1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10/10 10,00оценок: 3

Solar controller CMP12/24-10 reverse engineering

Тема в разделе "Возобновляемые источники электроэнергии", создана пользователем jumper_at_home, 07.12.11.

  1. jumper_at_home
    Регистрация:
    24.04.10
    Сообщения:
    214
    Благодарности:
    309

    jumper_at_home

    Живу здесь

    jumper_at_home

    Живу здесь

    Регистрация:
    24.04.10
    Сообщения:
    214
    Благодарности:
    309
    Адрес:
    Иваново
    Дошли руки разобраться в устройстве контроллера солнечных батарей. Достаточно популярная модель, самая недорогая, потому покупаемая в огромных количествах начинающими осваивать СБ.
    После вскрытия корпуса и осмысления увиденного напрашиваются некоторые выводы.

    Основной. Брать модели на 20-30-40А и переплачивать за них смысла нет. Примененные в схеме IRF3205 легко коммутируют 100А при 55В. Для чего разработчики предусмотрели место под параллельные ключи - непонятно. Вероятно универсальная плата под разную начинку. Но мне досталась именно такая. Мосфеты в данной схеме работают исключительно в ключевых режимах и тепла не выделяют (ну разве что совсем чуть-чуть на переходных режимах иначе на таких токах смерть от перегрева моментально, проверено). :)

    Китайцы экономные товарищи, посему некоторые детали не запаяны. Например подстроечник W3 - многооборотник на 10кОм (на фото впаян мной). Он задает напряжение отключения нагрузки. По умолчанию было 9,6В. (привет АКБ :) ) Прежде чем впаивать переменник надо убрать с платы 2 резистора не имеющих обозначения (на фото сразу над W3). Если не убрать будет постоянно приоткрыт MOSFET на нагрузку, перегреется и умрет. Теперь появляется возможность отрегулировать напряжение LowDropVoltage. Напряжение обратного включения будет LDV+0,8В. Настраивается просто. Вместо АКБ подключаем регулируемый блок питания, выставляем на нем нужное напряжение отсечки и крутим переменник до отключения нагрузки. Вместо нагрузки лампочка от машины.
    Переменник W2 - задает напряжение окончания основного заряда и переход на ШИМ заряд. Вольтметр на АКБ и крутим переменник до начала мигания LED1.
    Не запаяный на плате переменник W1 непонятно для чего. Вероятно ошибка разработчиков. В нижнем положении переменника точка "х" замыкается на массу. В результате сгорают: Q2, Q3 и, если используется АКБ на 24В еще и U2. Так что осторожнее. Q2 легко меняется на KT817, Q3 на любой n-p-n подходящий по корпусу. U2 - HEF40106BT - 6 триггеров Шмитта (в схеме используются только 4) найти в моей деревне не удалось, пришлось сколхозить из имеющегося.

    Логика работы. Проста и тупа. Компараторы на микросхеме U3 (счетверенный операционник с обвязкой) сравнивают напряжения и подключают/отключают ключи.
    Ток заряда на начальном этапе не контролируется никак. Все что выдает СБ ключем коммутируется на АКБ. Поэтому если АКБ маленькая, а СБ много вполне возможен заряд очень большим током. По достижении напряжения на АКБ выставленного переменником W2 контроллер переходит на ШИМ стадию. Тоже ничего интересного. Все что идет с батареи коммутируется на АКБ. Никаких изысков. Ни тебе напряжения насыщения, ни ограничения по току. Тупо импульсами отдаем в батарею. Заряд не прекратится никогда. Только зарядные импульсы станут короче по мере увеличения U заряда.

    Наблюдения:
    1. Подключать нагрузку напрямую на контроллер смысла нет. Лучшее решение повесить на нагрузочные выходы реле на 12/24В и мощными контактами коммутировать нагрузку (инвертор например) напрямую с батареи. Объясню почему. Печатный монтаж на плате - достаточно тонкие дорожки, на них большое падение напряжения. При большой нагрузке будет большая потеря. А если провода от АКБ до контроллера недостаточно толстые то будет заметно проседать напряжение в такт ШИМ. С реле экономия на проводах. :) Если светодиоды уровня заряда батареи у вас мигают в такт ШИМ или нагрузки, это оно.
    2. Светодиодам уровня батареи не верить, ни о чем. Так, индикатор красивый. А если их выпаять то ток потребления в спящем режиме упадет в 3 раза. Мелочь а приятно, для кого-то будет актуальным. Или сделать их подключение через кнопку, нажал, посмотрел на светодиодах уровень (если вольтметра нет).
    3. Входной варистор MYG вообще непонятно для чего. Он на 350В. Пока он сработает схема давно сгорит по входу.
    4. B1 - самовосстанавливающийся предохранитель на 12A. По мне так не нужен, проще и надежнее поставить автомат по цепи АКБ и нагрузки. В моделях на 30А их стоит 3. Вообще непонятно зачем. При таком токе раньше их сгорит медь печатной платы.
    5. U1 - оптрон. Развязка схемы от внешнего перенапряжения (молния или еще что). Бред. Все сгорит раньше по другим цепям. :)

    Резюме: 12$ + FreeShipping единственное что оправдывает использование этого контроллера. Для начала сойдет. Но расчитывать на долгую и счастливую жизнь АКБ не приходится.

    Если у кого-то будут вопросы, готов ответить.
    Если тема неинтересна, модераторы, удалите плиз.
     

    Вложения:

    • 207148315.jpg
    • 207148316.jpg
    jumper_at_home , 07.12.11
    #1 + Цитировать
  2. aostspb
    Регистрация:
    31.08.11
    Сообщения:
    2.388
    Благодарности:
    784

    aostspb

    Живу здесь

    aostspb

    Живу здесь

    Регистрация:
    31.08.11
    Сообщения:
    2.388
    Благодарности:
    784
    Адрес:
    Санкт-Петербург
    Спасибо за разбор логики - у меня стоит похожий девайс.

    Из странностей - при подключенных аккумуляторах на входных клеммах для СБ имеется напряжение порядка 2-3 вольт. Потребляет в режиме ожидания он действительно много, мысль про откусывание индикаторов - правильная.
     
    aostspb , 07.12.11
    #2 + Цитировать
  3. user343
    Регистрация:
    14.11.10
    Сообщения:
    3.352
    Благодарности:
    1.289

    user343

    .

    Регистрация:
    14.11.10
    Сообщения:
    3.352
    Благодарности:
    1.289
    Адрес:
    Мензелинск
    Может там и медь на платах толще.
    Зажимы для проводов тоже должны дублироваться или увеличиваться в диаметре.

    Не совсем понял, зачем вы туда 564ТЛ1 добавили.
    HEF40106BT сгорела от вращения переменника?

    А начало реверса тут: http://www.forumhouse.ru/threads/65093/page-16#post-2678932

    P.S. Cветодиодной индикации "в попугаях" доверять нельзя, но и безродным мультиметрам тоже. Я на макетке сделал калибратор для вольтметров на источнике опорного напряжения LH0070-2H (10В +-0,02%)
    Некоторые мультиметры оказывается врут на 10%.

    Мою защиту от перенапряжений (молний и т.д.) для 160Вт/12В батарей см. во вложении.
    Предохранитель самовосстанавливающийся на 30А, 30В макс.
    Ферритовые трубки на входах и выходах не нарисованы, но висят.
    Что в ней можно улучшить для полной неубиваемости? Может стабилитроны разнести до и после предохранителя?
     

    Вложения:

    • solar_charger_protector.png
    user343 , 07.12.11
    #3 + Цитировать
  4. jumper_at_home
    Регистрация:
    24.04.10
    Сообщения:
    214
    Благодарности:
    309

    jumper_at_home

    Живу здесь

    jumper_at_home

    Живу здесь

    Регистрация:
    24.04.10
    Сообщения:
    214
    Благодарности:
    309
    Адрес:
    Иваново
    >Может там и медь на платах толще.

    :) Это шутка такая, я оценил :)

    >Зажимы для проводов тоже должны дублироваться или увеличиваться в диаметре.

    Они отличаются только наклейкой и количеством впаяных предохранителей. У меня их 2 на 10А и на 30А.

    > Не совсем понял, зачем вы туда 564ТЛ1 добавили.
    HEF40106BT сгорела от вращения переменника?

    Коротнул точку "х" невпаяного переменника на массу. Не сразу разобрался что к чему. Вышибло Q2 и 24В пошло на микросхему по питанию. Она и сгорела. ТЛ1 - 4 КМОП элемента 2И-НЕ с триггером Шмитта на входе. Я их и использовал. Там нет никакой логики, просто триггер Шмитта. А так как в исходной микросхеме они с инверсией, включены 2 последовательно.
    Нужна она для исключения сработки от помех. Фильтрует помеху до 5 вольт. Можно вообще выкинуть микросхему и закоротить входы-выходы. Работать будет.

    >Мою защиту от перенапряжений (молний и т.д.) для 160Вт/12В батарей см. во вложении.

    Я бы выкинул вообще все. От молнии не поможет ничего. По входу поставить искровой разрядник параллельно и дроссель последовательно от всплесков и наводок. Остальное мертвому припарки. Предохранитель при таком броске тока умрет последним. :)
     
    jumper_at_home , 07.12.11
    #4 + Цитировать
  5. user343
    Регистрация:
    14.11.10
    Сообщения:
    3.352
    Благодарности:
    1.289

    user343

    .

    Регистрация:
    14.11.10
    Сообщения:
    3.352
    Благодарности:
    1.289
    Адрес:
    Мензелинск
    А вдруг там 2 унции меди на квадратный дюйм положили и посеребрили впридачу. Толщина дорожек - обычные 35 мкм у обеих контроллеров?
    Тогда проводками можно проапгрейдить.

    сомневаюсь, что китайцы зря целую микросхему истратили в изделии такого класса.
    Может схему нарисуете? Реверсить, так до победы :)

    Эти стабилитроны (TVS) сгорают с замыканием, а не обрывом. Так что предохранителю тоже достанется несколько МДж тепла :) Ну и пусть платка защиты превратится в лужицу металлов, с отгоранием проводов. Лишь бы до контроллера перенапряжение не дошло.
     
    user343 , 08.12.11
    #5 + Цитировать
  6. jumper_at_home
    Регистрация:
    24.04.10
    Сообщения:
    214
    Благодарности:
    309

    jumper_at_home

    Живу здесь

    jumper_at_home

    Живу здесь

    Регистрация:
    24.04.10
    Сообщения:
    214
    Благодарности:
    309
    Адрес:
    Иваново
    >А вдруг там 2 унции меди на квадратный дюйм положили и посеребрили впридачу. Толщина дорожек - обычные 35 мкм у обеих контроллеров?
    Тогда проводками можно проапгрейдить.

    Толщина меди обычная. Ширина дорожки у истока МОСФЕТа едва ли 4мм. При токе 30А (или даже меньше) именно там и сгорит. Надо пропаять дороги шинкой, но пока руки не дошли.

    >сомневаюсь, что китайцы зря целую микросхему истратили в изделии такого класса.

    :) ей цена 4 руб в чип-дипе, в понедельник кстати привезут из Москвы, восстановлю монтаж. А городить триггер Шмитта на рассыпухе дороже выйдет.

    >Может схему нарисуете? Реверсить, так до победы :)

    Схему полностью я не восстанавливал, так, кусками от руки разрисовал, Входные цепи -> блок питания, цепи управления ключами, компаратор, чтобы разобраться в логике. Некогда, да и незачем ее рисовать полностью. Будет время и желание населения, дойдут руки, разрисую подробно. Я с ним уже разобрался. Следующий этап что-нибудь посолиднее. Steca или что-то в этом духе. Сейчас на e-bay продают рабочий контроллер Steca 3030 но без корпуса, цена приятная, вот думаю взять или нет...

    По поводу U2. Возьмите в инете распиновку HEF40106.
    3 вход с конденсатора С1, 4 выход этого элемента на 5, 6 выход и дальше в схему в цепь управления ключем от СБ т.е. 2 элемента микросхемы соединены последовательно. Так как логика с инверсией, два раза инвертированый сигнал такой же как на входе за минусом помех, которые убирает триггер Шмитта.
    Вторая половинка микросхемы вход 13 нога выход 12 соединена с 11 выход 10 нога управляет ключем нагрузки. Принцип тот же самый. Это цепь управления от компаратора включение\выключение нагрузки по падению напряжения на АКБ.
    Можно выкинуть микруху и закоротить 3 ногу на 6 и 13 на 10. Схема будет работать. Но! Т.к. триггер Шмитта помимо гистерезиса формирует крутые фронты, без него MOSFETы будут коммутироваться неким заваленым фронтом и часть времени будут работать не в ключевом режиме, т.е. будут полуоткрыты. И на больших токах будут сильно греться.
     
    jumper_at_home , 08.12.11
    #6 + Цитировать
  7. aostspb
    Регистрация:
    31.08.11
    Сообщения:
    2.388
    Благодарности:
    784

    aostspb

    Живу здесь

    aostspb

    Живу здесь

    Регистрация:
    31.08.11
    Сообщения:
    2.388
    Благодарности:
    784
    Адрес:
    Санкт-Петербург
    У меня, с обратной стороны платы, силовая часть вся дополнительно залита слоем припоя (как на компьютерных блоках питания).
     

    Вложения:

    • img_0051.jpg
    aostspb , 09.12.11
    #7 + Цитировать
  8. jumper_at_home
    Регистрация:
    24.04.10
    Сообщения:
    214
    Благодарности:
    309

    jumper_at_home

    Живу здесь

    jumper_at_home

    Живу здесь

    Регистрация:
    24.04.10
    Сообщения:
    214
    Благодарности:
    309
    Адрес:
    Иваново
    Да хоть чем она залита. Есть ПУЭ. Там написано что:

    Максимальный ток 32А, кратковременно толщина провода 3,2мм2, долговременно 5,3мм2. Выбор провода из стандартного ряда - 6мм2 или 2,7мм диаметр. Это для меди.
    На плате нет и 2мм2. Как-то так.

    Потому брендовые железки и стоят дорого, т.к. там посидел и подумал грамотный инженер, потом технолог, а уж потом бухгалтер. У китайцев наоборот обычно.
     
    jumper_at_home , 09.12.11
    #8 + Цитировать
  9. user343
    Регистрация:
    14.11.10
    Сообщения:
    3.352
    Благодарности:
    1.289

    user343

    .

    Регистрация:
    14.11.10
    Сообщения:
    3.352
    Благодарности:
    1.289
    Адрес:
    Мензелинск
    1. Дорожки печатных плат охлаждаются лучше изолированного провода, допустимые плотности тока 20...35A/мм2

    2. Длины печатных проводников меньше, чем проводов от СБ и к АКБ. Доля потерь в плате мала.
    Впрочем тут 4 мм ширины не получается даже при толстой меди:
    [​IMG]


    3. Мудрые азиаты при подготовке массового пр-ва выполнили функционально-стоимостный анализ устройства и сделали на плате бесплатный (распределённый по длине) плавкий предохранитель впридачу к самовосстанавливающимся.
     
    user343 , 11.12.11
    #9 + Цитировать
  10. aostspb
    Регистрация:
    31.08.11
    Сообщения:
    2.388
    Благодарности:
    784

    aostspb

    Живу здесь

    aostspb

    Живу здесь

    Регистрация:
    31.08.11
    Сообщения:
    2.388
    Благодарности:
    784
    Адрес:
    Санкт-Петербург
    ПУЭ, обычно, пишет про провода в изоляции, да еще и в трубе. Т.е., выбраны наихудшие условия для охлаждения, а греется провод, как мне кажется, не от тока, а от мощности, т.е. 10А/220В по нагреву провода совсем не то же самое, что 10А/12В.

    А это, кстати, мысль: взять медную проволочину 2.5 квадрата, чуть сплющить молоточком и припаять на дорожки. Хотя во всем этом остается самое тонкое место - ножки мосфетов. С этим-то что делать? :)
     
    aostspb , 11.12.11
    #10 + Цитировать
  11. alex val
    Регистрация:
    30.01.10
    Сообщения:
    373
    Благодарности:
    179

    alex val

    кустарь одиночка смотором

    alex val

    кустарь одиночка смотором

    Регистрация:
    30.01.10
    Сообщения:
    373
    Благодарности:
    179
    Адрес:
    Воронеж
    :hello: Почитайте что бы больше не "казалось"http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%94%D0%B6%D0%BE%D1%83%D0%BB%D1%8F_%E2%80%94_%D0%9B%D0%B5%D0%BD%D1%86%D0%B0.
     
    alex val , 11.12.11
    #11 + Цитировать
  12. aostspb
    Регистрация:
    31.08.11
    Сообщения:
    2.388
    Благодарности:
    784

    aostspb

    Живу здесь

    aostspb

    Живу здесь

    Регистрация:
    31.08.11
    Сообщения:
    2.388
    Благодарности:
    784
    Адрес:
    Санкт-Петербург
    Вы намекаете, что мощность нагревателя (Q) совсем не зависит от напряжения и 2 квт чайник на 220 вольт будет так же хорошо (и при том же токе в 8 ампер) греть при напряжении 12 вольт? Меня терзают смутные сомнения... Ватты - не бьются. :)
     
    aostspb , 11.12.11
    #12 + Цитировать
  13. user343
    Регистрация:
    14.11.10
    Сообщения:
    3.352
    Благодарности:
    1.289

    user343

    .

    Регистрация:
    14.11.10
    Сообщения:
    3.352
    Благодарности:
    1.289
    Адрес:
    Мензелинск
    Читайте снова википедию.
    Мощность потерь в проводнике на постоянном токе зависит только от его сопротивления и проходящего тока.

    Зависимость потерь от напряжения появится при десятках кВ, из-за токов утечки коронного разряда.


    P.S. В ТЭН чайника - полезная мощность (провод нихромовый, с высоким сопротивлением), мощность в подводящем проводе (медной ЛЭП) - вредная или потери.
    КПД ЛЭП при 220В и том же сечении меди лучше, чем при 12В.
    И "электрочайники" на 12В обычно делают маломощными, на 1 кружку воды. Для удобства использования в авто.
     
    user343 , 11.12.11
    #13 + Цитировать
  14. Leo2
    Регистрация:
    02.06.08
    Сообщения:
    4.231
    Благодарности:
    2.081

    Leo2

    солнечный энергетик

    Leo2

    солнечный энергетик

    Регистрация:
    02.06.08
    Сообщения:
    4.231
    Благодарности:
    2.081
    Адрес:
    Москва
    Интересно, как вы заставите потечь ток в 8 А через 2 кВт/220В чайник при 12В? Закон Ома помните?
     
    Leo2 , 11.12.11
    #14 + Цитировать
  15. aostspb
    Регистрация:
    31.08.11
    Сообщения:
    2.388
    Благодарности:
    784

    aostspb

    Живу здесь

    aostspb

    Живу здесь

    Регистрация:
    31.08.11
    Сообщения:
    2.388
    Благодарности:
    784
    Адрес:
    Санкт-Петербург
    Не знаю, но вот товарищ говорит, что мощность не зависит от напряжения (и даже приводит выдержки из википедии): а это значит, что "два киловатта - они и в африке..." :) Пример был приведен именно для включения логики.
     
    aostspb , 11.12.11
    #15 + Цитировать