Я давно подумывал объединить всю энергосистему гаусса в одной коробочке. Сразу скажу что название одолжил у Дмитрия, у него зарядник батареи тоже так называется. Первая версия Power Management System состоит из 2-х частей:
- Преобразователь напряжения. Преобразует 12Вольт аккумуляторной батареи в высокое напряжение для зарядки конденсаторов
Преобразователь собран по схеме преобразователя на IR2153. В качестве ключей используются IRF3205. Управляющая часть преобразователя отделена от силовой 2-мя диодами. В качестве сердечника трансформатора использован тороид CF138-4016 C. Обмотки трансформатора рассчитаны таким образом, что при условии посадки напряжения до 10 вольт, выходное напряжение все равно будет не меньше 400 вольт. На выходе стоит буферная емкость, которая состоит из 2-х конденсаторов 200 Вольт 47мкФ соединенных последовательно.
- Система контроля. В эту систему входят:
1. Схема развязки напряжение для конденсаторов в количестве 10шт.
2. Схема гашения обратного напряжения на конденсаторах в количестве 10шт.
3. Схема контроля напряжения зарядки. Выключает преобразователь при достижении нужного напряжения.
4. Схема индикации разряда батареи.
5. Схема делителя напряжения для внешней индикации зарядки.
Схема развязки состоит из последовательно RD цепочки. Резистор должен ограничивать ток, проходящий через диод, тем самым защищая его от токового пробоя при быстрой разрядке боевого конденсатора(обычный выстрел с гаусса). В начале токоограничивающий резистор был номиналом 430Ом, но после первой попытки зарядки этот резистор сказал "вшшшш" и почернел.
Позже все резисторы были заменены на 20 Омные - вроде всё нормально.
Схема гашения обратного напряжения так же состоит из RD цепочки, но подключенной инверсно схеме развязки. Эта схема позволяет разрядить конденсатор до 0 от обратного напряжения. Обратное напряжение на конденсаторе образуется из-за ЭДС самоиндукции катушки и может повредить конденсатор. Так же обратное напряжение на конденсаторе увеличивает время зарядки конденсаторов.
Схема контроля состоит из резистивного делителя и компаратора, который сравнивает напряжение и при достижении раннее заданного напряжения(которое настраивается переменным резистором на делителе) подает сигнал на биполярный транзистор, который замыкает частотозадающий конденсатор преобразователя, тем самым отключая преобразователь. Сигнал снимается с буферного конденсатора с преобразователя 23мкф 400вольт, но
если у боевого конденсатора за диодной развязкой напряжение каким-то образом станет меньше, чем на буферном, то он дозарядится от буферного конденсатора. Ну короче говоря у конденсаторов за развязкой напряжение не может быть меньше, чем у буферного. Минимальное напряжение зарядки 280 вольт, максимальное не измерял, но думаю не больше 500вольт.
Схема индикации разряда батареи очень похожа на схему контроля напряжения и сигнализирует о разряженной батарее.
Схема делителя напряжения для внешней индикации зарядки предназначена для внешнего индикатора.
Наладка системы
В первую очередь нужно наладить контроль за напряжением. Для этого нужен конденсатор и внешний вольтметр для контроля напряжения. С начала нужно установить максимальное сопротивление на переменном резисторе делителя напряжения. Потом постепенно уменьшая сопротивление резистора достигаем нужного напряжения. Благодаря многооборотному переменному резистору схема контроля работает очень точно.
Далее нужно настроить контроль разряда батареи, для этого нужно отключить систему контроля от преобразователя и каким-то образом запитать пониженным напряжением 9-10 вольт, далее просто настраиваем переменным резистором границу срабатывания. В качестве пониженного напряжения я использовал последовательно соединенные батарейки.
Напряжение получилось 9.59 Вольт, что нам подходит. Крутим резистор и добиваемся горения красного светодиода.
Второй делитель настраиваем таким же образом как и первый, но с подключенным внешним индикатором. Для настройки от опорного напряжения 5 вольт нужно зашунтировать перемычкой 500 Комный резистор.
Далее пару фоток готового девайса
Вот тут небольшое несоответствие, видимо из-за плохого опорного напряжения на внешнем индикаторе.
Выложу файлы печатных плат и схемы исключительно для развития этого направления "Всё в одной коробочке". Разрабатываемая в настоящее время вторая версия PMS не будет сопровождаться печатками и схемами.
