Obvod rychlé nabíječky baterií nabíjí baterii se zvýšenou rychlostí, takže se nabíjí za kratší dobu, než je stanovené období. To se obvykle provádí pomocí postupné optimalizace nebo řízení proudu.
Při hledání obvodu rychlé nabíječky, který by rychle nabíjel baterii, jsem narazil na několik designů, které byly nejen zbytečné, ale také zavádějící. Zdálo se, že dotyční autoři netušili, jaká rychlá nabíječka vlastně musí být.
Objektivní
Hlavním cílem je dosáhnout rychlého nabíjení v olověných bateriích, aniž by došlo k poškození jejich článků.
Za normálních okolností se při atmosférických teplotách 25 stupňů Celsia předpokládá, že se olověná baterie nabíjí rychlostí C / 10, což by trvalo nejméně 12 až 14 hodin, než se baterie plně nabije. Zde C = Ah hodnota baterie
Cílem zde představeného konceptu je zrychlení tohoto procesu o 50% a umožnění dokončení nabíjení do 8 hodin.
Vezměte prosím na vědomí, že Obvod založený na LM338 nelze použít ke zvýšení rychlosti nabíjení baterie , zatímco to je skvělý IC regulátor napětí , zvýšení rychlosti nabíjení vyžaduje a speciální krok moudrý přechod v proudu, který nelze provést pomocí samotného IC LM338.
Koncept okruhu
Když mluvíme o tom, jak rychle nabít baterii, máme zjevný zájem implementovat totéž s olověnými bateriemi, protože právě tyto se používají ve velké míře pro téměř všechny běžné aplikace.
Závěrem u olověných kyselinových baterií je, že je nelze přinutit k rychlému nabíjení, pokud konstrukce nabíječky neobsahuje baterii „inteligentní“ automatické obvody .
U lithium-iontové baterie je to samozřejmě docela snadné, když do ní vložíte plnou dávku specifikovaného vysokého proudu a poté odpojíte, jakmile dosáhne plné úrovně nabití.
Výše uvedené operace však mohou znamenat smrt, pokud jsou prováděny na olověné baterii, protože baterie LA nejsou navrženy tak, aby trvale přijímaly nabíjení při vysokých úrovních proudu.
Proto, aby bylo možné rychle proudit tlakem, je třeba tyto baterie nabíjet na stupňovité úrovni, přičemž vybitá baterie je zpočátku aplikována s vysokou rychlostí C1, postupně snižována na C / 10 a nakonec úroveň dobíjení, jak se baterie blíží plné nabití přes své terminály. Kurz by mohl zahrnovat minimálně 3 až 4 kroky k zajištění maximálního „pohodlí“ a bezpečnosti životnosti baterie.
Jak funguje tato 4kroková nabíječka baterií
Pro implementaci čtyřkrokového rychlonabíjecího obvodu zde používáme univerzální LM324 pro snímání různých úrovní napětí.
Mezi 4 kroky patří:
1) Hromadné nabíjení s vysokým proudem
2) Mírné aktuální hromadné nabíjení
3) Absorpční nabíjení
4) Plovoucí nabíjení
Následující diagram ukazuje, jak IC LM324 může být zapojen jako 4krokové napětí baterie monitorovat a přerušit obvod.
Kruhový diagram
PROSÍM PŘIPOJTE LED V SÉRII S R1, R2, R3, R4, KAŽDOU OBJEDNÁVKU, ABY ZÍSKALI SYNCHRONNÍ ČTENÍ STAVU NABÍJENÍ BATERIE. POČÁTEČNĚ VŠECHNY LED diody BUDOU NA SVĚTELNÉM MAXIMÁLNÍM PROUDU, POTOM SE LED diody VYPÍNAJÍ PO JEDNOM, AŽ PO ZOBRAZENÍ LED diody A4 PO ZOBRAZENÍ PLOCHÉHO NABÍJENÍ A BATERIE PLNĚ NABITÁ.
IC LM324 je čtyřnásobný operační zesilovač, jehož všechny čtyři operační zesilovače se používají pro zamýšlené postupné přepínání úrovní výstupního proudu.
Řízení je velmi snadné pochopit. operační zesilovače A1 až A2 jsou optimalizovány pro přepínání na různých úrovních napětí v průběhu stupňovitého nabíjení připojené baterie.
Všechny neinvertující vstupy operačních zesilovačů jsou odkazovány na zem přes Zenerovo napětí.
Invertující vstupy jsou spojeny s kladným napájením obvodu prostřednictvím příslušných předvoleb.
Pokud předpokládáme, že baterie je 12V baterie s úrovní vybití 11V, P1 může být nastaven tak, že relé se odpojí, když napětí baterie dosáhne 12V, P2 může být nastaveno tak, aby uvolnilo relé na 12,5V, může být provedeno P3 pro te stejné při 13,5 V a nakonec by mohla být nastavena P4 pro reakci na úroveň úplného nabití baterie 14,3 V.
Rx, Ry, Rz mají stejné hodnoty a jsou optimalizovány tak, aby poskytovaly baterii požadované množství proudu během různých úrovní nabíjecího napětí.
Hodnotu lze stanovit tak, aby každý induktor umožňoval rychlost průchodu proudu, která může být 1/10 baterie AH.
To lze určit pomocí zákona ohmů:
R = I / V
Hodnoty Rx, samostatně nebo Rx, Ry společně lze dimenzovat trochu odlišně pro umožnění relativně většího proudu do baterie během počátečních fází podle individuálních preferencí, a je možné je vylepšit.
Jak obvod reaguje při zapnutí
Po připojení vybitého akumulátoru přes zobrazené svorky při zapnutí napájení:
Všechny invertující vstupy opamps mají odpovídající nižší úrovně napětí než referenční úroveň zenerova napětí.
To vede k tomu, že všechny výstupy operačních zesilovačů jsou vysoké, a aktivují se relé RL / 1 až RL / 4.
Ve výše uvedené situaci je plné napájecí napětí ze vstupu přemostěno na baterii přes spínací kontakty RL1.
Vybitá baterie se nyní začne nabíjet relativně extrémně vysokou proudovou rychlostí a rychle se nabíjí až na úroveň nad vybitou úrovní, dokud nastavené napětí na P1 nepřekročí zenerovu referenci.
Výše uvedené nutí A1 vypnout T1 / RL1.
Baterie je nyní blokována v získávání plného napájecího proudu, ale udržuje nabíjení s paralelními odpory vytvářenými Rx, Ry, Rz prostřednictvím příslušných kontaktů relé.
Tím je zajištěno, že je baterie nabitá na nejbližší vyšší proudové úrovni, která je dána čistou hodnotou tří paralelních induktorů (odpory).
Jak se baterie nabíjí dále, A2 se vypne na další předem určené úrovni napětí, vypne Rx a vykreslí Ry, Rz pouze se zamýšleným nabíjecím proudem do baterie. Tím je zajištěno, že úroveň zesilovače je odpovídajícím způsobem snížena pro baterii.
Postupováním podle pokynů, když se baterie nabíjí na další vypočítanou vyšší úroveň, se A3 vypne a umožní pouze Rz udržovat požadovanou optimální úroveň proudu pro baterii, dokud se plně nenabije.
Když k tomu dojde, A4 se konečně vypne a ujistí se, že se baterie po dosažení požadovaného plného nabití specifikovanou rychlou rychlostí úplně vypne.
Výše uvedená metoda čtyřkrokového nabíjení baterie zajišťuje rychlé nabíjení bez poškození vnitřní konfigurace baterie a zajišťuje, že nabití dosáhne alespoň 95%.
Rx, Ty, Rz mohou být nahrazeny ekvivalentními drátovými rezistory, nicméně to by znamenalo určitý odvod tepla z nich ve srovnání s protějšky induktorů.
Olověný akumulátor by za normálních okolností musel být nabíjen přibližně 10 až 14 hodin, aby umožnil alespoň 90% akumulace náboje. S výše uvedeným obvodem rychlé nabíječky baterií lze totéž provést do 5 hodin, což je o 50% rychlejší.
Seznam dílů
R1 --- R5 = 10k
P1 --- P4 = 10k předvoleb
T1 --- T4 = BC547
RL / 1 --- RL / 4 = SPDT 12V relé, jmenovitý kontakt 10amp
D1 --- D4 = 1N4007
Z1 = 6V, zenerova dioda 1/2 wattu
A1 --- A4 = LM324 IC
Design PCB
Toto rozložení desek plošných spojů v původní velikosti, z trati, vysoce wattové odpory nejsou zahrnuty v konstrukci desek plošných spojů.
Předchozí: Obvod vysílače 1,5 wattů Další: Obvod měřiče síly satelitního signálu
