Krog polnilca akumulatorja s fiksnimi upori

To univerzalno vezje samodejnega polnilnika baterij je izjemno vsestransko s svojim delovanjem in ga je mogoče prilagoditi za vse vrste polnjenja baterij in celo za uporabo solarnega regulatorja polnjenja.

Glavne značilnosti univerzalnega polnilnika baterij

V vezje univerzalnega polnilnika baterij morajo biti vključene naslednje glavne značilnosti:

1) Samodejni izklop polne baterije in samodejno prazna baterija inicializacija polnjenja z ustreznimi opozorili LED indikatorja.

2) Prilagodljiv na vse vrste polnjenja akumulatorja

3) Prilagodljiv kateri koli dani napetosti in AH bateriji.

4) Izhod trenutno nadzorovan

5) Koračno polnjenje 3 ali 4 koraki (neobvezno)

Od zgornjih 5 funkcij so prve 3 ključne in so obvezne lastnosti za katero koli univerzalno vezje polnilnika baterij.

Skupaj s temi lastnostmi pa mora biti samodejni polnilnik baterij tudi izjemno kompakten, poceni in enostaven za uporabo, sicer bi lahko bila zasnova za ljudi z manj tehničnega znanja povsem neuporabna, zaradi česar bi bila oznaka 'univerzalna' izničena.

Na tem spletnem mestu sem že razpravljal o številnih raznolikih vezjih polnilnikov baterij, ki vključujejo večino pomembnih funkcij, ki so v bistvu potrebne za optimalno in varno polnjenje baterije.

Mnoga od teh vezij polnilcev baterij so zaradi enostavnosti uporabljala en opamp in uporabila možnost histereze za izvajanje samodejnega postopka obnove polnjenja akumulatorja.

Vendar pa s samodejnim polnilnikom akumulatorjev, ki uporablja histerezo v opampu, prilagajanje prednastavljene povratne informacije ali spremenljivega upora postane ključni postopek in nekoliko zapletena zadeva, še posebej za novince .. ker zahteva nekaj neusmiljenega postopka poskusov in napak, dokler pravilna nastavitev ni dokončna.

Poleg tega nastavitev izklopa prekomernega polnjenja postane tudi dolgočasen postopek za vsakega novinca, ki poskuša hitro doseči rezultate s svojim vezjem polnilca baterij.

Uporaba fiksnih uporov namesto loncev ali prednastavitev

Ta članek se posebej osredotoča na zgoraj omenjeno vprašanje in zamenja lonce in prednastavitve s fiksnimi upori da bi odpravili zamudne prilagoditve in zagotovili brezskrbno zasnovo za končnega uporabnika ali konstruktorja.

Že prej sem razpravljal o enem prejšnjem članku, ki je natančno razložil histerezo v opampih, uporabili bomo enak koncept in formule za načrtovanje predlaganega univerzalnega vezja za polnilnike baterij, ki bo upajmo rešil vse zmede, povezane z izdelavo prilagojenega vezja za polnilnike baterij. katero koli edinstveno baterijo.

Preden nadaljujemo s primerno razlago vezja, bi bilo pomembno razumeti zakaj je potrebna histereza za naše vezje polnilca baterij?

To je zato, ker nas zanima en sam opamp in ga uporabimo za zaznavanje tako spodnjega praga praznjenja baterije kot zgornjega praga polnega polnjenja.

Pomen dodajanja histereze

Običajno brez histereze opampa ni mogoče nastaviti za sprožitev na dveh različnih pragih, ki sta lahko precej narazen, zato uporabljamo histerezo, da dobimo možnost uporabe enega opampa z dvojno funkcijo zaznavanja.

Če se vrnemo k naši glavni temi v zvezi z načrtovanjem univerzalnega vezja za polnjenje akumulatorjev s histerezo, se naučimo, kako lahko izračunamo fiksne upore, tako da je mogoče odpraviti zapletene postopke nastavitve prekinjenih nastavitev Hi / Lo z uporabo spremenljivih uporov ali prednastavitev.

Za razumevanje osnovnih operacij histereze in z njo povezane formule se moramo najprej sklicevati na naslednjo ilustracijo:

V zgornjih ilustracijskih primerih lahko jasno vidimo, kako deluje histerezni upor Rh se izračuna glede na druga dva referenčna upora Rx in Ry.

Zdaj poskusimo vpeljati zgornji koncept v dejansko vezje polnilnika baterij in si oglejte, kako se lahko izračunajo ustrezni parametri za dosego končnega optimiziranega izhoda. Vzemimo naslednji primer a 6V vezje polnilca akumulatorja

V tem diagramu polnilnika polprevodnikov, takoj ko napetost pin 2 postane višja referenčna napetost pin 3, se izhodni pin št. 6 spusti, izklopi TIP122 in napolni baterijo. Nasprotno, dokler potencial pin 2 ostane pod pinom 3, izhod opampa ohranja TIP122 vklopljen in baterija se še naprej polni.

Izvajanje formul v praktičnem primeru

Iz formul, predstavljenih v prejšnjem oddelku, lahko vidimo nekaj ključnih parametrov, ki jih je treba upoštevati med izvajanjem v praktičnem krogu, kot je navedeno spodaj:

1) Referenčna napetost, ki deluje na Rx, in napajalna napetost opampa Vcc morata biti enaki in konstantni.

2) Izbrani zgornji prag za izklop polnilnega akumulatorja in spodnji prag vklopa stikala za praznjenje akumulatorja morata biti nižji od Vcc in referenčne napetosti.

To je videti nekoliko zapleteno, ker je napajalna napetost Vcc na splošno povezana z baterijo, zato ne more biti stalna in tudi ne sme biti nižja od referenčne.

Kakorkoli že, za reševanje težave poskrbimo, da je Vcc pritrjen z referenčno ravnjo in da napetost akumulatorja, ki jo je treba zaznati, z uporabo potencialne delilne mreže pade na 50% nižjo vrednost, tako da postane manjša od Vcc, kot je prikazano na zgornjem diagramu.

Upor Ra in Rb znižata napetost akumulatorja na sorazmerno 50% nižjo vrednost, medtem ko 4,7V zener nastavi fiksno referenčno napetost za Rx / Ry in Vcc pin # 4 opampa. Zdaj so stvari videti pripravljene za izračune.

Torej uporabimo histerezo formule na ta 6V polnilnik in si oglejte, kako deluje v tem primeru vezja:

V navedenem 6V tokokrogu zgoraj imamo naslednje podatke:

Baterija za polnjenje je 6V

Zgornja mejna točka je 7V

Spodnja obnovitvena točka je 5,5 V.

Vcc in referenčna napetost je nastavljena na 4,7 V (z uporabo 4,7 V cenerja)

Kot upori 100k izberemo Ra, Rb, da zmanjšamo potencial akumulatorja 6V na 50% manj, zato zgornja mejna točka 7V zdaj postane 3,5V (VH), spodnja 5,5V pa 2,75V (VL)

Zdaj moramo ugotoviti vrednosti histereznega upora Rh s spoštovanjem do Rx in Ry .

Po formuli:

Rh / Rx = VL / VH - VL = 2,75 / 3,5 - 2,75 = 3,66 --------- 1)

∴ Rh / Rx = 3,66

Ry / Rx = VL / Vcc - VH = 2,75 / 4,7 - 3,5 = 2,29 ---------- 2)

∴ Ry / Rx = 2,29

Iz 1) imamo Rh / Rx = 3,66

Rh = 3,66 Rx

Vzemimo Rx = 100K ,

Druge vrednosti, kot so 10K, 4k7 ali kar koli drugega, bi lahko bile primernejše, toda 100K je standardna vrednost in dovolj visoka, da se poraba zmanjša.

∴ Rh = 3,66 x 100 = 366K

Z nadomestitvijo te vrednosti Rx v 2) dobimo

Ry / Rx = 2,29

Ry = 2,29 Rx = 2,29 x 100 = 229K

∴ Ry = 229K

Zgornje rezultate je mogoče doseči tudi s pomočjo programske opreme kalkulatorja za histerezo, samo s klikom na nekaj gumbov

To je to, z zgornjimi izračuni smo uspešno določili natančne fiksne vrednosti različnih uporov, ki bodo zagotovili, da se priključena 6V baterija samodejno odklopi pri 7V in ponovno zažene polnjenje, ko napetost pade pod 5,5V.

Za visokonapetostne baterije

Za višje napetosti, na primer za doseganje 12V, 24V, 48V univerzalnega akumulatorskega vezja, lahko zgoraj obravnavano zasnovo preprosto spremenimo, kot je navedeno spodaj, z odpravo stopnje LM317.

Postopki izračuna bodo popolnoma enaki kot v prejšnjem odstavku.

Za visokotokovno polnjenje akumulatorja bo morda treba TIP122 in diodo 1N5408 nadgraditi s sorazmerno večjimi tokovnimi napravami in spremeniti 4,7V cener na vrednost, ki je lahko višja od 50% napetosti akumulatorja.

Zelena lučka prikazuje stanje napolnjenosti baterije, rdeča pa nam omogoča, da vemo, kdaj je baterija popolnoma napolnjena.

S tem se zaključuje članek, v katerem je jasno razloženo, kako z uporabo fiksnih uporov narediti preprosto, a splošno veljavno vezje za polnjenje akumulatorjev, da se zagotovi izjemna natančnost in varni odseki čez nastavljene mejne vrednosti, kar posledično zagotavlja popolno in varno polnjenje povezane baterije.