Faça este circuito rápido de carregador de bateria

Um circuito rápido de carregador de bateria carrega uma bateria com uma velocidade aprimorada, de forma que ela carrega em menos tempo que o período especificado. Isso geralmente é feito através da otimização ou controle da corrente de passo.

Enquanto procurava por um circuito de carregador rápido que carregasse rapidamente uma bateria, deparei-me com alguns designs que eram não apenas inúteis, mas também enganosos. Parecia que os autores interessados ​​não tinham idéia de como deveria ser um carregador rápido.

objetivo

O principal objetivo aqui é conseguir um carregamento rápido em baterias de chumbo-ácido sem causar danos às células.

Normalmente, em temperaturas atmosféricas de 25 graus Celsius, uma bateria de chumbo-ácido deve carregar a uma taxa de C / 10, o que levaria pelo menos 12 a 14 horas para que a bateria fosse totalmente carregada. Aqui C = Ah valor da bateria

O objetivo do conceito apresentado aqui é tornar esse processo 50% mais rápido e permitir que a carga termine em 8 horas.

Observe que um O circuito baseado no LM338 não pode ser usado para aumentar a velocidade de carregamento de uma bateriaEmbora seja um ótimo IC regulador de tensão, melhorar a velocidade de carregamento requer uma mudança especial na corrente que não pode ser feita usando apenas um IC LM338.

O conceito de circuito

Quando falamos sobre como carregar uma bateria rapidamente, estamos obviamente interessados ​​em implementá-la com baterias de chumbo-ácido, pois são as que são amplamente usadas em quase todas as aplicações gerais.


O ponto principal das baterias de chumbo-ácido é que elas não podem ser forçadas a carregar rapidamente, a menos que o design do carregador incorpore um circuito automático “inteligente”.

Obviamente, com uma bateria de íon de lítio, isso se torna bastante fácil aplicando a dose total da alta corrente especificada e cortando-a assim que atinge o nível de carga total.

No entanto, as operações acima podem ser fatais se executadas com uma bateria de chumbo-ácido, uma vez que as baterias de LA não são projetadas para aceitar carga continuamente em altos níveis de corrente.

Portanto, para pressionar a corrente rapidamente, essas baterias devem ser carregadas em um nível escalonado, onde a bateria descarregada é inicialmente aplicada a uma alta taxa de C1, gradualmente reduzida para C / 10 e, finalmente, um nível de Carga lenta à medida que a bateria se aproxima de uma carga completa através de seus terminais. O curso pode incluir um mínimo de 3 a 4 etapas para garantir o máximo “conforto” e segurança para a vida útil da bateria.

Como este carregador de bateria de 4 etapas funciona

Para implementar um circuito de carregador rápido de 4 etapas, empregamos aqui o versátil LM324 para detectar diferentes níveis de tensão.

As 4 etapas incluem:

1) Carga em massa atual alta
2) Carga a granel atual moderada
3) Carga de absorção
4) carga flutuante

O diagrama a seguir mostra como o LM324 IC pode ser conectado como um monitor de tensão da bateria em quatro etapas e um circuito de corte.

Diagrama de circuito

CONECTE UM LED DA SÉRIE A R1, R2, R3, R4, CADA UM PARA OBTER UMA LEITURA SINCRÔNICA DO ESTADO DA CARGA DA BATERIA. INICIALMENTE, TODOS OS LEDS LIGARÃO INDICANDO A CORRENTE MÁXIMA, ENTÃO OS LEDS DESLIGARÃO UM A UM ATÉ QUE APENAS O LED A4 CONTINUA INDICANDO A CARGA DE FLUTUANTE E A BATERIA CARREGADA INTEIRAMENTE.

O IC LM324 é um IC de quatro opamp cujos quatro opamps são usados ​​para a comutação seqüencial planejada dos níveis de corrente de saída.

Os procedimentos são muito fáceis de entender. Os opamps A1 a A2 são otimizados para mudar em diferentes níveis de voltagem durante o carregamento escalonado da bateria conectada.

Todas as entradas não inversoras dos opamps são referenciadas ao terra pela tensão zener.

As entradas de reversão estão ligadas à alimentação positiva do circuito através das predefinições correspondentes.

Se assumirmos que a bateria é uma bateria de 12V com um nível de descarga de 11V, P1 pode ser configurado para que o relé simplesmente dispare quando a tensão da bateria atinge 12V, P2 pode ser ajustado para liberar o relé para 12,5. V, P3 pode ser feito da mesma forma em 13,5V e, finalmente, P4 pode ser configurado para responder ao nível de carga total da bateria de 14,3V.

Rx, Ry, Rz têm os mesmos valores e são otimizados para fornecer à bateria a quantidade necessária de corrente durante diferentes níveis de tensão de carga.

O valor pode ser definido para que cada indutor permita uma taxa de passagem atual que pode ser 1/10 da bateria AH.

Pode ser determinado usando a lei de ohm:

R = I / V

Os valores de Rx, sozinho ou Rx, juntos, podem ser dimensionados um pouco diferente para permitir relativamente mais corrente à bateria durante os estágios iniciais, com base na preferência individual, e é modificável.

Como o circuito responde quando ligado

Depois de conectar a bateria descarregada através dos terminais mostrados quando a energia está conectada:

Todas as entradas opamp inversoras apresentam níveis de tensão correspondentemente inferiores ao nível de referência de tensão zener.

Isso faz com que todas as saídas de opamp subam alto e ativa os relés RL / 1 a RL / 4.

Na situação acima, a tensão de alimentação total da entrada é direcionada para a bateria através dos contatos de E / S do RL1.

A bateria descarregada agora começa a carregar a uma taxa de corrente relativamente alta e carrega rapidamente até um nível acima do nível descarregado até que a tensão definida em P1 exceda a referência zener.

O acima força A1 a desativar T1 / RL1.

A bateria está agora impedida de obter corrente de suprimento total, mas continua a carregar com os resistores paralelos criados por Rx, Ry, Rz através dos contatos de relé correspondentes.

Isso garante que a bateria seja carregada até o próximo nível de corrente mais alto, determinado pelos três valores líquidos do indutor paralelo (resistores).

À medida que a bateria carrega mais, A2 é desligado no próximo nível de tensão predeterminado, desliga Rx e ativa Ry, Rz apenas com a corrente de carga esperada para a bateria. Isso garante que o nível do amplificador seja correspondentemente reduzido para a bateria.

Seguindo os procedimentos conforme a bateria é carregada até o próximo nível calculado mais alto, A3 é desligado, permitindo que apenas Rz mantenha o nível de corrente ideal necessário para a bateria, até que ela esteja totalmente carregada.

Quando isso acontece, A4 finalmente é desligado, certificando-se de que a bateria esteja completamente desligada após atingir a carga completa necessária na velocidade rápida especificada.

O método de carregamento da bateria em quatro etapas acima garante um carregamento rápido sem danificar a configuração interna da bateria e garante que a carga atinja pelo menos 95%.

Rx, Ty, Rz podem ser substituídos por resistores de enrolamento de fio equivalentes; no entanto, isso significaria dissipação de calor deles em comparação com contrapartes indutivas.

Normalmente, uma bateria de chumbo-ácido precisa ser carregada por aproximadamente 10 a 14 horas para permitir que pelo menos 90% da carga se acumule. Com o rápido circuito acima do carregador de bateria, o mesmo pode ser feito dentro de 5 horas, 50% mais rápido.

Lista de peças

R1 — R5 = 10k
P1 — P4 = 10k predefinições
T1 — T4 = BC547
RL / 1 — RL / 4 = SPDT 12V relés 10 ampères classificação de contato
D1 — D4 = 1N4007
Z1 = 6V, diodo zener de 1/2 watt
A1 — A4 = LM324 IC

Layout de PCB

Este é o design original da placa de circuito impresso, do lado da pista, os resistores de alta potência não estão incluídos no design da placa de circuito impresso.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

Status (Não Revisado)

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