Na tem spletnem mestu sem zasnoval in objavil vrsto vezij za polnilnike baterij, vendar se bralci pogosto zmedejo, ko izberejo pravo vezje za polnjenje baterij za posamezne aplikacije. Vsakemu bralcu moram izrecno razložiti, kako določiti določeno vezje polnilca za baterije glede na njihove posebne potrebe.

To postane precej zamudno, saj gre za isto stvar, ki jo moram občasno razložiti vsakemu bralcu.

To me je prisililo, da sem objavil to objavo, kjer sem poskušal razložiti a standardni polnilnik baterij zasnovo in kako jo prilagoditi na več načinov tako, da ustreza individualnim željam glede napetosti, toka, samodejnega izklopa ali polavtomatskega delovanja.

Pravilno polnjenje baterije je ključnega pomena

Trije temeljni parametri, ki jih potrebujejo vse baterije za optimalno in varno polnjenje, so:

Stalna napetost.
Konstantni tok.
Samodejni izklop.

V bistvu so to tri temeljne stvari, ki jih je treba uporabiti za uspešno polnjenje baterije in tudi zagotoviti, da pri tem življenjska doba baterije ne vpliva.

Nekaj izboljšanih in neobveznih pogojev je:

Termično upravljanje.

in Koračno polnjenje .

Zgornja dva merila sta še posebej priporočljiva za Li-ionske baterije , čeprav te morda niso tako ključne za svinčene akumulatorje (čeprav za njihovo uporabo ni škode)

Upoštevajmo zgornje pogoje po korakih in poglejmo, kako lahko nekdo prilagodi zahteve v skladu z naslednjimi navodili:

Pomen stalne napetosti:

Vse baterije priporočamo, da jih polnite pri napetosti, ki je lahko približno 17 do 18% višja od napetosti tiskane baterije, in te ravni ne smete povečati ali nihati veliko.

Zato za a 12V baterija , vrednost znaša približno 14,2 V, česar ne bi smeli povečati za veliko.

Ta zahteva se imenuje konstantna napetost.

Ker imamo danes IC-je s številskim regulatorjem napetosti, je izdelava polnilnika s konstantno napetostjo le nekaj minut.

Najbolj priljubljeni med temi IC so LM317 (1,5 ampera), LM338 (5 amperov), LM396 (10 amperov). Vse to so IC s spremenljivim regulatorjem napetosti in omogočajo uporabniku, da nastavi želeno konstantno napetost od 1,25 do 32V (ne za LM396).

Za doseganje konstantne napetosti lahko uporabite IC LM338, ki je primeren za večino baterij.

Tu je primer vezja, ki ga lahko uporabimo za polnjenje katere koli baterije med 1,25 in 32 V s konstantno napetostjo.

Shema polnilnika za konstantno napetost

Spreminjanje 5k lonca omogoča nastavitev poljubne konstantne napetosti na kondenzatorju C2 (Vout), ki jo lahko uporabimo za polnjenje povezane baterije čez te točke.

Za fiksno napetost lahko R2 nadomestite s fiksnim uporom po tej formuli:

VALI= VREF(1 + R2 / R1) + (IPRID× R2)

Kjer VREFje = 1,25

Ker semPRIDpremajhen, ga lahko prezrete

Čeprav je morda potrebna konstantna napetost, lahko na mestih, kjer se napetost iz vhodnega omrežja AC ne spreminja preveč (5% navzgor / navzdol je povsem sprejemljivo), v celoti odpravimo zgornji tokokrog in pozabimo na faktor konstantne napetosti.

To pomeni, da lahko preprosto uporabimo pravilno ocenjen transformator za polnjenje akumulatorja, ne da bi upoštevali stanje stalne napetosti, če je vhod v omrežje dokaj zanesljiv glede na svoja nihanja.

Danes s pojavom naprav SMPS zgornja težava popolnoma postane nepomembna, saj so vsi SMPS napajalniki s konstantno napetostjo in so zelo zanesljivi s svojimi specifikacijami, zato je mogoče, če je na voljo SMPS, zgornje vezje LM338 vsekakor odpraviti.

Toda navadno SMPS prihaja s fiksno napetostjo, zato lahko v tem primeru prilagoditev za določeno baterijo postane težava in se boste morda morali odločiti za vsestransko vezje LM338, kot je razloženo zgoraj .... ali če se temu še vedno želite izogniti , lahko preprosto spremenite SMPS vezje za pridobivanje želene polnilne napetosti.

V naslednjem poglavju je razloženo načrtovanje prilagojenega tokokroga za določeno izbrano polnilno enoto.

Dodajanje konstantnega toka

Tako kot parameter 'konstantna napetost' , priporočenega polnilnega toka za določeno baterijo ne bi smeli povečati ali močno nihati.

“različne vrste operacijskih sistemov ”

Pri svinčevih akumulatorjih mora biti hitrost polnjenja približno 1/10 ali 2/10 od natisnjene vrednosti Ah (amperske ure) baterije. kar pomeni, da če je baterija ocenjena na 100Ah, potem je priporočljivo, da je njen polnilni tok (amp) najmanj 100/10 = 10 Amperov ali (100 x 2) / 10 = 200/10 = 20 amp, ta številka mora biti po možnosti ne povečujte, da ohranite zdrave pogoje za baterijo.

Vendar za Li-ion oz Lipo baterije kriterij je povsem drugačen, pri teh baterijah bi lahko bila hitrost polnjenja tako visoka kot Ah, kar pomeni, da če je specifikacija AH Li-ionske baterije 2,2 Ah, jo je mogoče polniti na isti ravni, ki znaša 2,2 ampera stopnja Tu vam ni treba ničesar deliti ali se prepustiti kakršnim koli izračunom.

Za izvajanje a konstantni tok funkcija LM338 spet postane uporabna in jo je mogoče konfigurirati za doseganje parametra z visoko stopnjo natančnosti.

Spodnja tokokroga prikazujejo, kako je IC mogoče konfigurirati za izvajanje trenutno nadzorovanega polnilnika baterij.

Prepričajte se Oglejte si ta članek ki zagotavlja odličen in zelo prilagodljiv krog polnilca za baterije.

Shema za polnilnik baterij z nadzorovanim CC in CV

Kot smo že omenili v prejšnjem poglavju, v primeru, da je vaše vhodno omrežje dokaj konstantno, lahko prezrete odsek LM338 na desni strani in preprosto uporabite vezje omejevalnika toka na levi strani bodisi s transformatorjem bodisi s SMPS, kot je prikazano spodaj:

V zgornji zasnovi je napetost transformatorja lahko ocenjena na ravni napetosti akumulatorja, vendar po popravku lahko povzroči nekoliko nad določeno napetostjo polnjenja akumulatorja.

Te težave lahko zanemarimo, ker bo priložena funkcija nadzora toka prisilila napetost, da samodejno spusti odvečno napetost na raven napetosti varnega polnjenja akumulatorja.

R1 lahko prilagodite potrebam z upoštevanjem priloženih navodil TUKAJ

Diode morajo biti ustrezno ocenjene glede na polnilni tok in po možnosti morajo biti veliko višje od določene ravni polnilnega toka.

“kaj so kartice za omrežni vmesnik ”

Prilagajanje toka za polnjenje baterije

V zgornjih tokokrogih je omenjeni IC LM338 ocenjen na največ 5 amperov, zaradi česar je primeren samo za baterije do 50 AH, vendar imate morda veliko višje nazivne baterije v velikosti 100 AH, 200 AH ali celo 500 AH .

Za to bo morda potrebno polnjenje z ustreznimi višjimi trenutnimi hitrostmi, česar posamezen LM338 morda ne bo mogel zadostovati.

Če želite to odpraviti, lahko vzporedno nadgradite ali izboljšate IC z več IC, kot je prikazano v naslednjem primeru:

Vezje polnilnika 25 amp

V zgornjem primeru je konfiguracija videti malo zapletena zaradi vključitve opampa, vendar pa malo razmetavanja kaže, da je dejansko mogoče IC-je neposredno dodati vzporedno za množenje trenutnega izhoda, pod pogojem, da so vse IC-je nameščene nad skupnim hladilnikom , glej spodnji diagram:

V prikazani obliki je mogoče dodati poljubno število IC za doseganje katere koli želene omejitve toka, vendar je treba za optimalen odziv zasnove zagotoviti dve stvari:

Vse IC morajo biti nameščene preko skupnega hladilnika, vsi tokovni omejevalni upori (R1) pa morajo biti pritrjeni s točno ujemajočo se vrednostjo, oba parametra pa morata omogočiti enakomerno delitev toplote med IC in s tem enako porazdelitev toka po izhod za priključeno baterijo.

Do zdaj smo se naučili, kako prilagoditi konstantno napetost in konstantni tok za določeno aplikacijo polnilca baterij.

Vendar pa je brez samodejnega izklopa vezje polnilnika baterij lahko nepopolno in precej varno.

Zaenkrat v našem polnjenju baterije vaje naučili smo se, kako prilagoditi parameter konstantne napetosti med izdelavo polnilca baterij, v naslednjih razdelkih bomo poskušali razumeti, kako izvesti samodejni izklop polnega polnjenja za zagotovitev varnega polnjenja priključene baterije.

Dodajanje samodejnega rezanja 0ff v polnilnik baterij

V tem poglavju bomo odkrili kako se lahko samodejni izklop doda bateriji polnilnik, ki je eden najpomembnejših vidikov takšnih vezij.

V izbrano vezje polnilnika akumulatorjev lahko vključite in prilagodite preprosto stopnjo samodejnega izklopa z vgradnjo primerjalnika opampa.

Opamp je lahko nameščen tako, da zazna naraščajočo napetost akumulatorja med polnjenjem in prekine polnilno napetost, takoj ko napetost doseže poln nivo napolnjenosti baterije.

To izvedbo ste morda že videli v večini doslej objavljenih vezij samodejnega polnilca baterij, objavljenih v tem blogu.

Koncept lahko temeljito razumemo s pomočjo naslednje razlage in prikazane simulacije GIF vezja:

OPOMBA: Za vhod za polnjenje uporabite namesto prikazanega N / C relejni N / O kontakt. To bo zagotovilo, da rele ne bo klepetal, če ni baterije. Da bo to delovalo, vhodne nožice (2 in 3) zamenjajte tudi med seboj .

V zgornjem simulacijskem učinku lahko vidimo, da je opamp konfiguriran kot napetostni senzor akumulatorja za zaznavanje praga prenapolnjenosti in prekinitev dovoda akumulatorja takoj, ko je to zaznano.

Prednastavitev na zatiču (+) IC je nastavljena tako, da pri polni napetosti akumulatorja (tukaj je 14,2 V) zatič št. 3 pridobi odtenek večji potencial kot zatič (-) IC, ki je pritrjen z referenčno napetostjo 4,7 V s cenerjevo diodo.

Prej pojasnjeno napajanje 'konstantne napetosti' in 'konstantnega toka' je povezano z vezjem in akumulatorjem prek N / C kontakta releja.

Napajalna napetost in baterija sta najprej izključena iz vezja.

Najprej je dovoljeno, da se izpraznjena baterija priključi na vezje, takoj ko to stori, opamp zazna potencial, ki je nižji (10,5 V, kot se tu domneva) od polne ravni napolnjenosti, in zaradi tega se RDEČA LED prižge , kar pomeni, da je baterija pod polnim nivojem napolnjenosti.

Nato se vklopi napajalno napajanje 14,2V.

Takoj, ko je to storjeno, vhod takoj popusti na napetost akumulatorja in doseže nivo 10,5 V.

Zdaj se začne postopek polnjenja in baterija se začne polniti.

Ko se med polnjenjem napetost sponke akumulatorja poveča, se tudi napetost zatiča (+) poveča.

V trenutku, ko napetost akumulatorja doseže polno vhodno raven, to je nivo 14,3 V, zatič (+) sorazmerno doseže 4,8 V, kar je malo višje od napetosti zatiča (-).

To takoj prisili visoko zmogljivost opampa.

RDEČA lučka se zdaj IZKLOPI in zelena lučka zasveti, kar kaže na prehodno akcijo in tudi, da je baterija popolnoma napolnjena.

Kaj pa se lahko zgodi po tem, v zgornji simulaciji ni prikazano. Naučili se ga bomo z naslednjo razlago:

Takoj, ko se rele sproži, napetost akumulatorja hitro pade in se obnovi na neko nižjo raven, saj 12V baterija nikoli ne bo dosledno držala 14V in bo poskušala doseči približno 12,8V.

Zdaj bo zaradi tega stanja napetost zatiča (+) spet padla pod referenčno raven, nastavljeno z zatičem (-), kar bo spet zahtevalo, da se rele izklopi, in postopek polnjenja se bo spet začel.

Ta vklop / izklop preklopa releja bo še naprej kolesaril in sprožil neželen zvok 'klikanja' iz releja.

Da bi se temu izognili, je nujno dodati histerezo v vezje.

To se naredi tako, da se na izhodu in (+) zatiču IC vstavi upor visoke vrednosti, kot je prikazano spodaj:

Dodajanje histereze

Dodatek zgoraj navedenega histereza upor preprečuje, da bi rele nihal VKLOP / IZKLOP na pragu in zaklenil rele do določenega časovnega obdobja (dokler napetost akumulatorja ne pade pod vzdržljivo mejo vrednosti upora).

Upori večje vrednosti zagotavljajo nižja obdobja zaklepanja, medtem ko nižji upor zagotavlja večjo histerezo ali večje obdobje zaklepanja.

Iz zgornje razprave lahko torej razumemo, kako lahko kateri koli ljubitelj oblikuje in prilagodi pravilno konfigurirano vezje samodejnega izklopa akumulatorja za svoje želene specifikacije za polnjenje akumulatorja.

Zdaj si oglejmo, kako lahko izgleda celotna zasnova polnilnika baterij, vključno s konstantno napetostjo / tokom, nastavljeno skupaj z zgornjo mejno konfiguracijo:

Tu je torej dokončano prilagojeno vezje polnilnika za baterije, ki ga lahko uporabimo za polnjenje katere koli želene baterije po njeni nastavitvi, kot je razloženo v celotni vadnici:

“kako narediti integrirana vezja ”

Opamp je lahko IC 741
Prednastavitev = 10k prednastavitev
obe zener diodi sta lahko = 4,7 V, 1/2 vata
Zenerjev upor = 10k
LED in tranzistorski upori so lahko tudi = 10k
Tranzistor = BC547
relejska dioda = 1N4007
rele = izberite ujema z napetostjo akumulatorja.

Kako napolniti baterijo, ne da bi uporabljali katero od zgornjih naprav

Če se sprašujete, ali je mogoče baterijo polniti, ne da bi pri tem povezali katero koli od zgoraj omenjenih kompleksnih vezij in delov? Odgovor je pritrdilen, katero koli baterijo lahko napolnite varno in optimalno, tudi če nimate nobenega od zgoraj omenjenih vezij in delov.

Pred nadaljevanjem bi bilo pomembno vedeti nekaj bistvenih stvari, ki jih baterija potrebuje za varno polnjenje, in stvari, zaradi katerih so parametri 'samodejnega izklopa' 'stalne napetosti' in 'stalnega toka' tako pomembni.

Te funkcije postanejo pomembne, če želite, da se baterija napolni z izjemno učinkovito in hitro. V takih primerih boste morda želeli, da bo vaš polnilnik opremljen s številnimi naprednimi funkcijami, kot je predlagano zgoraj.

Če pa ste pripravljeni sprejeti celotno raven napolnjenosti baterije, ki je nekoliko nižja od optimalne, in če želite zagotoviti nekaj ur več, da se polnjenje konča, zagotovo ne bi potrebovali nobene od priporočenih funkcij, kot je konstantno tok, stalna napetost ali samodejni izklop, lahko na vse to pozabite.

V bistvu se baterije ne sme polniti s potrebščinami, ki imajo višjo oceno od natisnjene ocene baterije, saj je to preprosto.

Pomeni, domnevam, da je vaša baterija ocenjena na 12V / 7Ah, v idealnem primeru nikoli ne smete preseči polne hitrosti polnjenja nad 14,4V in toka nad 7/10 = 0,7 amperov. Če se ti dve stopnji pravilno vzdržujeta, ste lahko prepričani, da je baterija v varnih rokah in da ne bo nikoli poškodovana, ne glede na okoliščine.

Da bi zagotovili zgoraj omenjena merila in napolnili baterijo brez zapletenih vezij, se prepričajte, da je vhodno napajanje, ki ga uporabljate, ustrezno ocenjeno.

Na primer, če polnite 12V / 7Ah baterijo, izberite transformator, ki po rektifikaciji in filtraciji proizvaja približno 14V, njegov tok pa je ocenjen na približno 0,7 ampera. Isto pravilo lahko velja tudi za druge baterije sorazmerno.

Tu je osnovna ideja ohraniti parametre polnjenja nekoliko nižje od najvišje dovoljene ocene. Na primer 12V baterijo lahko priporočamo za polnjenje do 20% višje od njene natisnjene vrednosti, to je 12 x 20% = 2,4 V višje od 12V = 12 + 2,4 = 14,4V.

Zato poskrbimo, da ostane ta raven nekoliko nižja pri 14V, kar morda ne bo napolnilo baterije do optimalne točke, bo pa dobro za vse, v resnici bo ohranjanje nekoliko nižje vrednosti podaljšalo življenjsko dobo baterije in omogočilo veliko več ciklov polnjenja / praznjenja dolgoročno.

Podobno ohranjanje polnilnega toka na 1/10 natisnjene vrednosti Ah zagotavlja, da se baterija napolni z minimalnimi napetostmi in razpršitvijo, kar akumulatorju podaljša življenjsko dobo.

Končna namestitev

osnovno vezje za polnjenje akumulatorjev z uporabo transformatorja in usmernika

Preprosto nastavitev, prikazano zgoraj, se lahko univerzalno uporablja za varno in povsem optimalno polnjenje katere koli baterije, pod pogojem, da omogočite dovolj časa za polnjenje ali dokler igla ampermetra ne pade skoraj na nič.