슈퍼 커패시터용 아두이노 스폿회로 제작 - 펌웨어 코딩 완료

 

 

요즘 순간방전량이 2000A에 달하는 어마무시한 수퍼~ 커패시터 일명 수퍼콘 LSUC 2.8V 3000F가 인기가 대단합니다. DIY 카페를 중심으로 대량으로 그것도 초저가에 풀리고 있어 그 동안 만들기도 까다롭고 가격도 비싸 소수만 실험적으로 제작하여 사용했던 커피시터 스폿 용접기도 인기가 높아지고 있습니다.

 

 

수퍼 커패시터 LSUC 2S1P/3000F와 저렴한 알리 K6 회로로 제작한 스폿용접기 (AC vs DC 차이점 등...)

얼마 전엔 직접 회로를 구입해 제작해보기도 했습니다.

 

일단 스타터와 스폿기를 만들고도 커패시터가 남아 공부도 할겸 기존에 분양하고 있는 AC 스폿회로를 수퍼콘에 사용할 수 있도록 개조하는 작업을 시작했고, 1차적으로 코딩이 완료되어 기록차원에서 글을 남깁니다.

 

 

 

 

DC용 컨트롤러는 모스펫 드라이버만 있으면 되니 AC에 비해 훨씬 단촐합니다.

기존 회로에서 고압부에 해당하는 대부분의 부품을 들어내고 대신 모스펫 드라이버와 커패시터 전압측정을 위한 저항 과 입력전원 12V 입력이 필요하기 때문에 5V 레귤레이터가 추가됩니다.

물론 충전회로와 밸런싱 부품들을 넣을 수도 있겠지만 그 건 추후 필요에 의해 넣으면 될 듯 합니다.

 

 

 

 

MOSFET 보드

 

DC 대전류 스위칭을 위한 가장 중요한 소자는 MOSFET입니다. AC의 경우 BTA41 하나로 컨트롤하면 알아서 2차에 대전류가 유도되는 방식이지만 DC는 대용량의 전류를 직접 ON/OFF 해주어야 합니다.

고방전 배터리용 회로는 12V를 전원소스로 사용하고 보통 순간 허용전류 100A 정도면 충분했는데 수퍼캡용은 그것의 몇 배는 커야 해 적당한 정품 모스펫을 구할 수가 없었습니다. 대부분 가격이 너무 비싸고 그나마 괜찮아 보이는 건 디바이스마트나 엘레파츠에에 주문을 넣었더니 미국에서 선적 거부로 주문취소가 되었습니다. ㅠ

 

그러다 모 카페와 연동된 오픈몰에서 IRL3713을 저렴하게 판매하고 있어 20개를 구입해봤습니다.
가격을 보면 페이크칩 의심이 들지만 이 칩을 사용하여 실제 제작해보고 판매하는 느낌이 들어 괜찮겠다는 생각이 들었습니다.

여하튼,, 이 녀석은 순간허용전류 260A입니다. 20개를 모두 연결하면 너무 크면 부담될 듯 싶고 일단 9개(2,340A)를 병렬로 연결했습니다. 요즘 많이 사용하는 알리 K6 회로는 429A짜리 5개를 사용하니 토탈 2,145A 라 이것보다 조금 크게 맞췄습니다.

모스펫 고정용 부스바는 3t 짜리를 구입했는데 너무 두꺼워 홀가공하다가 비트를 3개나 해먹었네요. ㅎ
다음에 구입할때는 2t 두께가 가공하기 적당할 듯 합니다.

 

 

 

 

 

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게이트 직렬 저항은 33옴(있는거 활용)을 달았습니다.

스폿용접기의 부하가 순간의 전력이고 이때 게이트 ON/OFF시 지연에 의한 손실이 성능에 직접적인 영향을 주지 않는다고 판단하여 개인적으로 이 저항값이 크게 의미가 없지 않을가 싶습니다.

 

 

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참고로 알리 모스펫 보드는 10K를 달아주었네요.

 

 

 

 

모스펫 보드 작업이 끝나고 위처럼 구성한 후 펌웨어 코딩을 완료했습니다.

최근에 업데이트 된 PWR모드는 DC에서는 필요가 없어 조금 수정하기는 했지만, 기본적으로  AC 스폿회로와 거의 동일합니다.

여하튼 전압 측정과 오토/수동 및 다단 스폿까지 모스펫 파손없이 잘 동작합니다.
이번에 구입한 클램프메터를 용접선에 물렸더니 순간 보이는 수치가 475A 정도 되네요...

 

 

 

 

 

Gate Driver 발진테스트

 

 

스폿 타임에 따라 균등하게 증가되는 듯 합니다.

 

 

 

 

 

오토 및 다단 스폿 테스트

 

 

 

 

일단 테스트해보면서 느낀점은,,
스폿 몇 방 치면 바로 5V 이하로 떨어져 충전을 하면서 스폿해야 성능이 유지될 듯 합니다.
그 밖의 모스펫 파손시 위험할 수 있으니 가시 혹은 가청 정보가 추가되어야 할텐데 이것도 고민입니다. 충전 방식에 따라 회로에 영향을 주는지도 봐야하고,,

일단, 시작했으니 회로는 만능기판에 옮겨서 한세트 목업제품을 만들고 1차 마무리 할 생각입니다.

 

 

SW는 마무리가 되었지만 사실 이후 숙제가 더 많습니다.

PCB를 제작해야할지 말지, 한다만 모스펫 보드를 포함할지 말지,  모스펫을 포함한다면 어떤 놈으로 할지,,
또 충전/밸런싱 기능을 넣어야 하는지 등등등....

여하튼 시간 나는대로 고민해보고 천천히 제작해봐야겠습니다.

 

 

 

 

 

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