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从无到有DIY一款高效率MPPT自动升降压模块

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发表于 2022-9-13 22:53:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 开心果1 于 2022-9-13 22:53 编辑

上次做启动电源后就下决心弄一款好用且高效的自动升降压模块,某宝找了找,比较经济实惠的是LTC3780EG的自动升降压模块,但是那个芯片太贵,并且没有MPPT功能,明显不符合我要求,后来无意间发现了还有一款凌力尔特公司的LT8705,并且资料相对较多,制作难度较小,所以就锁定了这款芯片,原本以为会一帆风顺,但是没想到设计周期达到两个月之久,改版4次才最终定下来。先上成品展示一下 IMG_20220912_193208.jpg
IMG_20220912_193214.jpg
芯片PDF里有典型应用电路,此模块基本是参考这个电路来的,只是参数有调整
QQ截图20220913161311.jpg
板子采用双面板,MOS装反面,可以装散热器,以对应大功率场合
QQ截图20220912195648.jpg
打样,焊接一气呵成
IMG_20220912_182403.jpg 电容采用直插电解电容,低ESR,降低发热,可以提高效率。
IMG_20220912_200239.jpg
在此之前已经踩过坑了,贴片电容ESR较高,即使多个并联高频状态下,发热依然很大,不能长时间工作
IMG_20220912_200033.jpg
纯手工绕制电感,1.0漆包线,双线并绕,增大电流
IMG_20220912_173531.jpg
IMG_20220912_174042.jpg
一次做两个,留一个备用
IMG_20220912_175658.jpg
测试电感量偏大,又拆了3圈,最终22uh,Q值达到245说明磁环还不错
IMG_20220912_182003.jpg
另一个电感21mH
IMG_20220912_182040.jpg
MOS采用AOT286L,原本打算用IRF1010的,但是IRF1010反向传输电容CRss比较高,内阻也大,诸多因素导致效率基本只能维持在88% IMG_20220912_182435.jpg
装上MOS管,涂上导热硅脂,垫上云母片
IMG_20220912_192715.jpg
上电测试,输入电压10V,输出设定14V,强制连续模式,空载电流35mA
IMG_20220912_193934.jpg
IMG_20220912_193836.jpg
因为电源最大输出只有5A,用最大电流来测试。输入功率50W
IMG_20220912_194324.jpg
负载电流3.3A,输入电压因为线损的原因,电子负载显示电压只剩13.77V了,实际模块输出还是14V
IMG_20220912_194413.jpg
电子负载显示功率45.468w,实际负载功率14V*3.3A=46.2W 升压效率46.2/50*100%=92.4%(如果除开输入线损,效率会更高)
IMG_20220912_194354.jpg
降压模式输入20V,功率73W
IMG_20220912_194544.jpg
负载电流5A,输入电压因为线损的原因,电子负载显示电压只剩13.64V了,实际模块输出还是14V
IMG_20220912_194606.jpg
电子负载显示功率68.127w,实际负载功率14V*5A=70W 降压效率70/73*100%≈95.9%
IMG_20220912_194610.jpg
MPPT电压固定6.5V,低于6.5V会进入最大功率追踪状态。此时电源进入恒流模式了,输入总功率33W
IMG_20220913_223329.jpg

模块就会按比例调整输出功率,使之工作在最大功率状态
IMG_20220913_223338.jpg
空载输出纹波356mv
DSO00004.jpg
动态测试,高负载3A低负载1A。纹波548mV,因为是给超级电容充电,这个大点无所谓
DSO00005.jpg
至此基本达到设计要求,升压模式电流3.3A半个小时模块只是微温,下一步就是利用起来,做个应急启动电源


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发表于 2022-9-13 23:08:06 | 显示全部楼层
动手能力不错
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发表于 2022-9-13 23:29:31 | 显示全部楼层
LZ各种仪表齐全
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发表于 2022-9-13 23:32:46 | 显示全部楼层
二极管用MOS会不会效率更高一些。
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 楼主| 发表于 2022-9-13 23:39:07 | 显示全部楼层

这只是一部分,还有很多,挣点钱全都花这上面了
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 楼主| 发表于 2022-9-13 23:40:03 | 显示全部楼层
lifjt 发表于 2022-9-13 23:32
二极管用MOS会不会效率更高一些。

这里的二极管只是再MOS死区时开通一下,并不是续流的二极管,对效率没影响
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发表于 2022-9-13 23:50:19 | 显示全部楼层
好东西,最近一直在用BQ24650,这个更高级,不知道成本怎么样
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发表于 2022-9-14 00:13:38 | 显示全部楼层
开心果1 发表于 2022-9-13 23:40
这里的二极管只是再MOS死区时开通一下,并不是续流的二极管,对效率没影响 ...

典型应用电感是2.2U,你这个是22U,改得有点多,有啥影响没?
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发表于 2022-9-14 00:19:20 | 显示全部楼层
jiangqing 发表于 2022-9-13 23:50
好东西,最近一直在用BQ24650,这个更高级,不知道成本怎么样

我也是用的BQ24650,始终觉得它有点发热,效率应该不会太高,感觉差点意思。
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发表于 2022-9-14 01:33:48 | 显示全部楼层
LT8705也不便宜
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 楼主| 发表于 2022-9-14 01:39:06 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
jiangqing 发表于 2022-9-13 23:50
好东西,最近一直在用BQ24650,这个更高级,不知道成本怎么样

LT8705拆机的20一片,PCB 4元一片,铁铝硅磁环2元一个,MOS 0.8元一只,电阻电容乱七八糟的买了一堆,大概一个模块成本不到50
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 楼主| 发表于 2022-9-14 01:41:22 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
lifjt 发表于 2022-9-14 00:13
典型应用电感是2.2U,你这个是22U,改得有点多,有啥影响没?

所有参数都是重新计算过的,电感量受 输入电压范围,输出电压范围,输入电流,输出电流,工作模式,工作频率等等,以及输出纹波,期望效率等因素决定,并不是唯一固定值
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 楼主| 发表于 2022-9-14 01:49:34 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
yhgwork 发表于 2022-9-14 01:33
LT8705也不便宜

8705功率大,并且功能丰富,拆机的20一片,价格还能接受
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发表于 2022-9-14 02:29:53 | 显示全部楼层
8705还是太贵了,升压用mps38892之类的,芯片2元左右。可以再搭一个buck,组合成生降压。
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发表于 2022-9-14 06:52:27 | 显示全部楼层
同步buck-boost,效率还不错,10k电桥有点差事儿,纹波大是用的电解不行,10k容量下降就很明显了,换好的高频电解纹波和效率还会再好一些~
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发表于 2022-9-14 08:39:07 | 显示全部楼层
这个是自动追踪mppt功率点吗?
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 楼主| 发表于 2022-9-14 09:03:40 | 显示全部楼层
qrut 发表于 2022-9-14 06:52
同步buck-boost,效率还不错,10k电桥有点差事儿,纹波大是用的电解不行,10k容量下降就很明显了,换好的高 ...

是的,都用固态电容会好很多,但是成本也高,毕竟只是给超级电容充电的,纹波大些问题倒也不大,电桥前年买的,100K的太贵,就选了个平民版的
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 楼主| 发表于 2022-9-14 09:04:08 | 显示全部楼层
tomyluo 发表于 2022-9-14 08:39
这个是自动追踪mppt功率点吗?

手动设置,自动追踪
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 楼主| 发表于 2022-9-14 09:05:58 | 显示全部楼层
swirfe2022 发表于 2022-9-14 02:29
8705还是太贵了,升压用mps38892之类的,芯片2元左右。可以再搭一个buck,组合成生降压。 ...

虽然是贵点,但是确实好用,效率也高
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发表于 2022-9-14 09:24:23 | 显示全部楼层
开心果1 发表于 2022-9-14 01:39
LT8705拆机的20一片,PCB 4元一片,铁铝硅磁环2元一个,MOS 0.8元一只,电阻电容乱七八糟的买了一堆,大 ...

LZ,出套件不,整套套件来玩玩看看
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