固定抵抗を使用したバッテリー充電回路

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このユニバーサル自動バッテリー充電器回路は、その機能を備えた非常に用途が広く、あらゆるタイプのバッテリー充電、さらにはソーラー充電コントローラーのアプリケーションにも適合させることができます。

ユニバーサルバッテリー充電器の主な機能

ユニバーサルバッテリー充電器回路には、次の主な機能が含まれている必要があります。



1) 自動バッテリーフル充電カットオフ 、および自動 低バッテリー 充電の初期化、対応するLEDインジケータの警告。

2)適応可能 すべてのタイプのバッテリー充電



3)任意の電圧およびAH定格バッテリーに適応可能。

4)電流制御出力

5) ステップ充電 3または4ステップ(オプション)

上記の5つの機能のうち、最初の3つは重要であり、ユニバーサルバッテリー充電器回路の必須機能になります。

ただし、これらの機能に加えて、自動バッテリー充電器は非常にコンパクトで、安価で、操作が簡単である必要があります。そうしないと、技術的な知識が少ない人にとってはデザインがまったく役に立たなくなり、「ユニバーサル」タグが無効になります。

このウェブサイトでは、バッテリーを最適かつ安全に充電するために本質的に必要となる可能性のある重要な機能のほとんどを含む、多くの多様なバッテリー充電器回路についてすでに説明しました。

これらのバッテリ充電器回路の多くは、簡単にするために単一のオペアンプを使用し、自動低バッテリ充電復元プロセスを実装するためにヒステリシスオプションを採用しました。

ただし、オペアンプでヒステリシスを使用する自動バッテリー充電器では、フィードバックプリセットまたは可変抵抗器を調整することが重要な手順になり、特に初心者にとっては少し複雑な作業になります。正しい設定が完了するまで、試行錯誤のプロセスが必要になるためです。

さらに、過充電カットオフの設定は、バッテリー充電器回路で結果をすばやく達成しようとしている可能性のある新規参入者にとっても面倒なプロセスになります。

ポットやプリセットの代わりに固定抵抗を使用する

今回の記事では、特に上記の問題に焦点を当て、 ポットとプリセットを固定抵抗器に置き換えます 時間のかかる調整を排除し、エンドユーザーまたはコンストラクターの手間のかからない設計を保証するため。

オペアンプのヒステリシスを詳しく説明した以前の記事についてはすでに説明しましたが、提案されたユニバーサルバッテリー充電器回路の設計に同じ概念と式を使用して、カスタマイズされたバッテリー充電器回路の構築に関連するすべての混乱を解決できることを願っています。ユニークなバッテリー。

回路の説明の例に進む前に、理解することが重要です。 ヒステリシスが必要な理由 私たちのバッテリー充電器回路のために?

これは、単一のオペアンプを使用して、バッテリーの放電下限しきい値と完全充電上限しきい値の両方を検出するために使用することに関心があるためです。

ヒステリシスを追加することの重要性

通常、ヒステリシスがないと、非常に離れている可能性のある2つの異なるしきい値でトリガーするようにオペアンプを設定できないため、ヒステリシスを使用して、デュアル検出機能を備えた単一のオペアンプを使用できるようにします。

ヒステリシスを備えたユニバーサルバッテリー充電器回路の設計に関するメイントピックに戻って、固定抵抗を計算する方法を学びましょう。これにより、可変抵抗またはプリセットを使用した複雑なHi / Loカットオフセットアップ手順を排除できます。

ヒステリシスの基本的な動作とそれに関連する式を理解するには、最初に次の図を参照する必要があります。

ヒステリシスの基本操作

上記の例の図では、ヒステリシス抵抗がどのようになっているのかがはっきりとわかります。 Rh 他の2つの基準抵抗に関して計算されます 処方箋 そして ライ。

次に、上記の概念を実際のバッテリー充電器回路に実装して、最終的に最適化された出力を取得するために関連するパラメーターを計算する方法を見てみましょう。次の例を取り上げます。 6Vバッテリー充電回路

このソリッドステート充電器の図では、ピン#2の電圧がピン#3の基準電圧より高くなるとすぐに、出力ピン#6がローになり、TIP122がオフになり、バッテリが充電されます。逆に、ピン#2の電位がピン#3を下回っている限り、オペアンプの出力はTIP122のスイッチをオンに保ち、バッテリーは充電を続けます。

固定抵抗器付きバッテリー充電器回路

実用的な例での数式の実装

前のセクションで表現された式から、以下に示すように、実際の回路内で実装する際に考慮する必要のあるいくつかの重要なパラメーターを確認できます。

1)Rxに印加される基準電圧とオペアンプの供給電圧Vccは等しく、一定でなければなりません。

2)選択した上部バッテリーフル充電スイッチオフしきい値および下部バッテリー放電スイッチオンしきい値電圧は、Vccおよび基準電圧よりも低くする必要があります。

供給電圧Vccは一般にバッテリーに接続されているため、一定にすることはできず、基準より低くすることもできないため、これは少し注意が必要です。

とにかく、この問題に取り組むために、Vccが基準レベルでクランプされていることを確認し、分圧器ネットワークを使用して、検出する必要のあるバッテリー電圧を50%低い値に下げて、Vccよりも低くします。上図に示すように。

抵抗RaとRbは、バッテリ電圧を比例して50%低い値に下げますが、4.7Vツェナーは、Rx / RyとオペアンプのVccピン#4の固定基準電圧を設定します。これで、計算の準備が整いました。

それでは、ヒステリシスを適用しましょう 数式 この6V充電器に接続して、この回路例でどのように機能するかを確認してください。

上記の6V回路では、次のデータが手元にあります。

充電するバッテリーは6Vです

上部カットオフポイントは7Vです

低い復元ポイントは5.5Vです。

Vcc、基準電圧は4.7Vに設定されています(4.7Vツェナーを使用)

Ra、Rbを100k抵抗として選択して、6Vのバッテリ電位を50%小さい値に減らします。したがって、上限のカットオフポイント7Vは3.5V(VH)になり、下限の5.5Vは2.75V(VL)になります。

ここで、ヒステリシス抵抗の値を調べる必要があります Rh に関して 処方箋 そして ライ

式に従って:

Rh / Rx = VL / VH-VL = 2.75 / 3.5-2.75 = 3.66 --------- 1)

∴Rh/ Rx = 3.66

Ry / Rx = VL / Vcc-VH = 2.75 / 4.7-3.5 = 2.29 ---------- 2)

∴ Ry/Rx = 2.29

1)からRh / Rx = 3.66が得られます

Rh = 3.66Rx

取りましょう Rx = 100K

10K、4k7などの他の値でもかまいませんが、100Kが標準値であり、消費量を削減するのに十分な高さがより適切になります。

∴Rh= 3.66 x 100 = 366K

このRxの値を2)に代入すると、次のようになります。

Ry/Rx = 2.29

Ry = 2.29Rx = 2.29 x 100 = 229K

∴Ry= 229K

上記の結果は、いくつかのボタンをクリックするだけで、ヒステリシス計算ソフトウェアを使用して達成することもできます。

以上の計算により、接続された6Vバッテリーが7Vで自動的に切断され、電圧が5.5Vを下回るとすぐに充電が再開されるように、さまざまな抵抗器の正確な固定値を決定することに成功しました。

高電圧バッテリー用

12V、24V、48Vのユニバーサルバッテリ回路を実現する場合など、より高い電圧の場合、LM317ステージを削除することにより、上記の設計を以下のように簡単に変更できます。

12V、24V、48Vユニバーサルバッテリー回路

計算手順は前項と全く同じです。

大電流バッテリ充電の場合、TIP122とダイオード1N5408を比例して高電流デバイスにアップグレードし、4.7Vツェナーをバッテリ電圧の50%を超える値に変更する必要がある場合があります。

緑のLEDはバッテリーの充電状態を示し、赤のLEDはバッテリーが完全に充電されたことを示します。

これで記事は終わりです。固定抵抗を使用してシンプルでありながら普遍的に適用可能なバッテリー充電器回路を作成して、設定されたしきい値ポイント全体で非常に高い精度と確実なカットオフを確保し、接続されたバッテリーを完全かつ安全に充電する方法を明確に説明します。




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