Neste post, aprendemos como construir um circuito de proteção contra descarga profunda de bateria que pode ser usado para proteger qualquer tipo de bateria contra descarga excessiva por meio de uma carga conectada.
Normalmente, estamos preocupados principalmente com a carga da bateria e esquecemos uma situação em que a bateria pode ser descarregada pela carga. Embora a sobrecarga de uma bateria possa ser prejudicial à saúde da bateria e as medidas apropriadas devam ser incorporadas, uma descarga excessiva ou uma descarga profunda também podem ser igualmente perigosas para a saúde da bateria.
Nos parágrafos a seguir, discutiremos um projeto muito simples para desligar a bateria da carga, assim que a tensão da bateria atingir o estado crítico de descarga profunda.
O circuito é totalmente de estado sólido e usa apenas transistores para a comutação, eliminando assim a necessidade de relés volumosos.
Especificações do circuito
A ideia foi realmente solicitada por um dos dedicados leitores deste blog, o Sr. Saurav, conforme explicado abaixo:
Procurando algumas idéias/ajuda/sugestões. Eu instalei um sistema solar off grid de 2,2 kw, usando painéis solares de tear, bateria excide e inversor solar excide. O inversor tem essa prioridade de pré-configuração, primeiro solar, depois grade, última bateria. Eu desconectei a fonte de alimentação do inversor, então para mim é solar e depois bateria. Para esta configuração geral, adicionei uma ACCL com grade como secundária.
Então, à noite, sempre que não há energia solar e a bateria está sem carga, ela volta à energia da rede.
Esta configuração tem um problema. O ACCL muda para a rede elétrica à noite, quando a bateria está completamente descarregada ou totalmente descarregada e é isso que eu não quero.
Eu quero desligar a energia da bateria, quando a bateria tiver 20% de energia restante ou a bateria estiver em uma determinada voltagem. Dessa forma, a duração da bateria pode ser melhor.
Isso é algo factível? Temos algo prontamente disponível para isso? Ou precisamos construir algo para isso?
O design
O projeto do circuito para o circuito de proteção contra descarga profunda da bateria proposto pode ser visto no diagrama a seguir:
Como pode ser visto, o circuito possui muitos componentes, e seu funcionamento pode ser entendido através dos seguintes pontos:
Existem alguns transistores de potência acoplados entre si, onde a base do transistor TIP36 forma a carga do coletor dos transistores TIP122.
A base do TIP122 é polarizada através de uma rede resistor/diodo zener, onde o diodo zener ZY determina a tensão de corte para o TIP122.
A tensão do diodo zener é selecionada de modo que corresponda ao valor crítico de baixa tensão da bateria, ou a qualquer valor no qual a drenagem da bateria pela carga deva ser interrompida.
Enquanto a tensão da bateria permanecer acima da tensão zener, ou a tensão na qual o corte precisa acontecer, o diodo zener continua conduzindo o que, por sua vez, mantém o TIP122 no modo de condução.
Com o TIP122 conduzindo o TIP36 obtém a corrente de base necessária e também conduz e permite que a corrente da bateria passe para a carga.
No entanto, no momento em que as tensões da bateria atingem ou caem abaixo da tensão zener, que também é o nível de tensão de descarga profunda, faz com que o diodo zener pare de conduzir.
Quando o diodo zener para de conduzir, a tensão de base TIP122 é cortada e desliga.
Com o TIP122 agora desligado, o TIP36 não consegue obter sua corrente de polarização de base e também desliga desligando a corrente da bateria para a carga.
O procedimento evita efetivamente que a bateria se esgote e se esgote abaixo de seu nível de descarga profunda.
A carga indicada pode ser qualquer carga especificada, como um inversor, um motor, uma lâmpada LED etc.
Como selecionar o diodo Zener
O diodo zener decide em qual tensão a bateria precisa cortar da carga. Portanto, a tensão do zener deve ser aproximadamente igual à tensão da bateria na qual o corte precisa acontecer.
Por exemplo, se para uma bateria de 12 V, o valor de corte de descarga profunda for 10 V, então o valor ZY do diodo zener também pode ser selecionado para ser 10 V / 1/2 watt.
Usando um MOSFET
O TIP36 indicado pode fornecer uma corrente máxima de 10 amperes à carga. Para corrente mais alta, o TIP36 pode ser substituído por um MOSFET de canal P, como o MTP50P03HDL, que é classificado para lidar com pelo menos 30 amperes de corrente.
Quando um MOSFET é usado no lugar do BJT TIP36, o resistor de 50 ohms pode ser substituído por um resistor de 1K ou um resistor de 10K, e o TIP122 pode ser substituído por um BC547.
Adicionando um carregador de bateria com um único transistor
Os conceitos discutidos acima são usados para lidar com a situação de descarga excessiva de uma bateria conectada. No entanto, se você quiser que o circuito acima também tenha seu próprio carregador de bateria, o circuito a seguir pode ser usado para o processo de forma eficaz.
Aqui podemos ver um estágio de transistor no lado direito do projeto, que é configurado como um seguidor de emissor. O transistor é um 2N6284, que é classificado para fornecer pelo menos 10 amperes de corrente à bateria, o que significa que é capaz de carregar até mesmo uma bateria de 100 Ah com eficiência.
Como o transistor é um transistor Darlington e configurado como seguidor de emissor, a tensão em seu emissor sempre ficará atrás de sua tensão base em 1 V ou 1,2 V.
O diodo zener deve ser cuidadosamente selecionado para compensar a queda do emissor de 1,2 V, fornecendo um potencial na base que pode ser 1,2 V maior que a tensão de emissor necessária.
Como o circuito é projetado para carregar uma bateria de 12 V, a tensão de carga total no emissor desse transistor deve ser em torno de 14,1 V. Isso implica que a tensão de base do transistor deve ser 1,2 V maior que a do emissor, o que equivale a um valor de cerca de 15,2 V a 15,3 V.
É exatamente por isso que o zener deve ser classificado na tensão especificada acima para gerar uma constante de 14,1 V no lado do emissor e através da bateria de 12 V conectada.
Ao carregar a bateria quando a tensão do terminal da bateria atinge o valor de 14,1 V, ele reverte o emissor do 2N6284, que desliga a condução do transistor, interrompendo assim qualquer carregamento adicional da bateria, e a bateria é protegida contra sobrecarga .
O circuito mostrado acima implementa assim um procedimento 2 em 1 para evitar a descarga profunda da bateria e também o carregamento excessivo através do uso de apenas alguns transistores, e ainda é capaz de controlar uma bateria que pode ser tão grande quanto uma bateria de 12 V 100 Ah .
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FONTE
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