Схема зарядного устройства с фиксированными резисторами

Эта универсальная автоматическая схема зарядного устройства чрезвычайно универсальна по своим функциям и может быть адаптирована для всех типов зарядки аккумуляторов и даже для применения в контроллере солнечного заряда.

Универсальное зарядное устройство Основные характеристики

Схема универсального зарядного устройства должна иметь следующие основные характеристики:

1) Автоматическое отключение полного заряда аккумулятора , и автоматический низкий заряд батареи инициализация зарядки с соответствующими предупреждениями светодиодных индикаторов.

2) Возможность адаптации к все виды зарядки аккумулятора

3) Возможность адаптации к любому заданному напряжению и номинальной батарее AH.

4) Текущий управляемый выход

5) Пошаговая зарядка 3 или 4 шага (необязательно)

Из 5 перечисленных функций первые 3 имеют решающее значение и становятся обязательными для любой универсальной схемы зарядного устройства.

Однако, наряду с этими функциями, автоматическое зарядное устройство также должно быть чрезвычайно компактным, дешевым и простым в эксплуатации, в противном случае его конструкция может оказаться совершенно бесполезной для людей с меньшими техническими знаниями, в результате чего «универсальный» ярлык станет недействительным.

Я уже обсуждал множество разнообразных схем зарядного устройства на этом веб-сайте, который включает в себя большинство важных функций, которые могут существенно потребоваться для оптимальной и безопасной зарядки аккумулятора.

Во многих из этих схем зарядного устройства для простоты использовался один операционный усилитель, а также использовалась опция гистерезиса для реализации процесса автоматического восстановления заряда батареи.

Однако с автоматическим зарядным устройством, использующим гистерезис в операционном усилителе, регулировка предустановки обратной связи или переменного резистора становится важной процедурой и немного сложным делом, особенно для новичков ... поскольку это требует некоторого непрерывного процесса проб и ошибок, пока правильная настройка не будет завершена.

Кроме того, настройка отключения перезарядки также становится утомительным процессом для любого новичка, который может пытаться быстро достичь результатов с помощью своей схемы зарядного устройства.

Использование постоянных резисторов вместо потенциометров или пресетов

В данной статье особое внимание уделяется вышеуказанной проблеме и заменяет горшки и пресеты на фиксированные резисторы чтобы исключить трудоемкие настройки и обеспечить беспроблемный дизайн для конечного пользователя или конструктора.

Я уже обсуждал одну предыдущую статью, в которой подробно объяснялся гистерезис в операционных усилителях, мы собираемся использовать ту же концепцию и формулы для разработки предлагаемой универсальной схемы зарядного устройства, которая, надеюсь, решит все недоразумения, связанные с созданием индивидуальной схемы зарядного устройства для аккумуляторов. любой уникальный аккумулятор.

Прежде чем мы перейдем к объяснению примера схемы, важно понять почему требуется гистерезис для нашей схемы зарядного устройства?

Это потому, что нам интересно использовать один операционный усилитель и использовать его для определения как нижнего порога разряда батареи, так и верхнего порога полной зарядки.

Важность добавления гистерезиса

Обычно без гистерезиса операционный усилитель не может быть настроен на запуск при двух разных порогах, которые могут быть довольно большими друг от друга, поэтому мы используем гистерезис, чтобы получить возможность использования одного операционного усилителя с функцией двойного обнаружения.

Возвращаясь к нашей основной теме, касающейся разработки универсальной схемы зарядного устройства с гистерезисом, давайте узнаем, как мы можем рассчитать постоянные резисторы, чтобы можно было исключить сложные процедуры настройки отсечки Hi / Lo с использованием переменных резисторов или предустановок.

Чтобы понять основные операции гистерезиса и связанную с ним формулу, нам сначала нужно обратиться к следующей иллюстрации:

В приведенных выше примерах иллюстраций мы ясно видим, как резистор гистерезиса Rh рассчитывается относительно двух других эталонных резисторов Rx и Ry.

Теперь давайте попробуем реализовать вышеупомянутую концепцию в реальной схеме зарядного устройства и посмотрим, как можно рассчитать соответствующие параметры для получения окончательного оптимизированного результата. Возьмем следующий пример Схема зарядного устройства 6В

В этой твердой диаграмме состояния зарядного устройства, как только штифт # 2 напряжения становится выше, штифт # 3 опорного напряжения, выходной контактный # 6 переходит на низкий уровень, отключив TIP122 и зарядку батареи. И наоборот, пока потенциал контакта №2 остается ниже контакта №3, выход операционного усилителя сохраняет TIP122 включенным, а аккумулятор продолжает заряжаться.

Реализация формул на практическом примере

Из формул, представленных в предыдущем разделе, мы можем увидеть пару важных параметров, которые необходимо учитывать при реализации в практической схеме, как показано ниже:

1) Опорное напряжение, приложенное к Rx и операционные усилители напряжения питания Vcc должны быть равны и постоянной.

2) Выбранный верхний порог выключения полного заряда аккумулятора и нижний порог включения разрядного выключателя должны быть ниже, чем Vcc и эталонное напряжение.

Это выглядит немного сложно, потому что напряжение питания Vcc обычно связано с батареей и, следовательно, не может быть постоянным, а также не может быть ниже эталонного.

В любом случае, чтобы решить эту проблему, мы гарантируем, что Vcc ограничен эталонным уровнем, а напряжение батареи, которое необходимо измерить, снижено до 50% меньшего значения с помощью цепи потенциального делителя, чтобы оно стало меньше Vcc, как показано на диаграмме выше.

Резистора Ra и Rb падение напряжения аккумулятора на пропорциональную 50% ниже стоимости, в то время как 4.7V стабилитрон устанавливает фиксированное опорное напряжение для Rx / Ry и штифт Vcc # 4 из ОУ. Теперь все готово для расчетов.

Итак, давайте применим гистерезис формулы к этому зарядному устройству на 6 В и посмотрите, как это работает для этой примерной схемы:

В упомянутой выше цепи 6 В у нас есть следующие данные:

Заряжаемый аккумулятор 6 В

Верхняя точка отсечки 7В

Нижняя точка восстановления - 5,5 В.

Vcc, а опорное напряжение устанавливается на 4,7 (с использованием 4.7V стабилитроны)

Мы выбираем Ra, Rb в качестве резисторов 100 кОм, чтобы снизить потенциал батареи 6 В до 50% меньшего значения, поэтому верхняя точка отсечки 7 В теперь становится 3,5 В (VH), а нижняя 5,5 В становится 2,75 В (VL).

Теперь нам нужно узнать номиналы резистора гистерезиса. Rh относительно Rx и Ry .

По формуле:

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

Из 1) имеем Rh / Rx = 3.66

Rh = 3.66Rx

Давайте Rx = 100 тыс. ,

Другие значения, такие как 10K, 4k7 или что-то еще, могут подойти, но 100K, являющееся стандартным значением и достаточно высоким, чтобы снизить потребление, становится более подходящим.

∴ Rh = 3,66 x 100 = 366 тыс.

Подставляя это значение Rx в 2), получаем

Ry / Rx = 2,29

Ry = 2,29 Rx = 2,29 x 100 = 229 тыс.

∴ Ry = 229K

Вышеуказанные результаты также могут быть достигнуты с помощью программного обеспечения калькулятора гистерезиса, просто нажав несколько кнопок.

Вот и все, с помощью приведенных выше расчетов мы успешно определили точные фиксированные значения различных резисторов, которые обеспечат автоматическое отключение подключенной батареи 6 В при 7 В и перезапуск зарядки в момент, когда ее напряжение упадет ниже 5,5 В.

Для высоковольтных батарей

Для более высоких напряжений, например, для достижения универсальной схемы аккумуляторной батареи 12 В, 24 В, 48 В, описанная выше конструкция может быть просто изменена, как указано ниже, путем исключения каскада LM317.

Процедура расчета будет точно такой же, как указано в предыдущем абзаце.

Для зарядки сильноточной батареи TIP122 и диод 1N5408, возможно, потребуется обновить с помощью устройств с пропорционально более высоким током и изменить стабилитрон 4,7 В на значение, которое может быть выше 50% напряжения батареи.

Зеленый светодиодный индикатор показывает состояние зарядки аккумулятора, а красный светодиод позволяет нам узнать, когда аккумулятор полностью заряжен.

На этом статья завершается, в которой четко объясняется, как создать простую, но универсальную схему зарядного устройства с фиксированными резисторами, чтобы обеспечить исключительную точность и надежное отключение в заданных пороговых точках, что, в свою очередь, обеспечивает идеальную и безопасную зарядку подключенного аккумулятора.