Batteriladdarkrets med hjälp av fasta motstånd

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





Denna universella automatiska batteriladdarkrets är extremt mångsidig med sin funktion och kan anpassas för alla typer av batteriladdning och till och med för applikationer för laddning av solceller.

Huvudfunktioner för universell batteriladdare

En universell batteriladdarkrets måste ha följande huvudfunktioner:



1) Automatisk batteriladdning och automatisk låg batterinivå laddningsinitiering med motsvarande LED-indikatorvarningar.

2) Anpassad till alla typer av batteriladdning



3) Anpassad till en given spänning och AH-märkt batteri.

4) Strömstyrd utgång

5) Stegladdning 3 eller 4 steg (valfritt)

Av de fem ovanstående funktionerna är de första 3 viktiga och blir de obligatoriska funktionerna för alla universella batteriladdarkretsar.

Men tillsammans med dessa funktioner måste en automatisk batteriladdare också vara extremt kompakt, billig och enkel att använda, annars kan designen vara ganska värdelös för människor med mindre teknisk kunskap, vilket gör att den 'universella' taggen blir ogiltig.

Jag har redan diskuterat många diversifierade batteriladdarkretsar på den här webbplatsen, som innehåller de flesta av de framträdande funktionerna som i huvudsak kan behövas för att ladda ett batteri optimalt och säkert.

Många av dessa batteriladdarkretsar använde en enda opamp för enkelhets skull och använde ett hysteresalternativ för att genomföra en automatisk återställningsprocess med låg batteriladdning.

Men med en automatisk batteriladdare som använder hysteres i opamp blir justering av förinställd återkoppling eller variabelt motstånd en avgörande procedur och lite komplicerad affär speciellt för nykomlingarna ... eftersom det kräver en obeveklig försök och felprocess tills rätt inställning är klar.

Dessutom blir inställningen av överladdningsgränsen en tråkig process för alla nykomlingar som kan försöka uppnå resultaten snabbt med sin batteriladdarkrets.

Använda fasta motstånd istället för krukor eller förinställningar

Denna artikel fokuserar specifikt på ovanstående fråga och ersätter krukorna och förinställningarna med fasta motstånd för att eliminera de tidskrävande justeringarna och för att säkerställa en problemfri design för slutanvändaren eller konstruktören.

Jag har redan diskuterat en tidigare artikel som utförligt förklarade hysteres i opamps, vi kommer att använda samma koncept och formler för att utforma den föreslagna universella batteriladdarkretsen som förhoppningsvis kommer att lösa alla förvirringar relaterade till byggandet av en anpassad batteriladdarkrets för något unikt batteri.

Innan vi går vidare med ett exempel på en kretsförklaring skulle det vara viktigt att förstå varför hysteres krävs för vår batteriladdarkrets?

Det beror på att vi är intresserade av att använda en enda opamp och använda den för att upptäcka både batteriets nedre urladdningströskel och den övre fulladdningströskeln.

Vikten av att lägga till en hysteres

Normalt, utan hysteres, kan en opamp inte ställas in för att utlösas vid två olika trösklar som kan vara ganska breda från varandra, därför använder vi hysteres för att få möjlighet att använda en enda opamp med en dubbel detekteringsfunktion.

Kommer tillbaka till vårt huvudämne angående utformning av en universell batteriladdarkrets med hysteres, låt oss lära oss hur vi kan beräkna de fasta motstånden, så att de komplexa Hi / Lo-avstängningsinställningarna med variabla motstånd eller förinställningar kan elimineras.

För att förstå de grundläggande funktionerna för hysteres och dess relaterade formel måste vi först hänvisa till följande illustration:

grundläggande operationer för hysteres

I ovanstående exempel illustrationer kan vi tydligt se hur hysteresmotståndet Rh beräknas med avseende på de andra två referensmotstånden Rx och Ry.

Låt oss nu försöka implementera ovanstående koncept i en faktisk batteriladdarkrets och se hur relevanta parametrar kan beräknas för att få den slutliga optimerade utgången. Vi tar följande exempel på a 6V batteriladdarkrets

I detta halvledarladdningsdiagram, så snart stift nr 2-spänningen blir högre stift # 3 referensspänning, blir utgångsstiftet # 6 lågt, stänger av TIP122 och laddningen av batteriet. Omvänt så länge stift nr 2 stannar under stift nr 3, håller utmatningen på opamp TIP122 PÅ och batteriet fortsätter att laddas.

batteriladdarkrets med fasta motstånd

Implementering av formlerna i ett praktiskt exempel

Från formlerna som uttrycktes i föregående avsnitt kan vi se ett par viktiga parametrar som måste övervägas när vi implementerar det inom en praktisk krets, enligt nedan:

1) Referensspänningen som appliceras på Rx och opampmatningsspänningen Vcc måste vara lika och konstant.

2) Tröskelvärdet för det övre batteriets fulladdade avstängningströskel och det nedre batteriets urladdningsomkopplare PÅ tröskelspänningarna måste vara lägre än Vcc och referensspänningarna.

Detta ser lite knepigt ut eftersom matningsspänningen Vcc i allmänhet är ansluten till batteriet och därför inte kan vara konstant, och den kan inte heller vara lägre än referensen.

Hur som helst, för att ta itu med problemet ser vi till att Vcc är fastklämd med referensnivån och att batterispänningen som behöver avkännas sjunker till ett 50% lägre värde med hjälp av ett potentiellt delningsnätverk så att det blir mindre än Vcc, som visas i ovanstående diagram.

Motståndet Ra och Rb sänker batterispänningen till ett proportionellt 50% lägre värde, medan 4.7V-zenern ställer in den fasta referensspänningen för Rx / Ry och Vcc-stift nr 4 på opampen. Nu ser saker redo ut för beräkningarna.

Så låt oss tillämpa hysteresen formler till den här 6V-laddaren och se hur det fungerar för det här exemplet:

I den hänvisade 6V-kretsen ovan har vi följande data i handen:

Batteriet som ska laddas är 6V

Övre skärpunkt är 7V

Lägre restaureringspunkt är 5,5 V.

Vcc, och referensspänningen är inställd på 4,7 V (med 4,7 V zener)

Vi väljer Ra, Rb som 100k-motstånd för att minska 6V-batteripotentialen till 50% mindre värde, därför blir den övre brytpunkten 7V nu 3,5V (VH) och den nedre 5,5V blir 2,75V (VL)

Nu måste vi ta reda på värdena för hysteresmotstånd Rh med avseende på Rx och Ry .

Enligt formeln:

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

Från 1) har vi Rh / Rx = 3,66

Rh = 3,66Rx

Låt oss ta Rx = 100K ,

Andra värden som 10K, 4k7 eller något annat kan göra, men 100K är ett standardvärde och tillräckligt högt för att hålla konsumtionen reducerad blir mer lämplig.

∴ Rh = 3,66 x 100 = 366K

Att ersätta detta värde av Rx i 2) får vi

Ry / Rx = 2,29

Ry = 2.29Rx = 2.29 x 100 = 229K

∴ Ry = 229K

Ovanstående resultat kan också uppnås med hjälp av en hysteres-räknemjukvara, bara genom att klicka på några knappar

Det är det, med ovanstående beräkningar har vi framgångsrikt bestämt de exakta fasta värdena för de olika motstånden som kommer att se till att det anslutna 6V-batteriet automatiskt kopplas bort vid 7V och startar om laddningen när dess spänning sjunker under 5,5V.

För högspänningsbatterier

För högre spänningar, såsom för att uppnå 12V, 24V, 48V universal batterikrets, kan den ovan diskuterade designen enkelt modifieras enligt nedan, genom att eliminera LM317-steget.

12V, 24V, 48V universal batterikrets

Beräkningsförfarandena kommer att vara exakt desamma som uttrycks i föregående stycke.

För batteriladdning med hög ström kan TIP122 och dioden 1N5408 behöva uppgraderas med proportionellt högre strömanordningar och ändra 4.7V-zenern till ett värde som kan vara högre än 50% av batterispänningen.

Den gröna lysdioden indikerar batteriets laddningsstatus medan den röda lysdioden låter oss veta när batteriet är fulladdat.

Detta avslutar artikeln, som tydligt förklarar hur man gör en enkel men allmänt tillämplig batteriladdarkrets med hjälp av fasta motstånd för att säkerställa extrem noggrannhet och idiotsäkra avskärningar över de inställda tröskelpunkterna, vilket i sin tur garanterar perfekt och säker laddning för det anslutna batteriet.




Tidigare: RPM-kontrollkrets för dieselgeneratorer Nästa: Induktionsvärmare för laboratorier och butiker