バッテリー上がり防止機能付デサルフェーターの自作

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去年PCXのバッテリーを上げてしまい、
その時は安定化電源で充電をしてなんとかなりました。

PCXはキーがハンドルロックか0位置なら良いのですが
１やSEAT/FUELだと微電流が流れて弱っているバッテリーなら
バッテリー上がりの原因になります。

バッテリー上がりを起こしてから、再度バッテリー上がりは発生していませんが
JF81搭載のバッテリーは大きく、値段も高いため、
どこまで効果があるか分かりませんがデサルフェーターで使う事にしました。

デサルフェーターの自作

デサルフェーターは何年か前にも作っています。
【関連】バッテリ回復・デサルフェーター３号機製作

今回は、デサルフェーターがバッテリー上がりの原因とならない様
バッテリー電圧が13V以上、エンジンが掛かっている時のみ稼働する様にしました。

前回は、大きめに作っていましたが、今回はメットインで邪魔にならない様
にしたいので、なるべく小型化しました。

なんとか、6cm×3cmの大きさに収まりました。

参考にしたサイト

回路図

回路図はltspiceでシュミレーションしたものをそのまま、使用しています。
実際に使用している部品は、以下の部品表の通りです。
ツェナーダイオード(D2)はマルツオンライン、他の部品は秋月電子で購入しました。
一部抵抗はこちらを使用しています。

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アマゾンのレビューを見ると、誤差が1%よりも大きかったり、
カーボン抵抗ではないか？と書かれているのでNE555の周波数を決める
R1、R2には使用しない方が良いかもしません。
今回はR1ではこの抵抗を使っています。

部品表

記号	値	品番・備考
R1	68kΩ	Ra
R2	4.7kΩ	Rb
R3	10kΩ	LED電流制限用
R4	510Ω	ツェナーダイオード電流制限用
R5	150Ω	FETゲート抵抗
R6	220kΩ	FETプルアップ
C1	2200pF	(0.0022μF)
C2	220μF	100μFでもOK
C3	180μF	ＯＳ－ＣＯＮ　１８０μＦ２５Ｖ１０５℃
D1		1N5822 ショットキーバリアダイオード40V3A
D2		1N5243B 13Vツェナーダイオード
D3		LED
L1	200μH	トロイダルコイル　２００μＨ９Ａ
L2	1mH	マイクロインダクター　１ｍＨ
Q1		トランジスタ 2SC1815
M1		MOS-FET 2SJ349
P1		RXEF090 ポリスイッチ 0.90A

説明

最初は、PICなどのマイコンを使って作ろうかと思いましたが、
今回もNE555を使う事にしました。

理由はOFF時の消費電力で、マイコンだとスリープ機能を使ったとしても
0.5mAぐらいは消費してしまいます。
このデサルフェーターではツェナーダイオードで電圧検知していますが
OFF時はltspiceでのシュミレーションでは30μA、
テスターでの実測では0.000Aとなりバッテリー上がり予防効果がより高いです。

デメリットとしてはツェナーダイオードの電圧検出には幅があるので
実測で13.1VぐらいでLEDがうっすら点灯し、13.25ぐらいでLEDが点灯しします。

バッテリーは無負荷状態だと12.8Vぐらいなので、バッテリーだけの時は
デサルフェーターは動作せず、エンジンを掛けないと動作しません。
エンジンを切ってもしばらくは電圧が高いので、その間は動作します。

消費電流は、電源で13.0Vで0.000A 、14Vで0.04A(40mA)ぐらいです。
半日安定化電源で動作確認していましたがFETがほんのりと暖かく、
L2が暖かくなっていました。
熱くなっている部品は無かったので、放熱対策は無しで良さそうです。

安定化電源での動作確認中はマイナスにインダクタをかまして、
パルスが安定化電源の方に流れない様にしました。

ここからは部分別に紹介します。

NE555発振回路(赤）

前回はNE555の周期などはクーパーさんの回路図をそのまま使用しましたが
on時間を短くし約7μSにし、周波数も1.2kHzから8.4kHzにしました。
周波数は10kHzぐらいが良いらしいので、近い8kHzにしました。

動作LEDは昔、L1両端に取り付けていた事がありましたが
LEDががよく壊れたので、NE555側に付けました。

NE555側に付けることで、ツェナーダイオードの電流遮断が
効いているのか確認する事が出来ます。

コンデンサ(C2)は手持ちがあったので220μFにしましたが
100μFぐらいでもOKだと思います。

ツェナーダイオードと電流遮断回路(オレンジ)

この回路を入れる事で、バッテリー電圧が約13V以上にならないと
デサルフェーターが動作しない様になります。

R4は電流が流れすぎない様に、ltspiceでシュミレーションして
510Ωにしました。

ネットの記事や、ltspiceでシュミレーションでは
13Vのツェナーダイオードを使ってもQ1のベースエミッタ間飽和電圧の影響で
NE555がONになる電圧は13.6Vぐらいでした。
実際には13.2Vぐらいでした。

ゲート抵抗とプルアップ抵抗(水色)

ゲート抵抗はこちらを参考にしました。
FETのゲート抵抗の決め方

ゲート抵抗無しのデサルフェーター回路図もありますが、
あった方が良いと思います。

ネット上のデサルフェーター回路図にはゲート抵抗(R5)の両端にコンデンサが付いています。
これはスピートアップコンデンサと言い、FETやトランジスタがより早くスイッチング
できる様にするものの様です。

ただ、ltspiceでシュミレーションしても、無くても波形に違いは無いので
今回は省きました。

プルアップ抵抗(R6)はツェナーダイオードの電流遮断回路が
無い場合は不要です。

ツェナーダイオードの電流遮断回路でNE555の電源電圧が遮断されると
NE555のOUT端子がフリーになります。

そうなると、静電気などでFETがONになってしまう可能性があるので
その予防のために入れています。

FET・インダクタ・他(紫)

今回も200μHのインダクタはコアが大きいモノを使いました。
コアの大きいモノを使う事で、磁気飽和対策になります。

磁気飽和とは、簡単に言うと
インダクタのコアが磁化している時は、磁化に電力を消費し、
また大電流が流れる事はありません。
電流が流れている時に、インダクタのコアが磁化されきってしまうと
電気的にはコアなしのコイルと同じになるので、大電流が流れます。
大電流が流れる事で、FETやインダクタがチンチンに熱くなります。

磁気飽和させないには、on時間を短くするか、インダクタのコアを大きくする
この2があります。
このデサルフェーターではon時間が約7μSと短いので、これ以上短くすると
デサルフェーターの効果が薄まりそうです。

デサルフェーターのパルスはD1を介してマイナス側から出るので
プラス側にポリスイッチを付けました。

D1は元々はファストリカバリダイオードでしたが
上の参考にしたサイトを元に、ショットキーバリアダイオード
に変更しました。

コンデンサ(C3)は元々、低インピーダンス品と指定があるので
今回は低ESRなOS-CONを使用しました。

インダクター(L2)はD1から出たマイナスのパルスをNE555の方に
入れない為に入れています。
人により入れる箇所が違う事があります。