Elcykel – Regenerering med BLDC-motor och DC/DC-omriktare

5 KONSTRUKTION AV ÅTERLADDNINGSKRETSEN
Konstruktionsprocessen började med att en uppskattning av kraven på återladdningskretsen
gjordes med hjälp av information om batteriet i kapitel 2.3 och mätdata i kapitel 4.2.
• Inspänning U in 0-50V
• Utspänning U ut 20-30V
• Laddström 1-4A
• Hög verkningsgrad
En av de få kontrollkretsar som uppfyllde kraven och som gick att få tag på var LM5118 från
National Semiconductor som därför användes. National Semiconductor tillverkar och säljer
även ett utvecklingskort, LM5118 Evaluation Board, med en färdig buckboostkrets. Det var
svårt att hitta återförsäljare av utvecklingskortet, dessutom var det dyrt och leveranstiden ca
två månader. Därför togs beslut om att konstruera en helt egen återladdningskrets men med
utgångspunkt från kretsschemat för det färdiga utvecklingskortet.
Första steget i konstruktionen av återladdningskretsen var att tillverka en fungerande krets
med samma egenskaper som utvecklingskortet för att snabbt komma igång med kretsen och
förstå dess funktioner. Utvecklingskortet levererar en utspänning på 12 V, en ström på 3 A
och kan matas med 5-75 V. Komponentlistan i databladet för utvecklingskortet användes som
utgångspunkt för att ta fram motsvarande komponenter för hålmontering till
återladdningskretsen (National Semiconductor 2008b). Komponenterna som användes är
samlade i Tabell 1 i Bilaga 2.
Andra steget var sedan att beräkna nya komponentvärden och byta ut komponenter på kortet
för att anpassa återladdningskretsen så att den skulle fungera tillsammans med de befintliga
komponenterna på elcykeln.
5.1 Kontrollkretsens olika funktioner
Information om kontrollkretsens olika funktioner är hämtad ur databladet för LM5118
(National Semiconductor 2008a). De viktigaste funktionerna för att förstå kontrollkretsen är
beskrivna nedan.
PWM-signaler
Kontrollkretsens huvudsakliga uppgift är att skapa en stabil utspänning genom att generera
pulser som switchar de externa effekttransistorerna på kortet, Q1 och Q2 i kapitel 3.2. Genom
en återkoppling känner kontrollkretsen av utspänningen och reglerar pulsvidden på pulserna
till transistorerna så att en konstant utspänning erhålls. Kontrollkretsen innehåller en intern
ställbar oscillator som bestämmer frekvensen på PWM-signalerna till transistorerna,
frekvensen kan väljas i området 50-500kHz.
Mjukstart
Mjukstartfunktionen gör att spänningen höjs gradvis under uppstarten av kretsen. Mjukstarten
pågår i storleksordningen några millisekunder.
12