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Spot Welding/SuperCap Spot Welding

슈퍼커패시터용 스폿용접 컨트롤러 샘플 PCB 도작 후 검증 및 이슈

글: HooneyPaPa 2023. 6. 11.
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 JCLPCB에 주문한 슈퍼콘용 스폿컨트롤러가 며칠 전 도착해 검증을 시작했습니다.
 


 

가장 저렴한 배송을 선택했더니 일주일 정도 걸렸습니다.

슈콘용 스폿 컨트롤러와 모스펫 보드는 처음으로 SMT 공정을 추가했고, AC스폿회로와 엔코더 쪽보드도 겸사겸사 함께 주문했습니다.
 
 
 

 

 


스폿 컨트롤러 메인보드

 
 

슈콘용 컨트롤러와 모스펫 보드입니다.


리드타입을 제외한 SMD 타입의 소자는 모두 SMT 공정으로 PCB에 실장된 상태입니다.
수샵에 비해 단가가 비싸긴 하지만 확실히 편하긴 합니다.
 

 
 
 

테스트를 위해 나머지 부품을 실장한 모습입니다.
 
 
 

 

승압모듈의 전압이 설계대로 13V가 잘 나옵니다.
 
 


 
 

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위 승압전압을 회로를 구동하기 위하여 강압한 전압입니다.
5V 이상없습니다.
 
 
 

 

슈퍼콘을 연결하고 충전해봅니다.
일단 회로는 슈퍼콘 전압을 이용하여 구동되기 때문에 충전전압이 들어오도라도 슈퍼콘 전압이 승압회로가 동작하는 2V 정도가 되어야 합니다.

회로가 구동되지 않으면 충전용 라인이 OPEN이 되지 않습니다.
이때 강제로 열어주기 위하여 강제충전 단자를 쇼트시켜주면 되고 케이스에 스위치를 달아서 연결해서 사용할 목적입니다.

회로가 구동되면 스위치를 꺼주면 제어권을 넘겨받아 직접 충전 라인을 컨트롤합니다.
이를테면 외부 강압회로를  5.6v에 맞추고 회로에서 알람 전압을 5.6v로 설정하면 그 보다 0.2v 낮은 5.4v가되면 충전라인을 닫도록 되어 있습니다. 이 제어가 믿을만 할 경우 외부 강압회로의 전압을 조금 높혀주면 만충구간의 전류량이 커져 충전 속도가 빨라지는 효과가 있습니다.


2중 보호장치라고 생각하면 될듯 합니다.

 

회로에 충전용 정전압 모듈을 넣지 않은 이유는 몇개의 강압회로를 사용했을때 경험상 터저버렸고, 또 인덕터와 같은 부붚들이 제법 큰게 들어가야 하기 때문입니다.

 



 
 

4A 정도를 충전할대 슈퍼콘 전원이 충전기로 흘러들어가지 못하도록 달아준 다이오드의 온도가 제법 높게 상승합니다. 데이타 시트를 보면 4A는 120도까지는 버텨주니 일단 망가지지는 않을 듯 한데 손으로 만지면 뜨겁다고 느껴집니다.
 

 충전용 강압회로 설정은 4A가 적당할듯 합니다.


 
 
 

 

 


모스펫 보드 제작

 

모스펫 보드에 부품을 실장합니다. 납땜 자체가 그리 쉬운과정은 아닌듯합니다.
 
 
 

 

PCB판과 모스펫 방열판에 납물을 조금 묻여주었고 Gate핀 옆의 두 핀을 사진처럼 붙여주는 것이 그나마 조금 수월하고 진행했습니다.


직접 부품을 실장해보니 납땜이 쉽도록 간격을 조금 조정해야 해야할 듯 합니다.
SMD 납땜 경험이 없어 조금 해맸는데 스폿기를 만들기 위해 처음 인두기를 든 사람들이 이런 작업을 실패없이 할 수 있을지 의문입니다.
 
 
 
 

 

부스바를 준비했습니다.
일전에 사용하고 남은 3t 150mm입니다. KIV 전선으로 따지면 45sq 정도 됩니다만 그것보다는 훨씬 더 허용전류는 높을 듯 합니다.
 
 

 

 

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케이스에 실장하지 않고 실리콘 4awg 용접선을 사용할 생각으로 크레토스 단자를 직접 연결했습니다.
 
 
 
 

 


 

기본 동작 검증

 

충전중일때는 전압옆에 화살표가 깜박이고 완충되면 가득찬 배터리 모양 그리고 내압이상 충전되면 느낌표로 부저가 울리게 프로그래밍 했습니다.

 


 

 

나머지는 잘 동작합니다.
 

성능은 꽤 괜찮습니다.

0.3t 니켈도금이 26ms 에서 찢어지도록 붙습니다.
이렇게 되니 수지형 1.5K와 거의 비슷하거나 살짝 높은 성능을 보여줍니다. 물론 제작 및 관리는 AC 스폿용접기가 훨씬 수월합니다.


이홈메이드 클럽에서 회원님이 사용한 중국산 저가의 모스펫을 10개 사용했는데 다단테스트로 스트레스를 주어도 파손은 없네요. 조만간 스코프로 스폿 파형을 찍어봐야겠습니다.

 

개인적으로는 슈퍼콘 전류량은 일정한데 용접선에서 많이 까먹는 듯 합니다.
0.3t까지 욕심을 내려면 4awg 용접선을 추천하고 0.2t에 만족하려면 6awg도 괜찮습니다.
 
 
 

 


 

전해액 누수 이슈

 

테스트 하는 과정에서 슈퍼콘 전해액이 누수되는 일이 있었습니다.


0V에서 5.4V 3A로 충전하는 중이었고, 각각 2.3V 2.2V에서 2.3V의 슈퍼콘에서 누수가 되었습니다.
과충전은 아닌듯 하고 전해액 주입구에서 흘러나온듯 하니 기밀불량인듯한데.. 이 문제에 대해서는 다이코리아측에서 원인분석을 위해 준비하고 있습니다.
 
 
 

 

 

PCB 이슈

 

PCB는 이것저것 소소하게 수정할 부분이 있습니다. 5장만 주문할 걸.. 하고 후회중입니다. ㅠㅠ
커넥터의 방향이 뒤바낀게 있고 모스펫 보드의 실크처리등 일부 보완해서 추가로 PCB를 주문해야할 듯 합니다.

 

 

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이런 밸런싱 쪽보드를 다는 것을 생각했으나 컨트롤러에 집어 넣을까도 고민중입니다. 그러면 각셀별 전압을 모니터링할 수 있으니 좋기는 한데.... 여러모로 가성비는 떨어질듯합니다.

 

 


 
 

마지막으로 AC스폿컨트롤러와의 비교사진입니다.
슈퍼콘 컨트롤러의 크기가 8x5cm, 모스펫 보드는 8x8cm 입니다.
 
개인적으로 슈퍼콘을 이용한 스폿용접기는 제법 난이도가 있고 제작시 실패할 가능성도 많아 초보분들에게는 AC스폿용접기를 추천하고 싶습니다.
 
감사합니다.
 
 
 
 


 
 

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