошибки производителя)
— на плате распаян не подключенный керамический конденсатор.
— зачем-то поставлен резистор на входе логического транзистора (который уже имеет его внутри)
— назначение диода в цепи измерения зарядного тока осталось загадкой
Спецификация применяемых компонентов:
Тайваньский контроллер под девизом В«Make You WinВ» (чтобы выиграть)
MEGAWIN MA84G564AD48 (80C51 8bit USB 64k 12bit ADC)
IRF3205 (55V 110A 200W 8mΩ)
DTU40N06 (60V 40A 136W 13mΩ)
Как рассчитать емкость гасящего конденсатора простого блока питанияDTU40P06 (-60V -40A 113W 22mΩ)
12CWQ10FN (100V 12A 0,65V)
DTC114 (50V 100mA)
KST64 (-30V -500mA hFE10k)
MMBT3904 (40V 200mA)
MMBT3906 (-40V -200mA)
LM2904 (3mV, 7ОјV/В°C)
LM393 (2mV)
LM324 (2mV, 7ОјV/В°C)
Понижающий преобразователь LM2596TD1534 (340kHz 3,6-20V 2A)
78M05 (7-35V 0,5A)
Принцип работы похож на B6, схема оптимизирована для компактного исполнения, изменения в основном в лучшую сторону.
Для облегчения понимания работы схемы, упрощённо набросал отдельно силовую часть.
Силовой преобразователь напряжения собран по классической схеме Step–Up/Down с одним общим накопительным дросселем и двумя ключами. Управление ключами организовано через контроллер при помощи ШИМ, которой и задаётся ток зарядки и разрядки.
Обратная связь зарядной цепи реализована чисто программными средствами.
Частота работы ШИМ в любом режиме около 32кГц
Напряжение на затворе полевика преобразователя Step Down в режиме зарядки при выходном напряжении 4В, активный уровень низкий.
Напряжение на затворе полевика преобразователя Step Up в режиме зарядки при выходном напряжении 16В, активный уровень высокий.
Управляющее напряжение для полевика разрядки (работающий в линейном режиме) формируется из ШИМ сигнала через фильтр НЧ, который далее усиливается операционным усилителем (ОУ).
Обратная связь цепи разряда — аппаратная на базе ОУ.
Напряжение на выходе контроллера 11(P2.6) в режиме разрядки.
Балансировка работает по принципу дополнительной нагрузки элементов с наибольшим напряжением в общей цепи. Ток балансировки зависит от напряжения на аккумуляторе и составляет 80-160мА на каждый элемент.
Примечательно, что балансировка работает не только при заряде аккумуляторов, но и при разряде тоже, дополнительно нагружая элементы с максимальным напряжением.
Напряжение на каждом элементе измеряется дифференциальным усилителем на базе ОУ и подаётся через коммутатор на АЦП контроллера. На этот-же коммутатор подаётся сигнал с обоих температурных датчиков.
Напряжение считывается довольно точно.
Задающий кварцевый резонатор отсутствует, поэтому точность учёта времени заведомо невысока.
Проверка показала, что мой экземпляр за час убегает на 45 секунд — это вносит дополнительную погрешность измерения ёмкости 1,2% (завышает показания)
Некоторые особенности схемы B6 mini и отличия от B6:
— Имеется два стабилизатора напряжения +5В — линейный для питания контроллера и импульсный для питания подсветки индикатора и подключаемого к USB Wi-Fi модуля беспроводной передачи данных. Наличие питания на USB может сыграть злую шутку — если зарядку подключить к выключенному компьютеру, импульсный преобразователь 5В может выйти из строя!
— USB подключается непосредственно в контроллер без преобразователей.
— Схема контроля напряжения на балансных разъёмах стала более логичной и правильной.
— Схема заметно упростилась за счёт применения логических N-P-N транзисторов DTC114 (маркировка 64) и составных P-N-P транзисторов KST64 (маркировка 2V)
Обнаруженные конструктивные проблемы:
— Габаритные конденсаторы не закреплены герметиком, следовательно зарядку лучше сильно не трясти и не ронять.
Исправляется нейтральным герметиком или компаундом.
— Дроссель преобразователя висит на своих ножках и вибрирует при постукиванию по корпусу.
Можно закрепить нейтральным герметиком или компаундом.
— Плата разъёмов балансировки припаяна только с одной стороны.
При желании, можно дополнительно пропаять.
— Металлическая рамка дисплея касается обмотки дросселя.
Желательно проложить изолятор или просто отогнуть лапку крепления рамки.
— Одна диодная сборка установлена с лицевой стороны платы и следовательно через пластину не охлаждается — при выходном токе зарядки более 4А, она сильно греется. Простыми способами исправить не получится.
— Полевик цепи разряда охлаждается через очень толстую мягкую силиконовую неармированную термопрокладку (3,5мм), что приводит к его довольно сильному нагреву в режиме разряда. Надеюсь, производитель знал что делал.
Можно теоретически прикинуть. Теплопроводность такой термопрокладки в лучшем случае 3Вт/мК, что при площади теплового контакта корпуса TO-220 1,0см2 и дырчатого корпуса зарядки 0,6см2, толщине 3,5мм даёт нагрев 15ВєС на каждый Ватт. Через выводы на плату отводится около 1Вт, остальные 4Вт передаёт прокладка — полевик нагреется не менее 100ВєС (4*15+40). Реальная измеренная температура при максимальной мощности 5Вт оказалась аж 114ВєС (измерял термрпарой в районе крепёжного отверстия полевика). Немного снизить его температуру можно, если между корпусом и платой мазнуть термопасты.
Охлаждение остальных полупроводников организовано через бутерброд: термопрокладка 1мм — алюминиевая пластина 4мм — термопрокладка 1мм — алюминиевый корпус
Корпус зарядки изолирован от схемы.
Зарядка имеет реальную защиту от переполюсовки питающего напряжения и защиту от переполюсовки подключённого аккумулятора, при этом защита от КЗ отсутствует.
Применяемые ОУ не являются прецизионными, поэтому изначально имеется заметная погрешность уставки малых токов. Например, при типичном начальном смещении ОУ LM2904 3мВ, ток разряда запросто может сместиться на 0,03А, а заряда сразу на 0,1А! Именно поэтому производителю приходится программно калибровать каждую зарядку для уменьшения погрешности уставки токов. Однако, температурный дрейф таким образом уменьшить нельзя.
Устранить этот недостаток возможно, используя прецизионные ОУ (например AD712C, AD8676 и т.д.) и более оптимально развести печатную плату, однако это приведёт к удорожанию производства. Заводская калибровка конечно в какой-то степени снижает это смещение, однако как её проводить самостоятельно — неизвестно.
Источник: http://musku.ru/skyrc-imax-b6-mini-glazami-elektronika/
Продолжение следует…
27Воистину говорят: лень — двигатель прогресса! Вот и мне, взбудоражила голову мысль, автоматизировать процесс измерения и тренировки кислотных аккумуляторных батарей. Ведь кто, в здравом уме, будет, в наш век умных микросхем, корпеть над аккумулятором с мультиметрами и секундомером? Наверняка, многие знают «народное» зарядное устройство Imax B6. На хабре есть статья про него (и даже не одна). Ниже я напишу, что я с ней сделал и зачем.
Точность
В начале, моей целью было увеличение разрядной мощности, чтобы измерить свои батареи для бесперебойника и, в перспективе, тренировать их, не подвергаясь риску преждевременной старости (меня, а, не аккумуляторов). Погонял устройство в разобранном виде. Внутри оно щедро нашпиговано множеством дифференциальных усилителей, мультиплексором, buck-boost регулятором с высоким КПД, имеет хороший корпус, а в сети можно найти открытый исходный код очень неплохой прошивки. При токе зарядки до 5 ампер, им можно заряжать даже автомобильные аккумуляторы на 50А/ч (ток 0.1C). При всем, при этом этом, богатстве, в качестве датчиков тока, здесь используются обычные 1 Вт резисторы, которые, ко всему прочему, работают на пределе своей мощности, а значит, их сопротивление значительно уплывает под нагрузкой. Можно ли доверять такому измерительному прибору? Подув и потрогав руками эти «датчики» сомнения ушли — хочу переделать на шунты из манганина! Манганин (есть еще константан) — специальный сплав для шунтов, который практически не изменяют своего сопротивления от нагрева. Но его сопротивление на порядок меньше заменяемых резисторов. Так же, в схеме прибора используются операционные усилители для усиления напряжения с датчика до читабельных микроконтроллером значений (я полагаю, верхняя граница оцифровки — опорное напряжение с TL431, около 2,495 вольт). Моя доработка заключается в том, чтобы впаять шунты вместо резисторов, а разницу в уровнях компенсировать, изменив коэффициент усиления операционных усилителей на LM2904: DA2:1 и DA1:1 (см. схему).Схема
Для переделки нам понадобятся: само устройство оригинал (я описываю переделку оригинала), манганиновые шунты (я взял от китайских мультиметров), ISP программатор, прошивка cheali-charger (для возможности калибровки), Atmel Studio для ее сборки (не обязательно), eXtreme Burner AVR для ее прошивки и опыт по созданию кирпичей успешной прошивке атмеги (Все ссылки есть в конце статьи). А так же: умение паять SMD и непреодолимое желание восстановить справедливость. Я нигде не учился разработке схем и вообще радиолюбительству, поэтому вносить такие изменения в работающее устройство вот так с ходу, было лениво боязно. И тут на помощь пришел мультисим! В нем возможно, не прикасаясь к паяльнику: реализовать задумку, отладить ее, исправить ошибки и понять, будет ли она вообще работать. В данном примере, я смоделировал кусок схемы, с операционным усилителем, для цепи, обеспечивающей режим заряда:
Резистор R77 создает отрицательную обратную связь. Вместе с R70 они образуют делитель, который задает коэффициент усиления, который можно посчитать примерно так (R77+R70)/R70 = коэффициент усиления. У меня шунт получился около 6,5 мОм, что при токе 5 А составит падение напряжения нем 32,5 мВ, а нам нужно получить 1,96 В, чтобы соответствовать логике работы схемы и ожиданиям её разработчика. Я взял резисторы 1 кОм и 57 кОм в качестве R70 и R77 соответственно. По симулятору получилось 1,88 вольт на выходе, что вполне приемлемо. Так же я выкинул резисторы R55 и R7, как снижающие линейность, на фото они не используются (возможно, это ошибка), а сам шунт подключил выделенными проводами к низу R70, C18, а верх шунта напрямую к «+» входу ОУ. Лишние дорожки подрезаны, в том числе, и с обратной стороны платы. Важно хорошо припаять проводки, чтобы они не отвалились, со временем, от шунта или платы, потому что с этого датчика запитывается не только АЦП микроконтроллера, но и обратная связь по току импульсного регулятора, который, при пропадании сигнала, может перейти в максимальный режим и угробиться. Схема для режима разрядки принципиально не отличается, но, так как я сажаю полевик VT7 на радиатор, и увеличиваю мощность разрядки до предела полевика (94Вт по даташиту), хотелось бы и максимальный ток разряда выставить по-больше. В результате я получил: R50 – шунт 5,7 мОм, R8 и R14 — 430 Ом и 22 кОм соответственно, что дает требуемые 1,5 вольт на выходе при токе через шунт 5 А. Впрочем, я экспериментировал и с большим током — максимум вышло 5,555 А, так что зашил в прошивку ограничение до 5,5 А (в файле «cheali-chargersrchardwareatmega32targetsimaxB6-originalHardwareConfig.h»). По ходу вылезла проблема — зарядник отказался признавать, что он откалиброван (i discharge). Связано это с тем, что для проверки используется не макроопределение MAX_DISCHARGE_I в файле «HardwareConfig.h», а вторая точка калибровки для проверки первой (точки описаны в файле «GlobalConfig.h»). Я не стал вникать в эти тонкости хитросплетения кода и просто вырезал эту проверку в функции checkAll() в файле «Calibrate.cpp». В результате переделок, получился прибор, который обеспечил приемлемую линейность измерений в диапазоне от 100mA до 5А и который можно было бы назвать измерительным, если бы не одно но: так как я оставил мощный разрядный полевик внутри корпуса (несмотря на улучшенное охлаждение), нагрев платы от него все равно вносит искажение в результат измерения, и измерения немного «плывут» в сторону занижения… Не уверен, кто именно виноват в этом: усилитель ошибки или АЦП микроконтроллера. В любом случае, ИМХО, стоит вынести этот полевик за пределы корпуса и обеспечить там ему достаточное охлаждение (до 94Вт или заменить его на другой подходящий N-канальный).
Прошивка
Не хотел я писать про это, но меня заставили.
- Подключаем программатор к устройству, а программатор в комп (картинка ниже — для оригинала устройства! клон подключается иначе):
- Теперь попробуем скомпилировать нашу прошивку (это действие не обязательно, можно взять готовую из папки «cheali-chargerhexcheali-charger-imaxB6-original-0.33.hex», в таком случае, переходите к пункту 6). Вообще, как и что можно делать, часто пишут в сопроводительной документации, например, про сборку — в файле «building.md». В данном случае, порядок такой:
- установить Atmel Studio и cmake
- выполнить: s:cheali-charger> make
- Калибровка. Для нее понадобится батарея li-ion из, по крайней мере, 2-х элементов. Порядок калибровки можно прочитать в «README.md». Можно, переставляя ее в сторону по балансному разъему, откалибровать все 6 входов, при этом, первые 2 можно откалибровать отдельно (более точно), в меню экспертной калибровки, про нее написано в «calibration_expert.md».
Немного про мою доработку охлаждения
Полевик VT7, на новом месте, приклеен на термоклей, а его теплоотвод — припаян к медной пластинке: Охлаждение решил сделать из ненужного радиатора на тепловой трубке от мат-платы. На фото видно подходящую по размерам прижимную пластину и площадку транзистора, по периметру которой проложена изолирующая пластмасса — на всякий случай. Пяточек из жала паяльника припаян прямо к плате, к общему проводу — будет играть роль дополнительного теплоотвода от преобразователя:
Предупреждение
: описанные модификации, при неумелом применении, могут повредить компоненты зарядки, превратить ее в необратимый «кирпич», а так же привести к снижению надежности устройства и создать риск пожара. Автор снимает с себя ответственность за возможный ущерб, в том числе за зря потраченное время.
Ссылки
Альтернативная прошивка cheali-charger: https://github.com/stawel/cheali-charger (Её обзор на youtube: раз, два). Для компиляции прошивки: Atmel Studio и CMake Программа-прошивальщик: eXtreme Burner AVR ISP программатор: USBASP Programmer for ATMELMarch 11th, 2015,10:15 pm
IMAX B6: схема и печатная плата
Оригинал взят у в IMAX B6: схема и печатная платаВот я и сделал схему и печатку зарядного устройства. В основном упирал на оформление схемы, печатка получилась так себе. Правда, качество разводки и в оригинале не блещет. Мне не очень интересная оригинальная разводка, ведь я рассматриваю переделку всей печатки.Есть небольшие отличия от оригинала, потому что я поленился из рисовать. Я не стал рисовать USB-порт, и кварц. Долгое время уже сижу на PIC24, там кварц обычно нафиг не нужен.Прошу помощи по прохождению нормоконтроля по ГОСТ в оформлении схемы (pdf, p-cad2006). Где есть косяки(кроме того, что нумерация компонентов не по порядку)? Уж сильно много времени убил на оформлении, буквально каждый компонент перерисовывал из своей библиотеки. Получилось красиво, но хочется ещё красивее. Для сравнения, чья-то схема IMAX B6. Нормоконтролировать картинки в посте не надо, на картинках может быть старая версия.Вот ещё печатка (тоже P-CAD 2006)Переченя элементов пока так же нет, почти все номиналы на схеме.Библиотеками поделиться, к сожалению, не могу.А теперь я расскажу как работает схема. Она весьма интересная.1. Защита от переполюсовки по питанию
Защита сделана на N-канальном MOSFET транзисторе. Такое решение позволяет обеспечить почти нулевое падение напряжения, по сравнению с защитой на диоде. Например, при токе 3А 12В диод довольно сильно грелся бы, более Ватта.У этой схемы есть небольшой недостаток: для повышенного напряжения, более 20В, резистор R6 надо заменить на 10-вольтовый стабилитрон.2. DC-DC преобразовательДля работы зарядного устройства необходимо наличие регулируемого источника питания. Источника, способного из 12 В сделать как 2В, так и 25В. Вот его схема:
Управляется преобразователь тремя линиями:1) Линия DCDC/ON_OFF — это запрет работы преобразователя. Подавая на линию 5V, выключается как VT26 (ключ для STEP-UP режима), так и VT27 (ключ для STEP-DOWN режима).2) Линия STEPDOWN_FREQ двойного назначения: в STEP-UP режиме на этой линии должно быть 5V, иначе питание на катушку L1 не поступит, в step-down на этой линии должна быть частота. Регулируя скважность меняем выходное напряжение.3) Линия SETDISCURR_STEPUPFREQ. В повышающем режиме на этой линии ШИМ, в понижающем — 0VДополнительно реализована защита от КЗ по линии аккумулятора: при превышении зарядного тока сработает VT8, и питание с преобразователя будет снято, транзистор VT26 разомкнётся. Как точно это работает, я не разобрался, можете сами поизучать схему.Вопрос залу: что делают R114+R115+C20?Силовые MOSFET ключи VT26 и VT27 управляются двухтактный эмиттерным повторителем: VT13-VT14 и VT17-VT18.Частота работы преобразователя 31250кГц.Данный преобразователь нельзя включать без минимальной нагрузки, в качестве которой выступает R128. Причём, в моей версии зарядки, он припаян напаян он поверх других элементов — ошибка разработчиков.3. Включение аккумулятора
Ни один вывод аккумулятора не подключен на землю напрямую. Это касается как силовых цепей, так и балансировочного разъёма. Плюс аккумулятора подключен на DC-DC преобразователь, минус — к зарядному транзистору. Включив Charge transistor, а также регулируя напряжение на DC-DC, устаналивается необходимый зарядный ток.4. Защита от дурака при переполюсовке аккумулятора
Включением заряда управляет DA4.2, и заряд идёт лишь при правильном подключении аккумулятора. Запретить же заряд может и контроллер, транзистором VT9.5: Схема разряда
Схема разряда построена на транзисторе VT24 и двух операционниках. Для включения разряда надо открыть VT12. VT24 — разрядный транзистор. Именно он рассеивает тепло при разряде. Управляет им два операционных усилителя.Посылая на вход двух RC-цепочек меандр,
контроллер формирует напряжение на In+ DA3.2:DA3.2 — это схема интегратора(фильтр низких частот). Он будет увеличивать напряжение на выходе (и на затворе разрядного транзистора VT24), а значит и разрядный ток до тех пор, пока напряжение на выводах In+ и In-(красные цепи) не сравняются. На In+ подаётся опорный сигнал от контроллера, на In- сигнал со схемы обратной связи на DA3.1. Результат — ток плавно нарастает до номинальногоКоричневый провод — запрет разряда. Если на нём 5 Вольт — разряд запрещён.По синей линии можно проконтролировать фактический разрядный ток.6. Схема балансировки и измерения напряжения на ячейках
Как, например измерить напряжение шестой ячейки? Напряжение BAL6 и BAL5 с шестой ячейки подаётся на дифференциальный усилитель DA1.1, который из 25В на шестой ячейки вычитает 21В на пятой. На выходе — 4В.Нижние ячейки измеряются без участия дифференциального усилителя, делителем. Особо отмечу, что измеряется даже «земля»(BAL0).Выход коммутируется мультиплексором HEF4051BT на контроллер. Без мультиплексора — никак, ног не хватит.Балансировочная схема сделана на двух транзисторах. Применительно к шестой ячейке это VT22 и VT23. VT22 — цифровой транзистор, в нём уже встроены резисторы, и он подключается напрямую к выводу контроллера. Если микроконтроллер замечает, что какая-то ячейка перезарядилась, он остановит заряд, включит соответствующую перезаряженной ячейке схему, и через резисторы побежит ток около 200мА. Как только ячейка немного разрядилась, вновь включается заряд всей батареи аккумуляторов.7. Цифровые цепи
Контроллер измеряет контроллером напряжения на плюсе и минусе аккумулятора. Если произойдёт переполюсовка — на экран будет выведено предупреждение.Подсветка индикатора зачем-то запитана от транзистора, сам индикатор включен в 4-битном режиме.Ещё из интересного — источник опорного напряжения TL431.Ещё вопрос к залу про кварц: неужели для ATMEGA кварц обязателен?Используемые источники:
- story/skyrc_imax_b6_miniobzorrekomendatsii_chast_2_4878597
- https://habr.com/post/250661/
- https://region86.livejournal.com/150743.html
Загрузка...
Блок питания (12 Вольт) своими руками. Схема блока питания на 12 Вольт
Микросхемы ШИМ-контроллера UC3844, UC3845, UC2844, UC2845
DataSheet
Обзор УЗМ-50Ц: что это за аппарат и как его подключить