Схема быстрого зарядного устройства заряжает аккумулятор с повышенной скоростью, так что он заряжается за меньшее время, чем указано. Обычно это делается посредством пошаговой оптимизации или контроля тока.

В поисках схемы быстрого зарядного устройства, которая бы быстро заряжала аккумулятор, я наткнулся на несколько конструкций, которые были не только бесполезными, но и вводили в заблуждение. Казалось, заинтересованные авторы понятия не имели, каким должно быть быстрое зарядное устройство.

Цель

Основная цель здесь - выполнить быструю зарядку свинцово-кислотных аккумуляторов, не причиняя вреда их элементам.

Обычно при температуре окружающего воздуха 25 градусов Цельсия свинцово-кислотная батарея должна заряжаться со скоростью C / 10, что потребует от 12 до 14 часов для полной зарядки батареи. Здесь C = емкость аккумулятора в Ач

Цель представленной здесь концепции - ускорить этот процесс на 50% и позволить зарядке завершиться в течение 8 часов.

Обратите внимание, что Схема на базе LM338 не может использоваться для увеличения скорости зарядки аккумулятора. , пока это большой регулятор напряжения IC , для увеличения скорости зарядки требуется специальное пошаговое переключение в настоящее время, что невозможно сделать, используя только LM338 IC.

Концепция схемы

Когда мы говорим о том, как быстро заряжать аккумулятор, мы, очевидно, заинтересованы в том, чтобы реализовать то же самое со свинцово-кислотными аккумуляторами, поскольку именно они широко используются почти во всех общих приложениях.

Суть свинцово-кислотных аккумуляторов заключается в том, что их нельзя заставить быстро заряжаться, если конструкция зарядного устройства не включает в себя интеллектуальная автоматическая схема .

Очевидно, что с литий-ионным аккумулятором это становится довольно просто, если приложить к нему полную дозу указанного высокого тока и затем отключить его, как только он достигнет полного уровня заряда.

Однако описанные выше операции могут привести к летальному исходу, если они будут выполнены для свинцово-кислотных аккумуляторов, поскольку аккумуляторы LA не предназначены для постоянного заряда при высоких уровнях тока.

Следовательно, для того, чтобы нагнетать ток в быстром темпе, эти батареи необходимо заряжать на ступенчатом уровне, при этом разряженная батарея сначала применяется с высокой скоростью C1, постепенно снижается до C / 10 и, наконец, уровень непрерывного заряда по мере приближения батареи. полная зарядка на его терминалах. Курс может включать минимум 3–4 шага для обеспечения максимального «комфорта» и безопасности при работе от аккумулятора.

Как работает это 4-ступенчатое зарядное устройство

Для реализации 4-ступенчатой схемы быстрой зарядки мы используем универсальный LM324 для измерения различных уровней напряжения.

Четыре шага включают:

1) Сильноточная массовая зарядка
2) Умеренная текущая массовая зарядка
3) Абсорбционная зарядка
4) Плавающая зарядка

На следующей диаграмме показано, как Микросхема LM324 может быть подключена как 4-ступенчатая аккумуляторная батарея. контролировать и отключать цепь.

Принципиальная электрическая схема

ПОЖАЛУЙСТА, ПОДКЛЮЧИТЕ СВЕТОДИОД ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО К R1, R2, R3, R4, КАЖДОМУ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ СИНХРОННОЕ СЧИТЫВАНИЕ СТАТУСА ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРА. ПЕРВОНАЧАЛЬНО ВСЕ СВЕТОДИОДЫ БУДУТ ГОРИТЬ, ИНДИКАЦИЯ МАКСИМАЛЬНОГО ТОКА, ПОСЛЕДУЮЩИЕ СВЕТОДИОДЫ ВЫКЛЮЧАЮТСЯ ПО ОДНОМУ, ПОКА ОСТАЕТСЯ ТОЛЬКО СВЕТОДИОД A4, УКАЗЫВАЮЩИЙ ЗАРЯД ПОПЛАВОК, И АККУМУЛЯТОР ПОЛНОСТЬЮ ЗАРЯДЕН.

Микросхема LM324 - это ИС с четырьмя ОУ, все четыре ОУ которой используются для предполагаемого последовательного переключения уровней выходного тока.

Процесс очень легко понять. Операционные усилители от A1 до A2 оптимизированы для переключения на различных уровнях напряжения во время ступенчатой зарядки подключенной батареи.

Все неинвертирующие входы операционных усилителей связаны с землей через напряжение стабилитрона.

Инвертирующие входы связаны с положительным питанием схемы через соответствующие предустановки.

Если мы предположим, что батарея представляет собой батарею 12 В с уровнем разряда 11 В, P1 может быть установлен таким образом, что реле просто отключается, когда напряжение батареи достигает 12 В, P2 может быть отрегулировано для размыкания реле при 12,5 В, P3 может быть выполнено для те же 13,5 В и, наконец, P4 может быть настроен для ответа на уровень полного заряда аккумулятора 14,3 В.

Rx, Ry, Rz имеют одинаковые значения и оптимизированы для обеспечения батареи требуемым количеством тока при различных уровнях зарядного напряжения.

Значение может быть зафиксировано таким образом, чтобы каждая катушка индуктивности обеспечивала скорость прохождения тока, которая может составлять 1/10 от батареи AH.

Его можно определить с помощью закона Ома:

R = I / V

Значения Rx, отдельно или Rx, Ry вместе, могут быть немного изменены, чтобы обеспечить относительно больший ток в батарее на начальных этапах в соответствии с индивидуальными предпочтениями, и их можно настроить.

Как схема реагирует на включение

После подключения разряженной батареи к показанным клеммам при включении питания:

Все инвертирующие входы операционных усилителей испытывают соответственно более низкие уровни напряжения, чем опорный уровень напряжения стабилитрона.

Это побуждает все выходы операционных усилителей становиться высокими и активирует реле с RL / 1 по RL / 4.

В приведенной выше ситуации полное напряжение питания от входа передается в аккумулятор через замыкающие контакты RL1.

Разряженный аккумулятор теперь начинается зарядка при относительно высокой скорости крайней текущей и быстро заряжает ДО уровня выше разряженного уровня до тех пор, установленное напряжение на P1 не превышает опорный стабилитрон.

“открытый и закрытый цикл ”

Это заставляет A1 выключить T1 / RL1.

Теперь аккумулятор не получает полный ток питания, но продолжает заряжаться с параллельными сопротивлениями, создаваемыми Rx, Ry, Rz через соответствующие контакты реле.

Это гарантирует, что аккумулятор заряжается на следующем более высоком уровне тока, определяемом чистым значением (сопротивлениями) трех параллельных индукторов.

По мере дальнейшей зарядки аккумулятора A2 отключается при следующем заданном уровне напряжения, выключая Rx и передавая Ry, Rz только предполагаемому зарядному току для аккумулятора. Это гарантирует, что уровень усилителя соответственно уменьшится для батареи.

Следуя процедурам, когда батарея заряжается до следующего рассчитанного более высокого уровня, A3 выключается, позволяя только Rz поддерживать необходимый оптимальный уровень тока для батареи, пока она не будет полностью заряжена.

Когда это происходит, A4, наконец, выключается, убедившись, что аккумулятор теперь полностью отключился после достижения требуемой полной зарядки с указанной высокой скоростью.

Вышеупомянутый метод 4-ступенчатой зарядки аккумулятора обеспечивает быструю зарядку без нарушения внутренней конфигурации аккумулятора и гарантирует, что уровень заряда достигает не менее 95%.

Rx, Ty, Rz могут быть заменены эквивалентными резисторами с проволочной обмоткой, однако это будет означать отвод тепла от них по сравнению с аналогами индуктора.

Обычно свинцово-кислотную батарею необходимо заряжать от 10 до 14 часов, чтобы обеспечить накопление не менее 90% заряда. С помощью описанной выше схемы быстрой зарядки аккумулятора то же самое можно сделать в течение 5 часов, что на 50% быстрее.

Список деталей

R1 --- R5 = 10 тыс.
P1 --- P4 = 10k предустановок
T1---T4 = BC547
RL / 1 --- RL / 4 = реле SPDT 12 В, номинал контакта 10 А
D1 --- D4 = 1N4007
Z1 = 6 В, стабилитрон 1/2 Вт
A1---A4 = LM324 IC