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未解决

如何实现对电池的恒流放电?

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powerlove
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高级工程师
  • 2019-10-8 22:52:06
10问答币
本人想做一个小设备,能满足6V、12V、18V三种不同电压等级,容量都是20Ah的电池恒流放电(恒流放电电流可以调整),由于从来没有涉足过这一块,所以想请教大家:
方案一:纯电阻丝发热放电方式,通过什么样的简易控制方法可以实现这种功能呢?理论上这种方法应该是相对最为简单的了。
方案二:电子负载放电方式,但是这种方法估计一时半刻暂时也没有能力去消化。
nc965
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版主
  • 2019-10-8 23:09:14
 
方案一+二
powerlove
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高级工程师
  • 2019-10-9 10:39:38
 
请李版指导一下,如何实现?谢谢
nc965
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  • 2019-10-9 11:07:22
 
一个散热器,一个MOS,三只电阻,一个电位器,一个齐纳
powerlove
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  • 2019-10-10 13:52:17
 
版主帮忙看一下9楼的问题,谢谢
anthony
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  • 2019-10-9 09:22:58
 
用电子负载CC模式放电最简单。
powerlove
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高级工程师
  • 2019-10-9 10:41:33
 
如何实现类似电子负载的CC模式功能?谢谢,没有任何头绪和思路呀
YTDFWANGWEI
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  • 2019-10-9 13:21:26
 
http://bbs.liuxuesk.com/forum.php?mod=viewthread&tid=206953
自己做一个,按照李工说的,很简单的。
powerlove
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高级工程师
  • 2019-10-10 13:51:25
 
如图摘出来的控制恒流部分电路,我想实现对6V、12V、18V三种电池,恒流5A~10A(恒流值可调)放电。那么针对这个电路请教一下大家:
1.电流给定基准这里可以通过一个MCU,PWM-DA来实现吧?
2.红色圈圈这两个是不是就是那个发热电阻丝?其阻值以及功率大小如何选定?
3.绿色圈圈里面这个MOSFET,用如图的运放输出控制是工作在线性区吧,如何合理选择这个MOSFET?
4.驱动部分,LM358DR输出驱动MOSFET,这个驱动的GND和MOSFET的S极如何连接?




wh6ic
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  • 2019-10-10 15:38:22
 
如果是用PWM转DA来控制,并且对电流波形没有要求(只需要电流有效值满足要求) --  建议用 电阻丝 + 低阻功率MOSFET 来做成PWM恒流源,电路简洁很多。 (数控调节的 线性大电流恒流源,没搞过的,真不容易做)
  比如按6V 10A 来算,放电电热丝用 12条 6V/1A(约6Ω一条,取12条抵消发热后误差) 的电热丝并联。
  开关MOSFET选用高温时导通电阻仍低于 10mΩ的大功率MOSFET(比如新洁能的 NCE30H15K,力创商城 一块多钱 一粒,10Vgs 时导通电阻4mΩ,150°C时内阻增加50%,也只有6mΩ,10A电流只有0.6W功耗,靠元件本身散热差不多都够用),电路设计时可以考虑引入单稳措施,防止意外时MOSFET常通,烧坏电热丝或损坏电池,MOSFET控制电压不建议低于9V,12V比较好。
    然后用MCU监测电池电压,再找粒 2mΩ 合金功率取样电阻(两三毛钱),RC滤波(时间常数大于PWM周期若干倍,比如20倍,效果就已经很好),放大取样,选择PWM不同占空比,MCU控制节奏大于RC滤波时间常数就可以,使用比例控制,初始校正一次,就可以得到很好的 电池放电电流 控制结果。
      放电电热丝的发热,可以加风扇单独处理。

YTDFWANGWEI
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  • 2019-10-11 17:18:23
 
1、可以
2、下面那个是电流取样电阻,对流过MOS管的电流进行取样,放大后与基准比较,从而控制恒流
3、可以在输出跟反馈间加PI,恒流更稳定。
4、图中所有的地都是连一起的,也就是说运放的地就是电池的负。
powerlove
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  • 2019-10-12 11:43:35
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感谢王版指导
运放加PI控制是一个很好的方法,但是这里会遇到一个问题,这种控制方式这个MOSFET的功耗会非常大,如我在14楼所说的,可能上百W,那这个时候要用许多个MOS来并联,这个散热以及如何驱动都是一个很突出的问题

YTDFWANGWEI
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  • 2019-10-15 10:48:32
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他本身就是利用MOS管来发热做负载,根据最大功率,选择多个MOS管并联就行,我这里都最多用到几百个一起做放电负载用。
powerlove
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  • 2019-10-19 12:00:19
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王版选用多个MOS并联,是否直接简单并在一起然后用一个运放来控制?还是要多个运放分别控制独立的MOS?有没有出现自激问题?
YTDFWANGWEI
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  • 2019-10-21 13:59:08
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1、可以用一个运放控制,但每个MOS管必须采用独立的驱动电阻。
2、MOS选用同一批次
3、独立运放更好
4、震荡看你怎么设计,设计好了就不会有。
powerlove
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  • 2019-10-21 15:01:16
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感谢版主指导
greendot
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  • 2019-10-9 17:00:25
 
大概这样,电流 Io =Vin/Re ,调节Vin改变Io。

powerlove
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  • 2019-10-10 13:51:52
 
大师,请帮忙看一下9楼的问题,谢谢
wh6ic
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  • 2019-10-10 15:41:17
 
十安培、上百瓦的电热丝,寄生感、容等的影响,均无法忽视。 这个恒流电路太简单了,根本就应付不了 自激。
powerlove
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  • 2019-10-10 20:13:48
 
按照以上,最小电阻为6V/10A=0.6Ω,也就是说红色圈圈这两个电阻之和最小值为0.6Ω,并假定每个为0.3Ω。通过运放调节绿色圈圈MOSFET的Rdson来实现总阻值的匹配从而满足不同电池电压5~10A恒流放电要求。
那以电池18V,10A恒流放电为例,这个时候总放电电阻为1.8Ω,相当于MOSFET的Rdson为1.8-0.6=1.2Ω,那么MOSFET功耗为P=120W。这得要多少个MOSFET来并联分流?散热器岂不是要很大?并且并联的MOSFET是否要考虑均流呢?

wh6ic
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  • 2019-10-10 22:14:27
 
你看下12楼的回答吧。不建议搞线性恒流源。
powerlove
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  • 2019-10-11 08:55:45
 
你好!阁下在12楼所说的“ 建议用 电阻丝 + 低阻功率MOSFET 来做成PWM恒流源,电路简洁很多”,请问什么是PWM恒流源?
wh6ic
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  • 2019-10-11 10:00:51
 
有线性恒流源,对应的就有开关恒流源。  有开关恒压源(常见的开关电源),就有开关恒流源。把恒压源的电压反馈源改成电流取样源,就变成恒流源了。  PWM恒流源就是开关式的恒流源。

你的应用是给充电池放电, 一般情况下,是可以接受开关式的恒流源的。
   比如0.6欧电阻,12V电池的放电脉冲约 20A, 占空比控制为 50%, 实际放电电流就差不多 10A。 如果占空比为 20%,实际放电电流  4A, 占空比 1%, 实际放电电流 0.2A   ... ...
powerlove
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  • 2019-10-11 10:29:11
 
大概有些明白意思了,也就是说假如以放电发热丝0.6Ω为例,
对于12V电池:50%占空比,放电电流就是10A,10%占空比,放电电流就是2A
对于18V电池:50%占空比,放电电流就是15A,10%占空比,放电电流就是3A
其电路框架是否可以如下图:



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  • 2019-10-11 11:07:03
 
差不多
1、此处电感 L1 用处不大。
2、V1 注意是用的 NMOS,其驱动电源可以用自举电源。另外 0.6欧 在 6V 电池时占空比可能接近甚至超过 100%,需要考虑降低占空比,比如用 0.5欧?
3、取样电阻后面串粒电阻,再并粒电容,组成RC滤波,这样容易得到相对稳定的电流值。

4、0.6欧是个比较小的数字,这种情况下: 导线、接插连接/焊接件、PCB走线、焊锡的电阻都无法忽略。
     30A是个比较大的数字,回路的各个位置的通流能力、散热能力需要仔细验证,一定要留下充足的余量。 还有要注意它工作时产生的 电磁骚扰。

powerlove
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  • 2019-10-12 11:33:22
 
1.电感作用不大,那就V2这个续流二极管也不要了
2.控制部分用什么芯片好呢?如何能产生自举电源来驱动这个NMOS?
3.合金电阻采样电流信号进到控制部分想用差分电路转换成对应电压信号,然后和给定基准做比较运算,然后控制芯片根据运算值来调整输出PWM驱动
4.后面这个就是细节上的处理问题了


wh6ic
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  • 2019-10-14 11:45:14
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1、发热丝尺寸会比较大,寄生电感不会小,这粒二极管有必要
2、控制部分用一粒带有 ADC 的 MCU, 自举电源不必自己做,不少半桥驱动芯片带有 自举电源电路。
3、问题不大,取样电阻的信号大概需要放大后才好处理,也 找得到 带放大的电流取样芯片。具体电路注意功率回路、信号回路走线

powerlove
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高级工程师
  • 2019-10-14 13:52:41
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MCU我知道选什么型号了,关键是这个PWM控制芯片用什么好呢?你的意思直接拿一个MCU来产生PWM驱动MOS?类似数字电源的做法
wh6ic
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  • 2019-10-14 14:01:53
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  MCU内部PWM足够,电池放电恒流对PWM频率要求很低,低到几十Hz估计都不会出什么大问题,只要发热丝、开关管不会出问题就行。

powerlove
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  • 2019-10-14 11:20:32
  • 倒数8
 
恳请指教!谢谢
blueskyy
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  • 2019-10-10 20:14:10
 
十安培、上百瓦的电热丝,寄生感、容等的影响,均无法忽视。。。
可以说说理由么?
wh6ic
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  • 2019-10-10 22:18:52
 
一般运放包括带驱动输出的放大电路,某些寄生参数会形成正反馈,寄生参数比较大的时候,可能某个频点的A大于1,系统就自激了。
greendot
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LV10
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  • 2019-10-11 11:56:59
 
说得没错,那图只是个概念,自激的问题我自己也遇过。
lhuijiang
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本网技师
  • 2019-10-12 10:56:34
 
DYI个电子负载恒流放电比较简单。
Panyc
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  • 2019-10-13 11:46:33
  • 倒数9
 
各位大神回复很好,学习了
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