Individualaus akumuliatoriaus įkroviklio grandinės projektavimas

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





Šioje svetainėje suprojektavau ir paskelbiau įvairias akumuliatorių įkroviklių grandines, tačiau skaitytojai dažnai sutrinka pasirinkdami tinkamą akumuliatoriaus įkroviklio grandinę savo individualioms reikmėms. Kiekvienam skaitytojui turiu aiškiai paaiškinti, kaip pritaikyti nurodytą akumuliatoriaus įkroviklio grandinę jų specifiniams poreikiams.

Tai tampa gana daug laiko atimanti, nes tai yra tas pats dalykas, kurį aš kartkartėmis turiu paaiškinti kiekvienam skaitytojui.



Tai privertė mane paskelbti šį įrašą, kuriame bandžiau paaiškinti standartinis akumuliatoriaus įkroviklis dizainas ir kaip jį pritaikyti keliais būdais, kad atitiktų individualias įtampos, srovės, automatinio išjungimo ar pusiau automatinio veikimo nuostatas.

Teisingai įkrauti akumuliatorių yra labai svarbu

Trys pagrindiniai parametrai, kurių reikia visoms baterijoms, kad būtų galima įkrauti optimaliai ir saugiai, yra šie:



  1. Nuolatinė įtampa.
  2. Nuolatinė srovė.
  3. Automatinis nutraukimas.

Taigi iš esmės tai yra trys pagrindiniai dalykai, kuriuos reikia pritaikyti norint sėkmingai įkrauti akumuliatorių ir įsitikinti, kad procesas neturi įtakos akumuliatoriaus tarnavimo laikui.

Keletas patobulintų ir neprivalomų sąlygų yra:

Terminis valdymas.

ir Pakopinis įkrovimas .

Pirmiau minėti du kriterijai yra ypač rekomenduojami Ličio jonų baterijos , nors švino rūgštinėms baterijoms tai gali būti ne taip svarbu (nors ją įgyvendinant nėra jokios žalos)

Išsiaiškinkime aukščiau nurodytas sąlygas protingai ir sužinokime, kaip galima pritaikyti reikalavimus pagal šias instrukcijas:

Nuolatinės įtampos svarba:

Visus akumuliatorius rekomenduojama įkrauti esant įtampai, kuri gali būti maždaug 17–18% didesnė nei spausdintos baterijos įtampa, ir šis lygis neturi būti labai padidintas ar svyravęs.

Todėl už a 12 V akumuliatorius , vertė siekia maždaug 14,2 V, kurios nereikėtų daug padidinti.

Šis reikalavimas vadinamas nuolatinės įtampos reikalavimu.

Šiandien turint skaičių įtampos reguliatorių IC, pastovios įtampos įkroviklio gamyba yra kelių minučių klausimas.

Populiariausi tarp šių IC yra LM317 (1,5 ampero), LM338 (5 amperų), LM396 (10 amperų). Visa tai yra kintamos įtampos reguliatoriaus IC ir leidžia vartotojui nustatyti bet kokią norimą nuolatinę įtampą nuo 1,25 iki 32 V (netinka LM396).

Norėdami pasiekti pastovią įtampą, galite naudoti IC LM338, kuris tinka daugumai baterijų.

Pateikiame grandinės pavyzdį, kuris gali būti naudojamas įkraunant bet kokią 1,25–32 V įtampos bateriją su pastovia įtampa.

Nuolatinės įtampos akumuliatorių įkroviklio schema

Keičiant 5k puodą, galima nustatyti bet kokią norimą pastovią įtampą per C2 kondensatorių (Vout), kuris gali būti naudojamas įkraunant prijungtą bateriją šiuose taškuose.

Fiksuotai įtampai galite pakeisti R2 fiksuotu rezistoriumi, naudodami šią formulę:

VARBA= VNuoroda(1 + R2 / R1) + (AšADJ× R2)

Kur VNuorodayra = 1,25

Nuo tada, kai ašADJyra per mažas, jo galima nepaisyti

Nors gali prireikti pastovios įtampos, tose vietose, kur įtampa iš įvesties kintamosios srovės tinklo per daug nesiskiria (5% aukštyn / žemyn yra visiškai priimtina), galima visiškai pašalinti pirmiau minėtą grandinę ir pamiršti pastovios įtampos koeficientą.

Tai reiškia, kad akumuliatoriui įkrauti galime paprasčiausiai naudoti teisingai įvertintą transformatorių, neatsižvelgdami į pastovią įtampą, jei tinklo svyravimai yra gana patikimi.

Šiandien, atsiradus SMPS įrenginiams, pirmiau minėta problema tampa visiškai nereikšminga, nes visi SMPS yra pastovios įtampos maitinimo šaltiniai ir yra labai patikimi, atsižvelgiant į jų specifikacijas, taigi, jei yra SMPS, aukščiau nurodytą LM338 grandinę galima tikrai pašalinti.

Tačiau paprastai SMPS yra fiksuota įtampa, todėl tokiu atveju gali prireikti pritaikyti tam tikrą akumuliatorių ir gali tekti pasirinkti universalią LM338 grandinę, kaip paaiškinta aukščiau ... arba jei vis tiek norite to išvengti , galite paprasčiausiai modifikuoti SMPS pati grandinė norimai įkrovimo įtampai įgyti.

Šiame skyriuje bus paaiškinta, kaip pritaikyti konkretaus pasirinkto akumuliatoriaus įkroviklio bloko pritaikytą srovės valdymo grandinę.

Nuolatinės srovės pridėjimas

Visai kaip „pastovios įtampos“ parametras , rekomenduojama tam tikros baterijos įkrovimo srovė neturėtų būti labai padidinta ar svyravusi.

Naudojant švino rūgšties akumuliatorius, įkrovimo greitis turėtų būti maždaug 1/10 arba 2/10 spausdintos akumuliatoriaus Ah (ampero valandos) vertės. Tai reiškia, kad jei akumuliatoriaus reitingas yra 100 Ah, tada jo įkrovimo srovės (amp) sparta rekomenduojama būti 100/10 = 10 amperų mažiausia arba (100 x 2) / 10 = 200/10 = 20 amp didžiausia, šis skaičius turėtų būti pageidautina, kad būtų palaikytos sveikos akumuliatoriaus sąlygos.

Tačiau ličio jonų arba „Lipo“ baterijos kriterijus yra visiškai kitoks, nes šių baterijų įkrovimo greitis gali būti toks pat didelis, kaip jų Ah greitis, o tai reiškia, kad jei ličio jonų akumuliatoriaus AH specifikacija yra 2,2 Ah, tai galima įkrauti tuo pačiu lygiu, kuris yra 2,2 ampero Įvertinti Čia nereikia nieko skirstyti ar užsiimti jokiais skaičiavimais.

Už įgyvendinimą pastovi srovė ypatybė, LM338 vėl tampa naudinga ir gali būti sukonfigūruota taip, kad parametras būtų pasiektas labai tiksliai.

Žemiau pateiktos grandinės parodo, kaip IC gali būti sukonfigūruotas valdant dabartinį akumuliatoriaus įkroviklį.


Būtinai peržiūrėkite šį straipsnį kuris suteikia puikią ir labai pritaikomą akumuliatoriaus įkroviklio grandinę.


CC ir CV valdomo akumuliatoriaus įkroviklio schema

Kaip aptarta ankstesniame skyriuje, jei jūsų įvesties tinklas yra gana pastovus, galite ignoruoti dešiniąją LM338 sekciją ir tiesiog naudoti kairiosios pusės srovės ribotuvo grandinę su transformatoriumi arba SMPS, kaip parodyta žemiau:

Pagal pirmiau pateiktą dizainą transformatoriaus įtampa gali būti įvertinta pagal akumuliatoriaus įtampos lygį, tačiau ištaisius, ji gali šiek tiek viršyti nurodytą akumuliatoriaus įkrovimo įtampą.

Šios problemos galima nepaisyti, nes pridėta srovės valdymo funkcija privers įtampą automatiškai nuleisti perteklinę įtampą iki saugaus akumuliatoriaus įkrovimo įtampos lygio.

R1 galima pritaikyti pagal poreikius, laikantis pateiktų instrukcijų ČIA

Diodai turi būti tinkamai įvertinti atsižvelgiant į įkrovimo srovę ir, pageidautina, jie turėtų būti daug didesni už nurodytą įkrovimo srovės lygį.

Akumuliatoriaus įkrovimo srovės pritaikymas

Pirmiau nurodytose grandinėse nurodytas IC LM338 yra tinkamas dirbti ne daugiau kaip 5 amperais, todėl jis tinka tik 50 AH, tačiau 100 AH, 200 AH ar net 500 AH baterijoms. .

Tam gali tekti įkrauti atitinkamais didesniais dabartiniais tarifais, kurių vieno LM338 gali nepakakti.

Norėdami tai ištaisyti, galite lygiagrečiai atnaujinti arba patobulinti IC su daugiau IC, kaip parodyta šiame pavyzdiniame straipsnyje:

25 amperų įkroviklio grandinė

Ankstesniame pavyzdyje konfigūracija atrodo šiek tiek sudėtinga dėl to, kad įtraukta opamp, tačiau šiek tiek pasiglemžia, kad iš tikrųjų IC galima tiesiogiai pridėti lygiagrečiai, norint padauginti dabartinę išvestį, su sąlyga, kad visi IC yra sumontuoti virš bendro radiatoriaus , žr. toliau pateiktą diagramą:

Norint pasiekti bet kokią norimą srovės ribą, gali būti pridėtas bet koks skaičius IC rodomu formatu, tačiau norint užtikrinti optimalų projekto atsakymą, reikia užtikrinti du dalykus:

Visi IC turi būti sumontuoti virš bendro radiatoriaus, o visi srovės ribotuvai (R1) turi būti pritvirtinti tiksliai atitinkančia verte. Abu parametrai reikalingi, kad būtų galima vienodai paskirstyti šilumą tarp IC ir tokiu pačiu srovės pasiskirstymu visame prijungtos baterijos išvestis.

Iki šiol sužinojome, kaip pritaikyti pastovią įtampą ir nuolatinę srovę konkrečiai akumuliatoriaus įkroviklio programai.

Tačiau be automatinio išjungimo akumuliatoriaus įkroviklio grandinė gali būti neišsami ir gana nesaugi.

Kol kas mūsų akumuliatorius įkraunamas pamokos sužinojome, kaip pritaikyti pastovios įtampos parametrą kuriant akumuliatoriaus įkroviklį, tolesniuose skyriuose bandysime suprasti, kaip įdiegti pilno įkrovimo automatinį išjungimą, kad būtų užtikrintas saugus prijungto akumuliatoriaus įkrovimas.

„Auto-Cut 0ff“ pridėjimas į akumuliatoriaus įkroviklį

Šiame skyriuje mes sužinosime kaip prie akumuliatoriaus gali būti pridėtas automatinis išjungimas įkroviklis, kuris yra vienas iš svarbiausių tokių grandinių aspektų.

Paprastas automatinio išjungimo etapas gali būti įtrauktas ir pritaikytas pasirinktoje akumuliatoriaus įkroviklio grandinėje, įtraukiant „Opamp“ palyginimą.

Galima pastatyti opampą, kad būtų galima nustatyti didėjančią akumuliatoriaus įtampą, kol jis kraunamas, ir išjungti įkrovimo įtampą, kai tik įtampa pasiekia visą akumuliatoriaus įkrovos lygį.

Galbūt jau matėte šį įgyvendinimą daugumoje iki šiol šiame tinklaraštyje paskelbtų automatinių akumuliatorių įkroviklių grandinių.

Sąvoką galima išsamiai suprasti naudojant šį paaiškinimą ir parodytą grandinės GIF modeliavimą:

PASTABA: Įkrovimo įėjimui naudokite relės N / O kontaktą, o ne rodomą N / C. Tai užtikrins, kad relė netrankytų, jei nėra akumuliatoriaus. Kad tai veiktų, taip pat būtinai sukeiskite įvesties kaiščius (2 ir 3) .

Pirmiau pateiktame modeliavimo efekte galime pamatyti, kad opampas sukonfigūruotas kaip akumuliatoriaus įtampos jutiklis, skirtas aptikti per didelę įkrovos ribą ir nutraukti maitinimą į akumuliatorių, kai tik tai nustatoma.

Iš anksto nustatytas IC kaištyje (+) yra sureguliuotas taip, kad esant pilnai akumuliatoriaus įtampai (čia 14,2 V), kaištis Nr. 3 įgauna didesnį potencialą nei IC kaištis (-), kuris yra fiksuotas atskaitos įtampa 4,7 V su zenerio diodu.

Anksčiau paaiškintos „pastovios įtampos“ ir „pastovios srovės“ maitinimas yra prijungtas prie grandinės ir akumuliatoriaus per relės N / C kontaktą.

Iš pradžių maitinimo įtampa ir akumuliatorius išjungiami iš grandinės.

Pirma, išsikrovusią bateriją leidžiama prijungti prie grandinės, kai tik tai bus padaryta, „Opamp“ aptiks potencialą, kuris yra mažesnis (10,5 V, kaip manoma čia), nei visas įkrovimo lygis, ir dėl to RED šviesos diodas įsijungia , nurodant, kad akumuliatorius yra žemiau pilno įkrovimo lygio.

Tada įjungiamas 14,2 V įėjimo įkrovimo maitinimas.

Kai tik tai bus padaryta, įvestis iškart nusileis iki akumuliatoriaus įtampos ir pasieks 10,5 V lygį.

Dabar pradedama įkrovimo procedūra ir akumuliatorius pradeda įkrauti.

Įkraunant akumuliatoriaus gnybto įtampą, atitinkamai padidėja ir kaiščio (+) įtampa.

Tuo metu, kai akumuliatoriaus įtampa pasiekia visą įvesties lygį, kuris yra 14,3 V lygis, kaištis (+) taip pat proporcingai pasiekia 4,8 V, kuris yra šiek tiek didesnis nei kaiščio (-) įtampa.

Tai akimirksniu priverčia „opamp“ išvestį pakilti aukštai.

RED šviesos diodas dabar išsijungia ir užsidega žalias šviesos diodas, rodantis perėjimo veiksmą ir tai, kad baterija yra visiškai įkrauta.

Tačiau tai, kas gali atsitikti po to, nėra parodyta aukščiau pateiktoje simuliacijoje. Tai sužinosime paaiškindami:

Kai tik relė suveiks, akumuliatoriaus gnybto įtampa greitai nukris ir atsistatys iki žemesnio lygio, nes 12 V baterija niekada nuosekliai nelaikys 14 V lygio ir bandys pasiekti maždaug 12,8 V žymę.

Dėl šios sąlygos kaiščio (+) įtampa vėl nukris žemiau atskaitos lygio, nustatyto kaiščiu (-), o tai vėl paskatins relę išsijungti ir vėl bus pradėtas įkrovimo procesas.

Įjungus / išjungus relės perjungimą, važiuojama dviračiu ir iš relės pasigirs nepageidaujamas „spragtelėjimas“.

Norėdami to išvengti, būtina grandinę pridėti histerezę.

Tai daroma įvedant didelės vertės rezistorių per išvestį ir IC (+) kaištį, kaip parodyta žemiau:

Pridedant histerezę

Nurodyta, kad buvo pridėta aukščiau histerezė rezistorius apsaugo relę nuo svyravimų įjungimo / išjungimo ribose ir užfiksuoja relę iki tam tikro laiko (kol akumuliatoriaus įtampa nukris žemiau tvarios šios rezistoriaus vertės ribos).

Didesnės vertės rezistoriai užtikrina mažesnius fiksavimo periodus, o mažesni rezistoriai - didesnę histerezę arba ilgesnį fiksavimo periodą.

Taigi iš pirmiau pateiktos diskusijos galime suprasti, kaip teisingai sukonfigūruotą automatinio akumuliatoriaus išjungimo grandinę gali suprojektuoti ir pritaikyti bet kuris mėgėjas pagal pageidaujamas akumuliatoriaus įkrovimo specifikacijas.

Dabar galime pamatyti, kaip gali atrodyti visas akumuliatoriaus įkroviklio dizainas, įskaitant pastovią įtampą / srovę, nustatytą kartu su aukščiau nurodyta išjungimo konfigūracija:

Taigi, čia yra baigta pritaikyta akumuliatoriaus įkroviklio grandinė, kurią galima naudoti norint įkrauti bet kokią norimą bateriją, kai ją nustatysite, kaip paaiškinta mūsų visoje pamokoje:

  • Opampas gali būti IC 741
  • Iš anksto nustatytas = 10 k išankstinis nustatymas
  • abu zenerio diodai gali būti = 4,7 V, 1/2 vatai
  • zener rezistorius = 10k
  • Šviesos diodų ir tranzistorių rezistoriai taip pat gali būti = 10k
  • Tranzistorius = BC547
  • relės diodas = 1N4007
  • relė = pasirinkite akumuliatoriaus įtampą.

Kaip įkrauti akumuliatorių be jokių aukščiau išvardytų paslaugų

Jei įdomu, ar įmanoma įkrauti akumuliatorių nesusiejant nė vienos iš minėtų sudėtingų grandinių ir dalių? Atsakymas yra teigiamas, bet kurią bateriją galite įkrauti saugiai ir optimaliai, net jei neturite nė vienos iš pirmiau minėtų grandinių ir dalių.

Prieš tęsiant, svarbu žinoti keletą svarbiausių dalykų, kuriuos reikia saugiai įkrauti akumuliatoriui, ir dalykus, dėl kurių „automatinio išjungimo“, „nuolatinės įtampos“ ir „pastovios srovės“ parametrai yra tokie svarbūs.

Šios funkcijos tampa svarbios, kai norite, kad jūsų akumuliatorius būtų įkraunamas ypač efektyviai ir greitai. Tokiais atvejais galite norėti, kad jūsų įkroviklyje būtų daug pažangių funkcijų, kaip siūloma aukščiau.

Tačiau jei norite sutikti, kad visas akumuliatoriaus įkrovimo lygis būtų šiek tiek mažesnis nei optimalus, ir jei norite pateikti kelias valandas daugiau, kol įkrovimas bus baigtas, tikrai nereikės jokių rekomenduojamų funkcijų, tokių kaip nuolatinis įkrovimas. srovės, pastovios įtampos ar automatinio išjungimo, visa tai galite pamiršti.

Iš esmės akumuliatorius neturėtų būti kraunamas su atsargomis, turinčiomis aukštesnį įvertinimą nei atspausdintas akumuliatoriaus įvertinimas, tai yra taip paprasta.

Tai reiškia, kad jūsų akumuliatoriaus reitingas yra 12 V / 7 Ah, idealiu atveju niekada neturėtumėte viršyti visos įkrovos normos, viršijančios 14,4 V, o srovės, viršijančios 7/10 = 0,7 ampero. Jei šios dvi normos yra tinkamai prižiūrimos, galite būti tikri, kad jūsų baterija yra saugiose rankose ir niekada nepakenks, nepaisant jokių aplinkybių.

Todėl, norėdami užtikrinti aukščiau nurodytus kriterijus ir įkrauti akumuliatorių be sudėtingų grandinių, tiesiog įsitikinkite, kad naudojamo įvesties maitinimo šaltinis yra atitinkamai įvertintas.

Pvz., Jei kraunate 12V / 7Ah bateriją, pasirinkite transformatorių, kuris po ištaisymo ir filtravimo sukuria maždaug 14V įtampą, o jo srovė yra apie 0,7 ampero. Ta pati taisyklė gali būti taikoma proporcingai ir kitoms baterijoms.

Pagrindinė idėja yra tai, kad įkrovimo parametrai būtų šiek tiek žemesni už didžiausią leistiną normą. Pvz., 12 V akumuliatorių gali būti rekomenduojama įkrauti iki 20% daugiau nei atspausdinta, t. Y. 12 x 20% = 2,4 V didesnė nei 12 V = 12 + 2,4 = 14,4 V.

Todėl mes stengiamės, kad tai būtų šiek tiek žemiau 14 V įtampos, o tai gali neužkrauti akumuliatoriaus iki optimalaus taško, bet bus naudinga bet kam, o iš tikrųjų išlaikius šiek tiek mažesnę vertę, akumuliatoriaus tarnavimo laikas padidės, o įkrovimo / iškrovimo ciklai bus dar ilgesni. galų gale.

Panašiai, išlaikant įkrovimo srovę 1/10-osios atspausdintos Ah vertės, užtikrinama, kad akumuliatorius būtų įkrautas kuo mažiau įtempiant ir išsisklaidant, o tai ilgesnį akumuliatoriaus tarnavimo laiką.

Galutinė sąranka

pagrindinė akumuliatoriaus įkroviklio grandinė naudojant transformatorių ir lygintuvą

Paprastas aukščiau pateiktas nustatymas gali būti universalus bet kokio akumuliatoriaus įkrovimui saugiai ir optimaliai, su sąlyga, kad pakaks įkrovimo laiko arba kol ampermetro adata nukris iki beveik nulio.

1000uf filtro kondensatorius iš tikrųjų nereikalingas, kaip parodyta aukščiau, o jo pašalinimas iš tikrųjų padidintų baterijos veikimo laiką.

Turite daugiau abejonių? Nedvejodami išsakykite juos savo komentaruose.

Šaltinis: akumuliatoriaus įkrovimas




Ankstesnis: „PWM Multi-spark“ pridėjimas prie automobilių uždegimo grandinės Kitas: Žemųjų dažnių kolonėlės muzikos lygio indikatoriaus grandinė