Olen suunnitellut ja julkaissut erilaisia akkulaturipiirejä tällä verkkosivustolla, mutta lukijat usein hämmentyvät valitessaan oikean akkulaturipiirin omille sovelluksilleen. Ja minun on selitettävä erikseen jokaiselle lukijalle siitä, kuinka räätälöidä tietty akkulaturi piiri heidän erityistarpeisiinsa.

Tästä tulee aikaavievää, koska se on sama asia, joka minun on kerrottava jokaiselle lukijalle ajoittain.

Tämä pakotti minut julkaisemaan tämän viestin, jossa olen yrittänyt selittää a tavallinen akkulaturi suunnittelu ja miten sitä voidaan mukauttaa monin tavoin yksilöllisten mieltymysten mukaan jännitteen, virran, automaattisen virrankatkaisun tai puoliautomaattisten toimintojen suhteen.

Akun lataaminen oikein on ratkaisevan tärkeää

Kolme perusparametriä, joita kaikki akut tarvitsevat ladatakseen optimaalisesti ja turvallisesti, ovat:

Jatkuva jännite.
Jatkuva virta.
Automaattinen katkaisu.

Joten nämä ovat periaatteessa kolme asiaa, joita on sovellettava akun lataamiseen onnistuneesti ja että myös akun käyttöikään ei vaikuteta.

Muutamia parannettuja ja valinnaisia ehtoja ovat:

Lämmönhallinta.

ja Vaihe lataus .

Edellä mainittuja kahta kriteeriä suositellaan erityisesti Li-ion-akut , vaikka nämä eivät välttämättä ole niin tärkeitä lyijyhappoakkuille (vaikka niiden toteuttamisessa ei ole haittaa)

Selvitetään edelliset olosuhteet vaiheittain ja katsotaan, miten voidaan pystyä mukauttamaan vaatimukset seuraavien ohjeiden mukaisesti:

Vakiojännitteen merkitys:

Kaikkia akkuja suositellaan lataamaan jännitteellä, joka voi olla noin 17-18% suurempi kuin painettu akun jännite, eikä tätä tasoa saa nostaa tai vaihdella paljon.

Siksi a 12 V: n akku , arvo on noin 14,2 V, jota ei pitäisi nostaa paljon.

Tätä vaatimusta kutsutaan vakiojännitevaatimukseksi.

Numerojännitteen säätöpiirien saatavuuden vuoksi vakiojännitelaturin tekeminen on muutamassa minuutissa.

Suosituimpia näiden mikropiirien joukossa ovat LM317 (1,5 ampeeria), LM338 (5amp), LM396 (10 ampeeria). Kaikki nämä ovat vaihtelevan jännitteen säätimen IC: itä ja antavat käyttäjän asettaa haluamasi vakiojännite missä tahansa välillä 1,25 - 32 V (ei LM396: lle).

Voit käyttää IC LM338: ta, joka soveltuu useimmille akuille vakiojännitteen saavuttamiseksi.

Tässä on esimerkki virtapiiristä, jota voidaan käyttää lataamaan 1,25 - 32 V: n akkuja vakiojännitteellä.

Vakiojännitteisen akkulaturin kaavio

5k potin vaihtelu mahdollistaa minkä tahansa halutun vakiojännitteen asettamisen C2-kondensaattorin (Vout) yli, jota voidaan käyttää kytketyn akun lataamiseen näiden pisteiden yli.

Kiinteän jännitteen tapauksessa voit korvata R2: n kiinteällä vastuksella käyttämällä tätä kaavaa:

VTAI= VVIITE(1 + R2 / R1) + (minäADJ× R2)

Missä VVIITEon = 1,25

Koska minäADJon liian pieni, se voidaan jättää huomioimatta

Vaikka vakiojännite voi olla tarpeen, paikoissa, joissa syöttöjännitteen vaihtovirta ei vaihtele liikaa (5% ylös / alas on varsin hyväksyttävää), yllä oleva piiri voidaan kokonaan unohtaa ja vakiojännitekerroin unohtaa.

Tämä tarkoittaa, että voimme yksinkertaisesti käyttää oikein mitoitettua muuntajaa akun lataamiseen ottamatta huomioon vakiojänniteolosuhteita edellyttäen, että verkkotulo on vaihteluiltaan melko luotettava.

Tänään SMPS-laitteiden myötä yllä olevasta asiasta tulee täysin merkityksetön, koska SMPS ovat kaikki vakiojännitteisiä virtalähteitä ja ovat erittäin luotettavia ominaisuuksiensa kanssa, joten jos SMPS on käytettävissä, yllä oleva LM338-piiri voidaan ehdottomasti eliminoida.

Mutta yleensä SMPS: ssä on kiinteä jännite, joten siinä tapauksessa sen räätälöinnistä tietylle akulle voi tulla ongelma, ja joudut ehkä joutumaan valitsemaan monipuolisen LM338-piirin, kuten edellä on selitetty ... tai jos haluat silti välttää tätä , voit yksinkertaisesti muokata SMPS: ää itse piiri halutun latausjännitteen saamiseksi.

Seuraava osa selittää räätälöidyn virranohjauspiirin suunnittelun tietylle valitulle akkulaturiyksikölle.

Jatkuvan virran lisääminen

Aivan kuten 'vakiojännite' -parametri , tietyn akun suositeltua latausvirtaa ei tule lisätä tai vaihdella paljon.

“ydinvoimalaitoksen komponentteja ”

Lyijyhappoakkujen latausnopeuden tulisi olla noin 1/10 tai 2/10 akun painetusta Ah (ampeeritunnista) arvosta. Jos akun nimellisarvo on 100 Ah, sen latausvirran (ampeerin) suositellaan olevan vähintään 100/10 = 10 ampeeria tai (100 x 2) / 10 = 200/10 = 20 ampeeria, tämän luvun tulisi olla ei saa nostaa mieluiten terveiden olosuhteiden ylläpitämiseksi akulle.

Kuitenkin Li-ionille tai Lipo-paristot kriteeri on täysin erilainen, näiden akkujen latausnopeus voi olla yhtä korkea kuin niiden Ah-nopeus, mikä tarkoittaa, että jos litiumioniakun AH-spesifikaatio on 2,2 Ah, on mahdollista ladata se samalla tasolla kuin 2,2 ampeerilla korko Täällä sinun ei tarvitse jakaa mitään eikä suostua minkäänlaisiin laskelmiin.

A. Toteuttamiseksi jatkuva virta LM338: sta tulee jälleen hyödyllinen ja se voidaan määrittää saavuttamaan parametri suurella tarkkuudella.

Alla olevat piirit osoittavat, kuinka IC voidaan konfiguroida nykyisen ohjatun akkulaturin toteuttamiseksi.

Varmista tutustu tähän artikkeliin joka tarjoaa erinomaisen ja erittäin muokattavan akkulaturi-piirin.

Kaavio CC- ja CV-ohjatulle akkulaturille

Kuten edellisessä osassa todettiin, jos syöttöverkkosi on melko vakio, voit jättää huomioimatta oikeanpuoleisen LM338-osan ja yksinkertaisesti käyttää vasemman puolen virranrajoitinpiiriä joko muuntajan tai SMPS: n kanssa, kuten alla on esitetty:

Edellä olevassa suunnittelussa muuntajajännite voidaan mitoittaa akun jännitetasolla, mutta tasaamisen jälkeen se saattaa tuottaa hieman yli määritetyn akun latausjännitteen.

Tämä ongelma voidaan jättää huomiotta, koska liitetty virranhallintatoiminto pakottaa jännitteen upottamaan ylijännitteen automaattisesti turvalliseen akun latausjännitetasoon.

R1 voidaan räätälöidä tarpeiden mukaan noudattamalla annettuja ohjeita TÄSSÄ

Diodit on luokiteltava asianmukaisesti latausvirrasta riippuen, ja niiden tulisi mieluiten olla paljon korkeampia kuin määritetty latausvirran taso.

Virran mukauttaminen akun lataamista varten

Edellä mainituissa piireissä viitattu IC LM338 on mitoitettu käsittelemään enintään 5 ampeeria, mikä tekee siitä sopivan vain 50 AH: n akuille, mutta sinulla voi olla paljon korkeampia nimellisparistoja, jotka ovat luokkaa 100 AH, 200 AH tai jopa 500 AH .

Nämä saattavat vaatia lataamista vastaavilla korkeammilla virtanopeuksilla, joista yksi LM338 ei välttämättä riitä.

Tämän korjaamiseksi voidaan päivittää tai parantaa IC: tä useammalla IC: llä rinnakkain, kuten seuraavassa esimerkkiartikkelissa on esitetty:

25 ampeerin laturi

Yllä olevassa esimerkissä kokoonpano näyttää hieman monimutkaiselta opampin sisällyttämisen takia, mutta pieni nokkelu osoittaa, että itse asiassa IC: t voidaan lisätä suoraan rinnakkain nykyisen lähdön kertomista varten, edellyttäen että kaikki IC: t on asennettu yhteisen jäähdytyselementin päälle , katso alla oleva kaavio:

Mikä tahansa määrä IC: itä voidaan lisätä näytetyssä muodossa halutun virtarajan saavuttamiseksi, mutta kaksi asiaa on kuitenkin varmistettava, jotta saat optimaalisen vastauksen suunnittelusta:

Kaikki IC: t on asennettava yhteisen jäähdytyselementin päälle, ja kaikki virranrajoitinvastukset (R1) on kiinnitettävä tarkalleen vastaavalla arvolla, molempia parametreja tarvitaan tasaisen lämmönjaon mahdollistamiseksi IC: n välillä ja siten tasaisen virran jakautumisen välillä liitetyn akun lähtö.

Toistaiseksi olemme oppineet vakiojännitteen ja vakiovirran mukauttamisesta tietylle akkulaturisovellukselle.

Kuitenkin ilman automaattista virrankatkaisua akkulaturi voi olla vain puutteellinen ja melko vaarallinen.

“555 ajastin led -vilkkupiiri ”

Toistaiseksi akun latauksessa oppaat opimme vakiojänniteparametrien mukauttamisen rakennettaessa akkulaturia. Seuraavissa osissa yritämme ymmärtää, kuinka täyden latauksen automaattinen katkaisu toteutetaan liitetyn akun turvallisen latauksen varmistamiseksi.

Auto-Cut 0ff: n lisääminen akkulaturiin

Tässä osiossa löydämme kuinka automaattinen virrankatkaisu voidaan lisätä akkuun laturi, joka on yksi tärkeimmistä piirteistä tällaisissa piireissä.

Yksinkertainen automaattinen katkaisuvaihe voidaan sisällyttää ja räätälöidä valittuun akkulaturipiiriin sisällyttämällä opamp-vertailija.

Opamp voidaan sijoittaa havaitsemaan nouseva akun jännite latauksen aikana ja katkaisemaan latausjännite heti, kun jännite saavuttaa akun täyden lataustason.

Olet ehkä jo nähnyt tämän toteutuksen useimmissa tähän blogiin tähän mennessä julkaistuissa automaattisissa laturipiireissä.

Käsite voidaan ymmärtää perusteellisesti seuraavan selityksen ja esitetyn piirin GIF-simulaation avulla:

HUOMAUTUS: Käytä lataustulona releen N / O-kosketinta näytetyn N / C: n sijaan. Tämä varmistaa, että rele ei sirinä ilman akkua. Varmista, että tämä toimii myös vaihtamalla tulonastat (2 ja 3) keskenään .

Edellä olevasta simulaatiovaikutuksesta voimme nähdä, että opamp on konfiguroitu akun jännite-anturiksi ylilatauskynnyksen havaitsemiseksi ja akun syötön katkaisemiseksi heti, kun tämä havaitaan.

Esiasetettu piirin nasta (+) on säädetty siten, että täydellä paristojännitteellä (tässä 14,2 V) nasta # 3 saa varjoa suuremman potentiaalin kuin IC: n nasta (-), joka on kiinnitetty vertailujännitteellä 4,7 V zener-diodilla.

Aikaisemmin selitetyt vakiojännite- ja vakiovirtalähteet on kytketty piiriin ja akkuun releen koskettimen kautta.

Aluksi syöttöjännite ja akku kytketään pois päältä piiristä.

Ensinnäkin tyhjentyneen akun saa liittää piiriin, heti kun tämä on tehty, opamp havaitsee potentiaalin, joka on pienempi (tässä oletetaan 10,5 V) kuin täysi lataustaso, ja tämän vuoksi PUNAINEN LED palaa , mikä osoittaa, että akku on täyden lataustason alapuolella.

Seuraavaksi 14,2 V: n tulolähde kytketään päälle.

Heti kun tämä on tehty, tulo uppoaa heti akun jännitteeseen ja saavuttaa 10,5 V: n tason.

Lataus alkaa nyt ja akku alkaa latautua.

Kun akun navan jännite kasvaa latauksen aikana, myös tapin (+) jännite kasvaa vastaavasti.

Ja kun akun jännite saavuttaa täyden tulotason, joka on 14,3 V: n taso, tappi (+) saavuttaa myös suhteellisesti 4,8 V: n, joka on vain korkeampi kuin nastan (-) jännite.

Tämä pakottaa opamp-tuotoksen välittömästi nousemaan.

PUNAINEN LED sammuu nyt ja vihreä LED syttyy osoittaen vaihtoa ja myös, että akku on ladattu täyteen.

“lyijyakkujen tyypit ”

Mitä tämän jälkeen voi tapahtua, ei kuitenkaan näy yllä olevassa simulaatiossa. Opimme sen seuraavalla selityksellä:

Heti kun rele laukeaa, akun navan jännite pyrkii nopeasti laskemaan ja palautumaan alemmalle tasolle, koska 12 V: n akku ei koskaan pidä tasaisesti 14 V: n tasoa ja yrittää saavuttaa noin 12,8 V: n merkin.

Tämän ehdon vuoksi nasta (+) jännite laskee jälleen nastan (-) asettaman viitetason alapuolelle, mikä taas kehottaa releä kytkeytymään pois päältä, ja latausprosessi aloitetaan uudelleen.

Tämä releen PÄÄLLE / POIS-kytkentä jatkaa pyöräilyä aiheuttaen ei-toivotun napsahtavan äänen releestä.

Tämän välttämiseksi on välttämätöntä lisätä hystereesi piiriin.

Tämä tehdään tuomalla suuriarvoinen vastus IC: n lähdön ja (+) nastan yli alla olevan kuvan mukaisesti:

Hystereesin lisääminen

Edellä mainitun lisäys osoitti hystereesi vastus estää releen värähtelyn PÄÄLLE / POIS kynnystasoilla ja lukitsee releen tietyn ajan (kunnes akun jännite laskee alle tämän vastuksen kestävän rajan).

Suurempiarvoiset vastukset tarjoavat matalammat lukitusjaksot, kun taas matalammat vastukset tarjoavat korkeamman hystereesin tai korkeamman lukitusajan.

Siten yllä olevasta keskustelusta voimme ymmärtää, kuinka kuka tahansa harrastaja voi suunnitella ja räätälöidä oikein konfiguroidun automaattisen akun katkaisupiirin haluamilleen akun latausominaisuuksille.

Katsotaan nyt, miltä koko akkulaturin muotoilu voi näyttää, mukaan lukien vakiojännite / virta, joka on asetettu yhdessä yllä olevan raja-arvon kanssa:

Joten tässä on valmis räätälöity akkulaturi-piiri, jota voidaan käyttää minkä tahansa halutun akun lataamiseen sen asettamisen jälkeen, kuten koko opetusohjelmassa selitetään:

Opamp voi olla IC 741
Esiasetus = 10 k esiasetus
molemmat zener-diodit voivat olla = 4,7 V, 1/2 wattia
zener-vastus = 10k
LED- ja transistorivastukset voivat olla myös = 10k
Transistori = BC547
relediodi = 1N4007
rele = valitse vastaamaan akun jännitettä.

Kuinka ladata akku ilman mitään yllä olevista palveluista

Jos mietit, onko mahdollista ladata akku liittämättä mitään yllä mainituista monimutkaisista piireistä ja osista? Vastaus on kyllä, voit ladata minkä tahansa akun turvallisesti ja optimaalisesti, vaikka sinulla ei ole mitään edellä mainituista piireistä ja osista.

Ennen kuin jatkat, on tärkeää tietää muutamat tärkeät asiat, jotka akku vaatii latautumaan turvallisesti, ja asiat, jotka tekevät automaattisen katkaisun, vakiojännitteen ja vakiovirran parametrit niin tärkeiksi.

Nämä ominaisuudet ovat tärkeitä, kun haluat akun latautuvan erittäin tehokkaasti ja nopeasti. Tällaisissa tapauksissa haluat, että laturissasi on monia edistyneitä ominaisuuksia, kuten yllä ehdotettiin.

Jos kuitenkin olet valmis hyväksymään akun täyden lataustason, joka on hiukan optimaalista alhaisempi, ja jos haluat antaa muutaman tunnin enemmän latauksen päättymiseen, et varmasti tarvitsisi mitään suositelluista ominaisuuksista, kuten jatkuvaa virta, vakiojännite tai automaattinen katkaisu, voit unohtaa kaikki nämä.

Periaatteessa akkua ei tule ladata tarvikkeilla, joiden luokitus on korkeampi kuin akun painettu, se on niin yksinkertaista.

Oletetaan, että akun nimellisvirta on 12 V / 7 Ah, mieluiten sinun ei koskaan pidä ylittää täyttä latausnopeutta yli 14,4 V ja virtaa yli 7/10 = 0,7 ampeeria. Jos näitä kahta hintaa ylläpidetään oikein, voit olla varma, että akku on turvallisissa käsissä eikä koskaan vahingoitu missään olosuhteissa.

Siksi yllä mainittujen kriteerien varmistamiseksi ja akun lataamiseksi ilman monimutkaisia piirejä varmista, että käyttämäsi tulolähde on luokiteltu vastaavasti.

Esimerkiksi, jos lataat 12V / 7Ah-akkua, valitse muuntaja, joka tuottaa noin 14 V tasasuuntauksen ja suodatuksen jälkeen ja jonka virta on arviolta 0,7 ampeeria. Samaa sääntöä voidaan soveltaa myös muihin paristoihin, suhteellisesti.

Perusajatuksena on pitää latausparametrit hieman alhaisempia kuin suurin sallittu luokitus. Esimerkiksi 12 V: n akkua voidaan suositella lataamaan jopa 20% korkeammalle kuin tulostettu arvo, eli 12 x 20% = 2,4 V korkeampi kuin 12 V = 12 + 2,4 = 14,4 V.

Siksi varmista, että pidämme tämän hiukan alhaisemmalla 14 V: lla, joka ei välttämättä lataa akkua optimaalisessa pisteessään, mutta on vain hyvä mihin tahansa. Itse arvon pitäminen hieman alhaisempana pidentää akun käyttöikää ja sallii paljon enemmän lataus- / purkausjaksoja pitkässä juoksussa.

Vastaavasti pitämällä latausvirta 1/10-osassa tulostetusta Ah-arvosta varmistetaan, että akku ladataan mahdollisimman pienellä rasituksella ja häviöllä, mikä pidentää akun käyttöikää.

Viimeinen asennus

akun laturin peruspiiri muuntajaa ja tasasuuntaajaa käyttäen

Yllä esitettyä yksinkertaista asetusta voidaan käyttää yleisesti minkä tahansa akun lataamiseen turvallisesti ja optimaalisesti, mikäli annat riittävän latausaikaa tai kunnes ampeerimittarin neula putoaa melkein nollaan.