Нова версія плати адаптера PSU-UPS, прототип

Не так давно я публікував приклад доопрацювання ДБЖ від Meanwell, де використовував власну плату. Тоді застосовувалася стара версія плати, що мала певні недоліки, зумовлені простотою схемного рішення. Сьогодні покажу нову версію плати, позбавлену недоліків попередньої схеми.

Це перша частина статті, у другій буде показано застосування в цільовому блоці живлення.

Нагадую: щоб постійно бути в курсі нових тем у блозі, рекомендую підписатися на мій інстаграм, де публікуватиму сповіщення про всі нові теми й, можливо, просто писатиму про щось цікаве — посилання на акаунт

Також підписатися на оновлення та нові статті можна в телеграм-каналі — https://t.me/KirichBlog


Отже, нагадаю: минулого разу перероблявся ДБЖ від Meanwell, зокрема це була старенька версія з маркуванням AD-55.


Схему було значно спрощено, і по суті вона була потужнішим варіантом схеми дев’ятирічної давнини, про яку я вже розповідав.
Ключові недоліки тієї схеми:
1. Значне падіння напруги на зворотному діоді під час роботи від акумулятора: близько 0.4-0.5 вольта йшло «в повітря».
2. Значний «вибіг» напруги під час заряджання: наприкінці напруга «втікала» до 14.4 вольта.
3. Складно встановити струм заряджання понад 1.5-2А через сильне нагрівання струмовимірювального резистора


У новій схемі зазначені недоліки усунуто, щоправда, сама схема стала складнішою.
Чорним виділено власне основну схему.
Червоним — вузол індикації завершення заряджання.
Зеленим — вузол «холодного» автоматичного запуску.
Синім — вузол автоматичного запуску плати захисту, якщо така є і після повного розряджання блокується до появи напруги на її вході.

Одразу скажу: «синій» вузол не перевірявся, тож це лише начерк. Зелений перевірявся, але без захисного діода й резистора — їх додано для захисту конденсаторів у разі тривалої переполюсовки акумулятора.
Про червоний вузол скажу окремо: його додано сюди лише тому, що застосовано здвоєний ОП і залишився «зайвий» канал. А оскільки ОП можна використовувати як компаратор і на платі є ДОН на базі стабілітрона VD1, то на ньому можна, наприклад, сформувати сигнал про передрозряд акумулятора. У моєму випадку він розпаяний на платі, але я його не використовував.

Як можна помітити, схема вимірювання струму дуже схожа на відомі китайські плати — тут складно вигадати щось нове.
Резистори R4 і R5 краще використовувати точні, але не стільки через точність, скільки через нижчий ТКС.

Схема й номінали трохи відрізняються від показаних у статті, адже там прототип, а ця схема ближча до остаточного варіанта.


На показаній трасировці також виправлено деякі помилки прототипу й додано запобіжник.


Далі звичайний процес: ЛУТ, травлення тощо.
До речі, мене запитували, яким флюсом я користуюся. Під час виготовлення плати використовую наш F3, є ще водозмивний F5. Коли перший закінчиться, перейду на другий. Але флюс я використовую лише під час виготовлення плати, потім змиваю його й користуюся тільки тим флюсом, що є в припої, — цього більш ніж достатньо, та й виходить помітно чистіше.

Також мене запитували, чому ЛУТ, а не фоторезист. Відповідь проста: цей процес у мене настільки налагоджений, що на тлі всього іншого я його навіть не помічаю. До того ж якось не робив плат, мабуть, півтора-два роки, а потім одразу й без проблем виготовив, коли знадобилося.



Одразу робив плату й для іншого проєкту, але «щось пішло не так», і вона не запрацювала, як задумувалося.


Оскільки це був прототип, то паралельно виправляв помилки трасування. Одна з них «гуляла» приблизно останні 10 етапів трасування, і я навіть не помітив, що вона там була, просто переносив її з етапу на етап.


Плату треба на чомусь випробувати, тож я вирішив використати один із 12-вольтових блоків живлення, огляд яких колись робив. Ці блоки, звісно, слабкуваті для такого завдання, але для прототипу більш ніж достатньо.


Щоправда, довелося внести дві зміни:
1. Перерізати доріжку вузла захисту від перенапруги (OVP)
2. Підняти вихідну напругу до 13.8 вольта.

Якщо що, схема БЖ є в огляді, посилання вище.


Напруга вийшла трохи нижчою за потрібну, але, знову ж таки, для прототипу достатньо. На майбутнє рекомендую використовувати саме постійні резистори, а якщо ставите підлаштувальний, то ОБОВ’ЯЗКОВО в нижньому плечі подільника!!!


Четверта позитивна зміна: з погляду схемотехніки підключити цю плату простіше, ніж попередню. Доріжку в колі мінуса ОС блока живлення різати не потрібно, і фактично, за винятком сигналу CC, плата просто підключається між БЖ і акумулятором.


Уживу підключення має приблизно такий вигляд: плюс і мінус просто на вихід БЖ, сигнал CC — на катод стабілітрона БЖ або на вивід оптрона.


Перша перевірка — підбір номіналу конденсатора корекції ОС на платі, та й струм заряджання хотілося збільшити.


Спочатку на платі паралельно стояли два шунти по 40 мОм, тобто 20 мОм. Додав третій і підкоригував подільник — струм зріс, але все одно був меншим, ніж очікувалося.


Після цього подумав: а чи не розрядити трохи акумулятор, заодно перевіривши, як узагалі працює плата протягом повного циклу.
Підключаємо лампу як навантаження, чекаємо деякий час і вмикаємо БЖ у розетку — отримуємо 2.35 А.
У мене подільник був 10 кОм угорі й 150 Ом унизу, тобто приблизно 66:1, шунт — 13.3 мОм, відповідно:
Опорна напруга — 2.5 вольта, після подільника — близько 38 мВ.
Розрахунковий струм 0.0375/0.0133=2.8 А.

Чому вийшло менше? По-перше, через похибку самих резисторів (подільника й шунта), а по-друге — через ТКС: номінал нижнього резистора «поплив» у бік зменшення, от і зменшився струм. Саме тому я рекомендую використовувати точні резистори.
Але насправді тут важливіше, щоб струм не «поплив» у бік збільшення. Решта, по суті, не така вже й важлива: головне, що він коректно обмежується і відбувається заряджання.

Розрахункове падіння напруги за вихідного струму 5 А у схеми становить 0.065 вольта, що явно менше, ніж 0.4-0.5 у діода. Вибігу напруги взагалі немає. Щоправда, наприкінці заряджання схема «дотягуватиме» повільніше, адже фактично резистор на 13 мОм увімкнений послідовно з акумулятором. Але що таке 13 мОм на тлі опору проводів, плати захисту, контактів реле тощо?
Звісно, тут також можна відрізати мінус стабілітрона ОС блока живлення, щоб компенсувати падіння на шунті під час заряджання, але, як на мене, це взагалі не має сенсу.


Отже, наразі мети досягнуто, а забігаючи наперед скажу: її досягнуто й у цільовому БЖ, але про це іншим разом.

На сьогодні поки все. Сподіваюся, було корисно і що вдаватися до подібних переробок доведеться якомога рідше.