Op amp batterijladercircuit met automatische uitschakeling

De post bespreekt een twee opamp IC 741 en LM358 gebaseerde auto-cut off acculader circuits die niet alleen nauwkeurig zijn met zijn functies, maar ook een probleemloze en snelle instelling van de hoge / lage cut-off drempellimieten mogelijk maken.

Het idee werd aangevraagd door de heer Mamdouh.

Circuitdoelstellingen en vereisten

1. Zodra ik de externe voeding automatisch aansluit, wordt de accu losgekoppeld en wordt het systeem van stroom voorzien, terwijl de accu wordt opgeladen.
2. Bescherming tegen overladen (inbegrepen in het bovenstaande ontwerp).
3. Indicaties batterij bijna leeg en volledig opladen (inbegrepen in het bovenstaande ontwerp).
4. Ik weet ook niet wat de formule is om te helpen bij het bepalen van de spanning die nodig is voor mijn batterij om hem op te laden (batterij wordt uit oude laptops gehaald. Totaal zal 22V zijn met 6 apms zonder belasting)
5. Verder ken ik de formule niet om aan te geven hoe lang mijn batterij meegaat, en hoe ik de tijd moet berekenen als ik wil dat een batterij twee uur meegaat.
6. Ook wordt de cpu-ventilator ook door het systeem geleverd. Het zou ook geweldig zijn om de optie van een dimmer toe te voegen, mijn oorspronkelijke plan was om te variëren tussen 26-30 v, niet veel meer dan dat.

Schakelschema

Opmerking: vervang de 10K in serie door de 1N4148, door een 1K

Het ontwerp

In al mijn vorige controllercircuits van de batterijlader heb ik een enkele opamp gebruikt voor het uitvoeren van de automatische uitschakeling van de volledige lading, en heb ik een hystereseweerstand gebruikt om de schakelaar voor laag laadniveau AAN te zetten voor de aangesloten batterij.

Echter het berekenen van deze hystereseweerstand correct voor het bereiken van de precieze herstel op laag niveau wordt enigszins moeilijk en vereist wat vallen en opstaan, wat tijdrovend kan zijn.

In het hierboven voorgestelde opamp-ladercontrolecircuit voor lage en hoge acculaders zijn twee opamp-comparatoren opgenomen in plaats van één, wat de instellingsprocedures vereenvoudigt en de gebruiker verlost van de lange procedures.

Verwijzend naar de figuur kunnen we twee opamps zien die zijn geconfigureerd als comparatoren voor het detecteren van de batterijspanning en voor de vereiste uitschakelhandelingen.

Ervan uitgaande dat de batterij een 12V-batterij is, wordt de 10K-preset van de onderste A2-opamp zo ingesteld dat uitgangspen # 7 een hoge logica wordt wanneer de batterijspanning net de 11V-markering overschrijdt (onderste ontlaaddrempel), terwijl de preset van de bovenste A1-opamp zo wordt aangepast dat de output hoog wordt wanneer de batterijspanning de hogere uitschakeldrempel raakt, bijvoorbeeld bij 14,3V.

Daarom wordt de A1-uitgang bij 11V positief, maar door de aanwezigheid van de 1N4148-diode blijft deze positieve ineffectief en geblokkeerd om verder te bewegen naar de basis van de transistor.

De batterij gaat door met opladen, totdat deze 14,3V bereikt wanneer de bovenste opamp het relais activeert en de laadtoevoer naar de batterij stopt.

De situatie wordt onmiddellijk vergrendeld vanwege de opname van de feedbackweerstanden over pin # 1 en pin # 3 van A1. Het relais wordt in deze positie vergrendeld terwijl de voeding voor de batterij volledig is afgesloten.

De batterij begint nu langzaam te ontladen via de aangesloten belasting totdat deze zijn onderste ontlaaddrempelniveau bereikt bij 11V wanneer de A2-uitgang gedwongen wordt om negatief of nul te worden. Nu wordt de diode aan zijn uitgang voorwaarts voorgespannen en verbreekt snel de vergrendeling door het vergrendelende feedbacksignaal tussen de aangegeven pinnen van A1 te aarden.

Met deze actie wordt het relais onmiddellijk gedeactiveerd en teruggebracht naar de oorspronkelijke N / C-positie en begint de laadstroom opnieuw naar de accu te stromen.

Dit opamp lage hoge acculaadcircuit kan worden gebruikt als een DC UPS-circuit, ook om een ​​continue voeding voor de belasting te garanderen, ongeacht de aan- of afwezigheid van het lichtnet, en om een ​​ononderbroken voeding te krijgen tijdens het gebruik.

De ingangslaadtoevoer kan worden verkregen van een gereguleerde voeding, zoals een extern LM338-circuit met constante stroom en variabele constante spanning.

Hoe de voorinstellingen in te stellen

• Houd in eerste instantie de 1k / 1N4148-feedback losgekoppeld van de A1-opamp.
• Verplaats de A1 preset-schuifregelaar naar het grondniveau en verplaats de A2-preset-schuifregelaar naar het positieve niveau.
• Pas via een variabele voeding 14,2 V toe, wat het volledige laadniveau is voor een 12 V-batterij over de 'Batterij'-punten.
• U zult het relais zien activeren.
• Verplaats nu langzaam de A1-preset naar de positieve kant totdat het relais net deactiveert.
• Dit zet de volledige lading af.
• Sluit nu de 1k / 1N4148 weer aan zodat de A1 het relais in die positie vergrendelt.
• Pas nu langzaam de variabele voeding aan naar de onderste ontlaadgrens van de batterij, u zult merken dat het relais uitgeschakeld blijft vanwege de bovengenoemde feedbackreactie.
• Pas de stroomtoevoer aan tot het laagste drempelniveau voor batterijontlading.
• Hierna, begin met het verplaatsen van de A2-preset naar de grondzijde, totdat dit de A2-uitgang op nul zet, waardoor de A1-vergrendeling wordt verbroken en het relais wordt teruggeschakeld naar de oplaadmodus.
• Dat is alles, het circuit is nu volledig ingesteld, verzegel de presets in deze positie.

Antwoorden op andere aanvullende vragen in het verzoek zijn zoals vermeld onder:

De formule voor het berekenen van de uitschakellimiet voor volledige lading is:

Accuspanning + 20%, bijvoorbeeld 20% van 12V is 2,4, dus 12 + 2,4 = 14,4V is de uitschakelspanning voor volledige lading voor een 12V-accu

Om de back-uptijd van de batterij te kennen, kan de volgende formule worden gebruikt, die u de geschatte back-uptijd van de batterij geeft.

Back-up = 0,7 (Ah / laadstroom)

Een ander alternatief ontwerp voor het maken van een automatische over / onder-lading onderbreking van de acculadercircuit met twee opamps, is hieronder te zien:

Hoe het werkt

Ervan uitgaande dat er geen batterij is aangesloten, bevindt het relaiscontact zich op de N / C-positie. Wanneer de stroom is ingeschakeld, kan het opamp-circuit daarom niet van stroom worden voorzien en blijft het inactief.

Stel nu dat een lege batterij is aangesloten op het aangegeven punt, dan krijgt het opamp-circuit stroom via de batterij. Omdat de batterij op een ontladen niveau is, creëert deze een laag potentiaal op de (-) ingang van de bovenste opamp, die mogelijk minder is dan de (+) pin.

Hierdoor wordt de output van de bovenste opversterker hoog. De transistor en het relais worden geactiveerd en de relaiscontacten gaan van N / C naar N / O. Dit verbindt nu de batterij met de ingangsvoeding en begint met opladen.

Zodra de batterij volledig is opgeladen, wordt de potentiaal op de (-) pin van de bovenste opamp hoger dan de (+) ingang, waardoor de uitgangspen van de bovenste opamp laag wordt. Hierdoor worden de transistor en het relais onmiddellijk uitgeschakeld.

De accu is nu losgekoppeld van de laadtoevoer.

De 1N4148-diode over de (+) en de uitgang van de bovenste opamp vergrendelt zodat zelfs als de batterij begint te vallen, dit geen effect heeft op de relaisconfiguratie.

Veronderstel echter dat de batterij niet wordt verwijderd van de opladeraansluitingen en er een belasting op is aangesloten zodat deze begint te ontladen.

Wanneer de batterij ontlaadt tot onder het gewenste lagere niveau, wordt het potentieel op pin (-) van de onderste opamp lager dan de (+) ingangspen. Dit zorgt er onmiddellijk voor dat de output van de onderste op-versterker hoog wordt, wat de pin3 van de bovenste op-amp raakt. Het verbreekt onmiddellijk de vergrendeling en schakelt de transistor en het relais in om het laadproces opnieuw te starten.

PCB-ontwerp

Een huidige controlefase toevoegen

De bovenstaande twee ontwerpen kunnen worden geüpgraded met een stroomregeling door een op MOSFET gebaseerde stroomregelmodule toe te voegen, zoals hieronder weergegeven:

R2 = 0,6 / laadstroom

Een bescherming tegen omgekeerde polariteit toevoegen

Een bescherming tegen omgekeerde polariteit kan worden toegevoegd aan de bovenstaande ontwerpen door een diode toe te voegen in serie met de positieve pool van de batterij. De kathode gaat naar de positieve pool van de batterij en de anode naar de positieve lijn van de opamp.

Zorg ervoor dat u een weerstand van 100 Ohm over deze diode aansluit, anders start het circuit het laadproces niet.

Het relais verwijderen

In het eerste opamp-gebaseerde ontwerp van de batterijlader is het misschien mogelijk om het relais te elimineren en het laadproces te laten werken via transistors in vaste toestand, zoals weergegeven in het volgende diagram:

Hoe het circuit werkt

• Laten we aannemen dat A2-voorinstelling wordt aangepast op een drempel van 10 V en A1-voorinstelling wordt aangepast op een drempelwaarde van 14 V.
• Stel dat we een accu aansluiten die in een tussenstap van 11 V wordt ontladen.
• Op deze spanning zal pin2 van A1 onder zijn pin3-referentiepotentiaal liggen, volgens de instelling van de pin5-preset.
• Hierdoor wordt de output pin1 van A1 hoog, waardoor de transistor BC547 en de TIP32 worden ingeschakeld.
• De accu begint nu met opladen via TIP32, totdat de klemspanning 14 V bereikt.
• Bij 14 V, volgens de instelling van de bovenste preset, zal pin2 van A1 hoger gaan dan pin3, waardoor de output laag wordt.
• Hierdoor worden de transistors onmiddellijk uitgeschakeld en wordt het laadproces gestopt.
• De bovenstaande actie zal ook de A1-opamp vergrendelen via de 1k / 1N4148, zodat zelfs als de batterijspanning daalt tot het SoC-niveau van 13 V, de A1 de pin1-uitgang laag blijft houden.
• Vervolgens, wanneer de batterij begint te ontladen via een uitgangsbelasting, begint de klemspanning te dalen, totdat deze is gedaald tot 9,9 V.
• Op dit niveau, volgens de instelling van de onderste preset, zal pin5 van A2 onder pin6 vallen, waardoor de output pin7 laag wordt.
• Deze lage waarde op pin7 van A2 zal pin2 van A1 naar bijna 0 V trekken, zodat pin3 van A1 nu hoger wordt dan pin2.
• Hierdoor wordt de A1-latch onmiddellijk verbroken en wordt de uitgang van A1 weer hoog, waardoor de transistor kan worden ingeschakeld en het laadproces kan starten.
• Wanneer de batterij 14 V bereikt, herhaalt het proces de cyclus opnieuw