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| ■ 昇圧型走行充電システムⅢ 簡易型と市販昇圧基板制御型の2例 【新規記事 2014/03/15】 | |
 ■Ⅱ型から電流制御部分を省いた簡易型。(簡易電流制御機能付き)■市販汎用ＤＣＤＣ昇圧コンバーターに制御回路追加。 SZ4215がアイソレータ機能、サブバッテリチャージャー機能を定電流、定電圧走行充電器として簡単な追加基板で高性能を発揮します。 現用中は 電流制御昇圧型走行充電TC10Bこちら Ⅱ、Ⅲ型 共通の特徴
30ＡＨ～100ＡＨ 充電電圧13.8Ｖ～16.0Ｖ 過放電鉛バッテリバッテリは非対応(入力電流制限によるスイッチング停止を使ったFET制御有り。 難易度5：★★★★★ 回路の技術的詳細解説は省略いたします。自作には電子工作経験がある方。基礎的電気知識のある方対象です。最低限の工具測定器などが準備できる方。 【この記事は松山市の零氏から回路設計提供戴き、試作完成したものです】 初版掲載日 2014/03/13 最終更新2021/01/18 |
| ■ １０Ａコンバータ + Ｎch ＦＥＴＳＷ 定電流（簡易）、定電圧充電基板 | |
| 昇圧コンバータによる手動走行充電を自動化したものです。 10Ａ級昇圧コンバーターによりサブバッテリに直接定電圧充電をすると、 スタート時には大電流が流れます。その対策のため電流制限しますがこれもスタート時必要 なだけで以後は定電圧充電の領域となります。 走行充電器には昇圧DCDCコンバータに合わせてACC連動、又は手動の前置きリレーが必要です。 このⅡ型回路はリレー代替のＦＥＴ電子スイッチにソフトスタート機能、遅延スタート機能があります。 FETＳＷの損失はスタート時に発生します。通常PchFETでハイサイドSWを構成するほうが 回路は簡単ですがオン抵抗が問題となり熱損失、効率も悪化します。 大電力ＦＥＴ採用。IRLB3813PBFのオン抵抗は1.95mΩ リレーの接点抵抗より少ない。 また回路の工夫によりNch-FETSWのプラスのゲート制御電圧はDCDCより、整流により得る事で解決、 かつ電流制限機能も有します。 電流制限はコンバーターの過電流制限機能を併用。最大10Ａの範囲をVR1で調整します。 |
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 Ⅱ型での定電流制御部を廃止し、NJM2360Aの入力制限を使った定電流制御です。定電流特性はⅡ型より劣る。FETSW部にソフトスタート機能、図中SWは無負荷電圧調整用起動SWです。Q10電源がサブバッテリから取っている為です。回路全体のオンはACC端子が12Ｖになる事。 入力制限電流の設定は入出力をショートさせ、R8両端電圧を測定し、ＶＲ１を最大10Ａまでの範囲で調整します。 |
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試作用参考配置、ユニバーサル基板図。 マウスオンは試作基板 秋月で販売中のトロイダルコイル使用12uH程度に巻き線を減らす（10ｔ）。これでも10A程度では無理はないが発熱はオリジナルより多い。 寝かせると基板の高さを押える事が出来ます。端子は2Ｐを連結し強度をアップしました。 昇圧電圧はVR2、電流制限調整はＶＲ1で行う。 |
| ■ ＳＲＧ4215 + Ｎch ＦＥＴＳＷ 定電流、定電圧制御基板 | |
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SRG4215のPFM制御を行うものです。 注：2016/03/01現在取扱終了との事です 他の汎用コンバーターでも制御可能かもしれません。無負荷で設定電圧が変動しないものやPWM方式であっても可能かもしれません。 低オン抵抗のNchMosFETハイサイドSWによるロス低減を図っています。ソフトスタート機能もあり、起動時に問題になる過大電流も抑制できます。 他の種類のコンバーターでは少なくともR16、C12の最適化を計る必要があります。Q11はNchFETリレーでゲートドライブはDCDCからC12経由、倍電圧整流しています。後の回路が電流検出制御回路。Q11,12はゲートドライブ。Q11,12の電源はサブバッテリ側から。 |
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中華製安価10A程度の昇圧基板を流用し、制御部分のみ自作すればよく、もちろん市販のアイソレーターとかサブバッテリーチャージャーの機能は有しつつ、定電流、定電圧充電を可能にしたステップアップDCDC（昇圧）高機能走行充電器が実現できます！ 制御基板はSRG4215基板サイズと合わせました。 連結は穴どうしをスズメッキ線で縛り半田盛りしたもの。 |
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基板部品面 10ｍΩチップ抵抗は部品面側に取付 （実際の試作はは47*72ユニバーサル基板） 表側にジャンパー有り。下図橙線と10mΩチップ抵抗下のスズメッキ線２本。 蛇の目基板は半田付け不良し易いのでヘッドルーペなどで目視確認をする。 |
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部品面からの透視図 （上図からは90度左回転しています） |
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ドッキング完成した基板 4隅の穴に7mmスペーサーを介しFET放熱を兼ねた3mmアルミベースに取付ける。 入出力端子は強度アップの為連結 SRG4215は大出力時は要ファン冷却。 10Ａ以内なら市販のアイソレーターとかサブバッテリチャージャーに置き換えて性能アップを図る！ |
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基板どうしの接続状況 裏側 ジャンパー線での接続 ■コントロール R16：15KΩ リード線の先端にR16を付け、テープ又は熱収縮チューブで絶縁し、TL2843Bの2Pin（VFB）に接続する。 慎重に細いハンダコテ先で！ ■スイッチング C12： 1000PF リード線で整流ダイオードのカソード又はスイッチングFETのドレインに接続する。 ■太い線でアース、入出力を配線する |
| 他の中華製基板でも同様にコントロールできるかもしれません。但しＲ16、C12あたりの最適化は必要です。 | 車載例はPIC版と同じです。 |
| 電圧、電流調整： (負荷を繋がず調整) 入力に12Ｖバッテリーを繋ぎＳＲＧ4215側の電圧調整を無負荷で使用バッテリーの充電電圧に合わせた設定をします。起動はMainとACCをバッテリに繋ぎ、負荷を100Ω位の抵抗で入力側に1秒程度繋ぐと起動します。（コンバーター起動のＬＥＤが点灯後、外す）電流調整はR8両端にテスター200ｍＶを接続しMAIN端子とSUB端子を短絡しR10で使用バッテリーに合わせた設定電流に調整する。通常充電電流はバッテリ説明書に記載されています。 |
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| ★上記記述電圧、電流調整 を追加、補足致します。 2016/05/11 調整はサブバッテリー又は10Ａ程度の可変定電圧電源12.5Ｖ。負荷は無しで調整可能です。 入力に電源とＡＣＣを繋いだだけではFETＳＷ、ＤＣＤＣが起動しません。 接続（瞬時でも良い）すると以後外しても起動を継続します。起動後出力電圧を14.5Ｖに調整します（ＳＲＧ215側Vout）続いて過電流設定をします。Ｒ８に200ｍｖテスターを接続しＯＵＴ-ＩＮ間を短絡します。 テスター読みが10ＡになるようにＶＲ10を調整します。 以上で完了です。（指示値はカオス60Ｂ19Ｌ設定の一例です） ★調整が終わったらMAIN端子にメインバッテリー常時電源、ACC端子に車両のACC電源、SUB端子にサブバッテリーを接続し充電テストして下さい。ACC端子には手動でオンオフ出来る様に充電SWを設置する。 10Ａのピーク電流を設定するだけで10Ａで定電流充電するわけでは有りません。 過放電バッテリーなどに有効です。ピーク制御したあとは定電圧充電となります。 （徐々に充電電流は減少しサブバッテリ電圧が上昇します） Ｒ８ 10ｍΩは電流計のシャント抵抗として200ｍＶテスターや秋月PM-128などが使用出来ます。 ★入力FETＳＷが適正にオンするか確認してください ゲート電圧はDCDC基板の仕様にもよりますが12V入力時無負荷では12V程度。負荷をかけるに従いVGSは上昇します。最大負荷時VGS20Vを越えない様C10 を最適化下さい。470PF-2200PF |
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| ■簡易性能測定しました。 | |
 下記データーは私の設定条件に近い データです。総合90％超えています。 左図で測定。車載充電に近い測定法。 車載、通常時は発電時14.2Ｖ以上ですのでもっと良くなるはず。 回路自体の効率は95％程度。 |
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| 販売元Sz Paｒtさんでの販売は終了していますがAmazonでよく似たものを扱っています。 |
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| 以下広島県 呉市の E・T さんからのレポートです 。 Amazon販売DCDCコンバータ | |
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SZ4215はTL2843Bでしたがこの基板にはUC3843です。詳細は未調査ですが互換があるのかもしれません。 インダクタは見た目5uHくらいか？ この大きさで10Aはスペック不足が予想される。改良できる余地はある。 Amazon販売中華パーツ |
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FETSWのゲート電圧、Vcon電圧のグラフです。 ゲート電圧はC12を要調整です。 インダクタを見ても少し周波数が高いようです。インダクタは10Aにはスペック不足では無いか？しかしファン冷却しながらなら何とか使用可能と思われます。 |
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Vcon接続Vfb2ピンも同じ。 SZ4215と同様に制御可能と思われます。 |
実装方法、コンソールボックスのページはこちらに
【この記事を元に自作され、不具合や事故等が発生しても当方は一切責任は負う事はできません。自己責任でお願い致します。】
【10Ａは大電力です。誤配線などで瞬時破壊、破裂等もあります。製作には十分安全にご注意下さい】