מעגל מטען סוללות מגבר עם ניתוק אוטומטי

הפוסט דן בשני מעגלי מטען סוללות מנותקים אוטומטיים המבוססים על Opamp IC 741 ו- LM358, שאינם מדויקים רק עם תכונותיו אלא גם מאפשרים הגדרת טרחה מהירה ומהירה של גבולות הסף הגבוהים / נמוכים שלו.

את הרעיון ביקש מר ממדוח.

יעדי מעגל ודרישות

1. ברגע שאחבר את החשמל החיצוני באופן אוטומטי הוא ינתק את הסוללה ויספק את המערכת, בינתיים טעינת הסוללה.
2. הגנה מפני טעינת יתר (שנכללה בתכנון לעיל).
3. אינדיקציות טעינה נמוכות וסוללה מלאות (שכללו בתכנון לעיל).
4. כמו כן, אני לא יודע מה הנוסחה שתסייע כיצד לקבוע את המתח הנדרש על פני הסוללה שלי כדי להטעין אותה (הסוללה תחולץ ממחשבים ניידים ישנים. סך הכל יהיה 22 וולט עם 6 apms ללא עומס)
5. יתר על כן, אני לא יודע את הנוסחה המציינת כמה זמן הסוללה שלי תחזיק מעמד, וכיצד לחשב את הזמן אם אני רוצה שסוללה תחזיק לי שעתיים.
6. כמו כן, מאוורר המעבד יסופק גם על ידי המערכת. זה יהיה נהדר להוסיף גם את האפשרות של דימר, התוכנית המקורית שלי הייתה להשתנות בין 26-30 v ולא צריך הרבה יותר מזה.

תרשים מעגלים

הערה: אנא החלף את 10K בסדרה עם 1N4148, עם 1K

העיצוב

בכל מעגלי הבקר של מטען הסוללות הקודם שלי השתמשתי באמפ בודד לביצוע החיתוך האוטומטי של הטעינה המלאה, והשתמשתי בנגד היסטריזה להפעלת מתג הטעינה ברמה נמוכה עבור הסוללה המחוברת.

למרות זאת חישוב נגד היסטריה זה נכון להשגת שיקום מדויק ברמה נמוכה הופך מעט קשה ודורש מאמץ של ניסוי וטעייה שעלול לקחת זמן רב.

במעגל הבקר של מטען הסוללות הגבוה בעלות נמוכה המוצעת לעיל משולבים שני משווים אופמים במקום אחד שמפשט את הליכי ההגדרה ומפטר את המשתמש מההליכים הארוכים.

בהתייחס לאיור אנו יכולים לראות שתי אופציות מוגדרות כמשוואות לחישת מתח הסוללה ולפעולות הניתוק הנדרשות.

בהנחה שהסוללה היא סוללה של 12 וולט, ההגדרה הקבועה מראש של 10K של ה- Opamp A2 נמוכה מוגדרת כך שסיכת הפלט שלה מס '7 הופכת להיות הגיונית גבוהה כאשר מתח הסוללה פשוט חוצה את סימן 11V (סף פריקה תחתון), ואילו הגדרת ההגדרה הקבועה מראש של ה- Opamp A1 מותאמת כך. שההספק שלו עולה גבוה כאשר מתח הסוללה נוגע לסף הניתוק הגבוה יותר, נניח ב 14.3 וולט.

לכן ב 11 וולט, תפוקת ה- A1 נהיית חיובית אך בשל נוכחותה של דיודת 1N4148 חיובי זה נשאר לא יעיל ונחסם מלהמשיך הלאה לבסיס הטרנזיסטור.

הסוללה ממשיכה להיטען, עד שהיא מגיעה ל -14.3 וולט כאשר האופמפ העליון מפעיל את הממסר, ועוצר את אספקת הטעינה לסוללה.

המצב ננעל באופן מיידי בשל הכללת נגדי המשוב על פני סיכה מספר 1 וסיכה מס '3 של A1. הממסר נעול במצב זה כשהאספקה ​​מנותקת לחלוטין לסוללה.

הסוללה מתחילה כעת להתפרק באטיות דרך העומס המחובר עד שהיא מגיעה לרמת סף הפריקה התחתונה שלה ב 11V כאשר פלט A2 נאלץ להיות שלילי או אפס. כעת הדיודה ביציאה שלה הופכת מוטה קדימה ושוברת במהירות את התפס על ידי הארקת אות המשוב התפס בין הפינים המצוינים של A1.

עם פעולה זו הממסר מבוטל מייד ומשוחזר למצב N / C הראשוני שלו וזרם הטעינה שוב מתחיל לזרום לעבר הסוללה.

מעגל מטען סוללות גבוה עם Opamp זה יכול לשמש כמעגל DC UPS גם להבטחת אספקה ​​רציפה לעומס ללא קשר לנוכחות או היעדר הרשת ולקבלת אספקה ​​ללא הפרעה במהלך השימוש בה.

ניתן לרכוש את אספקת טעינת הקלט מאספקת חשמל מוסדרת כגון מעגל מתח קבוע משתנה זרם LM338 קבוע חיצונית.

כיצד להגדיר קביעות מוגדרות מראש

• תחילה שמור על משוב 1k / 1N4148 מנותק ממגבר ה- A1.
• הזז את המחוון הקבוע מראש של A1 לגובה הקרקע, והזז את המחוון הקבוע מראש של A2 לרמה החיובית.
• באמצעות ספק כוח משתנה, החל 14.2 וולט המהווה את רמת הטעינה המלאה עבור סוללת 12 וולט על פני נקודות 'הסוללה'.
• תוכלו למצוא את הממסר פעיל.
• כעת הזז לאט את הגדרת ה- A1 המוגדרת מראש לצד החיובי עד שהממסר פשוט יופסק.
• זה מגדיר את טעינת הטעינה המלאה.
• כעת חבר את ה- 1k / 1N4148 בחזרה כך שה- A1 תפס את הממסר במצב זה.
• כעת התאם את האספקה ​​המשתנה לאט לאט לגבול הפריקה התחתון של הסוללה, תמצא שהממסר ממשיך להישאר כבוי עקב תגובת המשוב שהוזכרה לעיל.
• התאם את ספק הכוח לרמת סף פריקת הסוללה התחתונה.
• לאחר מכן, התחל להזיז את קביעת ה- A2 המוגדרת מראש לכיוון הצד הקרקעי, עד שהופך את פלט A2 לאפס אשר שובר את תפס A1 ומפעיל את הממסר חזרה למצב טעינה.
• זה הכל, המעגל מוגדר במלואו עכשיו, אטום את ההגדרות הקבועות מראש במצב זה.

התשובות לשאלות נוספות אחרות בבקשה הן כמפורט תחת:

הנוסחה לחישוב מגבלת החיתוך המלאה היא:

דירוג מתח הסוללה + 20%, לדוגמא 20% מ- 12 וולט הוא 2.4, אז 12 + 2.4 = 14.4 וולט הוא מתח הניתוק המלא של סוללת 12 וולט.

כדי לדעת את זמן הגיבוי של הסוללה ניתן להשתמש בנוסחה הבאה, מה שמקנה לכם את זמן הגיבוי המשוער של הסוללה.

גיבוי = 0.7 (Ah / עומס זרם)

תכנון חלופי נוסף לייצור מעגל מטען סוללות אוטומטי מעל / תחת טעינה באמצעות שני מגברי אופ, ניתן להלן:

איך זה עובד

בהנחה שאין מחובר לסוללה, מגע הממסר נמצא במצב N / C. לכן כאשר ההפעלה מופעלת, מעגל המגבר אופ אינו מסוגל להתחבר ולהישאר פעיל.

כעת, נניח שסוללה פרוקה מחוברת על פני הנקודה המצוינת, מעגל המגבר ה op מופעל באמצעות הסוללה. מכיוון שהסוללה ברמה פרוקה, היא יוצרת פוטנציאל נמוך בכניסה (-) של מגבר ההסברה העליון, שעשוי להיות פחות מהסיכה (+).

בשל כך, תפוקת המגברים העליונה עולה גבוה. הטרנזיסטור והממסר מפעילים, ומגעי הממסר עוברים מ- N / C ל- N / O. זה מחבר כעת את הסוללה עם ספק כוח הכניסה, והיא מתחילה להיטען.

ברגע שהסוללה נטענת במלואה, הפוטנציאל בסיכה (-) של מגבר ה- OP העליון הופך גבוה יותר מכניסת ה- (+) שלה, מה שגורם לסיכת הפלט של המגבר ה- OP העליון להיות נמוך. זה מכבה באופן מיידי את הטרנזיסטור ואת הממסר.

הסוללה מנותקת כעת מאספקת הטעינה.

דיודת 1N4148 על פני (+) ופלט מגברי המגבר העליונים נועלים כך שגם אם הסוללה מתחילה להישמט אין לה כל השפעה על קונוס הממסר.

עם זאת, נניח שהסוללה לא מוסרת מסופי המטען, ועומס מחובר אליה כך שיתחיל להתפרק.

כאשר הסוללה מתרוקנת מתחת למפלס התחתון הרצוי, הפוטנציאל בסיכה (-) של מגבר ההפעלה התחתון יורד מפין הכניסה (+) שלה. זה גורם באופן מיידי לפלט של מגבר ההפעלה התחתון להגיע גבוה, אשר פוגע בסיכה 3 של המגבר העליון. זה שובר את התפס באופן מיידי ומפעיל את הטרנזיסטור ואת הממסר כדי להתחיל את תהליך הטעינה שוב.

עיצוב PCB

הוספת שלב בקרה נוכחי

ניתן לשדרג את שני העיצובים הנ'ל עם בקרת זרם על ידי הוספת מודול בקרת זרם מבוסס MOSFET, כמוצג להלן:

R2 = 0.6 / זרם טעינה

הוספת מגן קוטביות הפוך

ניתן לכלול הגנה על קוטביות הפוכה לעיצובים שלמעלה על ידי הוספת דיודה בסדרה עם המסוף החיובי של הסוללה. הקתודה תעבור למסוף החיובי לסוללה ואנודה לקו החיובי של המגבר.

אנא ודא שחבר נגד 100 אוהם על פני דיודה זו, אחרת המעגל לא יזמן את תהליך הטעינה.

הסרת הממסר

בתכנון מטען הסוללות המבוסס על אופמפ הראשון, ייתכן שיהיה אפשר לחסל את הממסר ולהפעיל את תהליך הטעינה באמצעות טרנזיסטורים במצב מוצק, כפי שמוצג בתרשים הבא:

איך עובד המעגל

• נניח שהגדרת קבועה מראש של A2 מותאמת לסף 10 וולט, וקביעה מוגדרת מראש של A1 מותאמת לסף של 14 וולט.
• נניח ואנחנו מחברים סוללה שנפרקת בשלב ביניים של 11 וולט.
• במתח זה pin2 של A1 יהיה מתחת לפוטנציאל הייחוס שלו pin3, לפי ההגדרה של pin5 מוגדר מראש.
• זה יביא לכך שסיכת הפלט 1 של A1 תהיה גבוהה ותפעיל את הטרנזיסטור BC547 ואת TIP32.
• כעת הסוללה תתחיל להיטען באמצעות TIP32, עד שמתח המסוף יגיע ל -14 וולט.
• לפי 14 וולט, לפי ההגדרה של ההגדרה הקבועה העליונה, pin2 של A1 יעלה גבוה יותר מהסיכה 3 שלו, ויגרום לפלט להיות נמוך.
• זה יכבה באופן מיידי את הטרנזיסטורים ויעצור את תהליך הטעינה.
• הפעולה הנ'ל תפסיק גם את מגבר ה- Op A1 דרך ה- 1k / 1N4148 כך שגם אם מתח הסוללה יירד לרמת SoC של 13 V, ה- A1 ימשיך להחזיק את פלט pin1 נמוך.
• לאחר מכן, כאשר הסוללה מתחילה להתפרק באמצעות עומס פלט, מתח המסוף שלה מתחיל לרדת, עד שהיא צנחה ל -9.9 וולט.
• ברמה זו, לפי ההגדרה של ההגדרה הקבועה התחתונה התחתונה, pin5 של A2 יירד מתחת ל- pin6 שלו, מה שגורם ל- pin7 של הפלט שלו להיות נמוך.
• הנמוך הזה ב- pin7 של A2 ימשוך את pin2 של A1 לכמעט 0 V, כך שכעת pin3 של A1 הופך גבוה יותר מה- pin2 שלו.
• זה ישבור מיד את תפס A1, והפלט של A1 שוב יהפוך לגבוה, מה שיאפשר לטרנזיסטור להפעיל ולהתחיל את תהליך הטעינה.
• כאשר הסוללה מגיעה ל -14 וולט, התהליך יחזור על המחזור שוב