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ソーラー充電コントローラ CM04-2.1の電流波形

 太陽電池の充電コントローラCM04-2.1の電流波形を観察してみました。この機種はPWMで電流を制御しているとのことですが、はたしてどんな波形でしょうか。

▼まずは外観
20100717R0019322.jpg

 以下は条件を変えた時のバッテリーへの充電電流波形です。波形Lowレベル側が電流ゼロです。電流は積算電流計の回路のシャント抵抗で測っています。

▼Lowデューティ時
デユーティ低い
0.1A/dev, 5mS/dev

▼約50%デューティ時
デユーティ50%くらい
50mA/dev, 5mS/dev

▼Highデューテイ時
デユーティ高い
50mA/dev, 20mS/dev

 波形を見ていただければ判ると思いますが、OFFの時間を約12mSで一定にして、ONの時間を変えてPWMをやっているようです。もちろんこの写真以外にONになりっぱなしの状態もあります。PWMというので、数kHzくらいかと思っていましたが、案外低い周波数で動作していました。

 最初の波形写真は安定化電源から電流を供給しています。そのため充電パルスの先頭に電源の出力コンデンサからドカンと電流が流れ込んでいます。ソーラー充電コントローラなので、こういう使い方は想定外でしょうから注意が必要です。なお、これ以外の波形写真は太陽電池パネルをつないだ状態なので、こういう電流ドカンはありません。

 これでCM04-2.1の動作は大体把握できました。ただ、私の環境は太陽電池の出力が5W(12V,0.35A)しかないので、もっと大きい出力の場合の挙動は少し違ってくるかも知れません。

 あと、最初のころ太陽電池をこのチャージコントローラを通じてバッテリーに直結して使っていた時、満充電状態になった後で1秒くらいの周期で高電流を流すような動作をしていた記憶があります。仕様書に書いてある「ブースト電圧14.5V」の動作ではないかと思いますが、そういう動作は最近しなくなっています。チャージコントローラとバッテリーの間にシャント抵抗を2個入れているのでその影響かもしれません。

 なお、全体の回路はこちらをご覧下さい。

【2011/03/23追記】
 masudaさんから主回路のスイッチング用に入っているT4について質問をいただいたので、追記します。

 ご質問は、この石の型格や仕様が判らないか?というものでした。しかしすみません、この回路の動作を追っていないので、どんなふうに動いているのかわかりません。また、自慢じゃないけどFETは2SK-19くらいしか使ったことがありません。これはパワーFETだと思うのですが、こんな小さくても4Aも扱えるなんてスゲーとは思いましたが・・、そんな感想はいらないですよね。

 これでは何の情報も提供できないので、実体顕微鏡で見てみました。
CM04-2.1のT4
 T4には34DLという捺印がありました、T2も同じ捺印です。これで何かヒントにならないでしょうか。検索してみても使えそうな情報は発見できなかったのですが。

【2011/03/24】
 追加情報です。その後調べてみたらこの石は仕様やマーキングから判断すると、UTCのUT3404である可能性が高いと思います。仕様としては、Nチャンネル、エンハンスメントのパワーMOSFETで,耐圧30V、最大電流5.8A、ON抵抗22.5mΩのようです。
 詳しくは、UTCのデータシートをご覧下さい。http://www.unisonic.com.tw/datasheet/UT3404.pdf
 これと同等な石が秋月に無いか調べてみましたが、現時点ではピンコンパチの石は無いようです。(調べ方が悪い可能性もあります)
 SMTに拘らなければ、TO-220の石に代えてしまえば、簡単に10アンペアクラスのチャージコントローラになるので、過電流で壊した方にはお勧めの修理方法になるような気がします。
 ただし、上記の情報は私が実際にやってみた訳ではないので、無保障です。

【2011/03/28】
 さらに追加情報です。質問をいただいたmasudaさんから、焼損したT4を別の型格のTO-220の石に交換したら修理できた、という連絡をいただきました。興味のある方は、コメントをご覧下さい。
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CM04-2.1

ラジオペンチさん

はじめまして。神奈川の厚木のyuhsaiと申します。

電子工作を検索していて、ここにたどり着きました。

CM04-2.1は1年半ほど前に2台買って持っています。もともと電子回路の設計をしていたので、分解して回路を解析しようとしたのですが、回路動作が分かららないため、回路図らしきものは書けてもどうなっているのか分かりませんでした。4Aまで制御するのにトランジスタがやたらと小さく、大電流対応と思われるトランジスタのパターンだけがあったり、結局途中であきらめました。それからずいぶんたったので途中までの回路図もどこかに行ってしまいました。

私も自宅でソーラーパネルでセンサライトとか監視カメラを動かしていますが、100Wを越えるためCM04-2.1ではとても使えず、香港からMPPTのコントローラを格安で手に入れ使っています。CM04は2台とも使わずにお蔵入り状態です。(そのうち使っていない予備のバッテリーの充電用に10Wくらいのパネルえ動かそうと思っています。)

ブログをざっと読ませていただいたのですが、GPSロガーとか電子工作どうやら私と同じような趣向をお持ちのようで年も近いので、お話も合いそうです。

今後も訪問せていただきます。
私もブログはいくつか持っていますが、どれも休眠中です。これを機会にまた復活させようかと思います。

PS
ラジオペンチさんはeBayオークションは使われていますか?
電子工作に使えそうなものが安く出ていて、なかなか便利です。MPPTのソーラチャージコントローラもそこでUS$80で手に入れましたし、CreeのパワーLEDやヒートシンクなども驚くほど安く手に入ります。今日も20Aの電流計(US$5)と±5Aの電流計(US$12)を落札しました。
以前にもIPカメラがUS$90と、とにかく日本で買う値段と相当違います。また円高でなにもしないで10%ディスカウントになってしまっています。

yuhsaiさんへ、

yuhsaiさん、コメントありがとうございます。

 いろいろやられているんですね、100Wを越えるソーラーパネルを運用するとか、うらやましいです。うちはマンションなので、そんな大きな物はちょっと難しいです。
 あと、MPPTですか、気にはなっているのですが、今のところ5Wのパネルで発電した電力でも使い切れてないのでちょっと出番はなさそうです。

 電子工作は最近再開したのですが、なかなか部品がそろわなくて苦労してます。なにしろ最後に触ったオペアンプが741ですから。

 それと、eBayはあちこちの記事で見かけるので、名前だけは知っていたのですが、そんなに便利ですか。ちょっと覗いてみることにします。

 ともあれ、同じ趣味(同じ世代かな)の方からお声かけしていただいて嬉しいです。これからもお付き合いよろしく尾長いします。

 では、

通販

eBayでは物が届くまで時間がかかるのが難点です。早くても1週間、時には1ヶ月もかかることがあります。

最近便利なLEDを手に入れました。これは1週間で届きました。
http://cgi.ebay.com/10P-0-5W-HP-8mm-White-StrawHat-LED-140-000mcd-140-/390225719133?pt=LH_DefaultDomain_0
輸送費込みでUS$4.99ですから44円/個です。自転車のダイナモライトに使いかなり具合がよいです。

部品は殆ど通販で手に入れています。もっとも良く使うのはRSコンポーネンツ(http://jp.rs-online.com/web/)です。DigiKey、チップワンストップ、各メーカーの運営しているネット直販ショップなど、数えればきりがありません。プリント基板も通販でできます。もちろん秋月も店舗。通販両方使っています。

輸送費は、仕事でよく新宿に行きますで帰りに秋葉へも寄りますが、交通費をかけるより安く済むときもあります。通販なら午前中注文して翌日午前中に届きますので、思いついた翌日には実際に物も作ることができます。

最近は、回路を作るとき表面実装部品を使うようになりました。小さく作れ、プリント基板もかんたんに手製できます。エッチングでもいいのですが、生基板をカッター+ルータでも可能です。

長くなりましたが、こちらこそよろしくお願いします。

部品の入手先

yuhsaiさん、いろいろ教えていただいてありがとうございます。

RSコンポーネンツは会社でごくたまに使うのですが、個人向けにも販売しているとは知りませんでした。

イーベイで、0.5WのLEDが44円ですか。たしかに掘り出し物ですね。

あと、SMT部品も使われているとはすごいですね。穴あけしなくていい、というメリットがあるのでしょうか。私の場合、実体顕微鏡が無いと作業はムリですが、

T4の種類・値教えてください

ラジオペンチさん こんにちは 埼玉越谷のmasudaと申します。

廃棄予定のCM04-2.1を友人から入手したのですが、私もソーラーパネルを入手したので何とか復活して使用したいと思っています。
基板の回路を追うと、どうやらT4が焼損したようです。

このT4を交換してみようと考えているのですが、この装置の回路図がどこにもありませんで困窮しております。
できましたら部品の種類・値をお教えいただければ幸いです。

T4の型格など

masudaさん、ご質問の件ですが、

すみません、当方でお役に立ちそうな情報は持っていません。
最近CM04-2.1で検索してこのブログに来られる方が多いので、該当の石の写真を撮って記事の本文に追記しておきました。

設計はドイツだったと思うので、ヨーロッパ系の石かもしれません。

T4代替について

追加情報有り難うございました。
この辺は全く無知なのですがTO-220タイプの互換品の候補が分りません。 折角なのでTO-220 TYPE の石でやってみようと思いますので甘えて恐縮ですが教えて頂ければ幸いです。

T4の代替品

 秋月で探すと、ルネサスのH7N0308CF(30V/60A) http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01110/ が過剰スペックですが使えるのではないかと思います。ゲートのドライブ条件が合うか心配ですが、、、

 現物をお持ちなのでお気づきと思いますが、部品面にはTO-220のシルク印刷が2箇所あります。10A仕様の場合はここに大きな石を付けるんだな、ということは想像できます。T1とT3です。

 実は私、10A仕様にするにはT4とT2を外して、T1とT3に大きな石を付ければ良いと思っていたのですが、パターンを追うと話はそんな簡単では無い様です。

 なんだかごちゃごちゃした説明になっていますが、修理するなら、

1)オリジナルのSMTのMOSFETの互換品を探す。ちょっと探してみましたが、簡単には見つかりませんでしたけど。ちなみに、T4が死んでいると、T2も死んでいるはずです。

2)T2とT4を外して、T1の位置にだけH7N0308CFを取り付け。(一応ピン配置はチェックしましたが、再確認お願いします)

 修理方法としては、1)は正統派、2)はバクチです。2)でうまくいくと、容量アップになって具合がいいのですが。

No title

ラジオペンチさん masudaです  お蔭様で直りました!
昨日ご指導いただいた代替品H7N0308CFを購入し先ほど取り替えましたところ見事に機能回復しました。
バクチタイプ?でしたが大正解でしたね。
昨日秋月電子八潮店で購入しましたが、因みに本体は完売しており来週以降の入荷とのことでした。
本当にご親切にご指導頂き有り難うございました。助かりました!
御礼とご報告まで。

修理成功、おめでとうございます

masudaさん、連絡ありがとうございます。

 直ってよかったですね。大きなパワーMOSFETに交換したことになるので、オリジナルの仕様より大容量の物が出来たことになると思います。私も何かの時にこの手を使ってみたいと思います。

 なお、過電流でCM04-2.1のトランジスタを焼損させたような記事をよく見るので、そんな方にも参考になる修理方法だと思います。
 そのうち、本文のにもこの修理方法を追記したいと思います。
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