He dissenyat i publicat diversos circuits de carregador de bateria en aquest lloc web, però els lectors sovint es confonen mentre seleccionen el circuit de carregador de bateria adequat per a les seves aplicacions individuals. I he d’explicar explícitament a cadascun dels lectors la manera de personalitzar el circuit del carregador de bateria donat per a les seves necessitats específiques.

Això requereix molt de temps, ja que de tant en tant he d’explicar a cadascun dels lectors.

Això em va obligar a publicar aquest post on he intentat explicar un carregador de bateria estàndard disseny i com personalitzar-lo de diverses maneres per adaptar-se a les preferències individuals en termes de tensió, corrent, tall automàtic o operacions semiautomàtiques.

Carregar correctament la bateria és fonamental

Els tres paràmetres fonamentals que requereixen totes les bateries per carregar-se de forma òptima i segura són:

Tensió constant.
Corrent constant.
Tall automàtic.

Bàsicament, aquestes són les tres coses fonamentals que cal aplicar per carregar amb èxit una bateria i assegurar-se que la vida de la bateria no es vegi afectada durant el procés.

Algunes condicions opcionals i millorades són:

Gestió tèrmica.

i Càrrega pas a pas .

Es recomana especialment els dos criteris anteriors Bateries d’ió li , tot i que pot ser que no siguin tan crucials per a les bateries de plom àcid (tot i que no hi ha cap mal en implementar-les per a la mateixa)

Esbrinem les condicions anteriors i observem com es pot personalitzar els requisits segons les instruccions següents:

Importància de la tensió constant:

Es recomana carregar totes les bateries a una tensió que pot ser aproximadament d’un 17 a un 18% superior a la tensió de la bateria impresa i no s’ha d’augmentar ni fluctuar molt aquest nivell.

Per tant per a Bateria de 12V , el valor se situa al voltant dels 14,2 V, que no s'hauria d'augmentar gaire.

Aquest requisit es coneix com el requisit de tensió constant.

Amb la disponibilitat d’un CI de regulador de voltatge numèric, fer un carregador de voltatge constant és qüestió de minuts.

Els més populars entre aquests circuits integrats són el LM317 (1,5 amperes), el LM338 (5 ampers), el LM396 (10 amperes). Tots aquests són circuits reguladors de voltatge variable i permeten a l'usuari configurar qualsevol voltatge constant desitjat des de 1,25 fins a 32 V (no per a LM396).

Podeu utilitzar l'IC LM338, que és adequat per a la majoria de les bateries per aconseguir un voltatge constant.

Aquí teniu un exemple de circuit que es pot utilitzar per carregar qualsevol bateria d'entre 1,25 i 32 V amb una tensió constant.

Esquema del carregador de bateria de tensió constant

La variació del pot de 5 k permet configurar qualsevol voltatge constant desitjat a través del condensador C2 (Vout) que es pot utilitzar per carregar una bateria connectada en aquests punts.

Per a la tensió fixa, podeu substituir R2 per una resistència fixa, utilitzant aquesta fórmula:

VO= VREF(1 + R2 / R1) + (IADJ× R2)

On VREFés = 1,25

Des de que joADJés massa petit i es pot ignorar

Tot i que pot ser necessària una tensió constant, en llocs on la tensió d’una xarxa de CA d’entrada no varia massa (un 5% amunt / avall és bastant acceptable) es pot eliminar completament el circuit anterior i oblidar-se del factor de tensió constant.

Això implica que podem utilitzar simplement un transformador classificat correctament per carregar una bateria sense tenir en compte una condició de voltatge constant, sempre que l’entrada de xarxa sigui bastant fiable en termes de les seves fluctuacions.

Avui amb l'arribada dels dispositius SMPS, el problema anterior es fa completament indiferent, ja que els SMPS són fonts d'alimentació de voltatge constant i són altament fiables amb les seves especificacions, de manera que si hi ha disponible un SMPS, el circuit LM338 anterior es pot eliminar definitivament.

Però normalment un SMPS té una tensió fixa, de manera que en aquest cas personalitzar-lo per a una bateria en particular pot ser un problema i potser haureu d’optar pel versàtil circuit LM338 tal com s’explica més amunt ... o si encara voleu evitar-ho , simplement modifiqueu el SMPS circuit per adquirir la tensió de càrrega desitjada.

La secció següent explicarà el disseny d'un circuit de control de corrent personalitzat per a una unitat de carregador de bateria específica i seleccionada.

Afegir un corrent constant

Igual que el paràmetre 'voltatge constant' , el corrent de càrrega recomanat per a una bateria en particular no s'hauria d'augmentar ni fluctuar gaire.

“motor d’inducció del condensador d’arrencada del condensador amb diagrames ordenats ”

Per a les bateries de plom àcid, la taxa de càrrega hauria de ser aproximadament de la 1/10 o la 2 / 10a del valor Ah (Ampere Hour) de la bateria. és a dir, si la bateria té una potència de 100Ah, es recomana que el seu corrent de càrrega (amplificador) sigui de 100/10 = 10 Ampers mínim o (100 x 2) / 10 = 200/10 = 20 Ampè màxim, no augmentar preferentment per mantenir les condicions saludables de la bateria.

No obstant això, per a Li-ion o Bateries Lipo el criteri és completament diferent, per a aquestes bateries la velocitat de càrrega pot ser tan alta com la seva velocitat Ah, és a dir, si les especificacions AH d’una bateria d’ió Li són de 2,2 Ah, és possible carregar-la al mateix nivell que a 2,2 amperis. Aquí no cal dividir res ni complaure's en cap tipus de càlcul.

Per implementar un fitxer corrent constant característica, torna a ser útil un LM338 i es pot configurar per assolir el paràmetre amb un alt grau de precisió.

Els circuits següents mostren com es pot configurar l'IC per implementar un carregador de bateria controlat actualment.

Assegureu-vos que fes un cop d'ull a aquest article que proporciona un circuit de carregador de bateries excel·lent i altament personalitzable.

Esquema del carregador de bateria controlat per CC i CV

Com es va comentar a la secció anterior, en cas que la vostra xarxa d’entrada sigui bastant constant, podeu ignorar la secció LM338 del costat dret i simplement utilitzar el circuit del limitador de corrent del costat esquerre amb un transformador o un SMPS, com es mostra a continuació:

En el disseny anterior, la tensió del transformador es pot classificar al nivell de la bateria, però després de la rectificació pot produir-se una mica per sobre de la tensió de càrrega de la bateria especificada.

Es pot deixar de banda aquest problema, ja que la funció de control de corrent adjunta obligarà el voltatge a enfonsar automàticament l’excés de tensió fins al nivell de voltatge de càrrega segur de la bateria.

R1 es pot personalitzar segons les necessitats, seguint les instruccions proporcionades AQUÍ

Els díodes s'han de classificar adequadament en funció del corrent de càrrega i, preferiblement, han de ser molt superiors al nivell de corrent de càrrega especificat.

Personalització del corrent per carregar una bateria

En els circuits anteriors, el referit IC LM338 té una capacitat màxima de 5 amperes, cosa que el fa adequat només per a bateries de fins a 50 AH, tot i que és possible que tingueu bateries nominals molt més altes de l’ordre de 100 AH, 200 AH o fins i tot 500 AH .

És possible que calgui carregar-se a les taxes de corrent més altes respectives, cosa que un sol LM338 pot no ser suficient.

Per solucionar-ho, es pot actualitzar o millorar l'IC amb més ICs en paral·lel, tal com es mostra a l'article següent:

Circuit de carregador de 25 amp

A l'exemple anterior, la configuració sembla poc complicada a causa de la inclusió d'un opamp, tot i que una mica de manipulació mostra que en realitat els IC es poden afegir directament en paral·lel per multiplicar la sortida actual, sempre que tots els IC estiguin muntats sobre un dissipador de calor comú , vegeu el diagrama següent:

Es pot afegir qualsevol nombre de circuits integrats en el format mostrat per assolir el límit de corrent desitjat, però cal garantir dues coses per obtenir una resposta òptima del disseny:

Tots els circuits integrats s’han de muntar sobre un dissipador de calor comú i totes les resistències limitadores de corrent (R1) s’han de fixar amb un valor que coincideixi amb precisió, els dos paràmetres són necessaris per permetre un repartiment de calor uniforme entre els circuits integrats i, per tant, una distribució de corrent igual a la sortida de la bateria connectada.

Fins ara hem après sobre com personalitzar el voltatge i el corrent constants per a una aplicació específica de carregador de bateria.

Tanmateix, sense un tall automàtic, un circuit de carregador de bateria pot ser incomplet i bastant insegur.

Fins ara en la càrrega de la bateria tutorials vam aprendre a personalitzar els paràmetres de voltatge constant mentre construïm un carregador de bateria, a les seccions següents intentarem entendre com implementar un tall automàtic de càrrega completa per assegurar una càrrega segura de la bateria connectada.

Afegir un tall automàtic de 0ff al carregador de bateria

En aquesta secció descobrirem com es pot afegir un tall automàtic a la bateria carregador que és un dels aspectes més crucials en aquests circuits.

“què és un interruptor bidireccional ”

Es pot incloure i personalitzar una etapa de tall automàtic senzilla en un circuit de carregador de bateria seleccionat incorporant un comparador opamp.

Es pot col·locar un opamp per detectar un augment de la tensió de la bateria mentre es carrega i tallar la tensió de càrrega tan aviat com la tensió arriba al nivell de càrrega complet de la bateria.

És possible que ja hàgiu vist aquesta implementació a la majoria dels circuits de carregador de bateries automàtics publicats fins ara en aquest bloc.

El concepte es pot entendre a fons amb l'ajut de la següent explicació i la simulació GIF del circuit mostrat:

NOTA: Utilitzeu el contacte N / O del relé per a l'entrada de càrrega, en lloc del N / C mostrat. D’aquesta manera s’assegurarà que el relé no parli en absència de bateria. Perquè això funcioni, assegureu-vos també d’intercanviar els pins d’entrada (2 i 3) entre si .

En l'efecte de simulació anterior, podem veure que un opamp s'ha configurat com a sensor de tensió de la bateria per detectar el llindar de sobrecàrrega i tallar el subministrament de la bateria tan aviat com es detecti.

El valor predeterminat al pin (+) de l’IC s’ajusta de manera que a la tensió completa de la bateria (14,2 V aquí), el pin # 3 adquireixi un potencial més alt que el pin (-) de l’IC que es fixa amb una tensió de referència de 4,7 V amb un díode zener.

El subministrament de 'tensió constant' i 'corrent constant' explicat anteriorment està connectat al circuit i la bateria a través del contacte N / C del relé.

Inicialment, tant la tensió d’alimentació com la bateria estan apagades del circuit.

En primer lloc, es permet connectar la bateria descarregada al circuit, tan aviat com es faci, l’opamp detecta un potencial inferior (10,5 V com es suposa aquí) que el nivell de càrrega complet i, per això, el LED VERMELL s’encén , que indica que la bateria està per sota del nivell de càrrega total.

A continuació, s’encén el subministrament de càrrega d’entrada de 14,2 V.

Tan aviat com es fa això, l'entrada s'enfonsa instantàniament fins a la tensió de la bateria i aconsegueix el nivell de 10,5 V.

Ara s’inicia el procediment de càrrega i la bateria comença a carregar-se.

A mesura que la tensió del terminal de la bateria augmenta en el curs de la càrrega, també augmenta la tensió del pin (+).

I en el moment en què la tensió de la bateria arriba al nivell d’entrada total que és el nivell de 14,3 V, el pin (+) també assoleix proporcionalment un 4,8V que és just superior al voltatge del pin (-).

Això obliga instantàniament a augmentar la sortida opamp.

Ara el LED VERMELL s’APAGA i el LED verd s’encén, indicant l’acció de canvi i també que la bateria està completament carregada.

Tanmateix, el que pot passar després d'això no es mostra a la simulació anterior. L’aprendrem a través de la següent explicació:

“components de la placa de circuit i què fan ”

Tan bon punt el relé es dispari, la tensió del terminal de la bateria tendirà a baixar ràpidament i restaurar-se fins a un nivell inferior, ja que una bateria de 12V mai mantindrà un nivell de 14V constantment i intentarà assolir una marca de 12,8V aproximadament.

Ara, a causa d’aquesta condició, el voltatge del pin (+) tornarà a experimentar una caiguda per sota del nivell de referència establert pel pin (-), que tornarà a demanar que el relé s’apagui i es reiniciarà el procés de càrrega.

Aquesta commutació ON / OFF del relé seguirà circulant fent un so 'clic' indesitjable del relé.

Per evitar-ho, és imprescindible afegir una histèresi al circuit.

Això es fa introduint una resistència d’alt valor a la sortida i al pin (+) de l’IC com es mostra a continuació:

Afegint histèresi

L'addició de l'anterior s'ha indicat histèresi La resistència impedeix que el relé oscil·li en ON / OFF als nivells llindars i bloqueja el relé fins a un període de temps determinat (fins que la tensió de la bateria caigui per sota del límit sostenible d’aquest valor de resistència).

Les resistències de major valor proporcionen períodes de tancament inferiors, mentre que les resistències inferiors proporcionen una histèresi més alta o un període de tancament superior.

Així, a partir de la discussió anterior, podem entendre com un circuit automàtic de tall de bateria configurat correctament pot ser dissenyat i personalitzat per qualsevol aficionat a les seves especificacions de càrrega de bateria preferides.

Ara vegem com pot semblar tot el disseny del carregador de bateria, inclòs el voltatge / corrent constant configurat juntament amb la configuració de tall anterior:

Així doncs, aquí teniu el circuit de carregador de bateria personalitzat que es pot utilitzar per carregar la bateria desitjada després de configurar-la, tal com s’explica a tot el nostre tutorial:

L'opamp pot ser un IC 741
El predefinit = 10k predefinit
tots dos díodes zener poden ser = 4,7 V, 1/2 watt
resistència zener = 10k
Les resistències LED i transistors també poden ser = 10 k
Transistor = BC547
díode de relé = 1N4007
relé = selecciona coincidència amb el voltatge de la bateria.

Com carregar una bateria sense cap de les instal·lacions anteriors

Si us pregunteu si és possible carregar una bateria sense associar cap dels circuits i peces complexos esmentats anteriorment? La resposta és sí, podeu carregar qualsevol bateria de manera òptima i segura, fins i tot si no teniu cap dels circuits i peces esmentats anteriorment.

Abans de continuar, seria important conèixer les poques coses crucials que necessita una bateria per carregar-se amb seguretat i les coses que fan que els paràmetres de 'tall automàtic' de 'voltatge constant' i 'corrent constant' siguin tan importants.

Aquestes funcions esdevenen importants quan voleu que la bateria es carregui amb una eficiència extrema i ràpida. En aquests casos, és possible que vulgueu que el carregador estigui equipat amb moltes funcions avançades, tal com es suggereix més amunt.

Tanmateix, si esteu disposat a acceptar el nivell de càrrega complet de la bateria lleugerament inferior a l’òptim i si voleu proporcionar unes hores més perquè finalitzi la càrrega, no necessiteu cap de les funcions recomanades, com ara la constant corrent, tensió constant o tall automàtic, es poden oblidar de tot això.

Bàsicament, no s’ha de carregar una bateria amb subministraments que tinguin una puntuació superior a la de la bateria, ja que és tan senzill.

És a dir, suposem que la vostra bateria té una potència de 12V / 7Ah, idealment no hauríeu de superar la taxa de càrrega completa per sobre de 14,4V i un corrent superior a 7/10 = 0,7 amperes. Si aquestes dues tarifes es mantenen correctament, podeu estar segur que la vostra bateria està en mans segures i que mai no es perjudicarà independentment de les circumstàncies.

Per tant, per tal de garantir els criteris esmentats anteriorment i carregar la bateria sense que impliquin circuits complexos, només cal que assegureu-vos que el subministrament d’entrada que esteu utilitzant tingui la qualificació adequada.

Per exemple, si carregueu una bateria de 12V / 7Ah, seleccioneu un transformador que produeixi uns 14V després de la rectificació i filtració, i el seu corrent es calcula al voltant de 0,7 amperes. La mateixa norma es pot aplicar també a altres bateries, proporcionalment.

La idea bàsica aquí és mantenir els paràmetres de càrrega lleugerament inferiors a la qualificació màxima permesa. Per exemple, es pot recomanar que es carregui una bateria de 12V fins a un 20% més que el seu valor imprès, és a dir, 12 x 20% = 2,4V superior a 12V = 12 + 2,4 = 14,4V.

Per tant, ens assegurem de mantenir-lo lleugerament més baix a 14V, que pot no carregar la bateria en el seu punt òptim, però serà bo per a qualsevol cosa, de fet, mantenir el valor una mica inferior millorarà la vida de la bateria permetent molts més cicles de càrrega / descàrrega a la llarga.

De la mateixa manera, mantenir el corrent de càrrega a 1/10 del valor Ah imprès assegura que la bateria es carregui amb la mínima tensió i dissipació, cosa que durarà més la vida de la bateria.

La configuració final

circuit bàsic de carregador de bateria mitjançant transformador i rectificador

Una configuració senzilla que es mostra més amunt es pot utilitzar universalment per carregar qualsevol bateria de manera òptima i segura, sempre que permeti un temps de càrrega suficient o fins que trobeu l’agulla de l’amperímetre caient fins a gairebé zero.