Введение

Мой проект

В двух словах расскажу зачем мне это нужно. Я пытаюсь подключить дополнительный тяговый аккумулятор в Nissan Leaf. Но делаю это не как это обычно делают (подробнее можно почитать здесь). Я планирую заряжать высоковольтный автомобильный аккумулятор от дополнительного аккумулятора в багажнике 12В или 24В. Чем это решение лучше по сравнению с "классическими" решениями - я планирую написать отдельную статью.

А пока что мне нужен DC-DC 12V->400V или 24V->400V. Очень хотелось бы иметь мощность 3 кВт. Но это мечты. В качестве пробной модели меня бы устроило и 500W

Существующие решения

400w

Зачем тратить очень много усилий если есть что-то готовое? Готовое есть. Это модуль на 400W. И на ютубе есть видео где ему на вход подают 200-300W от солнечных панелей на крыше Nissan eNV-200, и он успешно заряжает аккумулятор автомобиля.

Проблемы только две: дорого и громоздко. Один модуль 400w стоит 26000 р. Чтобы иметь 3 квт - нужно 8 шт. А это будет уже 208 тысяч рублей!! И это займёт половину багажника!!

960w и 1200w

Пока я писал статью, появились новые модули! Они мощнее, и суммарно выходят чуть дешевле

24VDC->400VDC 960W стоит около 40 тыс рублей. 3 модуля - 120 тыс.

12/24/36/48VDC ->400VDC 1200W стоит около 40 тыс. 3 модуля = 120 тыс за 3600W. Или 80 тыс рублей за 2400 Вт. Уже лучше... но мне всё-таки жалко отдавать такие деньги.

220VAC -> 400VDC 3 kW

Интересное решение - использовать инвертор 12В->220В, а затем уже повышающий AC-DC. Инвертор потом может пригодиться сам по себе.

220VAC -> 400VDC 3 kW стоит около 43 тыс рублей. Если взять дешёвый инвертор за 11 тыс, суммарно получается 54 тыс рублей за 3 кВт. И это уже приемлемая цена. Если этот вариант был бы доступен год назад, когда я начал делать свой собственный DC-DC, то пожалуй я бы его взял. А сейчас, по крайней мере у меня будет резервный вариант если ничего не получится с собственной разработкой.

Дёшево и сердито: модуль 500 Вт с али за 1500р

Когда я покупал этот модуль, в продаже был только готовый DC-DC на 400Вт. 400Вт за  26 тыс либо 500 Вт за 1500 р? Где подвох? Да, одно в корпусе и выглядит более промышленно, а другое DIY и без корпуса.

Да! китайский модуль - это DC-AC, т.е. на выход нужно добавить выпрямитель, конденсатор + обратную связь задающую напряжение. Но это стоит копейки!

Когда я его покупал Я надеялся выжать из него хотя бы 200-300Вт - это уже будет большой победой. В худшем случае запихнуть 10 модулей в одну коробку, и будет мне 3 кВт за 15 тыс!!!

А в лучшем случае - модуль мне послужит как стартовый набор для экспериментов. По сути самое ценное в это DC-DC это трансформатор. А тут примерно за ту же цену к нему бесплатным дополнением идёт микросхема управления и mosfet транзисторы!

Технологии не стоят на месте, и транзисторы можно взять получше - тогда возможно удастся выжать из этого DC-DC ещё больше

Нет.... 10 готовых модулей я конечно не собираюсь запихивать в большую коробку. Скорее всего я потом возьму трансформатор помощнее. И идеально бы иметь 4 трансформатора с общим управляющим контроллером: и это будет не так громоздко.

Что внутри китайского DC-DC на 400v

• Внутри:
  микросхема SG2525 - очень популярная микросхема, использующаяся в инверторах. Она генерирует тактовые сигналы для MOSFET транзисторов и позволяет настраивать различные параметры внешними резисторами
• Транзисторы (MOSFET) IRF3205 - 4 штуки. По 2 запараллеленных мосфета на каждую первичную обмотку трансформатора
• Трансформатор: EC42 (теперь, если трансформатор окажется годным, я имею его наименование и могу заказать)

Испытания

Подключение

Я припаял к модулю толстые провода 8AWG (8.3 мм2) - примерно на 40А. 40А х 12В = 480 Вт - без запаса, но должно хватить.

Обжал наконечники, подсоединил к клеммам аккумулятора. И.....

И при накидывании клеммы на аккумулятор, проскочила большая искра, что-то вспыхнуло и пошёл дым.

Да... китайский DC-DC был к этому явно не готов. Не знаю, спас ли я выжженные транзисторы если бы использовал предохранитель - мне кажется что нет, они всё-равно бы сгорели.

Что пошло не так

Не буду рассказывать весь процесс многодневной отладки, покупки осциллографа, и две замены транзисторов. Скажу лишь конечный результат.

Проблема была в запуске. И хоть на SG2525 предусмотрен плавный запуск, он почему-то не работа. От чего на самом деле горят транзисторы при подключении к аккумулятору я не знаю, но у меня есть предположение: на выходе SG2525 сразу после включения появляется какой-то сигнал, который приоткрывает один или два мосфета. Полуоткрытый транзистор быстро перегревается и его пробивает (притом пробивает даже Gate, и выжигает на плате резистор), а дальше - короткое замыкание, бешеный ток, вспышка и дым.

Решение простое - поставить сигнал Enable внешнюю кнопку. Т.е. микросхема получает питание одновременно с транзисторами, но стартует в режиме Disabled. Когда я нажимаю на кнопку - она генерирует выходной сигнал.

К тому же получился очень хороший способ отключить генерацию если что-то пошло не так.

Вторая гипотеза того, что же пошло не так

Ещё у меня есть вторая гипотеза. Трансформатор создаёт напряжение самоиндукции при отключении поступающего тока. Это напряжение это может быть гораздо выше напряжения питания, и вполне способно убить транзисторы, которые рассчитыны на 55В. Нужно смотреть осциллографом напряжение сток-исток и напряжение на затворе. Если там будут большие скачки, то ставить защитные цепочки.

Надеюсь я всё проверю и расскажу в одной из следующих статей.

Всё работает! Какую выходную мощность удалось получить?

Транзисторы горели ещё несколько раз когда я пытался выжать из DC-DC мощность больше, чем 300Вт.

Но до 300Вт он работает более-менее стабильно.

На этом исследования не закончились. Наверное вас интересует какой КПД имеет этот модуль, и нельзя ли его как-то увеличить?

Именно об этом и будет вторая часть данной статьи: я пробую различные режимы работы микросхемы и замеряю КПД преобразователя. Следите за обновлениями.

Видео процесса