E-bike controller modaus 36v -> 48v

[jusubbi]

Tarkoitus olisi modata 36v e-bike controller 48v versioksi. Löysin tälläisen sivun:

KU63 motor controller

Oma controller ei ole samanlainen, mutta yhtäläisyyksiä löytyy.

Muutama 50v elko ainakin pitää vaihtaa 63v tai paremmiksi, mutta sitten myös tuo regulaattorin (U1, LM317) vastus R1 olisi varmaan syytä päivittää. Omassani se on 100ohm.

"Without overhauling the whole controller, the maximum battery voltage is 43.2V, which is 12 lithium-ion cells in series. At full charge, the voltage is 12 * 4.2 = 50.4V. Just R1 has to be changed to (12*3V-14V-3V)/60mA = 270Ω / 2W."

En kyllä saa tuolla laskukaavalla tulokseksi 270ohm vaan 316.7ohm. Onko kaavassa jokin virhe ja mitä esim. tuo 12 tarkoittaa? Kennojen sarjamäärää? Entäpä 3v? Pitäisikö sen olla 4,2v?

Ehkä myös tämän voisi tehdä:

"Redusing the LM78L05 (U2) dissipation
The 5V current consumption is 50mA, which leads to a LM78L05 dissipation of 0.44W, this is close to the allowed maximum. There are known cases where the overheating of the LM78L05 caused failures. By mounting a 100Ω 1206 SMD resistor Rdiss between the 14V and the input of U2, the LM78L05 dissipation will be reduced."

Kytkis PDF

 

[ississ]

3V on lm317 minimi in-out jännitteiden ero. Tuossa on varmaan haettu syöttö - lähtö - regun drop = vastuksen yli jäävä jännite.

lm78xx reguille löytyy lisävastuksella ja -transistorilla toteutettu kytkentä jossa regu ohjaa transistoria mahdollistaen suuremman tehon keston. Tai sitten 78L05 tilalle ei-L malli joka kestää yksinäänkin enemmän. Kumpikin on parempi kuin laittaa vastus regun ohi.

Monesti vastaavissa korkean jännitteen kytkennöissä ensimmäisenä on transistori-zener/operaatiovahvistin yksinkertainen esiregulointi jolla lasketaan jännite sopivaksi noille valmiille (tyyliin reilu 30V).
Tai varmaan nykyään voisi löytyä valmiinakin joku muu rehu suoraan isommalla jännitteen kestolla.

 

[Hyrava]

Muratalta löytyy kiva LM7805 (TO-220) -yhteensopiva hakkurirekkula joita itse satuin saamaan erään projektin ylijäämänä kourallisen joten hintatietoa ei ole. On kyllä ollut todella kätevä palikka kun ei tarvitse jäähylevyä ollenkaan, kestää noin 3A (vai 5A) a on ihan drop-in tosiaan TO-220 -koppaiselle regulle. Tosin, tuossakin on input-jännitteelle raja jossain 40V nurkilla mutta laittaa vaikka jonkun toisen rekkulan jolla on iso jännitekesto tuohon eteen tai jonkun muun kikan millä laskee jännitettä ennen tuota.

 

[ississ]

Helpoin Ensimmäinen aste on esim. 7812 tai vastaava ja laittaa maajohtoon tyyliin 15V zenerin => ulos tulee ~12+15V joka on jo ihan sopiva 317 syöttöön ja oikea syöttö voi olla melkein zenerin verran isompi kuin regun speksi.

Enpäs muistanutkaan noita uusia hakkurikorvaajia ennen @Hyrava muistutusta. Kannattaa ehkä vaihtaa vanhat lineaarit.

 

[Grez]

Muratalta löytyy kiva LM7805 (TO-220) -yhteensopiva hakkurirekkula joita itse satuin saamaan erään projektin ylijäämänä kourallisen joten hintatietoa ei ole.

Ainakin Digi-Keyllä noin 25 kertaa kalliimpia kuin perinteiset

Murata 7805SRH-C 8,90€ @ 10kpl
Perus 7805 0,34€ @10kpl

 

[ississ]

Recom ja tracopower kannattaa myös katsoa.
Joskus kyllä kannattaa valita se joka sopii haluttuun paikkaan vaikka olisikin reilusti kalliimpi...

Mutta alkuperäiseen aiheeseen liittyen jos nostaa syöttöjännitettä niin LM317 ei enää riitä ja sille pitää saada eteen jokin joka laskee riittävästi jännitettä. Joku moderni regu jonka lähtö on 17...30V välillä ja tulo ~50V luokkaa niin voi rauhassa käyttää vanhaa kytkentää.
Sen lisäksi 78L05 voi korvata tavallisella isommalla mallilla niin ei tehonkestokaan ole ongelma.
Ja tietysti jos haluaa niin koko reguosaston voi korvata hakkurilla josta saa suoraan vaaditun 14V ja siitä toisella 5V.
Itse ehkä valitsisin sellaiset osat jotka korvaa vanhat ja ovat riittävillä spekseillä vaikka maksaisikin. Vain siksi ettei tarvitse pelätä että joku halpismalli tai netin pohjalta löytynyt kytkentä sanoo sopimuksen irti.

 

[jusubbi]

No vaihdoin jo elkot 63v versioihin ja kokeilin nostaa syöttäjännitteen 55v. Ei nuo LM317 ja 78L05 paljoa lämmenneet saati R1, eli taidan jättää tekemättä mitään. Eihän noilta edes oteta mitään kummoisia virtoja, joten kaipa ne kestää. Nyt oli siis ilman moottoria mittailin vaan tyhjäkäyntijännitteet ja näppituntumalla nuo regulaattorit ja vastus.

 

[ississ]

No vaihdoin jo elkot 63v versioihin ja kokeilin nostaa syöttäjännitteen 55v. Ei nuo LM317 ja 78L05 paljoa lämmenneet saati R1, eli taidan jättää tekemättä mitään. Eihän noilta edes oteta mitään kummoisia virtoja, joten kaipa ne kestää. Nyt oli siis ilman moottoria mittailin vaan tyhjäkäyntijännitteet ja näppituntumalla nuo regulaattorit ja vastus.

Jos luet lm317 datalehden niin siellä suositellaan max 37V. Yleensä kannattaa toimia datalehden soa- rajoissa.
Kyllä se varmaan toimii mutta kuinka kauan?
Tietysti se etuvastus tiputtaa vähän mutta en kyllä menisi noin riskillä ainakaan laitteessa jossa joku on kyydissä...

 

[jusubbi]

Jos luet lm317 datalehden niin siellä suositellaan max 37V. Yleensä kannattaa toimia datalehden soa- rajoissa.
Kyllä se varmaan toimii mutta kuinka kauan?
Tietysti se etuvastus tiputtaa vähän mutta en kyllä menisi noin riskillä ainakaan laitteessa jossa joku on kyydissä...

No pitää mitata mitä sinne lm317 in pinniin tulee, kun käyttis on max. eli 55v

 

[jusubbi]

Elikkäs 42v syöttöjännitteellä regulaattorin in-pinniin tuli 39v. 55v syöttäjännitteellä tuli 53v. Laitoin 560ohm vastuksen ja nyt 55v syöttöjännitteellä tulee regulaattorin in-pinniin 42v joka on vielä 2v liian paljon. Kyllä tuo tuntuu toimivan, mutta kuinka kauan. Ei ole mitään tietoa paljonko virtaa tuolta regulaattorilta otetaan, jos sen tietäisi, niin voisi laskea sopivan etuvastuksen. Pitää ehkä laittaa out-pinnin väliin virtamittari, niin näkee senkin sitten..

edit: mittaisin senkin. max 60mA eli noilla tiedoilla etuvastuksen pitäisi olla n. 270ohm eli paljon vähemmän kuin nykyinen 560ohm, mutta silläkin on jo liikaa jännitettä..

Käytin tätä laskuria

Mulla olis tollainen LM2596HV pohjainen step down, joka kestäisi 60v. Muuten kävisi, mutta tuo pitöisi sitten laittaa controllerin ulkopuolelle.

 

[ississ]

55v syöttöjännitteellä tulee regulaattorin in-pinniin 42v joka on vielä 2v liian paljon.

5V liian paljon eikä 2..., datalehden mukaan suositeltu max on 37V ja absolute max 40V.
Tuolla 560ohm vastuksella ja 13V pudotuksella tulee laskennallisesti 23mA sisään.
Tässä tapauksessa virta pitää mitata tulopuolelta eikä lähdöstä...

Jos haluat olla varma ja pitää osat suositellulla alueella niin tässä 4 toimivaa vaihtoehtoa:

1. Vaihda LM317 tilalle TI:n LM317HV, se kestää 60V tulon.

2. Täältä löytyy LM317 etuaste/kytkentä isommille jännitteille.

3. Yksinkertainen zener-transistori- etuaste jolla lasketaan jännite riittävän alas (18...30V luokkaan). Alkuperäinen kytkentä tulee tässä kuvassa olevan 7805n tilalle (ja etuvastuksen voi jättää pois).

4. Esimerkiksi LT3012 eteen tai LM317 tilalle, kestää tuloa 80V asti ja antaa 250mA.

 

[jusubbi]

Ratkaisin asian poistamalla koko etuvastuksen ja korvaamalla sen nopealla sulakkeella ja kahdella zenerdiodilla. 18v zener tiputtaa jännitteen lm317:lle sopivalle tasolle ja 39v zener on sitten maata vasten siltä varalta, että jos 18v zener hajoaa (eli menee oikosulkuun) niin tuo palaa myös ja polttaa sulakkeen samalla ja lm317 selviää ehjänä.

Ainoa ongelma on nyt sitten se, että jos akku menee tyhjäksi (32,5v) niin lm317:n inputtiin tulee enää 14,5v (32,5v-18v) ja silloin lähdön (14v) ja tulon erotus on enää 0,5v jolloin jännite menee jo sellaisenaan reguloimattomana läpi ja en tiedä mitä 14v linjassa olevat muut komponentit siitä tykkää. Pitäisi varmaan testata käytännössä mitä tuolla lm317 lähdössä tapahtuu alle sen 3v input-output jälkeen.

Tietty voisi laittaa 18v zenerin tilalle 15v zenerin, jolloin maksimijännite olisi 40v (55v-15v) ja tyhjän akun kanssa jännite 17,5v (32,5v-15v). jolloin regulointi vielä toimisi, mutta tuota 39v zeneriä ei voisi enää käyttää suojana, koska jännite nousisi sinne 40v hujakoille, eli tilalle pitäisi laittaa sitten seuraava eli 43v, mutta se on taas jo liikaa lm317:lle, joten mitään varsinaista suojausta ei siis olisi.

Tutkin vielä kytkentää ja ei tuota 14v jännitettä käytä kuin moottorin fetit ja mun kytkennässä on noi moottorin hal-sensorit, joten back-emf ei taida olla edes käytössä.

 

[jusubbi]

Tuo kytkentä toimi hyvin vielä aiemmin, mutta nyt kun akku on ihan täysi, niin polttaa tuon 350mA sulakkeen. Veikkaan, että tuo iso elko ottaa ison virran kytkettäessä, kun ei ole mitään mikä rajoittaisi sitä. Pitäisikö laittaa isompi sulake, vai jokin kela rajoittamaan virtapiikkiä?

 

[ississ]

Tai se vastus... aika pienikin riittää poistamasn suurimman kytkentäpiikin

Edit: tai kuten isoissa koneissa sopiva vastus rajoittamaan piikkiä ja pienen viiveen jälkeen se ohitetaan releellä

 

[jusubbi]

Tutkin vähän lm317:n datalehteä ja ei sen tulossa tarvitse olla kuin pieni kerko. Jos jätän tuon 47uF elkon kokonaan pois, niin ei tule virtapiikkiä. Ihmetyttää tosin, kun mittailin kytkentää, niin mittarin mukaan tulossa ja lähdössä olisi muka n. 800uF konkat, joita en kyllä löydä piirilevyltä. Myös tulon ja lähdön välissä on 3k ohm vastus, ilmeisesti se on jokin purkuvastus? Saattaa kyllä olla, että oli jotain muutakin pielessä, kun kokeilin jopa hitaaseen 8A sulakkeeseen asti ja kaikki paloi. Sen jälkeen mittailin, niin molemmat zenerit oli oikosessa. Seuraavaksi taidan laittaa sen 15v ja 43v zenerit.

Myös toinen surkea juttu tuossa kytkennässä on sellainen, että kun kytkee akun virrat, niin 1000uF elko varautuu suoraan ilman mitään virran rajoitusta ja luulisin, että virtalukon kontaktipinnat menee sököksi melko nopeasta. Myös itse akun ja pyörän liittimet näyttää sille, että ovat kipinöineet aina kun akku on laitettu paikoilleen.

NTC-termistorilla voisi rajoittaa tuon kytkentävirran, mutta se ei taida myöskään oikein sopia, kun pyörän virrankulutus vaihtelee suuresti.

 

[Ploro]

Tutkin vähän lm317:n datalehteä ja ei sen tulossa tarvitse olla kuin pieni kerko. Jos jätän tuon 47uF elkon kokonaan pois, niin ei tule virtapiikkiä. Ihmetyttää tosin, kun mittailin kytkentää, niin mittarin mukaan tulossa ja lähdössä olisi muka n. 800uF konkat, joita en kyllä löydä piirilevyltä. Myös tulon ja lähdön välissä on 3k ohm vastus, ilmeisesti se on jokin purkuvastus? Saattaa kyllä olla, että oli jotain muutakin pielessä, kun kokeilin jopa hitaaseen 8A sulakkeeseen asti ja kaikki paloi. Sen jälkeen mittailin, niin molemmat zenerit oli oikosessa. Seuraavaksi taidan laittaa sen 15v ja 43v zenerit.

Myös toinen surkea juttu tuossa kytkennässä on sellainen, että kun kytkee akun virrat, niin 1000uF elko varautuu suoraan ilman mitään virran rajoitusta ja luulisin, että virtalukon kontaktipinnat menee sököksi melko nopeasta. Myös itse akun ja pyörän liittimet näyttää sille, että ovat kipinöineet aina kun akku on laitettu paikoilleen.

NTC-termistorilla voisi rajoittaa tuon kytkentävirran, mutta se ei taida myöskään oikein sopia, kun pyörän virrankulutus vaihtelee suuresti.

Niinkuin ississ tuossa mainitsi niin aika perinteinen inrush current limiter on ”vastus”+rele. Eli sillä NTC:llä rajoitat sen konkkien tuottaman ”syöksyvirran” ja sitten laitat releen kärjet siihen rinnalle. Sen releen kelan ohjauksen otat vaikka sieltä 5V linjasta.

Silloin se NTC rajoittaa virtaa niin kauan kunnes 5V tulee päälle joka sitten ohittaa sen NTC:n. Releen kärkien tulee kestää se normaali maksimi virta, ei tarvitse miettiä sitä ”syöksyvirtaa”.

Edit: laita vaikka 1n4007 sinne releen kelan rinnalle ”poistamaan” back emf piikit.

 

[Uutta matoa koukkuun]

Höh, sarjassa olevan zenerin sallittu tehohäviö ylittyy kirkkaasti, joten se menee oikoseen melko pikaisesti ja sen jälkeen oikenee toinen zener ja sitten meneekin sulake.

 

[ississ]

Olisi pitänyt katsoa paremmin ajatuksella.
Alkuperäinen 180ohm ja 47uF on todennäköisesti tarkoitettu alipäästösuotimeksi (~19Hz) poistamaan osa häiriöistä. Ja kyllä niitä tulee moottorin ohjauksesta vaikka käytössä onkin jännitettä hyvin tasaava akku. Käytännössä kun moottori ja regu ovat lähellä toisiaan ja akku kauempana johtojen päässä.

Zenerin käyttö ilman etuvastusta ei ole koskaan oikea ratkaisu toimintatavasta johtuen (paitsi ehkä tarkoituksella ylijännitesuojana sulakkeen polttajana). Kytkentä voisi toimia sopivalla etuvatuksella.

Eniten oikein ratkaisu syöttöjännitteen nostamiseksi on lisätä alkuperäisen kytkennän eteen (tai 180ohm-47u jälkeen) regu jolla jännite lasketaan LM317 sallitulle alueelle.

Ja vaikka datalehden mukaan jokin regu ei vaadi konkkaa syötön tai lähdön puolelle niin syötöstä tai ajettavasta kuormasta riippuen niitä voi silti joutua lisäämään. Yksi tavallisimmista syistä on joko RC tai LC alipäästösuodin rajaamaan osa syötön häiriöistä.

Ison konkan latauspiikeille vastus+rele on se helpoin tapa.

 

[jusubbi]

Poistin sitten sen regun inputin elkon kokonaan ja laitoin zenereiksi 15v ja 43v. Tällä tuntuisi toimivan. Poistin kuvasta myös muutkin konkat, koska en niiden läsnäolosta ole aivan varma. Controlleri toimii nyt muuten, mutta ainoastaan se kytkentävirta, jonka tuo 1000uF elko aiheuttaa tuolle kytkimelle (virtalukko) on jäljellä. Mitään kovin isoa relettä ei tuonne laatikon sisään enää mahdu. Virtaa kuitenkin menee varmaan luokkaa 10A tai enemmänkin.

 

[ississ]

Poistin sitten sen regun inputin elkon kokonaan ja laitoin zenereiksi 15v ja 43v. Tällä tuntuisi toimivan. Poistin kuvasta myös muutkin konkat, koska en niiden läsnäolosta ole aivan varma. Controlleri toimii nyt muuten, mutta ainoastaan se kytkentävirta, jonka tuo 1000uF elko aiheuttaa tuolle kytkimelle (virtalukko) on jäljellä. Mitään kovin isoa relettä ei tuonne laatikon sisään enää mahdu. Virtaa kuitenkin menee varmaan luokkaa 10A tai enemmänkin.

Toivotan onnea, ei ne konkat siellä turhaan olleet.