Circuit de chargeur de batterie ampli opérationnel avec coupure automatique

Le post traite des circuits de chargeur de batterie à coupure automatique basés sur deux opamp IC 741 et LM358 qui sont non seulement précis avec ses caractéristiques, mais permettent également une configuration rapide et sans tracas de ses limites de seuil de coupure haut / bas.

L'idée a été demandée par M. Mamdouh.

Objectifs et exigences du circuit

1. Dès que je connecte automatiquement l'alimentation externe, il déconnecte la batterie et alimente le système, en attendant de charger la batterie.
2. Protection contre les surcharges (incluse dans la conception ci-dessus).
3. Indications de batterie faible et de charge complète (qui sont incluses dans la conception ci-dessus).
4. De plus, je ne sais pas quelle est la formule pour aider à déterminer la tension requise à travers ma batterie pour la charger (la batterie sera extraite des anciens ordinateurs portables.le total sera de 22 V avec 6 apms sans charge)
5. De plus, je ne connais pas la formule pour indiquer la durée de vie de ma batterie et comment calculer le temps si je veux qu'une batterie me dure deux heures.
6. En outre, le ventilateur du processeur sera également fourni par le système. Ce serait bien aussi d'ajouter l'option d'un variateur, mon plan initial était de varier entre 26-30 v pas besoin de beaucoup plus que cela.

Schéma

Remarque: veuillez remplacer le 10K en série par le 1N4148, par un 1K

La conception

Dans tous mes circuits de contrôleur de chargeur de batterie précédents, j'ai utilisé un seul amplificateur opérationnel pour exécuter la coupure automatique de charge complète, et j'ai utilisé une résistance d'hystérésis pour activer l'interrupteur de charge de bas niveau pour la batterie connectée.

toutefois calcul de cette résistance d'hystérésis correctement pour obtenir la restauration précise de bas niveau devient légèrement difficile et nécessite des essais et des erreurs qui peuvent prendre du temps.

Dans le circuit de contrôleur de chargeur de batterie à faible niveau d'opération proposé ci-dessus, deux comparateurs d'amplis op sont incorporés au lieu d'un, ce qui simplifie les procédures de configuration et soulage l'utilisateur des longues procédures.

En référence à la figure, nous pouvons voir deux amplificateurs opérationnels configurés en tant que comparateurs pour détecter la tension de la batterie et pour les opérations de coupure requises.

En supposant que la batterie est une batterie 12V, le préréglage 10K de l'ampli-tuner A2 inférieur est réglé de telle sorte que sa broche de sortie n ° 7 devienne logique élevée lorsque la tension de la batterie franchit juste la marque 11V (seuil de décharge inférieur), tandis que le préréglage de l'amplificateur opérationnel A1 supérieur est ajusté de manière que sa sortie devient élevée lorsque la tension de la batterie atteint le seuil de coupure supérieur, par exemple à 14,3V.

Par conséquent, à 11V, la sortie A1 devient positive mais en raison de la présence de la diode 1N4148, ce positif reste inefficace et bloqué de se déplacer plus loin vers la base du transistor.

La batterie continue de se charger jusqu'à ce qu'elle atteigne 14,3 V lorsque l'amplificateur opérationnel supérieur active le relais et arrête l'alimentation de charge de la batterie.

La situation est instantanément verrouillée en raison de l'inclusion des résistances de rétroaction sur la broche n ° 1 et la broche n ° 3 de A1. Le relais se verrouille dans cette position avec l'alimentation complètement coupée pour la batterie.

La batterie commence maintenant à se décharger lentement via la charge connectée jusqu'à ce qu'elle atteigne son niveau de seuil de décharge inférieur à 11 V lorsque la sortie A2 est forcée de devenir négative ou nulle. Maintenant, la diode à sa sortie devient polarisée en direct et rompt rapidement le verrou en mettant à la masse le signal de retour de verrouillage entre les broches indiquées de A1.

Avec cette action, le relais est instantanément désactivé et rétabli dans sa position N / C initiale et le courant de charge recommence à circuler vers la batterie.

Ce circuit de chargeur de batterie opamp low high peut être utilisé comme circuit UPS DC également pour assurer une alimentation continue de la charge indépendamment de la présence ou de l'absence du secteur et pour obtenir une alimentation ininterrompue tout au long de son utilisation.

L'alimentation de charge d'entrée pourrait être acquise à partir d'une alimentation régulée telle qu'un circuit à tension constante variable à courant constant LM338 à l'extérieur.

Comment définir les préréglages

• Au départ, gardez le retour 1k / 1N4148 déconnecté de l'ampli opérationnel A1.
• Déplacez le curseur de préréglage A1 au niveau du sol et déplacez le curseur de préréglage A2 sur le niveau positif.
• Grâce à une alimentation électrique variable, appliquez 14,2 V qui est le niveau de charge complète pour une batterie 12 V sur les points «Batterie».
• Vous trouverez l'activation du relais.
• Maintenant, déplacez lentement le préréglage A1 vers le côté positif jusqu'à ce que le relais se désactive.
• Ceci définit la coupure de charge complète.
• Maintenant, connectez le dos 1k / 1N4148 pour que l'A1 verrouille le relais dans cette position.
• Ajustez maintenant lentement l'alimentation variable vers la limite de décharge inférieure de la batterie, vous constaterez que le relais continue à rester éteint en raison de la réponse de rétroaction mentionnée ci-dessus.
• Réglez l'alimentation électrique jusqu'au niveau inférieur du seuil de décharge de la batterie.
• Après cela, commencez à déplacer le préréglage A2 vers le côté terre, jusqu'à ce que cela ramène la sortie A2 à zéro, ce qui rompt le verrou A1 et remet le relais en mode de charge.
• C'est tout, le circuit est entièrement réglé maintenant, scellez les préréglages dans cette position.

Les réponses aux autres questions supplémentaires de la demande sont données sous:

La formule pour calculer la limite de coupure de charge complète est:

Tension nominale de la batterie + 20%, par exemple 20% de 12 V est 2,4, donc 12 + 2,4 = 14,4 V est la tension de coupure de charge complète pour une batterie 12 V

Pour connaître l'autonomie de la batterie, la formule suivante peut être utilisée, qui vous donne l'autonomie approximative de la batterie.

Sauvegarde = 0,7 (Ah / courant de charge)

Une autre conception alternative pour créer un circuit de chargeur de batterie à coupure de sur / sous-charge automatique en utilisant deux amplis opérationnels, peut être vue ci-dessous:

Comment ça fonctionne

En supposant qu'aucune batterie n'est connectée, le contact du relais est en position N / C. Par conséquent, lorsque l'alimentation est allumée, le circuit de l'amplificateur opérationnel ne peut pas être alimenté et reste inactif.

Maintenant, supposons qu'une batterie déchargée soit connectée au point indiqué, le circuit de l'amplificateur opérationnel est alimenté par la batterie. Étant donné que la batterie est à un niveau déchargé, cela crée un faible potentiel à l'entrée (-) de l'ampli opérationnel supérieur, qui peut être inférieur à la broche (+).

Pour cette raison, la sortie supérieure de l'ampli opérationnel devient élevée. Le transistor et le relais s'activent et les contacts du relais passent de N / C à N / O. Cela connecte maintenant la batterie à l'alimentation d'entrée et commence à se charger.

Une fois que la batterie est complètement chargée, le potentiel à la broche (-) de l'ampli opérationnel supérieur devient plus élevé que son entrée (+), ce qui fait que la broche de sortie de l'ampli opérationnel supérieur devient faible. Cela coupe instantanément le transistor et le relais.

La batterie est maintenant déconnectée de l'alimentation de charge.

La diode 1N4148 à travers le (+) et la sortie de l'ampli opérationnel supérieur se verrouille de sorte que même si la batterie commence à tomber, elle n'a aucun effet sur la condition du relais.

Cependant, supposons que la batterie ne soit pas retirée des bornes du chargeur et qu'une charge y soit connectée de sorte qu'elle commence à se décharger.

Lorsque la batterie se décharge en dessous du niveau inférieur souhaité, le potentiel à la broche (-) de l'ampli opérationnel inférieur descend plus bas que sa broche d'entrée (+). Cela fait instantanément monter la sortie de l'ampli opérationnel inférieur, ce qui atteint la broche 3 de l'ampli opérationnel supérieur. Le casse instantanément le verrou et allume le transistor et le relais pour recommencer le processus de charge.

Conception de PCB

Ajout d'une étape de contrôle actuelle

Les deux conceptions ci-dessus peuvent être mises à niveau avec un contrôle de courant en ajoutant un module de contrôle de courant basé sur MOSFET, comme indiqué ci-dessous:

R2 = 0,6 / courant de charge

Ajout d'un protecteur de polarité inversée

Une protection contre l'inversion de polarité peut être incluse dans les conceptions ci-dessus en ajoutant une diode en série avec la borne positive de la batterie. La cathode ira à la borne positive de la batterie et à l'anode à la ligne positive de l'ampli opérationnel.

Veuillez vous assurer de connecter une résistance de 100 Ohm à travers cette diode, sinon le circuit ne lancera pas le processus de charge.

Retrait du relais

Dans la première conception de chargeur de batterie basée sur un amplificateur opérationnel, il peut être possible d'éliminer le relais et de faire fonctionner le processus de charge via des transistors à semi-conducteurs, comme indiqué dans le schéma suivant:

Comment fonctionne le circuit

• Supposons que le préréglage A2 est ajusté au seuil de 10 V et le préréglage A1 est ajusté au seuil de 14 V.
• Supposons que nous connections une batterie déchargée à un étage intermédiaire de 11 V.
• À cette tension, la broche 2 de A1 sera inférieure à son potentiel de référence de la broche 3, selon le réglage du préréglage de la broche5.
• Cela entraînera la sortie de la broche 1 de A1 à l'état haut, activant le transistor BC547 et le TIP32.
• La batterie commencera maintenant à se charger via TIP32, jusqu'à ce que la tension aux bornes atteigne 14 V.
• À 14 V, selon le réglage du préréglage supérieur, la broche2 de A1 ira plus haut que sa broche3, provoquant une baisse de la sortie.
• Cela éteindra instantanément les transistors et arrêtera le processus de charge.
• L'action ci-dessus verrouillera également l'ampli opérationnel A1 via le 1k / 1N4148 de sorte que même si la tension de la batterie tombe au niveau SoC de 13 V, l'A1 continuera à maintenir la sortie pin1 au niveau bas.
• Ensuite, lorsque la batterie commence à se décharger via une charge de sortie, sa tension aux bornes commence à chuter, jusqu'à ce qu'elle tombe à 9,9 V.
• À ce niveau, selon le réglage du préréglage inférieur, la broche5 de A2 tombera en dessous de sa broche6, ce qui fera que sa broche de sortie 7 deviendra basse.
• Ce niveau bas à la broche 7 de A2 tirera la broche2 de A1 à presque 0 V, de sorte que maintenant la broche3 de A1 devienne plus haute que sa broche2.
• Cela cassera immédiatement le verrou A1 et la sortie de A1 passera à nouveau à l'état haut, permettant au transistor de s'allumer et d'initier le processus de charge.
• Lorsque la batterie atteint 14 V, le processus répète à nouveau le cycle