Bu web sitesinde çeşitli pil şarj cihazı devreleri tasarladım ve yayınladım, ancak okuyucular, bireysel uygulamaları için doğru pil şarj devresini seçerken genellikle kafaları karışıyor. Ve okuyucuların her birine, verilen pil şarj devresini kendi özel ihtiyaçları için nasıl özelleştireceklerini açıkça açıklamam gerekiyor.

Zaman zaman her okuyucuya açıklamam gereken şeyle aynı olduğu için bu oldukça zaman alıcı hale geliyor.

Bu beni, açıklamaya çalıştığım bu yazıyı yayınlamaya zorladı. standart pil şarj cihazı gerilim, akım, otomatik kesme veya yarı otomatik işlemler açısından bireysel tercihlere uyacak şekilde çeşitli şekillerde tasarlayın ve özelleştirin.

Pilin Doğru Şekilde Şarj Edilmesi Çok Önemlidir

Optimum ve güvenli bir şekilde şarj olmak için tüm pillerin gerektirdiği üç temel parametre şunlardır:

Sabit voltaj.
Sabit Akım.
Otomatik kesme.

Yani temelde bunlar, bir pili başarıyla şarj etmek için uygulanması gereken üç temel şeydir ve ayrıca pilin ömrünün bu süreçte etkilenmemesini sağlamaktır.

Birkaç gelişmiş ve isteğe bağlı koşul şunlardır:

Termal yönetim.

ve Adım şarj .

Yukarıdaki iki kriter özellikle şunlar için önerilir: Li-ion piller bunlar kurşun asitli aküler için çok önemli olmasa da (her ne kadar 'aynı şekilde uygulamada herhangi bir zarar olmasa da)

Yukarıdaki koşulları adım adım çözelim ve aşağıdaki talimatlara göre gereksinimleri nasıl özelleştirebileceğini görelim:

Sabit Gerilimin Önemi:

Tüm pillerin, yazdırılan pil voltajından yaklaşık% 17 ila 18 daha yüksek olabilecek bir voltajda şarj edilmesi önerilir ve bu düzey çok fazla artırılmamalı veya dalgalanmamalıdır.

Bu nedenle bir 12V akü , değer 14,2V civarındadır ve çok fazla artırılmaması gerekir.

Bu gereksinim, sabit voltaj gereksinimi olarak adlandırılır.

Bugün bir sayı voltaj regülatör IC'sinin mevcut olmasıyla, sabit voltajlı bir şarj cihazı yapmak birkaç dakika meselesidir.

Bu IC'ler arasında en popüler olanları LM317 (1.5 amper), LM338 (5amp), LM396 (10 amper). Bunların tümü değişken voltaj regülatörü IC'leridir ve kullanıcının istenen herhangi bir sabit voltajı 1,25 ila 32V arasında (LM396 için değil) ayarlamasına izin verir.

Sabit bir voltaj elde etmek için çoğu pil için uygun olan IC LM338'i kullanabilirsiniz.

İşte 1,25 ile 32V arasındaki herhangi bir pili sabit bir voltajla şarj etmek için kullanılabilecek örnek bir devre.

Sabit Voltajlı Akü Şarj Şeması

5k potu değiştirmek, bu noktalarda bağlı bir pili şarj etmek için kullanılabilen C2 kapasitöründe (Vout) istenen herhangi bir sabit voltajın ayarlanmasını sağlar.

Sabit voltaj için, bu formülü kullanarak R2'yi sabit bir dirençle değiştirebilirsiniz:

VVEYA= VREF(1 + R2 / R1) + (benADJ× R2)

Nerede VREF= 1,25

Den beri benADJçok küçük, göz ardı edilebilir

Sabit bir voltaj gerekli olsa da, bir giriş AC şebekesinden gelen voltajın çok fazla değişmediği yerlerde (% 5'lik bir yukarı / aşağı kabul edilebilir) yukarıdaki devre tamamen ortadan kaldırılabilir ve sabit voltaj faktörünü unutulabilir.

Bu, şebeke girişinin dalgalanmalar açısından oldukça güvenilir olması koşuluyla, sabit bir voltaj durumunu dikkate almadan bir pili şarj etmek için doğru şekilde derecelendirilmiş bir transformatör kullanabileceğimiz anlamına gelir.

Bugün SMPS cihazlarının ortaya çıkmasıyla, yukarıdaki sorun tamamen önemsiz hale geliyor çünkü SMPS'nin tümü sabit voltajlı güç kaynaklarıdır ve özellikleriyle son derece güvenilirdir, bu nedenle bir SMPS mevcutsa, yukarıdaki LM338 devresi kesinlikle ortadan kaldırılabilir.

Ancak genellikle bir SMPS sabit bir voltajla gelir, bu nedenle bu durumda onu belirli bir pil için özelleştirmek bir sorun haline gelebilir ve yukarıda açıklandığı gibi çok yönlü LM338 devresini tercih etmeniz gerekebilir .... veya yine de bundan kaçınmak istiyorsanız , basitçe yapabilirsin SMPS'yi değiştir istenen şarj voltajını elde etmek için devrenin kendisi.

Aşağıdaki bölüm, belirli, seçilmiş bir pil şarj ünitesi için özelleştirilmiş bir akım kontrol devresinin tasarımını açıklayacaktır.

Sabit Akım Ekleme

Tıpkı 'sabit voltaj' parametresi , belirli bir pil için önerilen şarj akımı çok fazla artırılmamalı veya dalgalanmamalıdır.

“dokunmatik ekran ne tür bir cihazdır? ”

Kurşun asitli aküler için şarj oranı, akünün yazdırılan Ah (Amper Saat) değerinin yaklaşık 1 / 10'u veya 2 / 10'u olmalıdır. yani pil 100Ah olarak derecelendirilmişse, şarj akımı (amper) oranının minimum 100/10 = 10 Amper veya (100 x 2) / 10 = 200/10 = maksimum 20 amper olması önerilir, bu rakam pil için sağlıklı koşulları korumak için tercihen artırılmamalıdır.

Ancak Li-ion için veya Lipo piller kriter tamamen farklıdır, bu piller için şarj oranı Ah hızları kadar yüksek olabilir, yani bir Li-ion pilin AH özelliği 2,2 Ah ise, 2,2 amper ile aynı seviyede şarj etmek mümkündür. rate Burada hiçbir şeyi bölmeniz veya herhangi bir hesaplama yapmanız gerekmiyor.

Uygulamak için sabit akım özelliği, yine bir LM338 kullanışlı hale gelir ve parametreye yüksek bir doğruluk derecesi ile ulaşmak için yapılandırılabilir.

Aşağıda verilen devreler, akım kontrollü bir pil şarj cihazını uygulamak için IC'nin nasıl yapılandırılabileceğini gösterir.

Emin ol bu makaleye göz atın mükemmel ve son derece özelleştirilebilir bir pil şarj devresi sağlar.

CC ve CV Kontrollü Pil Şarj Cihazı Şeması

Önceki bölümde tartışıldığı gibi, giriş şebekenizin oldukça sabit olması durumunda, sağ taraftaki LM338 bölümünü göz ardı edebilir ve aşağıda gösterildiği gibi sol taraftaki akım sınırlayıcı devresini bir transformatör veya bir SMPS ile kullanabilirsiniz:

Yukarıdaki tasarımda, transformatör voltajı akü voltaj seviyesinde derecelendirilebilir, ancak düzeltmeden sonra belirtilen akü şarj voltajının biraz üzerinde olabilir.

Bu sorun ihmal edilebilir çünkü ekli akım kontrol özelliği, voltajı otomatik olarak aşırı voltajı güvenli akü şarj voltajı seviyesine düşürmeye zorlayacaktır.

R1, verilen talimatlar izlenerek ihtiyaçlara göre özelleştirilebilir İŞTE

Diyotlar, şarj akımına bağlı olarak uygun şekilde derecelendirilmeli ve tercihen belirtilen şarj akımı seviyesinden çok daha yüksek olmalıdır.

Aküyü şarj etmek için akımı özelleştirme

Yukarıdaki devrelerde, belirtilen IC LM338, en fazla 5 amperde çalışacak şekilde derecelendirilmiştir, bu da onu yalnızca 50 AH'ye kadar olan piller için uygun kılar, ancak 100 AH, 200 AH veya hatta 500 AH düzeyinde çok daha yüksek değerli pillere sahip olabilirsiniz. .

Bunlar, tek bir LM338'in yeterli olamayacağı ilgili yüksek akım hızlarında şarj etmeyi gerektirebilir.

Bunu düzeltmek için, aşağıdaki örnek makalede gösterildiği gibi IC'yi daha fazla IC ile paralel olarak yükseltebilir veya geliştirebilir:

25 amper şarj devresi

Yukarıdaki örnekte, bir opampın dahil edilmesi nedeniyle konfigürasyon biraz karmaşık görünmektedir, ancak küçük bir düzeltme, tüm IC'lerin ortak bir soğutucu üzerine monte edilmesi koşuluyla, mevcut çıkışı çoğaltmak için IC'lerin doğrudan paralel olarak eklenebileceğini göstermektedir. aşağıdaki diyagrama bakın:

İstenen herhangi bir akım sınırına ulaşmak için gösterilen formatta herhangi bir sayıda IC eklenebilir, ancak tasarımdan en iyi yanıtı almak için iki şeyin sağlanması gerekir:

Tüm IC'ler ortak bir soğutucu üzerine monte edilmelidir ve tüm akım sınırlayıcı dirençler (R1) tam olarak eşleşen bir değerle sabitlenmelidir, her iki parametre de IC'ler arasında tek tip bir ısı paylaşımını sağlamak ve dolayısıyla eşit akım dağılımı sağlamak için gereklidir. bağlı akü için çıkış.

Şimdiye kadar, belirli bir akü şarj cihazı uygulaması için sabit voltaj ve sabit akımın nasıl özelleştirileceğini öğrendik.

“elektrik mühendisliği için son yıl projeleri ”

Bununla birlikte, otomatik kesinti olmadan bir pil şarj cihazı devresi tamamlanmamış ve oldukça güvensiz olabilir.

Şimdiye kadar pil şarjımızda öğreticiler Bir akü şarj cihazı oluştururken sabit voltaj parametresini nasıl özelleştireceğimizi öğrendik, aşağıdaki bölümlerde bağlı akünün güvenli bir şekilde şarj edilmesini sağlamak için tam şarj otomatik kesmenin nasıl uygulanacağını anlamaya çalışacağız.

Pil Şarj Cihazına Otomatik Kesme 0ff Ekleme

Bu bölümde keşfedeceğiz bir pile otomatik kesme nasıl eklenebilir bu tür devrelerde en önemli özelliklerden biri olan şarj cihazı.

Basit bir otomatik kesme aşaması, bir opamp karşılaştırıcısı eklenerek seçilen bir pil şarj devresine dahil edilebilir ve özelleştirilebilir.

Bir opamp, şarj edilirken yükselen bir akü voltajını algılayacak ve voltaj akünün tam şarj seviyesine ulaştığında şarj voltajını kesecek şekilde konumlandırılabilir.

Bu uygulamayı şimdiye kadar bu blogda yayınlanan otomatik pil şarj cihazı devrelerinin çoğunda görmüş olabilirsiniz.

Konsept, aşağıdaki açıklama ve gösterilen devre GIF simülasyonu yardımıyla tamamen anlaşılabilir:

NOT: Lütfen gösterilen N / C yerine şarj girişi için röle N / O kontağını kullanın. Bu, pil olmadan rölenin gevezelik etmemesini sağlayacaktır. Bunun çalışması için, giriş pinlerini (2 ve 3) birbirleriyle değiştirdiğinizden de emin olun. .

Yukarıdaki simülasyon etkisinde, bir opampın aşırı şarj eşiğini tespit etmek için bir pil voltajı sensörü olarak yapılandırıldığını ve bu tespit edilir edilmez akü beslemesinin kesildiğini görebiliriz.

IC'nin (+) pimindeki ön ayar, tam akü voltajında (burada 14,2V), pim # 3, referans voltajı ile sabitlenmiş IC'nin piminden (-) daha yüksek bir gölge potansiyeli kazanacak şekilde ayarlanır. Zener diyotlu 4.7V.

Daha önce açıklanan 'sabit voltaj' ve 'sabit akım' kaynağı devreye ve aküye rölenin N / C kontağı üzerinden bağlanır.

Başlangıçta hem besleme gerilimi hem de batarya devreden kapatılır.

İlk olarak, boşalmış pilin devreye bağlanmasına izin verilir, bu yapılır yapılmaz, opamp tam şarj seviyesinden daha düşük (burada varsayıldığı gibi 10,5V) bir potansiyel algılar ve bu nedenle KIRMIZI LED YANAR pilin tam şarj seviyesinin altında olduğunu gösterir.

Ardından, 14,2V giriş şarj kaynağı AÇIK konuma getirilir.

Bu yapılır yapılmaz, giriş anında akü voltajına düşer ve 10,5V seviyesine ulaşır.

Şarj prosedürü şimdi başlatılır ve pil şarj olmaya başlar.

Şarj sırasında akü terminal voltajı arttıkça, pim (+) voltajı da buna uygun olarak artar.

Ve akü voltajı tam giriş seviyesi olan 14.3V seviyesine ulaştığında, pin (+) da orantılı olarak pin (-) voltajından sadece daha yüksek olan 4.8V'a ulaşır.

Bu, opamp çıktısını anında yükselmeye zorlar.

KIRMIZI LED şimdi KAPANIR ve yeşil LED yanarak geçiş eylemini ve ayrıca pilin tamamen şarj olduğunu gösterir.

Ancak bundan sonra ne olabileceği yukarıdaki simülasyonda gösterilmemiştir. Bunu aşağıdaki açıklamayla öğreneceğiz:

Röle açıldığında, akü terminal voltajı hızla düşme ve daha düşük bir seviyeye geri dönme eğiliminde olacaktır, çünkü bir 12V akü asla 14V seviyesini sürekli olarak tutmayacaktır ve yaklaşık olarak 12,8V işaretini elde etmeye çalışacaktır.

Şimdi, bu durum nedeniyle, pim (+) voltajı yine pim (-) tarafından belirlenen referans seviyesinin altına düşecek ve bu da rölenin tekrar KAPALI konuma geçmesini isteyecek ve şarj işlemi yeniden başlatılacaktır.

Rölenin bu AÇIK / KAPALI geçişi, rölenin istenmeyen bir 'klik' sesi çıkararak dönmeye devam edecektir.

Bundan kaçınmak için devreye bir histerezis eklemek zorunlu hale gelir.

Bu, aşağıda gösterildiği gibi IC'nin çıkışı ve (+) pini boyunca yüksek değerli bir direnç eklenerek yapılır:

Histerezis Ekleme

Yukarıdakilerin eklenmesi histerezis direnç, rölenin eşik seviyelerinde salınımını AÇIK / KAPALI olarak önler ve röleyi belirli bir süreye kadar (akü voltajı bu direnç değerinin sürdürülebilir sınırının altına düşene kadar) kilitler.

Daha yüksek değerli dirençler daha düşük kilitleme süreleri sağlarken, daha düşük direnç daha yüksek histerezis veya daha yüksek kilitleme süresi sağlar.

Bu nedenle, yukarıdaki tartışmadan, doğru yapılandırılmış bir otomatik pil kesme devresinin, tercih ettiği pil şarj özellikleri için herhangi bir hobisi tarafından nasıl tasarlanıp özelleştirilebileceğini anlayabiliriz.

Şimdi, yukarıdaki kesme yapılandırması ile birlikte sabit voltaj / akım kurulumu dahil tüm pil şarj cihazı tasarımının nasıl görünebileceğini görelim:

İşte tüm eğitimimizde açıklandığı gibi kurduktan sonra istenen herhangi bir pili şarj etmek için kullanılabilecek tamamlanmış özelleştirilmiş pil şarj devresi:

Opamp, bir IC 741 olabilir
Ön ayar = 10k ön ayar
her iki zener diyotu = 4.7V, 1/2 watt olabilir
zener direnci = 10k
LED ve transistör dirençleri de = 10k olabilir
Transistör = BC547
röle diyodu = 1N4007
röle = akü voltajıyla eşleşmeyi seçin.

Yukarıdaki Olanaklardan Herhangi Biri Olmadan Bir Pil Nasıl Şarj Edilir

Yukarıda belirtilen karmaşık devre ve parçalardan herhangi birini ilişkilendirmeden bir pili şarj etmenin mümkün olup olmadığını merak ediyorsanız? Cevap evet, yukarıda belirtilen devre ve parçalardan herhangi birine sahip olmasanız bile herhangi bir pili güvenli ve en iyi şekilde şarj edebilirsiniz.

Devam etmeden önce, bir pilin güvenli bir şekilde şarj etmek için ihtiyaç duyduğu birkaç önemli şeyi ve 'otomatik kesmeyi' 'sabit voltaj' ve 'sabit akım' parametrelerini bu kadar önemli kılan şeyleri bilmek önemli olacaktır.

Pilinizin son derece verimli ve hızlı bir şekilde şarj edilmesini istediğinizde bu özellikler önem kazanır. Bu gibi durumlarda, şarj cihazınızın yukarıda önerildiği gibi birçok gelişmiş özellikle donatılmasını isteyebilirsiniz.

Bununla birlikte, pilinizin tam şarj düzeyini optimumdan biraz daha düşük kabul etmeye istekliyseniz ve şarjın bitmesi için birkaç saat daha sağlamaya istekliyseniz, kesinlikle sabit gibi önerilen özelliklerin hiçbirine ihtiyaç duymazsınız. akım, sabit voltaj veya otomatik kesinti, tüm bunları unutabilirsiniz.

“uzaktan kumandanın parçaları ”

Temel olarak bir pil, pilin basılı değerinden daha yüksek değere sahip malzemelerle şarj edilmemelidir, bu kadar basittir.

Bunun anlamı, pilinizin 12V / 7Ah olarak derecelendirildiğini varsayalım, ideal olarak tam şarj oranını hiçbir zaman 14,4V'un ve akımın 7/10 = 0,7 amperin üzerinde aşmamalısınız. Bu iki hız doğru bir şekilde korunursa, pilinizin emin ellerde olduğundan ve hiçbir koşulda asla zarar görmeyeceğinden emin olabilirsiniz.

Bu nedenle, yukarıda belirtilen kriterleri sağlamak ve karmaşık devreler içermeden pili şarj etmek için, kullandığınız giriş kaynağının uygun şekilde derecelendirildiğinden emin olun.

Örneğin bir 12V / 7Ah bataryayı şarj ediyorsanız, düzeltme ve filtrelemeden sonra yaklaşık 14V üreten ve akımı yaklaşık 0,7 amper olan bir transformatör seçin. Aynı kural orantılı olarak diğer piller için de uygulanabilir.

Buradaki temel fikir, şarj parametrelerini izin verilen maksimum değerden biraz daha düşük tutmaktır. Örneğin, bir 12V pilin basılı değerinden% 20 daha fazla, yani 12V = 12 + 2.4 = 14.4V'den 12 x% 20 = 2.4V daha yüksek şarj edilmesi önerilebilir.

Bu nedenle, bunu 14V'de biraz daha düşük tuttuğumuzdan emin oluruz, bu pili en uygun noktasına kadar şarj etmeyebilir, ancak her şey için iyi olacaktır, aslında değeri biraz daha düşük tutmak pil ömrünü artıracak ve daha fazla şarj / deşarj döngüsüne izin verecektir. uzun vadede.

Benzer şekilde, şarj akımını yazdırılan Ah değerinin 1 / 10'unda tutmak, pilin minimum stres ve dağılma ile şarj edilmesini sağlayarak pilin daha uzun ömürlü olmasını sağlar.

Son Kurulum

Transformatör ve doğrultucu kullanan temel akü şarj devresi

Yukarıda gösterilen basit bir kurulum, yeterli şarj süresine izin vermeniz koşuluyla veya ampermetrenin iğnesinin neredeyse sıfıra düştüğünü bulana kadar herhangi bir pili güvenli ve oldukça optimum şekilde şarj etmek için evrensel olarak kullanılabilir.