Olen sellel veebisaidil kujundanud ja avaldanud mitmesuguseid akulaadijate ahelaid, kuid lugejad lähevad sageli segadusse, valides oma rakenduste jaoks sobiva akulaadija ahela. Ja ma pean kõigile lugejatele selgesõnaliselt selgitama, kuidas antud akulaadija vooluahelat nende konkreetsete vajaduste järgi kohandada.

See muutub üsna aeganõudvaks, kuna see on sama asi, mida ma pean aeg-ajalt igale lugejale selgitama.

See sundis mind avaldama selle postituse, kus olen proovinud selgitada a tavaline akulaadija disain ja kuidas seda mitmel viisil kohandada, et see vastaks individuaalsetele eelistustele pinge, voolu, automaatse väljalülituse või poolautomaatse toimimise osas.

Aku õige laadimine on ülioluline

Kolm põhiparameetrit, mida kõik akud optimaalseks ja ohutuks laadimiseks vajavad, on:

Püsiv pinge.
Pidev vool.
Automaatne väljalülitus.

Põhimõtteliselt on need kolm peamist asja, mida peate aku edukaks laadimiseks rakendama ja veenduma, et see ei mõjutaks aku eluiga.

Mõned täiustatud ja valikulised tingimused on:

Soojusjuhtimine.

ja Astmeline laadimine .

Kaks ülaltoodud kriteeriumi on eriti soovitatavad Liitiumioonakud , ehkki need ei pruugi pliiakude jaoks nii olulised olla (ehkki nende rakendamisel pole sama kahju)

Mõelgem välja ülaltoodud tingimused samm-sammult ja vaadake, kuidas saab nõudeid järgmiste juhiste järgi kohandada:

Konstantse pinge tähtsus:

Kõiki patareisid on soovitatav laadida pingel, mis võib olla trükitud akupingest umbes 17–18% kõrgem ja seda taset ei tohi palju tõsta ega kõikuda.

Seetõttu a 12 V aku , väärtus on umbes 14,2 V, mida ei tohiks palju tõsta.

Seda nõuet nimetatakse konstantse pinge nõudeks.

Tänapäeval, kui numbripinge regulaatori IC-d on saadaval, on pideva pingega laadija valmistamine minutite küsimus.

Nende IC-de seas on kõige populaarsemad LM317 (1,5 amprit), LM338 (5amp), LM396 (10 amprit). Kõik need on muutuva pinge regulaatori IC-d ja võimaldavad kasutajal seada soovitud konstantse pinge vahemikus 1,25 kuni 32 V (mitte LM396 puhul).

Konstantse pinge saavutamiseks võite kasutada IC LM338, mis sobib enamiku akude jaoks.

Siin on näide vooluringist, mida saab kasutada kõigi akude laadimiseks vahemikus 1,25 kuni 32 V püsiva pingega.

Konstantse pingega akulaadija skeem

5k poti muutmine võimaldab seadistada mis tahes soovitud konstantset pinget C2 kondensaatoris (Vout), mida saab kasutada ühendatud aku laadimiseks nendes punktides.

Fikseeritud pinge korral võite R2 asendada fikseeritud takistiga, kasutades järgmist valemit:

VVÕI= VViide(1 + R2 / R1) + (IADJ× R2)

Kus VViideon = 1,25

Kuna maADJon liiga väike, seda saab ignoreerida

Ehkki püsiv pinge võib osutuda vajalikuks, võib kohtades, kus vahelduvvoolu sisendvõrgu pinge ei erine liiga palju (5% üles / alla on üsna vastuvõetav), võib ülaltoodud vooluahela täielikult kaotada ja püsiva pingeteguri unustada.

See tähendab, et me võime aku laadimiseks kasutada lihtsalt õigesti hinnatud trafot, pidamata silmas pidevat pingeolukorda, tingimusel et võrgu sisend on selle kõikumiste osas üsna usaldusväärne.

Täna, SMPS-seadmete tulekuga, muutub ülaltoodud küsimus täiesti ebaoluliseks, kuna SMPS-id on kõik pideva pingega toiteallikad ja oma spetsifikatsioonidega väga usaldusväärsed, nii et kui SMPS on saadaval, saab ülaltoodud LM338 vooluahela kindlasti kõrvaldada.

Kuid tavaliselt on SMPS-il fikseeritud pinge, nii et sel juhul võib probleemiks olla selle kohandamine konkreetse aku jaoks ja peate võib-olla valima mitmekülgse LM338 vooluahela, nagu eespool selgitatud ... või kui soovite siiski seda vältida , võite lihtsalt muuta SMPS-i ahel ise soovitud laadimispinge saamiseks.

Järgmises jaotises selgitatakse konkreetse valitud akulaadija jaoks kohandatud voolu juhtimisahelat.

Pideva voolu lisamine

Täpselt nagu parameeter 'püsiv pinge' , ei tohiks konkreetse aku soovitatav laadimisvool palju suureneda ega kõikuda.

“kuidas kasutada leivaplaati algajatele ”

Pliiakude puhul peaks laadimiskiirus olema umbes 1/10 või 2/10 aku trükitud Ah (ampertund) väärtusest. mis tähendab, et kui aku nimiväärtus on 100Ah, siis on selle laadimisvoolu (amp) määr soovitatav vähemalt 100/10 = 10 Amprit või vähemalt (100 x 2) / 10 = 200/10 = 20 amp, peaks see arv olema eelistatavalt aku tervislike tingimuste säilitamiseks.

Kuid Li-iooni või Lipo patareid kriteerium on täiesti erinev, nende akude puhul võib laadimiskiirus olla sama kõrge kui nende Ah määr, mis tähendab, et kui liitiumioonaku AH spetsifikatsioon on 2,2 Ah, on võimalik seda laadida samal tasemel, mis on 2,2 amprit hinda Siin ei pea te midagi jagama ega laskuma mingisugustesse arvutustesse.

Rakendamiseks a pidev vool funktsioonist saab LM338 jällegi kasulikuks ja seda saab konfigureerida parameetri saavutamiseks suure täpsusega.

Allpool toodud vooluringid näitavad, kuidas IC-d saab konfigureerida praeguse juhitava akulaadija rakendamiseks.

Veenduge vaadake seda artiklit mis pakub suurepärast ja väga kohandatavat akulaadija vooluahelat.

Skeem CC ja CV juhitava akulaadija jaoks

Nagu eelmises osas räägitud, võite juhul, kui teie sisendvõrk on üsna konstantne, ignoreerida parempoolset jaotist LM338 ja kasutada vasakpoolse voolu piiraja vooluahelat kas trafo või SMPS-iga, nagu allpool näidatud:

Ülaltoodud konstruktsioonis võib trafo pinge määrata aku pingetaseme järgi, kuid pärast parandamist võib see veidi ületada aku kindlaksmääratud laadimispinget.

Selle probleemi võib tähelepanuta jätta, kuna lisatud voolujuhtimisfunktsioon sunnib pinget üleliigse pinge automaatselt aku ohutuks laadimispinge tasemele viima.

R1 saab kohandada vastavalt vajadustele, järgides sisestatud juhiseid SIIN

Dioodid peavad olema vastavalt laadimisvoolule sobivalt hinnatud ja eelistatavalt peaksid need olema palju kõrgemad kui määratud laadimisvoolu tase.

Voolu kohandamine aku laadimiseks

Eespool nimetatud vooluringides on viidatud IC LM338 määratud töötama maksimaalselt 5 amprit, mis muudab selle sobivaks ainult kuni 50 AH patareidele, kuid teil võib olla palju kõrgema nimipatareiga suurusjärgus 100 AH, 200 AH või isegi 500 AH .

Need võivad vajada laadimist vastavate kõrgemate voolumääradega, millest üks LM338 ei pruugi olla piisav.

Selle parandamiseks saab paralleelselt uuendada või täiendada IC-d mitme IC-ga, nagu on näidatud järgmises näites:

25 amprine laadija vooluring

Ülaltoodud näites näib konfiguratsioon opampi lisamise tõttu vähe keeruline, kuid väike nokitsemine näitab, et tegelikult saab IC-sid praeguse väljundi korrutamiseks otse paralleelselt lisada, tingimusel et kõik IC-d on paigaldatud ühisele jahutusradiaatorile , vaadake allolevat skeemi:

Soovitud voolupiiri saavutamiseks võib näidatud vormingus lisada mis tahes arvu IC-sid, kuid disainilt optimaalse vastuse saamiseks tuleb tagada kaks asja:

Kõik IC-d peavad olema paigaldatud ühise jahutusradiaatori kohale ja kõik voolut piiravad takistid (R1) peavad olema fikseeritud täpselt sobiva väärtusega. Mõlemad parameetrid on vajalikud, et võimaldada ühtlast soojuse jagamist IC-de vahel ja seega võrdset voolujaotust kogu vooluahelas ühendatud aku väljund.

Siiani oleme õppinud pideva pinge ja konstantse voolu kohandamiseks konkreetse akulaadija rakenduse jaoks.

Ilma automaatse väljalülitamiseta võib akulaadija vooluahel olla lihtsalt puudulik ja üsna ohtlik.

Siiani meie aku laadimisel õpetused õppisime, kuidas akulaadija ehitamisel kohandada konstantse pinge parameetreid. Järgmistes jaotistes proovime mõista, kuidas rakendada täislaadimise automaatset väljalülitamist, et tagada ühendatud aku ohutu laadimine.

Auto-Cut 0ff lisamine akulaadijasse

Selles jaotises avastame kuidas saab akule lisada automaatse väljalülituse laadija, mis on sellistes vooluringides üks kõige olulisemaid aspekte.

Valitud akulaadija vooluahelasse saab lisada ja kohandada lihtsa automaatse väljalülitusastme, lisades opampi võrdlusseadme.

Võimalik, et laadimise ajal tuvastatakse aku pinge tõus, võib katkestada laadimispinge ja katkestada laadimispinge niipea, kui pinge saavutab aku täieliku taseme.

Võib-olla olete seda rakendust juba näinud enamikus selles ajaveebis seni avaldatud automaatse akulaadija ahelates.

Kontseptsiooni võib põhjalikult mõista järgmise selgituse ja näidatud vooluahela GIF-i simulatsiooni abil:

MÄRKUS. Palun kasutage laadimissisendina relee N / O kontakti näidatud N / C asemel. See tagab, et relee ei pragise aku puudumisel. Selle toimimiseks vahetage ka sisendnõelad (2 ja 3) omavahel .

Ülaltoodud simulatsiooniefektiga näeme, et opamp on konfigureeritud aku pingeanduriks, et tuvastada ülelaadimise künnis ja katkestada aku toitmine kohe, kui see tuvastatakse.

Eelseadistust mikrokiibi tihvti (+) juures reguleeritakse nii, et aku täieliku pinge korral (siin 14,2 V) saab tihvt nr 3 tooni suurema potentsiaaliga kui IC tihvt (-), mis on fikseeritud võrdluspingega 4,7 V zenerdioodiga.

“lihtsad skeemiprojektid algajatele ”

Eelnevalt selgitatud „konstantse pinge” ja „konstantse voolu” toiteallikad on ühendatud vooluahelaga ja aku relee N / C kontakti kaudu.

Esialgu lülitatakse vooluahelast välja nii toitepinge kui ka aku.

Esiteks lastakse tühjenenud aku vooluahelaga ühendada, niipea kui see on tehtud, tuvastab opamp potentsiaali, mis on madalam (siin eeldatakse 10,5 V) kui täislaadimise tase ja seetõttu süttib PUNANE LED , mis näitab, et aku on täislaetud tasemest madalam.

Järgmisena lülitatakse 14,2 V sisendiga toiteallikas sisse.

Niipea kui see on tehtud, vajub sisend koheselt aku pingele ja saavutab 10,5 V taseme.

Nüüd alustatakse laadimisprotseduuri ja aku hakkab laadima.

Kui aku klemmipinge laadimise käigus suureneb, suureneb vastavalt ka tihvti (+) pinge.

Sel hetkel, kui aku pinge saavutab täieliku sisendtaseme, mis on 14,3 V, saavutab tihvt (+) proportsionaalselt ka 4,8 V, mis on napilt (-) pingest kõrgem.

See sunnib opampi väljundi koheselt kõrgeks minema.

PUNANE LED lülitub nüüd välja ja roheline LED põleb, mis näitab üleminekut ja ka seda, et aku on täielikult laetud.

Mis aga pärast seda juhtuda võib, pole ülaltoodud simulatsioonis näidatud. Õpime seda järgmise selgituse kaudu:

Niipea kui relee välja lülitub, kipub aku klemmi pinge kiiresti langema ja taastuma madalamale tasemele, kuna 12 V aku ei hoia kunagi pidevalt 14 V taset ja püüab saavutada ligikaudu 12,8 V märgi.

Selle tingimuse tõttu langeb tihvti (+) pinge jälle alla kontakti (-) määratud võrdlustaseme, mis sunnib releed uuesti välja lülituma ja laadimisprotsess taas käivitatakse.

See relee sisse / välja lülitamine jätkab jalgrattaga liikumist, tekitades releest soovimatut klõpsamise heli.

Selle vältimiseks on hädavajalik lisada vooluringile hüsterees.

Seda tehakse suure väärtusega takisti sisseviimisega IC väljundisse ja (+) tihvti, nagu allpool näidatud:

Hüsterereesi lisamine

Eeltoodu lisamine osutas hüsterees takisti takistab relee võnkumist sisselülitamise / väljalülitamise korral künnistasandil ja fikseerib relee teatud aja jooksul (kuni aku pinge langeb alla selle takisti väärtuse püsiva piiri).

Suurema väärtusega takistid pakuvad madalamaid lukustusperioode, madalamad takistid aga kõrgemat hüstereesi või pikemat riivimisperioodi.

Seega võime ülaltoodud arutelu põhjal mõista, kuidas õigesti konfigureeritud automaatse aku väljalülitusahela võib iga harrastaja kavandada ja kohandada oma eelistatud aku laadimise näitajate järgi.

Nüüd näeme, kuidas kogu akulaadija disain võib välja näha, kaasa arvatud seadistatud püsiv pinge / vool koos ülaltoodud väljalülitatud konfiguratsiooniga:

Nii et siin on valmis kohandatud akulaadija ahel, mida saab pärast soovitud aku laadimist pärast selle seadistamist, nagu on selgitatud kogu meie õpetuses:

Opamp võib olla IC 741
Eelseade = 10 k eelseadistus
mõlemad zener-dioodid võivad olla = 4,7 V, 1/2 vatti
zeneri takisti = 10k
LED- ja transistortakistid võivad olla ka = 10k
Transistor = BC547
relee diood = 1N4007
relee = valige aku pinge järgi.

Kuidas laadida akut ilma ülaltoodud seadmeteta

Kui te ei tea, kas on võimalik akut laadida ilma ühtegi ülalnimetatud keerukat vooluahelat ja osa seostamata? Vastus on jah, saate iga akut ohutult ja optimaalselt laadida, isegi kui teil pole ühtegi ülalnimetatud vooluahelat ja osa.

Enne jätkamist oleks oluline teada väheseid olulisi asju, mida aku vajab ohutuks laadimiseks, ja asju, mis muudavad „automaatse väljalülituse”, „pideva pinge” ja „püsivoolu” parameetrid nii oluliseks.

Need funktsioonid muutuvad oluliseks, kui soovite, et teie akut laaditaks ülitõhusalt ja kiiresti. Sellistel juhtudel võite soovida, et teie laadija oleks varustatud paljude eespool kirjeldatud funktsioonidega.

Kuid kui olete nõus aktsepteerima oma aku täislaadimist optimaalsest madalamal tasemel ja kui soovite laadimise lõpuleviimiseks anda paar tundi rohkem, ei vaja te kindlasti ühtegi soovitatud funktsiooni, näiteks pidevat vool, püsiv pinge või automaatne katkestus, võite need kõik unustada.

Põhimõtteliselt ei tohiks akut laadida akudega, mille reiting on kõrgem kui aku trükitud nimiväärtus, see on nii lihtne.

See tähendab, et teie aku nimiväärtus on 12 V / 7 Ah, ideaalis ei tohiks te kunagi ületada täislaadimise määra üle 14,4 V ja voolutugevust üle 7/10 = 0,7 amprit. Kui neid kahte määra korrektselt hoitakse, võite olla kindel, et teie aku on kindlates kätes ja seda ei kahjustata mitte mingil juhul.

Seetõttu ülaltoodud kriteeriumide tagamiseks ja aku laadimiseks ilma keerukate vooluahelateta veenduge, et kasutatav sisendallikas oleks vastavalt hinnatud.

Näiteks kui laadite 12V / 7Ah akut, valige trafo, mis toodab pärast puhastamist ja filtreerimist umbes 14V ja mille vool on määratud umbes 0,7 amprini. Sama reeglit võib proportsionaalselt rakendada ka teiste patareide puhul.

Põhiidee on siin hoida laadimisparameetrid veidi madalamad kui suurim lubatud piirnorm. Näiteks võib 12 V akut soovitada laadida kuni 20% suurem kui selle trükitud väärtus, see tähendab 12 x 20% = 2,4 V kõrgem kui 12 V = 12 + 2,4 = 14,4 V.

“kujundada projektide ideid õpilastele ”

Seetõttu peame hoidma seda veidi madalamal 14 V juures, mis ei pruugi akut optimaalses punktis laadida, kuid on kõigeks kasulik. Tegelikult väärtuse veidi madalam hoidmine pikendab aku kasutusaega, võimaldades palju rohkem laadimis- ja tühjendamistsükleid pikas perspektiivis.

Samamoodi tagab laadimisvoolu hoidmine 1/10-ndal trükitud Ah väärtusest, et akut laetakse minimaalse pinge ja hajumisega, mis muudab aku pikema eluea.

Lõplik seadistamine

trafo ja alaldi abil põhiline akulaadija vooluahel

Ülaltoodud lihtsat seadistust saab universaalselt kasutada mis tahes aku ohutuks ja optimaalseks laadimiseks tingimusel, et lubate piisavalt laadimisaega või kuni leiate ampermeetri nõela peaaegu nullini.