Circuitul încărcătorului de baterii cu amplificator op cu întrerupere automată

Postul discută despre două circuite de încărcare automată bazate pe două opamp IC 741 și LM358, care nu numai că sunt exacte cu caracteristicile sale, dar permit, de asemenea, configurarea rapidă și fără probleme a limitelor sale de prag de întrerupere ridicate / scăzute.

Ideea a fost cerută de domnul Mamdouh.

Obiective și cerințe ale circuitului

1. De îndată ce conectez automat puterea externă, aceasta va deconecta bateria și va furniza sistemul, între timp încărcând bateria.
2. Protecție la supraîncărcare (inclusă în designul de mai sus).
3. Baterie descărcată și indicații de încărcare completă (care sunt incluse în designul de mai sus).
4. De asemenea, nu știu care este formula pentru a ajuta la determinarea tensiunii necesare bateriei mele pentru a o încărca (bateria va fi extrasă din laptopurile vechi. Total va fi de 22 V cu 6 apms fără încărcare)
5. În plus, nu știu formula care să indice cât va dura bateria mea și cum să calculez timpul dacă vreau ca o baterie să îmi reziste două ore.
6. De asemenea, ventilatorul CPU va fi furnizat și de sistem. Ar fi grozav să adaug și opțiunea unui dimmer, planul meu inițial era să variez între 26-30 v, nu aveam nevoie de mult mai mult decât atât.

Diagrama circuitului

Notă: Vă rugăm să înlocuiți 10K din serie cu 1N4148, cu un 1K

Design-ul

În toate circuitele mele anterioare ale controlerului încărcătorului de baterie, am folosit un singur opamp pentru executarea întreruperii automate a încărcării complete și am folosit un rezistor de histerezis pentru a permite comutatorul de încărcare de nivel scăzut PORNIT pentru bateria conectată.

in orice caz calculând acest rezistor de histerezis corect pentru a obține restaurarea precisă la nivel scăzut devine ușor dificil și necesită un efort de încercare și eroare care poate consuma mult timp.

În circuitul de control al încărcătorului de baterie cu descărcare ridicată opamp propus mai sus sunt încorporate două comparatoare opamp în locul unuia care simplifică procedurile de configurare și eliberează utilizatorul de procedurile lungi.

Referindu-ne la figură, putem vedea două opampuri configurate ca comparatoare pentru detectarea tensiunii bateriei și pentru operațiunile de întrerupere necesare.

Presupunând că bateria este o baterie de 12V, presetarea 10K a opampului inferior A2 este setată astfel încât pinul său de ieșire # 7 devine logic atunci când tensiunea bateriei depășește doar marca 11V (pragul de descărcare inferior), în timp ce presetarea opampului A1 superior este ajustată astfel că ieșirea sa crește când tensiunea bateriei atinge pragul de întrerupere mai mare, să zicem la 14,3V.

Prin urmare, la 11V, ieșirea A1 devine pozitivă, dar datorită prezenței diodei 1N4148, acest pozitiv rămâne ineficient și este blocat să se deplaseze mai departe la baza tranzistorului.

Bateria continuă să se încarce, până când ajunge la 14,3 V când opampul superior activează releul și oprește alimentarea cu încărcare a bateriei.

Situația este blocată instantaneu datorită includerii rezistențelor de feedback de la pinul 1 și pinul 3 din A1. Releul se blochează în această poziție cu alimentarea complet întreruptă pentru baterie.

Bateria începe acum să se descarce încet prin sarcina conectată până când atinge pragul de descărcare inferior la 11V când ieșirea A2 este forțată să devină negativă sau zero. Acum, dioda la ieșirea sa devine polarizată înainte și rupe rapid zăvorul prin împământarea semnalului de feedback de blocare între pinii indicați ai A1.

Cu această acțiune, releul este dezactivat instantaneu și readus la poziția inițială N / C, iar curentul de încărcare începe din nou să curgă către baterie.

Acest circuit de încărcare a bateriei cu capacitate redusă opamp poate fi utilizat ca circuit de curent continuu UPS, de asemenea, pentru a asigura o alimentare continuă a sarcinii, indiferent de prezența sau absența rețelei și pentru a obține o alimentare neîntreruptă prin utilizarea acestuia.

Sursa de încărcare a intrării ar putea fi achiziționată de la o sursă de alimentare reglementată, cum ar fi un circuit de tensiune constantă variabilă de curent constant LM338 extern.

Cum se setează presetările

• Păstrați inițial feedbackul 1k / 1N4148 deconectat de la amplificatorul opțional A1.
• Mutați cursorul presetat A1 la nivelul solului și deplasați cursorul presetat A2 la nivelul pozitiv.
• Printr-o sursă de alimentare variabilă, aplicați 14,2 V, care este nivelul complet de încărcare pentru o baterie de 12 V în punctele „Baterie”.
• Releul se va activa.
• Acum mutați încet presetarea A1 spre partea pozitivă până când releul se dezactivează.
• Aceasta setează întreruperea încărcării complete.
• Acum, conectați 1k / 1N4148 înapoi, astfel încât A1 să blocheze releul în poziția respectivă.
• Acum reglați încet alimentarea variabilă către limita inferioară de descărcare a bateriei, veți găsi că releul continuă să rămână oprit din cauza răspunsului de feedback menționat mai sus.
• Reglați sursa de alimentare la nivelul inferior al pragului de descărcare a bateriei.
• După aceasta, începeți să mutați presetarea A2 către partea de la sol, până când aceasta transformă ieșirea A2 la zero, care rupe zăvorul A1 și pornește releul înapoi în modul de încărcare.
• Atât, circuitul este complet setat acum, sigilați presetările în această poziție.

Răspunsurile pentru alte întrebări suplimentare din cerere sunt prezentate la:

Formula pentru calcularea limitei de întrerupere a încărcării complete este:

Tensiunea nominală a bateriei + 20%, de exemplu 20% din 12V este 2,4, deci 12 + 2,4 = 14,4V este tensiunea de întrerupere a încărcării complete pentru o baterie de 12V

Pentru a cunoaște durata de rezervă a bateriei, se poate utiliza următoarea formulă, care vă oferă durata aproximativă de rezervă a bateriei.

Backup = 0,7 (Ah / curent de încărcare)

Un alt design alternativ pentru realizarea unui circuit de încărcare a bateriei cu întrerupere automată peste / sub încărcare folosind doi amplificatori op, poate fi văzut mai jos:

Cum functioneaza

Presupunând că nu există baterie conectată, contactul releului este în poziția N / C. Prin urmare, atunci când alimentarea este pornită, circuitul amplificator op nu poate fi alimentat și rămâne inactiv.

Acum, să presupunem că o baterie descărcată este conectată în punctul indicat, circuitul amplificatorului operațional se alimentează prin baterie. Deoarece bateria este descărcată, creează un potențial scăzut la intrarea (-) a amplificatorului op superior, care poate fi mai mică decât pinul (+).

Datorită acestui fapt, ieșirea superioară a amplificatorului operațional crește. Tranzistorul și releul se activează, iar contactele releului se deplasează de la N / C la N / O. Acest lucru conectează acum bateria cu sursa de alimentare de intrare și începe să se încarce.

Odată ce bateria este complet încărcată, potențialul la pinul (-) al amplificatorului de operare superior devine mai mare decât intrarea sa (+), determinând pinul de ieșire al amplificatorului de operare superior să scadă. Aceasta oprește instantaneu tranzistorul și releul.

Acum bateria este deconectată de la sursa de încărcare.

Dioda 1N4148 de-a lungul (+) și ieșirea dispozitivelor de blocare a amplificatorului superior, astfel încât, chiar dacă bateria începe să cadă, nu are niciun efect asupra coniției releului.

Cu toate acestea, să presupunem că bateria nu este scoasă din bornele încărcătorului și că este conectată o sarcină, astfel încât să înceapă descărcarea.

Când bateria se descarcă sub nivelul inferior dorit, potențialul la pinul (-) al amplificatorului de operare inferior este mai mic decât pinul de intrare (+) al acestuia. Acest lucru determină instantaneu ieșirea amplificatorului op inferior să crească, care atinge pinul 3 al amplificatorului op superior. Dispozitivul rupe instantaneu zăvorul și pornește tranzistorul și releul pentru a iniția din nou procesul de încărcare.

Design PCB

Adăugarea unei etape de control curent

Cele două modele de mai sus pot fi actualizate cu un control de curent prin adăugarea unui modul de control de curent bazat pe MOSFET, după cum se arată mai jos:

R2 = 0,6 / curent de încărcare

Adăugarea unui protector de polaritate inversă

O protecție de polaritate inversă poate fi inclusă în proiectele de mai sus prin adăugarea unei diode în serie cu terminalul pozitiv al bateriei. Catodul va trece la terminalul pozitiv al bateriei și va anoda la linia pozitivă a amplificatorului op.

Vă rugăm să vă asigurați că conectați un rezistor de 100 Ohm pe această diodă, altfel circuitul nu va iniția procesul de încărcare.

Scoaterea releului

În primul proiect al încărcătorului de baterii bazat pe opamp, poate fi posibil să eliminați releul și să operați procesul de încărcare prin tranzistoare în stare solidă, așa cum se arată în următoarea diagramă:

Cum funcționează circuitul

• Să presupunem că presetarea A2 este reglată la pragul de 10 V, iar presetarea A1 este reglată la pragul de 14 V.
• Să presupunem că conectăm o baterie descărcată într-o etapă intermediară de 11 V.
• La această tensiune pin2 de A1 va fi sub potențialul său de referință pin3, conform setării presetării pin5.
• Acest lucru va determina pinul de ieșire al A1 să fie ridicat, pornind tranzistorul BC547 și TIP32.
• Bateria va începe acum să se încarce prin TIP32, până când tensiunea terminală ajunge la 14 V.
• La 14 V, conform setării presetării superioare, pinul 2 al lui A1 va merge mai sus decât pinul său 3, provocând scăderea ieșirii.
• Acest lucru va opri instantaneu tranzistoarele și va opri procesul de încărcare.
• Acțiunea de mai sus va bloca, de asemenea, amplificatorul op A1 prin 1k / 1N4148, astfel încât, chiar dacă tensiunea bateriei scade la nivelul SoC de 13 V, A1 va continua să mențină ieșirea pin1 scăzută.
• Apoi, pe măsură ce bateria începe să se descarce printr-o sarcină de ieșire, tensiunea terminală a acestuia începe să scadă, până când a scăzut la 9,9 V.
• La acest nivel, conform setărilor presetării inferioare, pinul 5 al lui A2 va coborî sub pinul său 6, determinând pinul său de ieșire să devină scăzut.
• Acest nivel scăzut la pinul 7 al lui A2 va trage pinul lui A1 la aproape 0 V, astfel încât acum pinul 3 al lui A1 devine mai mare decât pinul său 2.
• Acest lucru va rupe imediat zăvorul A1, iar ieșirea lui A1 va crește din nou, permițând tranzistorului să pornească și să inițieze procesul de încărcare.
• Când bateria atinge 14 V, procesul va repeta ciclul din nou