A postagem explica um circuito de carregador de bateria acionado por SCR simples, mas preciso, que pode ser usado efetivamente para carregar todos os tipos de bateria, incluindo bateria de chumbo-ácido, bancos de baterias Ni-Cd, bateria Li-Ion, etc.
Este carregador SCR pode ser visto implementado na maioria das oficinas de automóveis, e é muito popular entre os mecânicos de automóveis, devido às características de alta confiabilidade e baixa manutenção desta unidade.
Principais características
Como os SCRs são usados, o ponto de corte de carga total é nítido e preciso do que os sistemas de carregador de bateria baseados em transistor.
Dois SCRs são usados neste projeto, um é um SCR de alta potência que carrega a bateria fornecendo a corrente necessária, enquanto o outro SCR de baixa potência monitora o nível de tensão da bateria e corta o fornecimento de porta para o SCR de potência conforme assim que a tensão da bateria atingir o nível de carga total.
Como os SCRs estão disponíveis até 1000 amperes de alcance, o carregador de bateria não tem nenhuma limitação de alcance, e quase qualquer bateria com níveis mais altos pode ser usada com este circuito de carregador.
Sendo completamente estado sólido por natureza, o carregador de bateria SCR não tem nenhum desgaste em comparação com os carregadores de bateria baseados em relé, cujos contatos passam continuamente por faíscas e degradação até que o relé esteja desgastado e com defeito. Mas não há problemas com esses sistemas SCR, pois esses dispositivos são muito duradouros e podem ser usados infinitamente.
Vantagens do carregador de bateria SCR
Conforme discutido acima, um projeto baseado em SCR pode ter as seguintes vantagens sobre os outros tipos convencionais de carregadores de bateria:
- Praticamente sem desgaste, portanto, maior tempo de vida útil
- Os SCRs estão disponíveis com faixas de corrente extremas, portanto, qualquer bateria de 1000 mAh a 1000 Ah pode ser usada.
- Grande dissipador de calor pode ser aparafusado para um trabalho eficiente devido à facilidade de aparafusamento do dissipador de calor
- Pode ser acionado com tensão de porta tão baixa quanto 2 V
- Mais barato e compacto que MOSFETs e relés
- Vida útil de comutação ON/OFF confiável e infinita, devido às características internas robustas
- Fácil de usar e configurar
Descrição do circuito
Referindo-se ao circuito do carregador de bateria SCR de alta potência mostrado abaixo, o funcionamento principal pode ser entendido com os seguintes pontos:
Um transformador de derivação central é usado como fonte de energia para carregar a bateria. Ele deve ser adequadamente classificado para lidar com a corrente de carregamento da bateria. De preferência para bateria de chumbo-ácido a capacidade de corrente do transformador deve ser de 10 a 8 vezes menor que o valor Ah da bateria. Portanto, para uma bateria de 100 Ah, o transformador deve ser de 12 amperes, para uma bateria de 500 Ah, isso pode ser classificado em 60 amperes e assim por diante. A CA reduzida da bateria é retificada em onda completa usando diodos D1, D2.
Você não pode ver nenhum capacitor de filtro usado após os diodos por dois motivos:
- Se DC limpo for usado, o SCR1 ficará permanentemente travado e não poderá ser cortado removendo sua polarização de porta
- A bateria geralmente não precisa de DC suave para carregar, tudo bem desde que a corrente de carga seja DC, com corrente constante e corte de carga total.
Quando a alimentação é ligada, o capacitor C1 garante que aterra a porta SCR2 e inibe a condução, independentemente da tensão da bateria.
Com o interruptor SCR2 desligado, o DC do D1/D2 alcança facilmente a porta SCR1 e o aciona.
O SCR1 agora começa a fornecer a tensão e a corrente de carga para a bateria conectada através de seu cátodo e terra.
Toda a tensão de alimentação do transformador agora cai e se estabiliza no nível de descarga da bateria. Isso acontece porque a corrente do transformador é 10 vezes menor que o valor Ah da bateria, o que o força a cair para o nível de descarga da bateria. Portanto, se o nível inicial de descarga da bateria fosse de 11 V, a CC do transformador também cairia para 11 V e aumentaria lentamente à medida que a bateria fosse carregada gradualmente pelo SCR1
Uma rede divisora resistiva construída usando R1/R5, agora começa a monitorar a tensão da bateria. C1 agora atua como um capacitor de filtro para estabilizar a entrada da porta para o SCR2 através do divisor resistivo acima.
Inicialmente, a predefinição R1 é definida de forma que o SCR2 apenas LIGUE quando a bateria conectada atingir seu nível de carga total. Por exemplo, para uma bateria de 12 V, R1 pode ser ajustado de tal forma que o ZD1 zener na porta de SCR2 apenas comece a conduzir quando a tensão da bateria atingir cerca de 14,3 V, de modo que SCR2 seja capaz de disparar em torno de 14,3 V, e corte a alimentação da porta SCR1.
Portanto, à medida que a bateria carrega e atinge o valor predeterminado, a tensão em C1 é suficientemente alta para permitir que o zener ZD1 conduza. Isso, por sua vez, faz com que o SCR2 dispare, o que puxa a tensão da porta do SCR1 para o terra, inibindo a polarização da porta.
O SCR2 entra em modo de travamento permanente, pois sua porta possui um capacitor de filtro na forma de C1, portanto, é capaz de obter a CC pura necessária para o propósito de travamento.
A situação acima faz com que o SCR1 desligue e corte a corrente de carregamento da bateria.
Depois disso, devido à ausência de uma tensão de carregamento, a tensão da bateria começa a cair lentamente até atingir o estado de carga estável (SoC), que pode ser em torno de 12,6 V a 12,8 V para uma bateria de 12 V totalmente carregada.
Como o SCR2 está travado, a queda da tensão da bateria para seu nível de SoC não causa nenhuma diferença na situação de desligamento do carregador.
O circuito do carregador SCR permanece nesta condição infinitamente até que a bateria seja removida ou a alimentação de entrada seja DESLIGADA e LIGADA novamente para um novo ciclo.
Projeto PCB
O design completo do PCB, juntamente com a sobreposição de componentes, pode ser visto na imagem a seguir.
Como definir
O circuito do carregador SCR pode ser configurado para a ação de corte de carga total, conforme explicado nos seguintes pontos:
- Conecte uma bateria parcialmente descarregada ao circuito.
- Conecte um amperímetro com a classificação apropriada nos pontos indicados.
- Conecte um voltímetro na bateria, ajustado na faixa apropriada.
- Agora, ligue a energia, para que a bateria comece a ser carregada através do SCR1.
- Quando você encontrar a leitura do amperímetro quase zero e a leitura do voltímetro quase atingindo o nível de carga total, comece a ajustar a predefinição R1 até que o SCR1 seja cortado.
- Para fins de indicação, um LED VERMELHO pode ser conectado em série com R4.
- Durante o ajuste assim que este LED começar a acender, o SCR2 pode ser considerado LIGADO e o SCR1 DESLIGADO.
- A configuração do circuito do carregador de bateria de alta potência SCR está concluída.
- Agora você pode tentar implementar o carregador com uma nova bateria descarregada e testemunhar o processo de desligamento automático no nível de limite de bateria cheio definido.
Carregador SCR com corrente de gotejamento
O próximo circuito de carregador de bateria baseado em SCR é um carregador de gotejamento onde a corrente de saída cai à medida que a tensão da bateria aumenta. Parece bom, hein? À medida que a bateria carrega até o nível máximo de carga total, a taxa de carregamento é automaticamente minimizada. Vá com um transformador de 12,6 volts, eficaz em fornecer 3 a 5 amperes.
Durante o tempo em que a bateria obtém a corrente de carga máxima, o resistor R1 e o diodo D1 ligam o SCR1 para que seja capaz de fornecer a corrente total à bateria. Você pode descobrir que a tensão sobre R6 e R3 é bastante baixa, o que faz com que D2 pare de conduzir; desligando o SCR2.
A tensão a partir da qual o SCR2 é capaz de acionar o ON é definida pelo potenciômetro R6. Quando D2 começa a transferir a corrente da porta para SCR2, ele liga, fazendo com que o diodo D1 fique inversamente polarizado. A tensão para D1, que é puxada por meio de R1, cai para praticamente zero. Isso impede a ativação do SCR1. Os resultados em uma taxa de corrente lenta e o ângulo de disparo do SCR1 são minimizados à medida que a tensão do terminal da bateria aumenta.
Você pode experimentar um resistor limitador, para alterar a taxa de carregamento
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FONTE
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