Как сделать регулятор тока для зарядного устройства: Три простые схемы регулятора тока для зарядных устройств

Три простые схемы регулятора тока для зарядных устройств

Мы уже рассматривали много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, сегодня же я вам покажу три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так как они универсальны и могут быть использованы не только в зарядных устройствах, но и во многих самодельных конструкциях, включая и лабораторные блоки питания.

Регулятор тока по идее не многим отличается от регулятора напряжения, стоит заметить, что есть понятие стабилизатор тока.

В отличие от регулятора он поддерживает стабильный выходной ток независимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Сегодня мы рассмотрим пару вариантов стабилизатора и один регулятор общего применения, стабилизатор тока неотъемлемая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого в нагрузку.

Важный момент… во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованны шунты, по сути это низкоомные резисторы, для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта экспериментальным образом.

Кстати ссылки на все печатные платы найдёте в конце статьи. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора.

Все три варианта которые мы сегодня рассмотрим работают в линейном режиме, а значит силовой элемент — транзистор. При больших нагрузках будет нагреваться и нуждается в охлаждении.

Постараюсь пояснить принцип работы схем максимально простыми словами…

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов, всего два транзистора, один из них управляющий, второй же является силовым, по которому протекает основной ток.Датчик тока или шунт представляет из себя низкоомный проволочный резистор, при подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение.

Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт этот транзистор.

Резистор R1 задаёт напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии.

Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1, грубо говоря затухается или замыкается на плюс питания через открытый переход маломощного транзистора. Этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Резистор R2 по сути обычный делитель напряжения, которым мы можем задать как бы степень приоткрытости управляющего транзистора, а следовательно управлять и силовым транзистором, ограничивая ток протекающий по нему.Увеличить общий ток коммутации этой схемы, можно дополнительными силовыми транзисторами, подключенных параллельно. Так как характеристики даже одинаковых транзисторов будут отличаться, в их коллекторную цепь добавлены резисторы, они предназначены для выравнивания токов через транзисторы, чтобы последние были нагружены равномерно.

Вторая схема построена на базе операционного усилителя, её неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, в отличие от первого варианта эта схема является именно стабилизатором тока. Как и в первой схеме, тут также имеется датчик тока или шунт, операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, всё по уже знакомой нам схеме.

Усилитель сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение, операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах, путём изменения выходного напряжения.

Выход операционного усилителя управляется мощным полевым транзистором.

То есть, принцип работы мало, чем отличается от первой схемы за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения в лице стабилитрона.

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться и ему необходим радиатор, кстати возможно применение биполярных транзисторов.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхемы стабилизатора LM317, это линейный стабилизатор напряжения но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока. Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

Максимально допустимый ток для микросхема LM317 составляет около полтора ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором, в этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, следовательно нагреваться она не будет.

Взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься.

Архив к статье; скачать…

Автор; АКА Касьян

Самый простой регулятор для зарядного устройства

Привет, сегодня соберём простую схему регулятора для зарядного устройства, который состоит всего из двух деталей.

Основой схемы будет транзистор П210, он выдерживает 10 ампер, его конечно надо обязательно на радиатор ставить. У меня под рукой не было радиатора, я пока соберу без него, но в конечном итоге надо обязательно ставить на радиатор.

Детали всего 2, нарисовано три — потому что добавлен конденсатор, то есть, если вы питаетесь от трансформаторного зарядное устройство, где стоит просто диодный мост тогда надо обязательно конденсатор ставить, если уже от готового блока питания, например от такого

то конденсатор ставить не обязательно. По сути, если конденсатор не брать в расчёт, у нас только транзистор и на один килоом переменный резистор. Я взял вот такой, просто он у меня был под рукой,

как видите он проволочный, но можете любой брать на ваше усмотрение.

Само подключение резистора, хорошо видно на схеме, на транзисторе цоколёвку привёл то есть, вот так вот

у нас корпус это коллектор, база средний и эмиттер это нижняя нога.

На коллектор приходит минус от источника, с эмиттера минус выходит уже на аккумулятор и база на средний движок переменного резистора.

Сейчас это всё соберу и покажу вам, как это будет выглядеть в собранном виде, еще раз напоминаю радиатор для транзистора обязателен.

В общем что у нас получилось, конечно я собирал всё навесным монтажом, потому что делать на какой либо плате нет смысла. Ведь переменный резистор обычно выводят на переднюю панель ЗУ, а транзистор надо будет поставить туда, где будет для него место вместе с радиатором.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

Теперь я возьму блок питания от ноутбука, заявлено 18,5 вольта, подключаем плюс к плюсу, минус к минусу, нагрузкой пока послужит лампочка.

Подсоединил, попробовал, всё шикарно регулируется, кстати вначале я сказал, что регулировка тока, но это не совсем точно, тут скорее регулировка напряжения, но уменьшая напряжение мы уменьшим и ток, в принципе и то, и то верно, но точнее будет говорить всё же, что регулировка напряжения.

Регулируется кстати довольно плавно и практически от нуля, такой приставкой можно заряжать не только автомобильные АКБ, без проблем можно и мотоциклетные аккумуляторы как 6 вольтовые, так и 12.

Транзистор без радиатора греется, поэтому нужно обязательно ставить на теплоотвод.

Кстати сразу напишу, что ток которым будете заряжать аккумуляторы, напрямую зависит от источника, то есть, если это трансформатор, значит зависит от трансформатора, диодного моста. Если импульсный блок питания, то от его мощности на сколько ампер он рассчитан.

Вот такой простейший регулятор для зарядного устройства всего на 2-х деталях, собирается буквально за пару минут, чуть ли не на коленке, не спеша попивая кофе. Рекомендую к повторению, кто-то скажет сейчас такие транзисторы не найдёшь, ребята я показываю, как можно собрать с учётом того, что может у кого-то, где-то завалялось. Конечно можно и кремниевые, современные использовать, но П210 всё таки он не дефицит и я думаю у каждого найдётся, где нибудь в закромах.

ЗУ на 12 В с регулируемым зарядным током

Как всегда неожиданно пришли холода и снова пришло понимание, что нужно купить для аккумулятора машины зарядный выпрямитель. Все знают, что мороз не нравится батареям, а потому подзаряжать их от сети 220 В приходится чаще. Решено было не инвестировать в дешевые китайские автозарядки из супермаркетов, а попытаться что-то сделать самому.

Зарядное устройство должно заряжать / перезаряжать аккумулятор в автомобиле и на мотоцикле. Предполагалось также, что регулировка тока зарядки будет относительно простой в исполнении, потому что не каждый понимает настройки всяких там HTRC T240. Чтобы плавно настраивать ток, можно использовать эту очень простую схему:

Здесь используются обычные резисторы 0.125 Вт, но решено было поставить 0.5 Вт, из-за высокого напряжения. Также добавлен в схему также второй предохранитель на вторичной стороне трансформатора (10 A) на всякий случай, конденсатор фильтра 2200 мкФ 25 В и вольтметр со шкалой до 20 вольт. Диодный мост KBPC2510. Остальное, как на принципиальной схеме.

Выбор трансформатора для зарядного

В гараже нашелся какой-то старый советский трансформатор 15 В 120 VA и решено было использовать именно его в качестве основы для сборки выпрямителя.

В целом выпрямитель работает очень хорошо. После подключения лампы h5 55/60w напряжение падает примерно до 12 В, и это тоже неплохо. Это первый вариант зарядного, во втором (сделанном на заказ) использовался тороидальный трансформатор 100W 11V 9A (предназначенный для питания галогенок), и после выпрямителя там получалось более 15 В на конденсаторе. Теоретически достаточно подключить к цепи вторичного питания (после диодов моста) конденсатор около 100 мкФ / 25 В и измерить напряжение на нем, если оно достигнет 16-17 В все нормально и вы можете безопасно построить на этом трансформаторе ЗУ к АКБ.

Важно: трансформатор должен давать номинальное напряжение 12 В при нагрузке, а не 12 В на холостом ходу — это напряжение слишком низкое. Если мы используем двухтактный выпрямитель — напряжение будет около 16 В. Использование диодов Шоттки даст еще больше прирост — до 17 В. Напряжение сетки также важно — если намного меньше 220 В — не будем иметь достаточного напряжения.

Если при нагрузке напряжение падает до 12-13 В, батарея не будет полностью заряжена. Для выпрямителя требуемое напряжение составляет около 16 В! Хотя правильное зарядное напряжение — 13,8 В — 14,4 В, рекомендуется с учётом просадки на пару вольт подавать выше.

Естественно при управлении симистором в первичной обмотке присутствует постоянная составляющая тока, приводящая к насыщению сердечника и многим другим нежелательным явлениям, таким как гудение трансформатора. Большинство трансформаторов, питающихся таким образом, имеют более-менее проявляющиеся подобные симптомы, но лишь немногие не подходят вообще. В конце концов их можно устранить или заметно ослабить (силовые резисторы). Или вообще изменить тип контроля зарядного тока на такой.

Автоматическое зарядное устройство на 6 А своими руками

Всем любителям самодельных девайсов привет. Хотел бы представить на ваш суд зарядное устройство, которое недавно сделал для своей старенькой BMW (точнее для её аккумулятора 60 А).

Схема автоматического зарядного устройства на 6 А

Плата, спроектированная в первоисточнике, была слишком сложной, поэтому разработал свою, более простую.

Вот некоторые данные по деталям, которые могут быть полезны при повторении ЗУ:

1. Трансформатор 150VA 220 / 18 В
2. Мост диодный 25 A на 1000 В
3. Резисторы: R1 0,69 Ом 50 Вт; R1 2,2 Ом 50 Вт
4. Предохранители: 220 В, 5А; на выходе для защиты аккумуляторной батареи 10 А.

Тиристор BT-151 на радиаторе прикрученном к корпусу, нагревается слабо — до 40 градусов. Мостовой выпрямитель нагревается сильнее. Резистор R1 (собран из двух) такой горячий, что можно сделать из него радиатор на зиму. Тут использовал 50 Вт, потому что 10 Вт были совсем уж горячими. Корпус, к которому привинчены эти резисторы, локально не нагревается более чем до 70 градусов при длительном максимальном токе в 6 А.

Первый переключатель слева включает источник питания — трансформатор, второй — резистор R1 и третий переключатель другой R1 (резисторы R1 могут работать параллельно).

Провода сильноточных цепей имеют поперечное сечение 2,5 мм2, за исключением проводов, идущих к батарее, которые длинной 3 м и имеют поперечное сечение 4 мм2.

Первоначально трансформатор питал галогенное освещение 11,5 В, домотал катушку и все было закреплено лентой, пропитанной эпоксидной смолой. Корпус зарядки от поврежденного дешманского выпрямителя из Китая.

Все поверхности, через которые проходят тепловые потоки, смазаны силиконовой термопастой. Блок должен работать снаружи и в гараже, поэтому попытался по максимуму защитить от влаги, покрасив плату электроизоляционным лаком и используя термоусадочные трубки.

Зарядное устройство прекрасно заряжает, оно на самом деле работает до 14,4 В, а затем снова включается при 13,2 В (так его отрегулировал). Стоимость сборки может быть вообще околонулевой, если имеются основные детали (тиристор и трансформатор).

 

Размер составляет около 95 x 47 мм, прежде всего дал пол ватта всем резисторам. BC177 сменил на BC307. Кроме того, подготовил место и колодки с отверстиями для двух силовых резисторов (R1), первое даже для разных размеров этого резистора (несколько отверстий на выбор). Неизвестно, подходят ли винтовые разъемы для такого уровня токовой нагрузки, но есть смысл снабдить плату разъемами, чтобы не было необходимости паять провода непосредственно к печатной плате. Пусть это будет модуль который легко собирать и разбирать.

Более сложный вариант зарядного устройства для автомобильных 50-60 А аккумуляторов смотрите тут.

cxema.org — Три схемы простых регуляторов тока

В сети очень много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, а вот с регуляторами тока дела обстоят иначе. И я хочу немного восполнить этот пробел, и представить вам три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так, как они универсальны и могут быть использованы во многих самодельных конструкциях. 

Регуляторы тока по идее не многим отличается от регуляторов напряжения.

 Прошу не путать регуляторы тока со стабилизаторами тока, в отличии от первых они поддерживают стабильный выходной ток не зависимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Стабилизатор тока — неотемлимая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого на нагрузку. В этой статье мы рассмотрим пару стабилизаторов и один регулятор общего применения. 

Во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованы шунты, по сути низкоомные резисторы. Для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора. Все три схемы работают в линейном режиме, а значит силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться. 

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов.  Всего два транзистора, один из них управляющий, второй является силовым, по которому и протекает основной ток.

 

Датчик тока представляет из себя низкоомный проволочный резистор. При подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение. Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт транзистор. Резистор R1, задает напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии. Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1 грубо говоря затухаеться или замыкается на массу питания через открытый переход маломощного транзистора, этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно, ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Резистор R1 по сути обычный делитель напряжения, которым  мы можем задать как бы степень приоткрытия управляющего транзистора, а следовательно, управлять и силовым транзистором ограничивая ток протекающий по нему.  

Вторая схема построена на базе операционного усилителя. Ее неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. В отличии от первого варианта — эта схема является стабилизатором тока.

Как и в первой схеме тут также имеется датчик тока (шунт), операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, все по уже знакомой нам схеме. Операционный усилитель  сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение. Операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах путем изменения выходного напряжения. 

Выход операционного усилителя управляет мощным полевым транзистором. То есть принцип работы мало чем отличается от первой схемы, за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения выполненный на стабилитроне. 

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхеме стабилизатора LM317. Это линейный стабилизатор напряжения, но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока. 

Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов. 

Максимально допустимый ток для микросхемы LM317 1,5 ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором. В этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, поэтому нагреваться не будет, взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься. 

Небольшое видео

Печатные платы 

 

Зарядное устройство с регулировкой первичной обмотки трансформатора

В обычных условиях автомобильный аккумулятор заряжается при движении автомобиля. Но если машина долго стоит в гараже, то аккумуляторная батарея разряжается.

Для ее зарядки нужна зарядка для аккумуляторов с регулировкой зарядного тока. Один из вариантов этих приборов – зарядное устройство с регулировкой по первичной обмотке трансформатора.

Управление трансформатором по первичной обмотке

Скорость заряда аккумулятора зависит от тока, протекающего через него, но слишком быстрый заряд приводит к перегреву аппарата и выходу его из строя. Поэтому для зарядки аккумуляторных батарей используются устройства с регулировкой выходных параметров.

Особенности регуляторов для первички трансформаторов

Ток зарядки батареи составляет 10% ее емкости. Это значит, что аккумулятор с емкостью 60Ач заряжается током не более 6А. Напряжение заряда при работе автомобиля 14,5В. Учитывая необходимый запас, зарядное устройства должно быть способно выдать 10А при напряжении 16В.

Запас напряжения необходим для регулировки и ограничения зарядного тока.

В разных моделях аппаратов она производится разными способами:

• Добавочными сопротивлениями. Включаются после диодного моста. Самая простая конструкция, но имеющая самые большие размеры.
• Транзисторами. Высокая точность регулировки, но самая сложная схема, требующая хорошего охлаждения силовых транзисторов.
• Тиристорное управление. Простые схемы. Регулировка осуществляется тиристорным ключем в цепи первичной обмотки или тиристорами, установленными вместо диодов в выпрямительный мост.

Схема и назначение тиристорного регулятора напряжения для трансформатора

Ток, протекающий при зарядке через аккумуляторную батарею, определяется внутренним сопротивлением аккумулятора, его ЭДС и напряжением на выходе зарядного устройства. Для его изменения, кроме других способов, можно регулировать напряжение на первичной обмотке. Самый удобный способ – использование тиристорного регулятора.

Модели для зарядки аккумуляторов

Зарядные устройства делятся на три группы:

• Пусковые. Предназначены для запуска двигателя при разряженном аккумуляторе. Использовать для зарядки батареи не рекомендуется – недостаточное напряжение и отсутствие регулировок.
• Зарядные. Предназначены для заряда аккумуляторов. Имеют ручную или автоматическую регулировку.
• Пуско-зарядные. Могут выполнять обе функции.

Принцип действия тиристорного регулятора

Тиристор имеет два состояния – открытый, в котором он пропускает электрический ток и закрытый. Открывается этот элемент при протекании тока через управляющий электрод и остается открытым, пока через тиристор идет ток.
Переменное напряжение в сети имеет синусоидальную форму. Тиристор, включенный в цепи нагрузки, открывается в определенный момент полуволны. Это называется “угол открытия”. В результате этого через электроприбор ток протекает не все время, а только после перехода элемента в открытое состояние. Это меняет действующее значение напряжения на нагрузке.

Важно! Вольтметр измеряет действующее значение. Для надежной работы допустимое напряжение тиристоров должно соответствовать максимальному напряжению, которое больше в 1,4 раз. Для бытовой сети это 308В.

Разновидности и технические характеристики тиристорного регулятора

Из-за того, что тиристор пропускает через себя напряжение только одной полярности, его нелзя использовать для управления трансформатором без дополнительных элементов:

• Включить тиристор в диодный мост из 4 диодов на вывода “+” и “-“. Вывода “~” подключаются в разрыв цепи вместо выключателя или последовательно с ним. Диодный мост выпрямляет напряжение и на тиристор подается питание только одной полярности.
• Использовать два тиристора, включенные встречно-параллельно и для управления через переменный резистор соединяются управляющие вывода. Каждый из элементов открывается при своей полярности, а оба вместе управляют напряжением на нагрузке.

Открытие тиристора происходит при прохождении тока больше определенной величины и есть два способа управления углом открывания:

• Переменным сопротивлением, включенным между анодом и управляющим электродом. В течении первой половины полуволны напряжение и ток управления растут и при достижении его определенной величины, зависящей от марки элемента. Недостаток этой схемы в ограниченном диапазоне регулировки 110-220В, но этого достаточно для управления трансформатором зарядного устройства.
• Управление импульсами, которые подает отдельная схема на управляющий электрод в определенный момент полуволны синусоиды.
  Допустимый ток и напряжение тиристорного регулятора зависят в первую очередь от установленных тиристоров. Самые распространенные – тиристоры серии КУ 202, но в некоторых случаях допускается применение других элементов:
• КУ 202Н – 400В, 30А. Крепятся на резьбе М6. При регулировке первичной обмотки, ток которой менее 1А, используются без радиаторов.
• КУ 201л – 300В, 30А, крепление- резьба М6. Допускается использовать в первичной обмотке.
• КУ 201а – 25В, 30А, крепление – резьба М6. Можно использовать только с радиаторами при регулировке после трансформатора.
• КУ 101г – 80В, 1А. Похож на транзистор. В силовых цепях зарядных устройствах не используются, только в схемах управления.
• КУ 104а – 6В, 3А. Так же в силовых цепях не применяются.

Что представляет собой симистор

У тиристора есть недостаток, усложняющий его применение в сети переменного тока – он пропускает через себя только одну полуволну и на выходе вместо переменного напряжения получается постоянное пульсирующее. Поэтому эти приборы используются парами или вместе с диодным мостом. От этого недостатка свободен симистор.

Симистор внешне похож на тиристор. Также, как и тиристор, он открывается импульсом тока, протекающего через управляющий электрод, но этот прибор пропускает через себя обе полуволны и способен работать в сети переменного тока.

Принципиальная схема симисторного регулятора тока для активной и индуктивной нагрузки
Устройство симисторного регулятора аналогично тиристорному. Отличие в том, что симистор управляет обоими полярностями и поэтому нет необходимости использовать диодный мост или встречно-параллельное включение элементов.

Кроме того, для симистора не имеет значение полярность управляющего напряжения, что позволяет упростить схему импульсного управления.

Совет! Для регулировки симистором можно использовать диммер от лампы накаливания. Для этого он включается между анодом и управляющим электродом силового симистора.

Другие простые варианты регулировки напряжения в первичке

Кроме тиристорных и симисторных регуляторов есть другие способы управления зарядным током в первичной обмотке трансформатора:

• Переключением выводов первичной обмотки. Недостаток в том, что эти вывода необходимо делать при намотке катушек.
• Подключением зарядного аппарата после ЛАТРА (лабораторного автотрансформатора). Его мощность должна быть не менее 160Вт.
• Переменным сопротивлением, подключаемым последовательно с трансформатором. Его параметры приблизительно 50-100Ом, мощностью 50Вт и зависят от конкретного зарядного.

Несмотря на появление современных зарядных устройств, аппараты с обычными трансформаторами есть у многих владельцев автомобилей, и регулировка аппарата по первичной обмотке позволяет обойтись без мощных тиристоров или добавочных сопротивлений.

Цепь зарядного устройства для сильноточных литий-ионных аккумуляторов

В сообщении объясняется схема зарядного устройства для сильноточных литий-ионных аккумуляторов, которая может использоваться для зарядки любых сильноточных аккумуляторов, таких как аккумуляторные блоки 2S3P, 3S2P. Его также можно использовать для зарядки других аналогичных литий-ионных аккумуляторов с высоким номиналом Ач от аккумулятора автомобиля или грузовика. Идея была запрошена г-ном Нилом

Зарядка литий-ионного аккумулятора 8800 мАч

Возможно, я очень дерзко просить вас о помощи, но мои дизайнерские навыки ограничены в электронике, и мой бюджет ограничен как волонтер .

Я волонтер местной поисково-спасательной организации (поисково-спасательная служба Саффолкской низменности), мы на связи 24 часа в сутки, 365 дней в году, наша работа включает в себя поиск всех пропавших без вести в Саффолке (и в приграничных округах). ).

Поиск часто проводится в темное время суток, и нам особенно нужны хорошие фонари, которые должны быть готовы к действию в любой момент.

Я часть команды спасателей на горных велосипедах, мы покрываем землю очень быстро и можем искать тропы намного быстрее, чем пешие команды, огни снова очень важны, и я надеюсь, что здесь вы можете помочь.

Недавно я купил светодиодный светильник Cree для своего велосипеда, он питается от литий-ионного аккумулятора 8,4 В, 8800 мАч, у меня 2.

Эти устройства поставляются с зарядным устройством от сети (240 В, Великобритания) и я бы хотел иметь возможность заряжать их в машине, где хранится байк.

Я заметил, что вы уже разработали некоторые схемы зарядки для этого типа аккумулятора, и мне интересно, можете ли вы изменить свою конструкцию, чтобы иметь возможность заряжать от автомобильной цепи 12 В до этих аккумуляторов.

Цепь автомобиля будет переключаться с зажиганием. Я очень способен построить схему, ограничены только мои дизайнерские навыки!

Я очень ценю любое время, которое вы тратите на это, это поможет не только мне, но и потенциально любой потерянной подошве в Саффолке.

С уважением,

Нил.

Конструкция

Показанная схема зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов с высоким током предназначена для зарядки любых литий-ионных аккумуляторов до 5 Ач с показанным IC2 или для аккумуляторов 10 Ач, если IC2 надлежащим образом заменен на LM396

LM338 IC2 — это универсальная микросхема стабилизатора напряжения, которая может быть специально сконфигурирована для зарядки литий-ионных элементов с такими важными функциями, как постоянный ток и постоянное напряжение.

Вышеупомянутая конструкция сконфигурирована как литий-ионное зарядное устройство с постоянным напряжением, поскольку мы предполагаем, что входной источник питания является постоянным током.

Однако, если входное питание не ограничено по току, IC2 может быть расширен функцией эффективного постоянного тока. Мы обсудим это в конце объяснения.

Конструкция состоит из двух основных ступеней: ступени регулятора напряжения IC2 и ступени отсечки избыточного заряда IC1.

IC2 сконфигурирован в своей стандартной форме регулятора напряжения, где P1 функционирует как ручка управления и может быть отрегулирован для генерирования необходимого зарядного напряжения на подключенной литий-ионной батарее на выходе.

Вывод 3 микросхемы IC1 является входом считывания микросхемы и заканчивается предварительно заданным значением P2 для облегчения регулировки уровня перенапряжения.

Предварительная установка P2 настраивается таким образом, что, когда батарея достигает значения полного заряда, напряжение на контакте 3 становится выше, чем на контакте 2, что приводит к мгновенному высокому уровню на контакте 6 ИС.

Как только это происходит, высокий уровень от контакта 6 фиксируется на контакте 3 с постоянным высоким уровнем через R3, D2, замораживая цепь в этом положении. Помните, что эта блокирующая сеть не является обязательной, вы можете удалить ее, если хотите, но тогда литий-ионная батарея не будет отключаться навсегда, а будет периодически включаться / выключаться в зависимости от порогового уровня полного заряда батареи.

Вышеупомянутый высокий уровень также подается на основание BC547, которое немедленно заземляет вывод ADJ IC2, вынуждая его отключить выходное напряжение, тем самым отключая напряжение на литий-ионной батарее.

Красный светодиод теперь загорается, указывая на полный уровень заряда и условия отключения цепи.

Принципиальная схема

Дизайн печатной платы

Список деталей предлагаемого силового зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов 12 В / 24 В цепь

• R1, R5 = 4K7
• R2 = 240 Ом
• P1, P2 = 10 K Предустановки
• R3, R4 = 10K
• D1, D5 = диод 6A4
• D2 = 1N4148
• D3, D4 = 4.Диод 7Vzener 1/2 Вт
• IC1 = 741 операционный усилитель для входа 12 В, LM321 для входа 24 В
• IC2 = LM338

Как настроить схему.

1. Первоначально не подключайте никакую батарею к выходу и поверните P2 так, чтобы его ползунок касался заземляющего конца, другими словами, отрегулируйте P2, чтобы установить контакт 3 на ноль или на уровень земли.
2. Подайте входное напряжение, отрегулируйте P1, чтобы получить требуемый уровень напряжения на выходе, куда должна быть подключена батарея, в этом положении загорится зеленый светодиод.
3. Теперь очень осторожно переместите P2 вверх, пока красный светодиод не загорится и не зафиксируется в этом положении, прекратите перемещение P2 дальше, подтвердите отключение зеленого светодиода при включении красного светодиода.
4. Теперь схема настроена на требуемую сильноточную литий-ионную зарядку от автомобильного аккумулятора или любого источника 12/24 В.

Добавление функции постоянного тока в вышеуказанную конструкцию

Как показано ниже, вышеуказанная конструкция может можно дополнительно улучшить, добавив функцию контроля тока, которая делает предлагаемую схему сильноточного литий-ионного зарядного устройства идеальной с функциями CC и CV, то есть с атрибутами постоянного напряжения и постоянного тока.

Упрощенный дизайн

В то время как описанные выше схемы хороши своими функциями и работой, использование LM338 делает конструкцию немного сложной и дорогостоящей.

Небольшая работа показывает, что приложение может быть реализовано с использованием только одного операционного усилителя и управления током на основе BJT, как показано ниже:

Конденсатор емкостью 1 мкФ вводится на инвертирующий вход ИС, что гарантирует, что ИС всегда запускается с положительным высоким выходом при включении.Это, в свою очередь, обеспечивает гарантированное включение выходного транзистора и позволяет подключенной батарее синхронизироваться с процессом зарядки.

Концепция тщательно протестирована, видео-доказательства можно посмотреть здесь.

ВНИМАНИЕ: ВО ВСЕХ ИЗЛОЖЕННЫХ КОНЦЕПЦИЯХ РЕГУЛИРОВКА ТЕМПЕРАТУРЫ АККУМУЛЯТОРА НЕ ВКЛЮЧАЕТСЯ, ПОЭТОМУ УБЕДИТЕСЬ, ЧТО УСТАНОВИТЕ ТОК НА УРОВЕНЬ, КОТОРЫЙ НЕ ВЫЗЫВАЕТ ТЕМПЕРАТУРУ АККУМУЛЯТОРА ВЫШЕ 35 ГРАДУСОВ.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www. homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

6 Описание полезных схем зарядного устройства для сотового телефона постоянного тока

Зарядное устройство для сотового или мобильного телефона постоянного тока — это устройство, которое заряжает мобильный телефон от доступного источника постоянного тока. Устройство преобразует нерегулируемый источник постоянного тока в выход постоянного тока и постоянного напряжения, который становится безопасным для зарядки любого мобильного телефона.

В этой статье мы узнаем, как построить схемы зарядного устройства для сотового телефона от постоянного тока в постоянный, используя 6 уникальных концепций. Первая концепция использует IC 7805, вторая концепция работает с одним BJT, третья идея использует IC M2575, в четвертом методе мы пробуем LM338 IC, 5-я схема показывает, как заряжать несколько мобильных телефонов от одного источника, в то время как последний или шестой метод показывает нам, как использовать ШИМ для реализации эффективной зарядки мобильного телефона.

Предупреждение: Хотя все концепции проверены и технически верны, автор не несет ответственности за результаты, пожалуйста, сделайте это на свой страх и риск.

Введение

Простая схема зарядного устройства для сотового телефона постоянного тока — одна из тех составляющих сотового телефона, которые нельзя игнорировать, потому что сотовый телефон был бы мертв без зарядного устройства.

Обычно цепь зарядного устройства для сотового телефона постоянного тока входит в комплект поставки сотового телефона, и мы используем ее вместе с нашей сетью переменного тока.

Но что произойдет, если ваш мобильный телефон захлебнется от напряжения посреди дороги, вероятно, когда вы едете за рулем или едете на велосипеде по середине шоссе?

Как это работает

В этой статье обсуждается очень простая, но достаточно эффективная схема зарядного устройства для сотового телефона постоянного тока, которую может легко собрать в домашних условиях даже неспециалист.

Хотя предлагаемая схема зарядного устройства не будет заряжать ваш сотовый телефон со скоростью, равной нормальному зарядному устройству переменного тока в постоянный, тем не менее, она обязательно выполнит свою функцию и не выдаст вас наверняка.

Предлагаемую схему зарядного устройства постоянного тока для сотового телефона можно понять по следующим пунктам:

Все мы знаем общие характеристики аккумулятора сотового телефона, это около 3,7 В и 800 мАч.

Это означает, что сотовому телефону потребуется около 4,5 вольт для начала процесса зарядки.

Однако литий-ионные аккумуляторы, которые используются в сотовых телефонах, довольно чувствительны к плохим напряжениям и могут просто взорваться, вызывая серьезные проблемы с жизнью и имуществом.

Помня об этом, внутренние схемы сотового телефона имеют очень строгие размеры.

Параметры просто не допускают никакого напряжения, которое может даже немного выходить за пределы диапазона спецификаций батареи.

Использование универсальной микросхемы IC 7805 в схеме идеально решает вышеуказанный вопрос, так что напряжение зарядки на ее выходе становится идеально подходящим для зарядки аккумулятора сотового телефона.

Резистор высокой мощности, подключенный к выходу ИС, гарантирует, что ток, подаваемый на сотовый телефон, остается в пределах указанного диапазона, хотя в любом случае это могло быть не проблемой, сотовый телефон просто откажется заряжаться, если резистор не был включен.

1) Принципиальная схема зарядного устройства для сотового телефона постоянного тока

Диаграмма

Эту схему зарядного устройства постоянного тока для сотового телефона можно использовать для зарядки сотового телефона во время чрезвычайных ситуаций, когда нет сетевых розеток переменного тока, цепь может питаться от любой свинцово-кислотной цепи на 12 В аккумулятор или аналогичный источник питания постоянного тока

Список деталей

R1 = 5 Ом, 2 Вт,
C1, C2 = 10 мкФ / 25 В,
D1 = 1N4007,
IC1 = 7805, установлен на радиаторе,
Аккумулятор, любой 12 В автомобильный аккумулятор

Использование LM123 / LM323

В приведенной выше концепции для зарядки используется микросхема 7805, которая может выдавать максимум 1 ампер. Этого тока может быть недостаточно для зарядки смартфонов или мобильных телефонов с большим номиналом мАч в диапазоне 4000 мАч. Так как этим сильноточным батареям может потребоваться ток до 3 ампер для достаточно быстрой зарядки.

7805 может оказаться совершенно бесполезным для таких приложений.

Тем не менее, IC LM123 — это один из кандидатов, который может удовлетворить вышеуказанное требование, обеспечивая точный выход 5 В при хорошем токе 3 А. Вход может быть от любого источника 12 В, такого как аккумулятор автомобиля / мотоцикла или солнечная панель.Простую схему зарядного устройства для мобильного телефона на 3 А можно увидеть ниже:

Как видно выше, схема зарядного устройства на 3 А не требует внешних компонентов для выполнения процедур, но при этом имеет чрезвычайно высокую точность регулирования выходного напряжения и тока и практически неразрушающий благодаря множеству внутренних защитных функций.

2) Зарядное устройство для сотового телефона постоянного тока с использованием одного транзистора

Следующая конструкция объясняет, что зарядное устройство для сотового телефона постоянного тока с использованием одного BJT, вероятно, является самым простым по своей форме и может быть построено очень дешево и использоваться для зарядки любого стандартного сотового телефона от Внешний источник постоянного тока 12 В.

Работа схемы

Принципиальная схема иллюстрирует довольно простую конструкцию, включающую очень мало компонентов для реализации предлагаемых действий по зарядке сотового телефона.

Здесь основная активная часть — это обычный силовой транзистор, который был сконфигурирован с другой активной частью, зенет-диодом для формирования красивой небольшой схемы зарядного устройства для сотового телефона постоянного тока.

Резистор — единственный пассивный компонент, кроме указанной выше пары активных частей, которые были связаны в цепи.

Таким образом, необходимо использовать всего три компонента и полноценный элемент.

9 Простые схемы зарядного устройства для солнечных батарей

Простые солнечные зарядные устройства — это небольшие устройства, которые позволяют быстро и дешево заряжать аккумулятор с помощью солнечной энергии.

Простое солнечное зарядное устройство должно иметь 3 встроенных основных функции:

• Оно должно быть недорогим.
• Непрофессионал дружелюбен и прост в сборке.
• Должен быть достаточно эффективным, чтобы удовлетворить основные потребности в зарядке аккумулятора.

  Обзор

  Солнечные панели для нас не новость, и сегодня они широко используются во всех секторах. Основное свойство этого устройства — преобразование солнечной энергии в электрическую, сделало его очень популярным, и теперь оно серьезно рассматривается как будущее решение всех кризисов или дефицитов электроэнергии.

  Солнечная энергия может использоваться непосредственно для питания электрического оборудования или просто храниться в соответствующем накопителе для последующего использования.

  Обычно есть только один эффективный способ хранения электроэнергии — использование аккумуляторных батарей.

  Перезаряжаемые батареи, вероятно, являются лучшим и наиболее эффективным способом сбора или хранения электроэнергии для дальнейшего использования.

  Энергия от солнечного элемента или солнечной панели также может эффективно храниться, чтобы ее можно было использовать по своему усмотрению, обычно после захода солнца или когда стемнело, и когда накопленная мощность становится очень необходимой для работы огни.

  Хотя это может показаться довольно простым, зарядка аккумулятора от солнечной панели никогда не бывает легкой по двум причинам:

  Напряжение солнечной панели может сильно варьироваться в зависимости от падающих солнечных лучей и

  Ток также варьируется по тем же причинам, указанным выше.

  Две вышеуказанные причины могут сделать параметры зарядки типичной аккумуляторной батареи очень непредсказуемыми и опасными.

  ОБНОВЛЕНИЕ:

  Прежде чем углубляться в следующие концепции, вы, вероятно, можете попробовать это очень простое зарядное устройство для солнечных батарей, которое обеспечит безопасную и гарантированную зарядку небольшой батареи 12 В 7 Ач через небольшую солнечную панель:

  Требуемые детали

  • Солнечная панель — 20 В, 1 ампер
  • IC 7812 — 1no
  • 1N4007 Диоды — 3nos
  • 2k2 Резистор 1/4 Вт — 1no

  Выглядит круто, не правда ли.Фактически, ИС и диоды могут уже лежать в вашем электронном мусорном ящике, поэтому необходимо их покупать. Теперь давайте посмотрим, как их можно настроить для окончательного результата.

  Расчетное время, необходимое для зарядки аккумулятора с 11 В до 14 В, составляет около 8 часов.

  Как мы знаем, IC 7812 будет выдавать фиксированное напряжение 12 В на выходе, которое нельзя использовать для зарядки аккумулятора 12 В. 3 диода, подключенные к его клеммам заземления (GND), введены специально для решения этой проблемы и для увеличения выхода IC примерно до 12 + 0.7 + 0,7 + 0,7 В = 14,1 В, что как раз и требуется для полной зарядки аккумулятора 12 В.

  Падение на 0,7 В на каждом диоде увеличивает порог заземления ИС на установленный уровень, заставляя ИС регулировать выход на уровне 14,1 В вместо 12 В. Резистор 2k2 используется для активации или смещения диодов, чтобы он мог провести и обеспечить запланированное полное падение на 2,1 В.

  Делаем это еще проще

  Если вы ищете еще более простое солнечное зарядное устройство, то, вероятно, нет ничего проще, чем подключить солнечную панель соответствующего номинала напрямую к соответствующей батарее через блокирующий диод, как показано ниже:

  Хотя вышеуказанная конструкция не включает в себя регулятор, она все равно будет работать, поскольку токовый выход панели является номинальным, и это значение будет показывать только ухудшение, когда солнце меняет свое положение.

  Однако для аккумулятора, который не полностью разряжен, описанная выше простая установка может нанести некоторый вред аккумулятору, так как аккумулятор будет быстро заряжаться и будет продолжать заряжаться до небезопасного уровня и в течение более длительных периодов времени. время.

  1) Использование LM338 в качестве солнечного контроллера

  Но благодаря современным универсальным микросхемам, таким как LM 338 и LM 317, которые могут очень эффективно справляться с вышеуказанными ситуациями, делая процесс зарядки всех аккумуляторных батарей через солнечную панель очень безопасным и желательно.

  Схема простого зарядного устройства для солнечных батарей LM338 показана ниже с использованием IC LM338:

  На принципиальной схеме показана простая установка с использованием IC LM 338, настроенного для работы в стандартном режиме регулируемого источника питания.

  Использование функции контроля тока

  Особенностью конструкции является то, что она также включает функцию контроля тока.

  Это означает, что, если ток имеет тенденцию к увеличению на входе, что обычно может происходить, когда интенсивность солнечных лучей увеличивается пропорционально, напряжение зарядного устройства пропорционально падает, снижая ток до указанного номинального значения.

  Как видно на схеме, коллектор / эмиттер транзистора BC547 подключен через ADJ и землю, он становится ответственным за инициирование действий по управлению током.

  По мере увеличения входного тока батарея начинает потреблять больше тока, в результате чего на резисторе R3 создается напряжение, которое преобразуется в соответствующий базовый привод транзистора.

  Транзистор проводит и корректирует напряжение через C LM338, так что скорость тока регулируется в соответствии с безопасными требованиями к батарее.

  Формула предела тока:

  R3 можно рассчитать по следующей формуле

  R3 = 0,7 / Максимальный предел тока

  PCB Конструкция для описанной выше простой схемы зарядного устройства солнечной батареи приведена ниже:

  Измеритель и входной диод не входят в состав печатной платы.

  2) Схема зарядного устройства солнечной батареи за 1 доллар

  Вторая конструкция объясняет дешевую, но эффективную, менее чем за 1 доллар дешевую, но эффективную схему солнечного зарядного устройства, которую может построить даже неспециалист для использования эффективной зарядки солнечной батареи.

  Вам понадобится только панель солнечных батарей, селекторный переключатель и несколько диодов, чтобы получить достаточно эффективное солнечное зарядное устройство.

  Что такое слежение за солнечной точкой максимальной мощности?

  Для непрофессионала это было бы чем-то слишком сложным и изощренным, чтобы понять, и системой, включающей экстремальную электронику.

  В некотором смысле это может быть правдой, и, конечно же, MPPT — это сложные высокопроизводительные устройства, которые предназначены для оптимизации зарядки аккумулятора без изменения кривой V / I солнечной панели.

  Проще говоря, MPPT отслеживает мгновенное максимальное доступное напряжение от солнечной панели и регулирует скорость зарядки аккумулятора таким образом, чтобы напряжение панели оставалось неизменным или вдали от нагрузки.

  Проще говоря, солнечная панель будет работать наиболее эффективно, если ее максимальное мгновенное напряжение не снижается близко к напряжению подключенной батареи, которая заряжается.

  Например, если напряжение холостого хода вашей солнечной панели составляет 20 В, а заряжаемая батарея рассчитана на 12 В, и если вы подключите два напрямую, напряжение на панели упадет до напряжения батареи, что приведет к слишком неэффективно.

  И наоборот, если бы вы могли сохранить неизменным напряжение панели, но при этом извлечь из него наилучший вариант зарядки, это заставило бы систему работать по принципу MPPT.

  Таким образом, все дело в оптимальной зарядке аккумулятора, не влияя на напряжение панели и не снижая его.

  Существует один простой и нулевой метод реализации вышеуказанных условий.

  Выберите солнечную панель, напряжение холостого хода которой соответствует напряжению зарядки аккумулятора. То есть для аккумулятора 12 В вы можете выбрать панель с напряжением 15 В, что обеспечит максимальную оптимизацию обоих параметров.

  Однако практически вышеуказанных условий может быть трудно достичь, потому что солнечные панели никогда не производят постоянную мощность и имеют тенденцию генерировать снижающиеся уровни мощности в ответ на изменение положения солнечных лучей.

  Вот почему всегда рекомендуется использовать солнечную панель с гораздо более высоким номиналом, чтобы даже в худших дневных условиях она продолжала заряжаться.

  Сказав, что нет необходимости переходить на дорогие системы MPPT, вы можете получить аналогичные результаты, потратив на это несколько долларов.Следующее обсуждение прояснит процедуры.

  Как работает схема

  Как обсуждалось выше, для того, чтобы избежать ненужной нагрузки на панель, нам необходимо создать условия, идеально соответствующие напряжению фотоэлектрической батареи и напряжению батареи.

  Это можно сделать, используя несколько диодов, дешевый вольтметр или имеющийся у вас мультиметр и поворотный переключатель. Конечно, при цене около 1 доллара вы не можете ожидать, что он будет автоматическим, вам, возможно, придется работать с переключателем довольно много раз в день.

  Нам известно, что прямое падение напряжения на выпрямительном диоде составляет около 0,6 В, поэтому, добавив несколько диодов последовательно, можно изолировать панель от перетаскивания на подключенное напряжение батареи.

  Ссылаясь на схему, приведенную ниже, можно организовать маленькое классное зарядное устройство MPPT с использованием показанных дешевых компонентов.

  Предположим, что на схеме напряжение холостого хода панели составляет 20 В, а батарея рассчитана на 12 В.

  Их прямое подключение приведет к увеличению напряжения панели до уровня заряда батареи, что сделает работу неприемлемой.

  Последовательно добавляя 9 диодов, мы эффективно изолируем панель от нагрузки и перетаскивания к напряжению батареи, но при этом извлекаем из нее максимальный зарядный ток.

  Общее прямое падение объединенных диодов будет около 5 В, плюс напряжение зарядки аккумулятора 14,4 В дает около 20 В, что означает, что после последовательного соединения всех диодов во время пикового солнечного света напряжение на панели незначительно упадет до примерно 19 В. эффективная зарядка аккумулятора.

  Теперь предположим, что солнце начинает опускаться, вызывая падение напряжения на панели ниже номинального. Это можно контролировать с помощью подключенного вольтметра и пропускать несколько диодов, пока батарея не восстановится с получением оптимальной мощности.

  Символ стрелки, показанный на соединении с плюсом напряжения панели, можно заменить поворотным переключателем для рекомендуемого выбора диодов, включенных последовательно.

  Реализовав описанную выше ситуацию, можно эффективно смоделировать четкие условия зарядки MPPT без использования дорогостоящих устройств.Вы можете сделать это для всех типов панелей и батарей, просто подключив большее количество диодов.

  3) Схема солнечного зарядного устройства и драйвера для белого светодиода SMD высокой мощности 10 Вт / 20 Вт / 30 Вт / 50 Вт

  Третья идея учит нас, как построить простой светодиод на солнечной батарее со схемой зарядного устройства для освещения светодиодов высокой мощности (SMD) в порядка 10 ватт на 50 ватт. Светодиоды SMD полностью защищены от перегрева и перегрузки по току с помощью недорогого каскада ограничения тока LM 338. Идею запросил г-н.Сарфраз Ахмад.

  Технические характеристики

  В основном я сертифицированный инженер-механик из Германии 35 лет назад, много лет работал за границей и уехал много лет назад из-за личных проблем дома.
  Извините, что побеспокоил вас, но я знаю о ваших способностях и опыте в области электроники и искренности, чтобы помочь и направить таких начинающих, как я. Я видел эту схему где-то для 12 В постоянного тока.

  Я подключил к SMD, 12 В 10 Вт, емкость 1000 мкФ, 16 В и мостовой выпрямитель, вы можете увидеть номер детали на нем.Когда я включаю свет, выпрямитель начинает нагреваться, как и оба SMD-модуля. Боюсь, если оставить эти лампы включенными в течение длительного времени, это может повредить SMD и выпрямитель. Не знаю, в чем проблема. Вы можете мне помочь.

  У меня на крыльце есть свет, который включается на диске и выключается на рассвете. К сожалению, из-за отключения нагрузки, когда нет электричества, этот свет не горит, пока электричество не вернется.

  Я хочу установить как минимум два SMD (12 вольт) с LDR, чтобы, как только свет погаснет, загорелся свет SMD.Я хочу добавить еще два аналогичных светильника в другом месте на крыльце автомобиля, чтобы все было освещено. Я думаю, что если я подключу все эти четыре SMD-светильника к источнику питания 12 В, который будет получать питание от цепи ИБП.

  Конечно, это приведет к дополнительной нагрузке на батарею ИБП, которая вряд ли полностью заряжена из-за частого отключения нагрузки. Другое лучшее решение — установить 12-вольтовую солнечную панель и прикрепить к ней все эти четыре лампы SMD. Он зарядит аккумулятор и включит / выключит свет.

  Эта солнечная панель должна поддерживать эти огни всю ночь и отключаться на рассвете. Пожалуйста, также помогите мне и расскажите подробнее об этой схеме / проекте.

  Вы можете найти время, чтобы выяснить, как это сделать. Я пишу вам, так как, к сожалению, ни один продавец электроники или солнечной энергии на нашем местном рынке не готов мне помочь. Ни один из них, похоже, не имеет технической квалификации и они просто хотят продать свои запчасти.

  Сарфраз Ахмад

  Равалпинди, Пакистан

  Конструкция

  На показанной выше схеме светодиодного освещения SMD на солнечной энергии от 10 до 50 Вт с автоматическим зарядным устройством мы видим следующие этапы:

  • Солнечная панель
  • Пара цепей регулятора LM338 с регулируемым током
  • Реле переключения
  • Перезаряжаемая батарея
  • и 40-ваттный светодиодный SMD-модуль

  Вышеупомянутые ступени объединены следующим образом:

  Два Ступени LM 338 сконфигурированы в стандартных режимах регулятора тока с использованием соответствующих сопротивлений считывания тока для обеспечения управляемого по току выхода для соответствующей подключенной нагрузки.

  Нагрузкой для левого LM338 является аккумулятор, который заряжается от этой ступени LM338 и входной источник солнечной панели. Резистор Rx рассчитывается таким образом, чтобы батарея получала установленный ток и не перезаряжалась.

  Правая сторона LM 338 загружена светодиодным модулем, и здесь Ry проверяет, что модуль получает правильную заданную величину тока, чтобы защитить устройства от теплового разгона.

  Напряжение на солнечной панели может быть от 18 до 24 В.

  Реле вводится в схему и соединяется со светодиодным модулем таким образом, что оно включается только ночью или когда темно ниже порогового значения для солнечной панели для выработки необходимой любой мощности.

  Пока доступно солнечное напряжение, реле остается под напряжением, изолируя светодиодный модуль от батареи и гарантируя, что светодиодный модуль мощностью 40 Вт остается выключенным в дневное время и во время зарядки аккумулятора.

  После наступления сумерек, когда напряжение солнечной батареи становится достаточно низким, реле больше не может удерживать свое положение Н / Н и переключается на переключение Н / З, соединяя батарею со светодиодным модулем и освещая массив через доступный полностью заряженный аккумулятор.

  Видно, что светодиодный модуль прикреплен к радиатору, который должен быть достаточно большим для достижения оптимального результата от модуля и для обеспечения более длительного срока службы и яркости устройства.

  Расчет номиналов резисторов

  Указанные ограничивающие резисторы можно рассчитать по приведенным формулам:

  Rx = 1,25 / ток зарядки аккумулятора

  Ry = 1,25 / номинальный ток светодиода.

  Предполагая, что это свинцово-кислотная батарея на 40 Ач, предпочтительный зарядный ток должен составлять 4 ампера.

  , следовательно, Rx = 1,25 / 4 = 0,31 Ом

  мощность = 1,25 x 4 = 5 Вт

  Ток светодиода можно найти, разделив его общую мощность на номинальное напряжение, то есть 40/12 = 3,3 ампера

  следовательно Ry = 1,25 / 3 = 0,4 Ом

  мощность = 1,25 x 3 = 3,75 Вт или 4 Вт.

  Ограничительные резисторы не используются для светодиодов мощностью 10 Вт, так как входное напряжение от батареи соответствует указанному пределу 12 В для светодиодного модуля и, следовательно, не может превышать безопасные пределы.

  Приведенное выше объяснение показывает, как микросхему LM338 можно просто использовать для создания полезной схемы солнечного светодиодного освещения с автоматическим зарядным устройством.

  4) Автоматическая цепь солнечного освещения с использованием реле

  В нашей 4-й автоматической цепи солнечного освещения мы включаем одно реле в качестве переключателя для зарядки батареи в дневное время или пока солнечная панель вырабатывает электричество, а также для освещения подключенный светодиод, когда панель не активна.

  Обновление до релейного переключения

  В одной из моих предыдущих статей, в которой объяснялась простая схема солнечного садового освещения, мы использовали один транзистор для операции переключения.

  Одним из недостатков более ранней схемы является то, что она не обеспечивает регулируемую зарядку батареи, хотя это не может быть строго необходимым, так как батарея никогда не заряжается до полного потенциала, этот аспект может потребовать улучшения.

  Еще одним связанным недостатком более ранней схемы является ее низкое энергопотребление, которое не позволяет использовать батареи высокой мощности и светодиоды.

  Следующая схема эффективно решает обе вышеупомянутые проблемы с помощью реле и транзисторного каскада эмиттерного повторителя.

  Принципиальная схема

  Как это работает

  Во время оптимального солнечного света реле получает достаточную мощность от панели и остается включенным с активированными замыкающими контактами.

  Это позволяет батарее получать зарядное напряжение через транзисторный регулятор напряжения на эмиттерном повторителе.

  Конструкция эмиттерного повторителя сконфигурирована с использованием TIP122, резистора и стабилитрона. Резистор обеспечивает необходимое смещение для проводимости транзистора, в то время как значение стабилитрона ограничивает напряжение эмиттера, которое контролируется на уровне чуть ниже значения напряжения стабилитрона.

  Таким образом, стабилитрон выбирается соответствующим образом, чтобы соответствовать зарядному напряжению подключенной батареи.

  Для батареи 6 В напряжение стабилитрона может быть выбрано как 7,5 В, для батареи 12 В напряжение стабилитрона может быть около 15 В и так далее.

  Эмиттерный повторитель также следит за тем, чтобы аккумулятор никогда не перезарядился сверх установленного предела зарядки.

  В вечернее время, когда обнаруживается значительное падение солнечного света, реле блокируется от требуемого минимального напряжения удержания, заставляя его переключаться с замыкающего контакта на замыкающий.

  Вышеупомянутое переключение реле мгновенно переводит аккумулятор из режима зарядки в режим светодиода, подсвечивая светодиод через напряжение аккумулятора.

  Перечень деталей для автоматической цепи солнечного освещения 6 В / 4 Ач с релейным переключателем

  1. Солнечная панель = 9 В, 1 ампер
  2. Реле = 6 В / 200 мА
  3. Rx = 10 Ом / 2 Вт
  4. стабилитрон = 7,5 В, 1/2 ватта

  5) Схема транзисторного контроллера солнечного зарядного устройства

  Пятая идея, представленная ниже, описывает простую схему солнечного зарядного устройства с автоматическим отключением только с использованием транзисторов. Идея была предложена г-ном Мубараком Идрисом.

  Цели и требования схемы

  1. Пожалуйста, сэр, не могли бы вы сделать мне литий-ионный аккумулятор 12 В, 28,8 Ач, автоматический контроллер заряда, использующий солнечную панель в качестве источника питания, который составляет 17 В при 4,5 А при максимальном солнечном свете.
  2. Контроллер заряда должен иметь возможность иметь защиту от перезарядки и отключение низкого заряда батареи, а схема должна быть простой для новичка без микросхемы или микроконтроллера.
  3. Схема должна использовать реле или BJT транзисторов в качестве выключателя и стабилитронов для опорного напряжения, благодаря сэру надежды услышать от вас скоро!

  The Design

  PCB Design (Component Side)

  Ссылаясь на приведенную выше простую схему солнечного зарядного устройства с использованием транзисторов, автоматическое отключение для полного уровня заряда и нижнего уровня осуществляется через пару BJT, настроенных как компараторы .

  Вспомните более раннюю схему индикатора низкого заряда батареи, использующую транзисторы, где низкий уровень заряда батареи указывался с помощью всего двух транзисторов и нескольких других пассивных компонентов.

  Здесь мы используем идентичный дизайн для определения уровня заряда батареи и для принудительного переключения батареи через солнечную панель и подключенную нагрузку.

  Давайте предположим, что изначально у нас есть частично разряженная батарея, из-за которой первый BC547 слева перестает проводить (это устанавливается путем настройки базовой предустановки на этот пороговый предел) и позволяет проводить следующее BC547.

  Когда этот BC547 проводит, он позволяет TIP127 включиться, что, в свою очередь, позволяет напряжению солнечной панели достигать батареи и начинать ее зарядку.

  Приведенная выше ситуация, наоборот, удерживает TIP122 выключенным, так что нагрузка не может работать.

  По мере того, как батарея начинает заряжаться, напряжение на шинах питания также начинает расти до точки, когда левая сторона BC547 просто способна проводить, в результате чего правая сторона BC547 перестает проводить дальше.

  Как только это происходит, TIP127 блокируется от отрицательных базовых сигналов, и он постепенно перестает проводить, так что батарея постепенно отключается от напряжения солнечной панели.

  Однако вышеупомянутая ситуация позволяет TIP122 медленно получать триггер смещения базы, и он начинает проводить … что гарантирует, что теперь нагрузка может получить необходимое питание для своих операций.

  Вышеупомянутая схема солнечного зарядного устройства с использованием транзисторов и с автоматическим отключением может использоваться для любых небольших приложений солнечного контроллера, таких как безопасная зарядка аккумуляторов сотовых телефонов или других форм литий-ионных аккумуляторов.

  Для , получающего регулируемое зарядное устройство

  Следующая конструкция показывает, как преобразовать или модернизировать приведенную выше принципиальную схему в регулируемое зарядное устройство, чтобы аккумулятор поставлялся с фиксированным и стабилизированным выходом независимо от повышения напряжения. от солнечной панели.

  6) Схема карманного светодиодного освещения на солнечной батарее

  Шестая конструкция здесь объясняет простую недорогую схему карманного светодиодного освещения на солнечной батарее, которая может использоваться нуждающимися и малоимущими слоями общества для дешевого освещения своих домов в ночное время.

  Идея была предложена г-ном Р.К. Rao

  Цели и требования схемы

  1. Я хочу сделать карманный светодиодный светильник SOLAR из прозрачного пластикового бокса 9 см x 5 см x 3 см [доступный на рынке за 3 рупий / -] с использованием светодиода мощностью 1 Вт / 20 мА Светодиоды с питанием от герметичной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи 4 В, 1 А [SUNCA / VICTARI], а также с возможностью зарядки с помощью зарядного устройства для сотового телефона [при наличии сетевого тока].
  2. Батарея подлежит замене, если она разряжена после использования в течение 2/3 лет / предписанного срока службы пользователем из сельской местности / племени.
  3. Предназначен для использования детьми из племен / сельских районов для освещения книги; На рынке есть лучшие светодиодные фонари по цене около 500 рупий [d.light] за 200 рупий [Thrive].
  4. Эти фонари хороши, за исключением того, что у них есть мини-солнечная панель и яркий светодиод со сроком службы десять лет, если не больше, но с перезаряжаемой батареей без возможности ее замены в случае разрядки после двух или трех лет использования. это пустая трата ресурсов и неэтична.
  5. Я планирую проект, в котором батарею можно будет заменить, сделать ее доступной на месте по низкой цене.Цена на свет не должна превышать 100/150 рупий.
  6. Он будет продаваться на некоммерческой основе через НПО в районах проживания племен и, в конечном итоге, будет поставлять комплекты для молодежи из племен / сельских районов, чтобы они могли изготавливать их в деревне.
  7. Я вместе с коллегой сделал несколько светильников с батареями большой мощности 7V EW и 2x20mA pirahna Led и проверил их — они длились более 30 часов непрерывного освещения, достаточного для освещения книги с полуметрового расстояния; и еще один с солнечной батареей 4 В и светодиодом мощностью 350 А мощностью 1 Вт, обеспечивающим достаточно света для приготовления пищи в хижине.
  8. Можете ли вы предложить схему с одной перезаряжаемой батареей AA / AAA, мини-солнечной панелью размером 9×5 см для установки на крышку коробки, усилителем постоянного и постоянного тока и светодиодами 20 мА. Если вы хотите, чтобы я пришел к вам для обсуждения, я могу.
  9. Вы можете увидеть свет, который мы сделали на фотографиях Google по адресу https://goo.gl/photos/QyYU1v5Kaag8T1WWA Спасибо,

  Дизайн

  По запросу, схемы карманных солнечных светодиодов должны быть компактный, работает с одним 1.Элемент 5AAA, использующий преобразователь постоянного тока в постоянный и оснащенный саморегулирующейся схемой солнечного зарядного устройства.

  Схема, показанная ниже, вероятно, удовлетворяет всем вышеперечисленным спецификациям, но все же остается в пределах доступной стоимости.

  Принципиальная схема

  Конструкция представляет собой базовую схему «похититель джоулей», в которой используется один элемент фонарика, BJT и индуктор для питания любого стандартного светодиода 3,3 В.

  На схеме показан светодиод мощностью 1 Вт, хотя можно использовать светодиод меньшей яркости 30 мА.

  Схема солнечного светодиода способна выдавить последнюю каплю «джоуля» или заряда из элемента, отсюда и название «вор джоулей», что также подразумевает, что светодиод будет продолжать светиться до тех пор, пока внутри элемента практически ничего не останется. Однако аккумулятор здесь не рекомендуется разряжать ниже 1 В.

  Зарядное устройство на 1,5 В в конструкции построено с использованием другого маломощного BJT, сконфигурированного в его конфигурации эмиттерного повторителя, что позволяет ему выдавать выходное напряжение эмиттера, которое точно равно потенциалу в его базе, установленному предустановкой 1K.Это должно быть точно установлено так, чтобы эмиттер выдавал не более 1,8 В при входном постоянном токе более 3 В.

  Источником входного постоянного тока является солнечная панель, которая может выдавать напряжение более 3 В при оптимальном солнечном свете и позволяет зарядному устройству заряжать аккумулятор с максимальным выходным напряжением 1,8 В.

  При достижении этого уровня эмиттерный повторитель просто запрещает дальнейшую зарядку элемента, таким образом предотвращая любую возможность избыточного заряда.

  Катушка индуктивности для схемы карманного солнечного светодиода состоит из небольшого трансформатора с ферритовым кольцом, имеющего 20:20 витков, которые можно соответствующим образом изменить и оптимизировать для обеспечения наиболее благоприятного напряжения для подключенного светодиода, которое может сохраняться даже до тех пор, пока напряжение не упадет ниже 1.2В.

  7) Простое солнечное зарядное устройство для уличных фонарей

  Седьмое солнечное зарядное устройство, обсуждаемое здесь, лучше всего подходит, поскольку солнечная светодиодная уличная система освещения специально разработана для начинающих любителей, которые могут построить ее, просто обратившись к представленной здесь графической схеме.

  Благодаря простой и относительно дешевой конструкции, система может быть подходящим образом использована для уличного освещения в деревнях или в других подобных отдаленных районах, тем не менее, это никоим образом не ограничивает ее использование и в городах.

  Основные характеристики этой системы:

  1) Зарядка с контролем напряжения

  2) Работа светодиодов с контролем тока

  3) Реле не используются, все твердотельные конструкции

  4) Отключение нагрузки при низком критическом напряжении

  5) Индикаторы низкого и критического напряжения

  6) Отключение полной зарядки не включено для простоты и потому, что зарядка ограничена контролируемым уровнем, который никогда не позволит аккумулятору перезарядиться.

  7) Использование популярных микросхем, таких как LM338, и транзисторов, таких как BC547, обеспечивает беспроблемную закупку.

  8) Ступень срабатывания «день-ночь», обеспечивающий автоматическое отключение в сумерках и включение на рассвете.

  Вся принципиальная схема предлагаемой простой светодиодной системы уличного освещения проиллюстрирована ниже:

  Принципиальная схема

  Цепной каскад, состоящий из T1, T2 и P1, сконфигурирован в простой датчик низкого заряда батареи, индикаторную схему

  Точно идентичный Этап также можно увидеть чуть ниже, используя T3, T4 и связанные с ними детали, которые образуют еще один каскад детектора низкого напряжения.

  Ступень T1, T2 обнаруживает напряжение батареи, когда оно падает до 13 В, путем включения подключенного светодиода на коллекторе T2, в то время как ступень T3, T4 обнаруживает напряжение аккумулятора, когда оно падает ниже 11 В, и указывает ситуацию, загораясь Светодиод связан с коллектором Т4.

  P1 используется для регулировки ступени T1 / T2 таким образом, чтобы светодиод T2 загорался только при напряжении 12 В, аналогично P2 настраивается, чтобы светодиод T4 начинал светиться при напряжении ниже 11 В.

  IC1 LM338 сконфигурирован как простой источник питания с регулируемым напряжением для точного регулирования напряжения солнечной панели до 14 В, это достигается путем соответствующей настройки предустановки P3.

  Этот выход IC1 используется для зарядки батареи уличного фонаря в дневное время и при ярком солнечном свете.

  IC2 — это еще одна микросхема LM338, подключенная в режиме регулятора тока, ее входной контакт соединен с плюсом батареи, а выход соединен со светодиодным модулем.

  IC2 ограничивает уровень тока от батареи и подает нужное количество тока на светодиодный модуль, чтобы он мог безопасно работать в ночном режиме резервного копирования.

  T5 — это силовой транзистор, который действует как переключатель и срабатывает на стадии критического разряда батареи, когда напряжение батареи стремится достичь критического уровня.

  Каждый раз, когда это происходит, база T5 немедленно заземляется с помощью T4, мгновенно отключая его. Когда Т5 отключен, светодиодный модуль может светиться и, следовательно, также отключен.

  Это состояние предотвращает и предохраняет аккумулятор от чрезмерной разрядки и повреждения. В таких ситуациях аккумулятору может потребоваться внешняя зарядка от сети с использованием источника питания 24 В, подаваемого через линии питания солнечной панели, через катод D1 и землю.

  Ток от этого источника питания можно указать на уровне около 20% от емкости батареи, и батарея может заряжаться до тех пор, пока оба светодиода не перестанут светиться.

  Транзистор T6 вместе с его базовыми резисторами расположен так, чтобы обнаруживать питание от солнечной панели и гарантировать, что светодиодный модуль остается отключенным, пока с панели поступает разумный объем питания, или, другими словами, T6 сохраняет светодиод модуль отключается до тех пор, пока не становится достаточно темно для светодиодного модуля, а затем включается.Обратное происходит на рассвете, когда светодиодный модуль автоматически выключается. R12, R13 следует тщательно отрегулировать или выбрать, чтобы определить желаемые пороги для циклов включения / выключения светодиодного модуля.

  Как построить

  Для успешного завершения этой простой системы уличного освещения описанные этапы должны быть построены отдельно и проверены отдельно перед интеграцией. их вместе.

  Сначала соберите каскад T1, T2 вместе с R1, R2, R3, R4, P1 и светодиодом.

  Затем, используя переменный источник питания, подайте точные 13 В на этот каскад T1, T2 и отрегулируйте P1 так, чтобы светодиод просто загорелся, немного увеличьте напряжение до 13. 5V и светодиод должен погаснуть. Этот тест подтвердит правильную работу этой ступени индикатора низкого напряжения.

  Сделайте то же самое, что и ступень T3 / T4, и установите P2 аналогичным образом, чтобы светодиод светился при напряжении 11 В, что становится критической настройкой уровня для ступени.

  После этого вы можете перейти к этапу IC1 и отрегулировать напряжение на его «корпусе» и земле до 14 В, отрегулировав P3 до нужной степени. Это нужно снова сделать, подав напряжение 20 В или 24 В на его входной контакт и линию заземления.

  Ступень IC2 может быть сконструирован, как показано, и не потребует какой-либо процедуры настройки, за исключением выбора R11, который может быть выполнен с использованием формулы, выраженной в этой статье об универсальном ограничителе тока

  Список деталей

  • R1, R2, R3 R4, R5, R6, R7 R8, R9, R12 = 10k, 1/4 WATT
  • P1, P2, P3 = 10K PRESETS
  • R10 = 240 OHMS 1/4 WATT
  • R13 = 22K
  • D1, D3 = 6A4 ДИОД
  • D2, D4 = 1N4007
  • T1, T2, T3, T4 = BC547
  • T5 = TIP142
  • R11 = СМОТРЕТЬ ТЕКСТ
  • IC1, IC2 = LM338 IC TO3 package
  • Светодиодный модуль = Изготовлен путем подключения 24nos Светодиоды мощностью 1 Вт при последовательном и параллельном подключении
  • Батарея = 12 В SMF, 40 Ач
  • Солнечная панель = 20/24 В, 7 А

  Создание светодиодного модуля на 24 Вт

  Светодиодный модуль на 24 Вт для вышеупомянутой простой солнечной улицы световую систему можно построить, просто соединив 24 светодиода мощностью 1 Вт, как показано на следующем рисунке:

  8) Схема понижающего преобразователя солнечной панели с защитой от перегрузки

  В восьмой концепции солнечной батареи, обсуждаемой ниже, говорится о простой схеме понижающего преобразователя солнечной панели, которую можно использовать для получения любого желаемого низкого пониженного напряжения на входах от 40 до 60 В. Схема обеспечивает очень эффективное преобразование напряжения. Идея была предложена господином Дипаком.

  Технические характеристики

  Я ищу понижающий преобразователь постоянного тока со следующими характеристиками.

  1. Входное напряжение = от 40 до 60 В постоянного тока

  2. Выходное напряжение = регулируемое 12, 18 и 24 В постоянного тока (несколько выходов из одной и той же цепи не требуются. Отдельная цепь для каждого выходного напряжения также штраф)

  3.Максимальный выходной ток = 5-10А

  4. Защита на выходе = перегрузка по току, короткое замыкание и т. Д.

  5. Небольшой светодиодный индикатор работы устройства будет преимуществом.

  Был бы признателен, если бы вы помогли мне разработать схему.

  С уважением,
  Deepak

  Конструкция

  Предлагаемая схема понижающего преобразователя с 60 В на 12 В, 24 В показана на рисунке ниже, детали можно понять, как описано ниже:

  конфигурацию можно разделить на этапы, а именно. каскад нестабильного мультивибратора и понижающий преобразователь, управляемый МОП-транзистором.

  BJT T1, T2 вместе со связанными с ним частями образуют стандартную схему AMV, подключенную к генерации частоты с частотой примерно от 20 до 50 кГц.

  Mosfet Q1 вместе с L1 и D1 формирует стандартную топологию понижающего преобразователя для реализации необходимого понижающего напряжения на C4.

  AMV управляется входом 40 В, и генерируемая частота подается на затвор подключенного МОП-транзистора, который мгновенно начинает колебаться при доступном токе от входа, управляющего сетью L1, D1.

  Вышеупомянутое действие генерирует необходимое пониженное напряжение на C4,

  D2 гарантирует, что это напряжение никогда не превышает номинальную отметку, которая может быть фиксированной 30 В.

  Это макс. Предельное пониженное напряжение 30 В далее подается на регулятор напряжения LM396, который может быть настроен на получение конечного желаемого напряжения на выходе с максимальной скоростью 10 ампер.

  Выход можно использовать для зарядки предполагаемого аккумулятора.

  Принципиальная схема

  Перечень деталей для вышеуказанного понижающего преобразователя на 60 В, 12 В, 24 В на выходе для солнечных панелей.

  • R1 — R5 = 10K
  • R6 = 240 Ом
  • R7 = 10K POT
  • C1, C2 = 2nF
  • C3 = 100 мкФ / 100 В
  • C4 = 100 мкФ / 50 В
  • Q1 = ЛЮБЫЕ 100 В, МОП-транзистор с P-каналом на 20 А
  • T1, T2 = BC546
  • D1 = ЛЮБОЙ ДИОД БЫСТРОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ 10 А
  • D2 = 30 В ЗЕНЕР 1 Вт
  • D3 = 1N4007
  • L1 = 30 витков 21 суперэмалированного медного провода SWG, намотанного на Ферритовый стержень диаметром 10 мм.

  9) Домашняя солнечная электроэнергия, настроенная для жизни вне сети

  Девятая уникальная конструкция, описанная здесь, иллюстрирует простую расчетную конфигурацию, которая может использоваться для реализации солнечной панели любого размера, установленной для удаленных домов или для обеспечения автономной системы электроснабжения от солнечных батарей.

  Технические характеристики

  Я уверен, что у вас должна быть готова такая принципиальная схема. Просматривая ваш блог, я заблудился и не мог выбрать ни одного, наиболее подходящего для моих требований.

  Я просто пытаюсь изложить здесь свое требование и убедиться, что я правильно его понял.

  (Это пилотный проект для меня, чтобы рискнуть в этой области. Вы можете считать меня большим нулевым в электрических знаниях.)

  Моя основная цель — максимально использовать солнечную энергию и снизить до минимума свои счета за электричество. (🙁 Я остаюсь в Thane. Итак, вы можете представить счета за электричество.) Итак, вы можете считать, что я полностью делаю систему освещения на солнечной энергии для своего дома.

  1. Когда достаточно солнечного света, мне не нужен искусственный свет. Как только интенсивность солнечного света падает ниже допустимой нормы, я хочу, чтобы мой свет включался автоматически.

  Я бы хотел их выключить перед сном.3. Моя текущая система освещения (которую я хочу осветить) состоит из двух обычных ламп яркого света (36 Вт / 880 8000K) и четырех КЛЛ мощностью 8 Вт.

  Хотелось бы воспроизвести всю установку со светодиодным освещением на солнечной энергии.

  Как я уже сказал, я большой ноль в области электричества. Итак, пожалуйста, помогите мне также с ожидаемой стоимостью установки.

  Модель

  36 Вт x 2 плюс 8 Вт дает в сумме около 80 Вт, что является общим требуемым уровнем потребления.

  Теперь, поскольку лампы предназначены для работы при уровнях сетевого напряжения, которое в Индии составляет 220 В, становится необходим инвертор для преобразования напряжения солнечной панели в требуемые характеристики для освещения.

  Также, поскольку инвертору для работы требуется аккумулятор, который можно предположить как аккумулятор на 12 В, все параметры, необходимые для настройки, могут быть рассчитаны следующим образом:

  Общее предполагаемое потребление = 80 Вт.

  Указанная выше мощность может потребляться с 6 утра до 6 вечера, что становится максимальным периодом, который можно оценить, и это примерно 12 часов.

  Умножение 80 на 12 дает = 960 ватт-час.

  Это означает, что солнечная панель должна будет производить столько ватт-часов в течение желаемого периода в 12 часов в течение всего дня.

  Однако, поскольку мы не ожидаем получения оптимального солнечного света в течение года, мы можем предположить, что средний период оптимального дневного света составляет около 8 часов.

  Разделив 960 на 8, мы получим 120 Вт, что означает, что необходимая солнечная панель должна быть не менее 120 Вт.

  Если выбрано напряжение панели около 18 В, текущие характеристики будут 120/18 = 6.66 ампер или просто 7 ампер.

  Теперь давайте посчитаем размер батареи, которая может использоваться для инвертора и которая может потребоваться для зарядки от указанной выше солнечной панели.

  Опять же, поскольку общее количество ватт-часов за весь день рассчитано примерно на 960 Вт, разделив это на напряжение батареи (которое предполагается равным 12 В), мы получим 960/12 = 80, это около 80 или просто 100 Ач. , поэтому необходимая батарея должна быть рассчитана на 12 В, 100 Ач, чтобы обеспечить оптимальную работу в течение дня (период 12 часов).

  Нам также понадобится контроллер заряда от солнечной батареи для зарядки аккумулятора, а поскольку аккумулятор будет заряжаться в течение примерно 8 часов, скорость зарядки должна быть около 8% от номинальной АЧ, что составляет 80 x 8% = 6,4 ампера, поэтому контроллер заряда должен быть определен так, чтобы комфортно обрабатывать минимум 7 ампер для требуемой безопасной зарядки аккумулятора.

  На этом завершаются все расчеты солнечных панелей, аккумуляторов и инверторов, которые могут быть успешно реализованы для любого подобного типа установки, предназначенного для проживания вне сети в сельской местности или другом отдаленном районе.

  Для других спецификаций V, I цифры могут быть изменены в приведенных выше расчетах для достижения соответствующих результатов.

  В случае, если батарея кажется ненужной, и солнечная панель также может быть напрямую использована для управления инвертором.

  Простую схему регулятора напряжения солнечной панели можно увидеть на следующей диаграмме. Данный переключатель может использоваться для выбора варианта зарядки аккумулятора или прямого управления инвертором через панель.

  В приведенном выше случае регулятор должен вырабатывать от 7 до 10 ампер тока, поэтому в ступени зарядного устройства необходимо использовать LM396 или LM196.

  Вышеупомянутый регулятор солнечной панели может быть сконфигурирован со следующей простой схемой инвертора, которая будет вполне достаточной для питания запрошенных ламп через подключенную солнечную панель или аккумулятор.

  Список деталей для вышеуказанной схемы инвертора: R1, R2 = 100 Ом, 10 Вт

  R3, R4 = 15 Ом 10 Вт

  T1, T2 = TIP35 на радиаторах

  Последняя строка в запросе предлагает вариант светодиодной подсветки будет разработан для замены и модернизации существующих люминесцентных ламп CFL.То же самое можно реализовать, просто исключив аккумулятор и инвертор и интегрировав светодиоды с выходом солнечного регулятора, как показано ниже:

  Минус адаптера должен быть подключен и объединен с минусом солнечной панели

  Последние мысли

  Итак, друзья, это были 9 основных конструкций зарядных устройств для солнечных батарей, которые были вручную выбраны с этого веб-сайта.

  В блоге вы найдете много других таких усовершенствованных солнечных батарей для дальнейшего чтения.И да, если у вас есть какие-либо дополнительные идеи, вы можете обязательно представить их мне, я обязательно представлю их здесь, чтобы наши зрители получили удовольствие от чтения.

  Отзыв от одного из читателей.

  Привет, Swagatam,

  Я наткнулся на ваш сайт и считаю вашу работу очень вдохновляющей. В настоящее время я работаю по программе естественных наук, технологий, инженерии и математики (STEM) для студентов 4-5 курсов в Австралии. Проект направлен на повышение интереса детей к науке и ее взаимосвязи с реальными приложениями.

  Программа также привносит сочувствие в процесс инженерного проектирования, когда молодые учащиеся знакомятся с реальным проектом (контекстом) и взаимодействуют со своими одноклассниками для решения мирской проблемы. В течение следующих трех лет мы сосредоточены на ознакомлении детей с наукой об электричестве и практическим применением электротехники. Введение в то, как инженеры решают проблемы реального мира на благо общества.

  В настоящее время я работаю над онлайн-контентом для программы, которая будет ориентирована на молодых учащихся (4-6 классы), изучающих основы электричества, в частности, возобновляемых источников энергии, т.е.е. солнечный в данном случае. В рамках программы самостоятельного обучения дети узнают и исследуют электричество и энергию по мере того, как они знакомятся с реальным проектом, то есть с освещением детей, проживающих в лагерях беженцев по всему миру. По завершении пятинедельной программы дети объединяются в группы, чтобы построить солнечные светильники, которые затем отправляют детям из неблагополучных семей по всему миру.

  Как некоммерческий образовательный фонд, мы ищем вашу помощь в разработке простой принципиальной схемы, которую можно было бы использовать для создания солнечного светильника мощностью 1 Вт в качестве практического занятия в классе.Мы также закупили у производителя 800 комплектов солнечного света, которые дети собирают, однако нам нужен кто-то, чтобы упростить принципиальную схему этих комплектов освещения, которые будут использоваться для простых уроков по электричеству, схемам и расчету мощности. вольт, ток и преобразование солнечной энергии в электрическую.

  Я с нетерпением жду вашего ответа и продолжаю вашу вдохновляющую работу.

  Решение запроса

  Я ценю ваш интерес и искренние усилия по просвещению нового поколения в области солнечной энергии.
  Я приложил самую простую, но эффективную схему драйвера светодиода, которую можно использовать для безопасного освещения 1-ваттного светодиода от солнечной панели с минимальным количеством деталей.
  Обязательно прикрепите к светодиоду радиатор, иначе он может быстро сгореть из-за перегрева.
  Схема управляется напряжением и током для обеспечения оптимальной безопасности светодиода.
  Сообщите мне, если у вас возникнут дополнительные сомнения.

  О Swagatam

  Я инженер-электроник (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
  Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

  Схема зарядного устройства для сотового телефона

  Мобильные телефоны обычно заряжаются от источника постоянного тока с регулируемым напряжением 5 В , поэтому в основном мы собираемся создать источник постоянного тока с регулируемым напряжением 5 В от 220 переменного тока. Этот источник постоянного тока может использоваться для зарядки мобильных устройств, а также в качестве источника питания для цифровых схем, макетных схем, микросхем, микроконтроллеров и т. Д.

  Вы также можете построить 6 В постоянного тока, 9 В, 12 В, 15 В и т. Д., Используя соответствующий трансформатор, конденсатор и регулятор напряжения. Основная концепция осталась прежней, вам просто нужно установить радиатор для более высокого напряжения и тока.

  Эта схема в основном состоит из понижающего трансформатора, двухполупериодного мостового выпрямителя и микросхемы стабилизатора напряжения 5 В (7805). Мы можем разделить эту схему на четыре части: (1) понижающее напряжение переменного тока (2) выпрямление (3) фильтрация (4) регулирование напряжения.

  1. Понижающее напряжение переменного тока

  Поскольку мы преобразуем 220 В переменного тока в 5 В постоянного тока, сначала нам понадобится понижающий трансформатор для снижения такого высокого напряжения. Здесь мы использовали понижающий трансформатор 9-0-9 1А, который преобразует 220В переменного тока в 9В переменного тока. В трансформаторе есть первичная и вторичная катушки, которые повышают или понижают напряжение в зависимости от количества витков в катушках.

  Выбор подходящего трансформатора очень важен. Номинальный ток зависит от требований по току Цепь нагрузки (цепь, которая будет использовать генерирующий постоянный ток).Номинальное напряжение должно быть больше требуемого напряжения. Это означает, что если нам нужно 5 В постоянного тока, трансформатор должен иметь номинальное значение не менее 7 В, потому что регулятору напряжения IC 7805 нужно как минимум на 2 В больше, то есть 7 В для обеспечения напряжения 5 В.

  2. Исправление

  Выпрямление — это процесс удаления отрицательной части переменного тока (AC) и, следовательно, создания частичного постоянного тока. Этого можно добиться, используя 4 диода. Диоды позволяют току течь только в одном направлении.В первом полупериоде переменного тока диоды D2 и D3 смещены в прямом направлении, а D1 и D4 смещены в обратном направлении, а во втором полупериоде (отрицательная половина) диоды D1 и D4 смещены в прямом направлении, а D2 и D3 смещены в обратном направлении. Эта комбинация преобразует отрицательный полупериод в положительный.

  На рынке доступен двухполупериодный мостовой выпрямитель, который состоит из 4 внутренних диодов. Здесь мы использовали этот компонент.

  3.Фильтрация

  Выходной сигнал после выпрямления не является надлежащим постоянным током, это колебательный выход с очень высоким коэффициентом пульсаций. Нам не нужен этот пульсирующий выход, для этого мы используем конденсатор. Конденсатор заряжается до тех пор, пока форма сигнала не достигнет своего пика, и разряжается в цепи нагрузки, когда форма сигнала становится низкой. Таким образом, когда выходная мощность становится низкой, конденсатор поддерживает правильное напряжение в цепи нагрузки, тем самым создавая постоянный ток. Теперь, как рассчитать значение этого конденсатора фильтра.Вот формулы:

  C = I * т / В

  C = рассчитываемая емкость

  I = максимальный выходной ток (допустим, 500 мА)

  t = 10 мс,

  Мы получим волну частотой 100 Гц после преобразования переменного тока 50 Гц в постоянный через двухполупериодный мостовой выпрямитель. Поскольку отрицательная часть импульса преобразуется в положительную, один импульс будет считаться двумя. Таким образом, период времени будет 1/100 = 0,01 секунды = 10 мс

  .

  В = Пиковое напряжение — напряжение, подаваемое на микросхему регулятора напряжения (+2 больше номинального значения означает 5 + 2 = 7)

  9-0-9 — это среднеквадратичное значение преобразований, поэтому пиковое напряжение составляет Vrms * 1. 414 = 9 * 1,414 = 12,73в

  Теперь 1,4 В будет падать на 2 диода (0,7 на диод), поскольку 2 будут смещены вперед для полуволны.

  Итак, 12,73 — 1,4 = 11,33 В

  Когда конденсатор разряжается в цепи нагрузки, он должен обеспечить 7805 IC для работы 7В, поэтому в итоге V будет:

  В = 11,33 — 7 = 4,33 В

  Итак, теперь C = I * t / V

  C = 500 мА * 10 мс / 4,33 = 0,5 * 0,01 / 4,33 = 1154 мкФ ~ 1000 мкФ

  4. Регулирование напряжения

  Стабилизатор напряжения IC 7805 используется для обеспечения регулируемого напряжения 5 В постоянного тока.Входное напряжение должно быть на 2 В больше, чем номинальное выходное напряжение для правильной работы ИС, это означает, что требуется не менее 7 В, хотя он может работать в диапазоне входного напряжения 7-20 В. Внутри регуляторов напряжения есть все схемы для обеспечения должного регулируемого постоянного тока. К выходу 7805 следует подключить конденсатор емкостью 0,01 мкФ, чтобы устранить шум, возникающий при переходных изменениях напряжения.

  Вот полная принципиальная схема зарядного устройства сотового телефона :

  При построении этой схемы нужно быть очень осторожным, так как здесь задействована сеть переменного тока 220 В.

  Зарядное устройство для суперконденсаторов

  с регулируемым выходным напряжением и регулируемым пределом зарядного тока

  Для приложений, использующих суперконденсаторы большей емкости (от десятков до сотен фарад), необходима схема зарядного устройства с относительно высоким зарядным током, чтобы минимизировать время перезарядки системы. Суперконденсаторы используются в качестве устройств удержания энергии в таких приложениях, как твердотельные диски RAID, где информация, хранящаяся в высокоскоростной энергозависимой памяти, должна передаваться в энергонезависимую флэш-память при отключении питания.Это время передачи может занять несколько минут, требуя сотен фарад для поддержания источника питания до завершения передачи. Требуемое время перезарядки этих банков суперконденсаторов обычно составляет менее одного часа. Для этого требуется высокий зарядный ток. В этой статье описывается схема зарядки суперконденсатора с использованием LT3663, отвечающая этим сложным требованиям.

  LT3663 — это понижающий импульсный стабилизатор на 1,2 А, 1,5 МГц с ограничением выходного тока, идеально подходящий для применения в суперконденсаторах.Деталь имеет диапазон входного напряжения от 7,5 В до 36 В, имеет регулируемое выходное напряжение и регулируемый предел выходного тока. Выходное напряжение устанавливается с помощью резистивного делителя цепи в контуре обратной связи, в то время как предел выходного тока устанавливается с помощью одного резистора, подключенного от вывода I _LIM к земле. LT3663 с его внутренней компенсационной схемой и внутренним повышающим диодом требует минимального количества внешних компонентов.

  Процедура выбора размера суперконденсатора описана в выпуске Linear Technology за сентябрь 2008 г. , в статье под названием «Замена батарей в приложениях Power Ride-Through на суперконденсаторы и конденсаторные зарядные устройства 3 мм × 3 мм.Процедура определяет эффективную емкость суперконденсатора (C _EFF ) при 0,3 Гц на основе поддерживаемого уровня мощности, минимального рабочего напряжения DC / DC преобразователя, поддерживающего нагрузку, сопротивлений распределенной цепи, включая ESR суперконденсаторы и требуемое время поддержки.

  После того, как размер суперконденсатора известен, можно определить зарядный ток, чтобы удовлетворить требованиям времени перезарядки. Время перезарядки (T _RECHARGE ) — это время, необходимое для перезарядки суперконденсаторов от минимального рабочего напряжения (V _UV ) преобразователя постоянного / постоянного тока до напряжения полной зарядки (V _FC ) суперконденсаторов.Напряжение на отдельных суперконденсаторах в начале цикла перезарядки — это минимальное рабочее напряжение, деленное на количество (N) суперконденсаторов, включенных последовательно. С этого момента в этой статье описывается приложение с двумя последовательно включенными суперконденсаторами. Ток перезарядки (I _CHARGE ) определяется законом управления зарядом конденсатора:

  Предполагается, что напряжение на суперконденсаторе не разряжается ниже значения V _UV / N. Это предположение справедливо, если период времени, когда входная мощность недоступна, таков, что ток утечки суперконденсатора существенно не снизил напряжение на конденсаторе.Напряжение на суперконденсаторе может немного повыситься после отключения преобразователя постоянного / постоянного тока из-за эффекта диэлектрического поглощения. Начальное время заряда T _CHARGE для полностью разряженной батареи суперконденсаторов составляет:

  На рисунке 1 показана блок-схема компонентов для этого зарядного устройства суперконденсатора.

  Рисунок 1. Блок-схема для зарядки двух суперконденсаторов серии

  Для установки зарядного тока резистор R _ILIM подключается от вывода I _LIM LT3663 к земле. В таблице 1 приведены номинальные токи зарядки для различных значений R _ILIM .

  Таблица 1. Зарядный ток по сравнению с R _ILIM

  Зарядный ток (А)	R ILIM Значение (кОм)
  0,4 ​​	140
  0,6	75
  0,8	48,7
  1.0	36,5
  1,2	28,7

  Напряжение полного заряда устанавливается резисторным делителем цепи в контуре обратной связи. Таблица 2 показывает различные напряжения полной зарядки в зависимости от значения R _FB2 (резистор между выводом FB и землей), когда резистор R _FB1 (резистор, подключенный между выводом V _OUT и выводом FB) составляет 200 кОм. На рисунке 2 показана схема зарядки каждого суперконденсатора.

  Таблица 2. Напряжение полной зарядки и R _FB2

  Напряжение полного заряда (В)	R FB2 (кОм)
  2,65	86,6
  2,5	93,1
  2,4	100
  2,2	115
  2.0	133

  Рис. 2. Схема зарядного устройства конденсатора с использованием LT3663

  Схема управления на рисунке 3 используется для балансировки напряжений суперконденсаторов во время их зарядки. Это достигается за счет установления приоритета зарядного тока суперконденсатора с более низким напряжением, в частности, путем включения схемы зарядки суперконденсатора с более низким напряжением при отключении цепи для другого суперконденсатора.

  Рисунок 3.Схема управления зарядным устройством

  Если верхняя зарядная цепь включена, а нижняя зарядная цепь отключена, нижний суперконденсатор заряжается входным обратным током от верхнего зарядного устройства. Этот обратный ток составляет часть зарядного тока, поэтому верхний суперконденсатор заряжается быстрее. Схема управления состоит из 3.3V LDO (U6) и эталон точности 1.25V (U7). U1 и U2 сконфигурированы как разностные усилители с коэффициентом усиления, равным единице, для измерения напряжения на каждом суперконденсаторе, в то время как U3 — это разностный усилитель со смещенным уровнем, используемый для определения разности напряжений между двумя суперконденсаторами.По уровню переключения выхода U3 к опорному напряжению, два компаратора в U4 определить, какие потребности суперконденсаторных зарядок.

  Дополнительная пара резисторов сдвига уровня (R14 и R15, R16 и R17) используется для обеспечения заряда обоих суперконденсаторов, когда они находятся в пределах окна 50 мВ. Когда оба суперконденсатора заряжаются, нижний суперконденсатор заряжается быстрее, потому что он заряжается своим зарядным током плюс входным обратным током верхнего зарядного устройства. Этот эффект можно увидеть на рисунке 4.Разрешающий сигнал нижнего зарядного устройства переключается, поскольку нижний суперконденсатор заряжается быстрее, чем верхний суперконденсатор, чтобы поддерживать разницу в 50 мВ между двумя суперконденсаторами. На рис. 5 показан эффект несовпадения значений емкости 2: 1, где верхняя часть — суперконденсатор 50F, а нижняя — 100F. Здесь напряжение на нижнем суперконденсаторе растет медленнее, и сигнал включения зарядного устройства верхнего суперконденсатора переключается, чтобы поддерживать баланс напряжений.

  Рисунок 4.Зарядка конденсаторами одинаковой емкости

  Рисунок 5. Зарядка с несовпадающими конденсаторами

  LT3663 позволяет использовать схему зарядки суперконденсатора с малым количеством компонентов с регулируемым напряжением полной зарядки и регулируемым пределом тока, что идеально подходит для суперконденсаторов большей емкости. Схема управления может контролировать и балансировать напряжение на каждом суперконденсаторе, даже если суперконденсаторы сильно различаются по емкости или начальному напряжению.

  Зарядные устройства и методы зарядки

  Схемы зарядки

  Зарядное устройство имеет три основные функции

  • Зарядка аккумулятора (Зарядка)
  • Оптимизация скорости зарядки (стабилизация)
  • Знание, когда остановиться (Завершение)

  Схема тарификации представляет собой комбинацию методов тарификации и завершения.

  Прекращение начисления

  Когда аккумулятор полностью заряжен, зарядный ток должен каким-то образом рассеиваться. В результате выделяется тепло и газы, которые вредны для аккумуляторов. Суть хорошей зарядки состоит в том, чтобы иметь возможность определять, когда восстановление активных химикатов завершено, и останавливать процесс зарядки до того, как будет нанесен какой-либо ущерб, при постоянном поддержании температуры элемента в безопасных пределах.Обнаружение этой точки отключения и прекращение заряда имеет решающее значение для продления срока службы батареи. В простейших зарядных устройствах это происходит при достижении заранее определенного верхнего предела напряжения, часто называемого напряжением завершения . Это особенно важно для устройств быстрой зарядки, где опасность перезарядки выше.

  Безопасная зарядка

  Если по какой-либо причине существует риск чрезмерной зарядки аккумулятора из-за ошибок в определении точки отключения или неправильного обращения, это обычно сопровождается повышением температуры.Условия внутренней неисправности в батарее или высокие температуры окружающей среды также могут привести к выходу батареи за пределы ее безопасных рабочих температур. Повышенные температуры ускоряют выход батарей из строя, а мониторинг температуры элементов — хороший способ обнаружить признаки неисправности по разным причинам. Температурный сигнал или сбрасываемый предохранитель можно использовать для выключения или отсоединения зарядного устройства при появлении знаков опасности, чтобы избежать повреждения аккумулятора. Эта простая дополнительная мера предосторожности особенно важна для аккумуляторов большой мощности, где последствия отказа могут быть как серьезными, так и дорогостоящими.

  Время зарядки

  Во время быстрой зарядки можно перекачивать электрическую энергию в аккумулятор быстрее, чем химический процесс может на нее отреагировать, что приведет к разрушительным результатам.

  Химическое воздействие не может происходить мгновенно, и будет происходить градиент реакции в объеме электролита между электродами с электролитом, ближайшим к преобразуемым или «заряжаемым» электродам, до того, как электролит находится дальше.Это особенно заметно в элементах большой емкости, содержащих большой объем электролита.

  Фактически, в химических превращениях клетки участвуют по крайней мере три ключевых процесса.

  • Один из них — это «перенос заряда», который представляет собой фактическую химическую реакцию, происходящую на границе раздела электрода с электролитом, и она протекает относительно быстро.
  • Второй — это процесс «массопереноса» или «диффузии», в котором материалы, преобразованные в процессе переноса заряда, перемещаются с поверхности электрода, давая возможность другим материалам достичь электрода и принять участие в процессе преобразования.Это относительно медленный процесс, который продолжается до тех пор, пока все материалы не будут преобразованы.
  • Процесс зарядки также может подвергаться другим значительным эффектам, время реакции которых также следует принимать во внимание, например, «процессу интеркаляции», в ходе которого литиевые элементы заряжаются, когда ионы лития вставляются в кристаллическую решетку основного электрода. См. Также Литиевое покрытие из-за чрезмерной скорости зарядки или зарядки при низких температурах.

  Все эти процессы также зависят от температуры.

  Кроме того, могут быть другие паразитные или побочные эффекты, такие как пассивация электродов, образование кристаллов и скопление газа, которые все влияют на время зарядки и эффективность, но они могут быть относительно незначительными или редкими или могут возникать только в условиях неправильного обращения. . Поэтому они здесь не рассматриваются.

  Таким образом, процесс зарядки аккумулятора имеет по меньшей мере три характерные постоянные времени, связанные с достижением полного преобразования активных химикатов, которые зависят как от используемых химикатов, так и от конструкции элемента.Постоянная времени, связанная с переносом заряда, может составлять одну минуту или меньше, тогда как постоянная времени массопереноса может достигать нескольких часов или более в большой ячейке с большой емкостью. Это одна из причин, почему элементы могут передавать или принимать очень высокие импульсные токи, но гораздо более низкие постоянные токи (еще один важный фактор — это рассеиваемое тепло). Эти явления нелинейны и относятся как к процессу разрядки, так и к зарядке. Таким образом, существует предел скорости приема заряда элемента.Продолжение перекачки энергии в элемент быстрее, чем химические вещества могут реагировать на заряд, может вызвать локальные условия перезаряда, включая поляризацию, перегрев, а также нежелательные химические реакции рядом с электродами, что приведет к повреждению элемента. Быстрая зарядка увеличивает скорость химической реакции в элементе (как и быстрая разрядка), и может потребоваться «периоды покоя» во время процесса зарядки, чтобы химические воздействия распространялись через основную массу химической массы в элементе и для стабилизации на прогрессивном уровне заряда.

  Узнайте больше о периодах отдыха и о том, как их можно использовать для увеличения срока службы батареи и повышения точности измерений SOC на странице «Программно-конфигурируемая батарея».

  См. Также влияние химических изменений и скорости зарядки в разделе Срок службы батареи.

  Запоминающееся, хотя и не совсем эквивалентное явление — налив пива в стакан.Очень быстрое наливание приводит к образованию большого количества пены и небольшого количества пива на дне стакана. Медленно наливая бокал по стенке или давая пиву отстояться до тех пор, пока пена не рассеется, а затем доливание позволяет полностью заполнить стакан.

  Гистерезис

  Постоянные времени и упомянутые выше явления вызывают гистерезис в батарее.Во время зарядки химическая реакция отстает от приложения зарядного напряжения, и аналогично, когда к аккумулятору прикладывается нагрузка для его разрядки, происходит задержка, прежде чем полный ток может пройти через нагрузку. Как и в случае с магнитным гистерезисом, энергия теряется во время цикла заряда-разряда из-за эффекта химического гистерезиса.

  На приведенной ниже диаграмме показан эффект гистерезиса в литиевой батарее.

  Допущение коротких периодов стабилизации или отдыха во время процессов заряда-разряда для учета времени химической реакции будет иметь тенденцию к уменьшению, но не устранению разницы напряжений из-за гистерезиса.

  Истинное напряжение батареи в любом состоянии заряда (SOC), когда батарея находится в состоянии покоя или в спокойном состоянии, будет где-то между кривыми заряда и разряда.Во время зарядки измеренное напряжение элемента в течение периода покоя будет медленно перемещаться вниз к состоянию покоя, поскольку химическое преобразование в элементе стабилизируется. Точно так же во время разряда измеренное напряжение элемента во время периода покоя будет перемещаться вверх в направлении состояния покоя.

  Быстрая зарядка также вызывает повышенный джоулев нагрев элемента из-за задействованных более высоких токов, а более высокая температура, в свою очередь, вызывает увеличение скорости процессов химического преобразования.

  В разделе «Скорость разряда» показано, как скорость разряда влияет на эффективную емкость элемента.

  В разделе «Конструкция ячеек» описывается, как можно оптимизировать конструкции ячеек для быстрой зарядки.

  Эффективность зарядки

  Это относится к свойствам самого аккумулятора и не зависит от зарядного устройства.Это соотношение (выраженное в процентах) между энергией, удаленной из аккумулятора во время разряда, по сравнению с энергией, используемой во время зарядки для восстановления исходной емкости. Также называется Coulombic Efficiency или Charge Acceptance .

  Прием заряда и время заряда в значительной степени зависят от температуры, как указано выше. Более низкая температура увеличивает время зарядки и снижает прием заряда.

  Обратите внимание, , что при низких температурах аккумулятор не обязательно получит полный заряд, даже если напряжение на клеммах может указывать на полный заряд. См. Факторы, влияющие на состояние заряда.

  Основные методы зарядки

  • Постоянное напряжение Зарядное устройство постоянного напряжения — это в основном источник питания постоянного тока, который в своей простейшей форме может состоять из понижающего трансформатора от сети с выпрямителем, обеспечивающим постоянное напряжение для зарядки аккумулятора.Такие простые конструкции часто встречаются в дешевых зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов. В свинцово-кислотных элементах, используемых для автомобилей и систем резервного питания, обычно используются зарядные устройства постоянного напряжения. Кроме того, в литий-ионных элементах часто используются системы постоянного напряжения, хотя они обычно более сложные с добавленной схемой для защиты как батарей, так и безопасности пользователя.
  • Постоянный ток Зарядные устройства постоянного тока изменяют напряжение, подаваемое на батарею, для поддержания постоянного тока и отключаются, когда напряжение достигает уровня полного заряда.Эта конструкция обычно используется для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных элементов или батарей.
  • Конусный ток Это заряд от нерегулируемого источника постоянного напряжения. Это не контролируемый заряд, как в V Taper выше. Ток уменьшается по мере нарастания напряжения элемента (противо-ЭДС). Существует серьезная опасность повредить элементы из-за перезарядки. Чтобы избежать этого, следует ограничить скорость и продолжительность зарядки.Подходит только для батарей SLA.
  • Импульсный заряд Импульсные зарядные устройства подают зарядный ток в аккумулятор импульсами. Скорость зарядки (на основе среднего тока) можно точно контролировать, изменяя ширину импульсов, обычно около одной секунды. Во время процесса зарядки короткие периоды покоя от 20 до 30 миллисекунд между импульсами позволяют стабилизировать химическое воздействие в батарее за счет выравнивания реакции по всему объему электрода перед возобновлением заряда.Это позволяет химической реакции идти в ногу со скоростью поступления электрической энергии. Также утверждается, что этот метод может уменьшить нежелательные химические реакции на поверхности электрода, такие как газообразование, рост кристаллов и пассивация. (См. Также Импульсное зарядное устройство ниже). При необходимости можно также измерить напряжение холостого хода батареи во время периода покоя.

  Оптимальный профиль тока зависит от химического состава и конструкции клетки.

  • Взрывная зарядка Также называется Reflex или Зарядка с отрицательным импульсом Используется вместе с импульсной зарядкой, подает очень короткий импульс разрядки, обычно в 2–3 раза превышающий зарядный ток в течение 5 миллисекунд, во время периода покоя зарядки. деполяризовать клетку. Эти импульсы вытесняют любые пузырьки газа, скопившиеся на электродах во время быстрой зарядки, ускоряя процесс стабилизации и, следовательно, общий процесс зарядки.Высвобождение и распространение пузырьков газа известно как «отрыжка». Были сделаны противоречивые заявления об улучшении скорости заряда и срока службы батареи, а также об удалении дендритов, которое стало возможным с помощью этого метода. Самое меньшее, что можно сказать, это то, что «не повреждает аккумулятор».
  • IUI Charging Это недавно разработанный профиль зарядки, используемый для быстрой зарядки стандартных свинцово-кислотных аккумуляторов от определенных производителей.Он подходит не для всех свинцово-кислотных аккумуляторов. Первоначально аккумулятор заряжается с постоянной (I) скоростью, пока напряжение элемента не достигнет заданного значения — обычно напряжения, близкого к тому, при котором происходит выделение газа. Эта первая часть цикла зарядки известна как фаза объемной зарядки. По достижении заданного напряжения зарядное устройство переключается в фазу постоянного напряжения (U), и ток, потребляемый батареей, будет постепенно падать, пока не достигнет другого заданного уровня. Эта вторая часть цикла завершает нормальную зарядку аккумулятора с медленно убывающей скоростью.Наконец, зарядное устройство снова переключается в режим постоянного тока (I), и при выключении зарядного устройства напряжение продолжает расти до нового более высокого предустановленного значения. Эта последняя фаза используется для выравнивания заряда отдельных ячеек в батарее, чтобы максимально продлить срок ее службы. См. Балансировка ячеек.
  • Капельная зарядка Капельная зарядка предназначена для компенсации саморазряда аккумулятора. Непрерывный заряд. Долговременная зарядка постоянным током для использования в режиме ожидания.Скорость заряда зависит от частоты разряда. Не подходит для некоторых типов батарей, например NiMH и литий, которые могут выйти из строя из-за перезарядки. В некоторых приложениях зарядное устройство предназначено для переключения на непрерывную подзарядку, когда аккумулятор полностью заряжен.
  • Плавающий заряд . Аккумулятор и нагрузка постоянно подключены параллельно к источнику заряда постоянного тока и имеют постоянное напряжение ниже верхнего предела напряжения аккумулятора.Используется для систем резервного питания аварийного питания. В основном используется со свинцово-кислотными аккумуляторами.
  • Случайная зарядка Все вышеперечисленные приложения включают контролируемую зарядку аккумулятора, однако есть много приложений, в которых энергия для зарядки аккумулятора доступна только или доставляется случайным, неконтролируемым образом. Это относится к автомобильным приложениям, где энергия зависит от частоты вращения двигателя, которая постоянно меняется. Проблема стоит более остро в приложениях EV и HEV, в которых используется рекуперативное торможение, поскольку при торможении возникают большие скачки мощности, которые должна поглощать аккумулятор.Более щадящие применения — солнечные панели, которые можно заряжать только при ярком солнце. Все это требует специальных методов для ограничения зарядного тока или напряжения до уровней, которые может выдержать аккумулятор.

  Зарядка

  Батареи можно заряжать с разной скоростью в зависимости от требований. Ниже приведены типичные ставки:

  • Медленная зарядка = Ночь или 14-16 часов зарядки при 0.1С рейтинг
  • Быстрая зарядка = от 3 до 6 часов зарядки при скорости 0,3 ° C
  • Быстрая зарядка = менее 1 часа зарядки при скорости 1.0C

  Медленная зарядка

  Медленная зарядка может выполняться в относительно простых зарядных устройствах и не должна приводить к перегреву аккумулятора. По окончании зарядки аккумуляторы следует вынуть из зарядного устройства.

  • Никады, как правило, являются наиболее устойчивыми к перезарядке, и их можно оставить на непрерывной подзарядке в течение очень длительных периодов времени, поскольку процесс их рекомбинации имеет тенденцию поддерживать напряжение на безопасном уровне. Постоянная рекомбинация поддерживает высокое внутреннее давление в ячейке, поэтому уплотнения постепенно протекают. Он также поддерживает температуру ячейки выше окружающей среды, а более высокие температуры сокращают срок службы.Так что жизнь все равно лучше если снимать с зарядного устройства.
  • Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи немного менее надежны, но могут выдерживать кратковременный непрерывный заряд. Затопленные батареи, как правило, расходуют воду, а SLA рано умирают из-за коррозии сети. Свинцово-кислотные вещества следует либо оставить в неподвижном состоянии, либо подзаряжать (поддерживать постоянное напряжение значительно ниже точки выделения газа).
  С другой стороны, никель-металлгидридные элементы
  • будут повреждены при длительной подзарядке.
  Однако литий-ионные элементы
  • не допускают перезарядки или перенапряжения, и заряд должен быть немедленно прекращен при достижении верхнего предела напряжения.

  Быстрая / быстрая зарядка

  По мере увеличения скорости зарядки возрастает опасность перезарядки или перегрева аккумулятора. Предотвращение перегрева батареи и прекращение заряда, когда батарея полностью заряжена, становятся гораздо более важными.Химический состав каждого элемента имеет свою характеристическую кривую зарядки, и зарядные устройства для аккумуляторов должны быть спроектированы так, чтобы определять условия окончания заряда для конкретного химического состава. Кроме того, должна быть предусмотрена некоторая форма отключения по температуре (TCO) или тепловой предохранитель, чтобы предотвратить перегрев аккумулятора во время процесса зарядки.

  Для быстрой зарядки и быстрой зарядки требуются более сложные зарядные устройства. Поскольку эти зарядные устройства должны быть разработаны для определенного химического состава элементов, обычно невозможно зарядить один тип элементов в зарядном устройстве, которое было разработано для другого химического состава элементов, и вероятно повреждение.Универсальные зарядные устройства, способные заряжать все типы ячеек, должны иметь сенсорные устройства для определения типа элемента и применения соответствующего профиля зарядки.

  Обратите внимание, , что для автомобильных аккумуляторов время зарядки может быть ограничено доступной мощностью, а не характеристиками аккумулятора. Внутренние кольцевые силовые цепи на 13 А могут выдавать только 3 кВт. Таким образом, при условии отсутствия потери эффективности в зарядном устройстве, десятичасовая зарядка потребляет максимум 30 кВт · ч энергии.На 100 миль хватит. Сравните это с заправкой автомобиля бензином.

  Требуется около 3 минут, чтобы поместить в бак достаточно химической энергии, чтобы обеспечить 90 кВт / ч механической энергии, достаточной для проезда автомобиля на 300 миль. Чтобы зарядить батарею 90 кВт · ч электроэнергии за 3 минуты, можно было бы зарядить 1,8 мегаватт !!

  Способы прекращения начисления

  В следующей таблице приведены методы прекращения заряда для популярных аккумуляторов.Это объясняется в разделе ниже.

  	Способы прекращения начисления
  	SLA	Nicad	NiMH	Литий-ионный
  Медленная зарядка			Таймер	Предел напряжения
  Быстрая зарядка 1	Имин	NDV	дТ / дт	Imin при пределе напряжения
  Быстрая зарядка 2	Delta TCO	дТ / дт	dV / dt = 0
  Прекращение резервного копирования 1	Таймер	ТШО	ТШО	ТШО
  Резервное копирование Прекращение 2	DeltaTCO	Таймер	Таймер	Таймер

  TCO = отключение по температуре

  Delta TCO = Превышение температуры окружающей среды

  I min = минимальный ток

  Методы контроля заряда

  Было разработано множество различных схем зарядки и завершения для разных химикатов и различных приложений.Ниже приведены наиболее распространенные из них.

  Управляемая зарядка

  Обычная (медленная) зарядка

  • Полупостоянный ток Простой и экономичный. Самый популярный. Поэтому при слабом токе тепло не выделяется, а происходит медленно, обычно от 5 до 15 часов. Скорость заряда 0,1С. Подходит для Nicads
  • Управляемая таймером Система заряда Простая и экономичная.Надежнее, чем полупостоянный ток. Использует таймер IC. Зарядки со скоростью 0,2 ° C в течение заданного периода времени с последующей подзарядкой 0,05 ° C. Избегайте постоянного перезапуска таймера, вставляя и вынимая аккумулятор из зарядного устройства, поскольку это снизит его эффективность. Рекомендуется установка абсолютного отключения температуры. Подходит для аккумуляторов Nicad и NiMH.

  Быстрая зарядка (1-2 часа)

  • Отрицательный треугольник V (NDV) Система отсечки заряда

  Это самый популярный способ быстрой зарядки для Nicads.

  Батареи заряжаются постоянным током со скоростью от 0,5 до 1,0 С. Напряжение батареи повышается по мере того, как зарядка достигает пика при полной зарядке, а затем падает. Это падение напряжения, -delta V, связано с поляризацией или накоплением кислорода внутри элемента, которое начинает происходить после полной зарядки элемента. В этот момент элемент попадает в зону опасности перезаряда, и температура начинает быстро расти, так как химические изменения завершены, а избыточная электрическая энергия преобразуется в тепло.Падение напряжения происходит независимо от уровня разряда или температуры окружающей среды, и поэтому его можно обнаружить и использовать для определения пика и, следовательно, для отключения зарядного устройства, когда аккумулятор полностью заряжен, или переключения на непрерывный заряд.

  Этот метод не подходит для зарядных токов менее 0,5 C, так как дельта V становится трудно обнаружить. Ложная дельта V может возникнуть в начале заряда при чрезмерно разряженных элементах. Это преодолевается с помощью таймера, который задерживает обнаружение дельты V в достаточной степени, чтобы избежать проблемы.Свинцово-кислотные аккумуляторы не демонстрируют падения напряжения после завершения зарядки, поэтому этот метод зарядки не подходит для аккумуляторов SLA.

  • dT / dt Система зарядки Никель-металлгидридные батареи не демонстрируют такого выраженного падения напряжения NDV, когда они достигают конца цикла зарядки, как это видно на графике выше, поэтому метод отключения NDV не является надежным для завершения NiMH заряжать.Вместо этого зарядное устройство определяет скорость увеличения температуры элемента в единицу времени. Когда достигается заданная скорость, быстрая зарядка останавливается, и метод зарядки переключается на непрерывную зарядку. Этот метод более дорогой, но позволяет избежать перезарядки и продлевает срок службы. Поскольку длительная непрерывная зарядка может повредить NiMH аккумулятор, рекомендуется использовать таймер для регулирования общего времени зарядки.
  • Постоянный ток Система заряда с постоянным напряжением (CC / CV). .Используется для зарядки литиевых и некоторых других батарей, которые могут быть повреждены при превышении верхнего предела напряжения. Указанная производителем скорость зарядки при постоянном токе — это максимальная скорость зарядки, которую батарея может выдержать без ее повреждения. Необходимы особые меры предосторожности, чтобы максимально увеличить скорость зарядки и обеспечить полную зарядку аккумулятора, в то же время избегая перезарядки. По этой причине рекомендуется переключать метод зарядки на постоянное напряжение до того, как напряжение элемента достигнет своего верхнего предела.Обратите внимание, что это означает, что зарядные устройства для литий-ионных элементов должны быть способны контролировать как зарядный ток, так и напряжение аккумулятора.

  Чтобы поддерживать заданную постоянную скорость зарядки, напряжение зарядки должно увеличиваться синхронно с напряжением элемента, чтобы преодолеть обратную ЭДС элемента по мере его зарядки. Это происходит довольно быстро в режиме постоянного тока до тех пор, пока не будет достигнут верхний предел напряжения элемента, после чего напряжение заряда поддерживается на этом уровне, известном как плавающий уровень, во время режима постоянного напряжения.В течение этого периода постоянного напряжения ток уменьшается до тонкой струйки по мере того, как заряд приближается к завершению. Отключение происходит при достижении заданной минимальной точки тока, которая указывает на полный заряд. См. Также Литиевые батареи — Зарядка и производство батарей — Формирование.

  Примечание 1 : Когда указаны скорости быстрой зарядки , они обычно относятся к режиму постоянного тока.В зависимости от химического состава ячейки этот период может составлять от 60% до 80% времени до полной зарядки. Эти значения не следует экстраполировать для оценки времени полной зарядки аккумулятора, поскольку скорость зарядки быстро снижается в течение периода постоянного напряжения.

  Примечание 2: Поскольку литиевые батареи нельзя заряжать со скоростью зарядки C, указанной производителями, в течение всего времени заряда, также невозможно оценить время зарядки полностью разряженной батареи простым разделением Емкость аккумулятора в ампер-часах с указанной скоростью зарядки C, так как эта скорость изменяется в процессе зарядки.Следующее уравнение, однако, дает разумное приближение времени для полной зарядки разряженной батареи при использовании стандартного метода зарядки CC / CV:

  Время зарядки (ч) = 1,3 * (емкость аккумулятора в Ач) / (ток зарядки в режиме CC)

  • Управляемая напряжением система заряда. Быстрая зарядка со скоростью от 0,5 до 1,0 С. Зарядное устройство выключилось или переключилось на непрерывный заряд при достижении заданного напряжения.Следует комбинировать с датчиками температуры в батарее, чтобы избежать перезарядки или теплового разгона.
    
  • V- Система заряда с конусным управлением Аналогична системе с контролем напряжения. Как только заданное напряжение достигнуто, ток быстрой зарядки постепенно уменьшается за счет уменьшения напряжения питания, а затем переключается на непрерывный заряд. Подходит для аккумуляторов SLA, позволяет безопасно достичь более высокого уровня заряда. (См. Также ток конуса ниже)
  • Таймер отказоустойчивости

    Ограничивает ток заряда, который может протекать, чтобы удвоить емкость элемента.Например, для элемента емкостью 600 мАч ограничьте заряд до 1200 мАч. В крайнем случае, если отключение не достигнуто другими способами.

  • Предварительная зарядка

  В качестве меры предосторожности для аккумуляторов большой емкости часто используется этап предварительной зарядки. Цикл зарядки инициируется низким током. Если соответствующего повышения напряжения батареи нет, это указывает на возможное короткое замыкание в батарее.

  • Интеллектуальная система зарядки
    Интеллектуальные системы зарядки объединяют системы управления в зарядном устройстве с электроникой в ​​батарее, что позволяет более точно контролировать процесс зарядки. Преимущества — более быстрая и безопасная зарядка и более длительный срок службы аккумулятора. Такая система описана в разделе «Системы управления батареями».

  Примечание

  Большинство зарядных устройств, поставляемых с устройствами бытовой электроники, такими как мобильные телефоны и портативные компьютеры, просто обеспечивают постоянный источник напряжения.Требуемый профиль напряжения и тока для зарядки аккумулятора обеспечивается (или должен предоставляться) от электронных схем, либо внутри самого устройства, либо внутри аккумуляторной батареи, а не зарядным устройством. Это обеспечивает гибкость при выборе зарядных устройств, а также служит для защиты устройства от потенциального повреждения из-за использования неподходящих зарядных устройств.

  Измерение напряжения

  Во время зарядки, для простоты, напряжение аккумулятора обычно измеряется на проводах зарядного устройства.Однако для сильноточных зарядных устройств может наблюдаться значительное падение напряжения на проводах зарядного устройства, что приводит к недооценке истинного напряжения аккумулятора и, как следствие, к недозаряду аккумулятора, если напряжение аккумулятора используется в качестве триггера отключения. Решение состоит в том, чтобы измерить напряжение с помощью отдельной пары проводов, подключенных непосредственно к клеммам аккумулятора. Поскольку вольтметр имеет высокий внутренний импеданс, падение напряжения на выводах вольтметра будет минимальным, и показания будут более точными.Этот метод называется соединением Кельвина. См. Также DC Testing.

  Типы зарядных устройств

  Зарядные устройства

  обычно включают некоторую форму регулирования напряжения для управления зарядным напряжением, подаваемым на аккумулятор. Выбор схемы зарядного устройства обычно зависит от цены и качества. Ниже приведены некоторые примеры:

  • Регулятор режима переключения (Switcher) — Использует широтно-импульсную модуляцию для управления напряжением.Низкое рассеивание мощности при больших колебаниях входного напряжения и напряжения батареи. Более эффективен, чем линейные регуляторы, но более сложен.
    Требуется большой пассивный выходной фильтр LC (катушка индуктивности и конденсатор) для сглаживания импульсной формы волны. Размер компонента зависит от текущей пропускной способности, но может быть уменьшен путем использования более высокой частоты переключения, обычно от 50 кГц до 500 кГц., Поскольку размер требуемых трансформаторов, катушек индуктивности и конденсаторов обратно пропорционален рабочей частоте.
    Коммутация сильных токов вызывает электромагнитные помехи и электрические помехи.
  • Регулятор серии (линейный) — Менее сложный, но с большими потерями — требуется радиатор для отвода тепла в последовательном транзисторе, понижающем напряжение, который компенсирует разницу между напряжением питания и выходным напряжением. Весь ток нагрузки проходит через регулирующий транзистор, который, следовательно, должен быть мощным устройством. Поскольку нет переключения, он обеспечивает чистый постоянный ток и не требует выходного фильтра.По той же причине конструкция не страдает проблемой излучаемых и кондуктивных выбросов и электрических шумов. Это делает его пригодным для использования в беспроводных и радиоприемниках с низким уровнем шума.
    С меньшим количеством компонентов они также меньше.
  • Шунтирующий регулятор — Шунтирующий регулятор широко используется в фотоэлектрических системах, поскольку они относительно дешевы в сборке и просты в конструкции. Зарядный ток регулируется переключателем или транзистором, подключенным параллельно фотоэлектрической панели и аккумуляторной батарее.Перезаряд батареи предотвращается за счет короткого замыкания (шунтирования) выхода PV через транзистор, когда напряжение достигает заданного предела. Если напряжение батареи превышает напряжение питания фотоэлектрических модулей, шунт также защитит фотоэлектрическую панель от повреждения из-за обратного напряжения путем разряда батареи через шунт. Регуляторы серии обычно имеют лучшие характеристики контроля и заряда.
  • Понижающий регулятор Импульсный регулятор, который включает понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный.У них высокий КПД и низкие тепловые потери. Они могут справляться с высокими выходными токами и генерировать меньше радиопомех, чем обычный импульсный стабилизатор. Простая бестрансформаторная конструкция с низким коммутационным напряжением и небольшим выходным фильтром.
  • Импульсное зарядное устройство . Использует последовательный транзистор, который также можно переключать. При низком напряжении батареи транзистор остается включенным и проводит ток источника непосредственно к батарее. Когда напряжение батареи приближается к желаемому регулирующему напряжению, последовательный транзистор подает импульс входного тока для поддержания желаемого напряжения.Поскольку он действует как импульсный источник питания в течение части цикла, он рассеивает меньше тепла и поскольку он действует как линейный источник питания в течение части времени, выходные фильтры могут быть меньше. Импульсный режим позволяет аккумулятору стабилизироваться (восстанавливаться) с небольшими приращениями заряда при прогрессивно высоких уровнях заряда во время зарядки. В периоды покоя поляризация клетки снижается. Этот процесс обеспечивает более быструю зарядку, чем это возможно при одной продолжительной зарядке высокого уровня, которая может повредить аккумулятор, поскольку не позволяет постепенно стабилизировать активные химические вещества во время зарядки.Импульсные зарядные устройства обычно нуждаются в ограничении тока на входе источника по соображениям безопасности, что увеличивает стоимость.
  • Зарядное устройство универсальной последовательной шины (USB)

  Спецификация USB была разработана группой производителей компьютеров и периферийных устройств, чтобы заменить множество патентованных стандартов механического и электрического взаимодействия для передачи данных между компьютерами и внешними устройствами. Он включал двухпроводное соединение для передачи данных, линию заземления и линию электропитания 5 В, обеспечиваемую главным устройством (компьютером), которая была доступна для питания внешних устройств.Неправильное использование порта USB заключалось в обеспечении источника 5 В не только для непосредственного питания периферийных устройств, но и для зарядки любых батарей, установленных в этих внешних устройствах. В этом случае само периферийное устройство должно включать в себя необходимую схему управления зарядом для защиты аккумулятора. Исходный стандарт USB определял скорость передачи данных 1,5 Мбит / с и максимальный ток зарядки 500 мА.

  Питание всегда передается от хоста к устройству, но данные могут передаваться в обоих направлениях.По этой причине разъем USB-хоста механически отличается от разъема устройства USB, и поэтому кабели USB имеют разные разъемы на каждом конце. Это предотвращает подключение любого 5-вольтового соединения от внешнего источника USB к главному компьютеру и, таким образом, возможное повреждение главной машины.

  Последующие обновления увеличили стандартные скорости передачи данных до 5 Гбит / с, а доступный ток до 900 мА. Однако популярность USB-соединения привела к появлению множества нестандартных вариантов, в частности, к использованию USB-разъема для обеспечения чистого источника питания без соответствующего подключения для передачи данных.В таких случаях порт USB может просто включать в себя регулятор напряжения для подачи 5 В от автомобильной шины питания 12 В или выпрямитель и регулятор для подачи 5 В постоянного тока от сети переменного тока 110 или 240 В с выходными токами до 2100 мА. В обоих случаях устройство, принимающее питание, должно обеспечивать необходимый контроль заряда. Источники питания USB с питанием от сети, часто известные как «глупые» зарядные устройства USB, могут быть встроены в корпус сетевых вилок или в отдельные USB-розетки в настенных розетках переменного тока.

  Подробнее о USB-соединениях см. В разделе, посвященном шинам данных от батарей.

  • Индуктивная зарядка

  Индуктивная зарядка не относится к процессу зарядки самого аккумулятора. Имеется в виду конструкция зарядного устройства. По сути, входная сторона зарядного устройства, часть, подключенная к сети переменного тока, состоит из трансформатора, который разделен на две части. Первичная обмотка трансформатора размещена в блоке, подключенном к сети переменного тока, а вторичная обмотка трансформатора размещена в том же герметичном блоке, который содержит аккумулятор вместе с остальной частью обычной электроники зарядного устройства.Это позволяет заряжать аккумулятор без физического подключения к сети и без обнажения каких-либо контактов, которые могут привести к поражению электрическим током пользователя.

  Примером малой мощности является электрическая зубная щетка. Зубная щетка и зарядное основание образуют трансформатор, состоящий из двух частей: первичная индукционная катушка находится в основании, а вторичная индукционная катушка и электроника содержатся в зубной щетке.Когда зубная щетка помещается в основание, создается полный трансформатор, и индуцированный ток во вторичной катушке заряжает аккумулятор. При использовании прибор полностью отключен от электросети, а поскольку аккумуляторный блок находится в герметичном отсеке, зубную щетку можно безопасно погружать в воду.

  Техника также используется для зарядки имплантатов медицинских батарей.

  Примером высокой мощности является система зарядки, используемая для электромобилей.Принципиально похожа на зубную щетку, но в большем масштабе, это также бесконтактная система. Индукционная катушка в электромобиле принимает ток от индукционной катушки в полу гаража и заряжает автомобиль в течение ночи. Чтобы оптимизировать эффективность системы, воздушный зазор между статической катушкой и съемной катушкой можно уменьшить, опустив приемную катушку во время зарядки, и транспортное средство должно быть точно размещено над зарядным устройством.

  Аналогичная система использовалась для электрических автобусов, которые принимают ток от индукционных катушек, встроенных под каждой автобусной остановкой, что позволяет увеличить дальность действия автобуса или, наоборот, для одного и того же маршрута можно указать батареи меньшего размера.Еще одно преимущество этой системы состоит в том, что если заряд аккумулятора постоянно пополняется, глубина разряда может быть минимизирована, что приводит к увеличению срока службы. Как показано в разделе Срок службы батареи, время цикла увеличивается экспоненциально по мере уменьшения глубины разряда.

  Более простая и менее дорогая альтернатива этой возможной зарядке состоит в том, что транспортное средство создает токопроводящую связь с электрическими контактами на подвесном портале на каждой автобусной остановке.

  Также были сделаны предложения по установке сетки индуктивных зарядных катушек под поверхностью вдоль дорог общего пользования, чтобы позволить транспортным средствам собирать заряд во время движения, однако практических примеров еще не было установлено.

  • Зарядные станции для электромобилей

  Подробнее о специализированных зарядных устройствах высокой мощности, используемых для электромобилей, см. В разделе «Инфраструктура для зарядки электромобилей».

  Зарядные устройства Источники питания

  При указании зарядного устройства также необходимо указать источник, от которого зарядное устройство получает свою мощность, его доступность, а также его напряжение и диапазон мощности. Следует также учитывать потери эффективности в зарядном устройстве, особенно для зарядных устройств большой мощности, где величина потерь может быть значительной. Ниже приведены некоторые примеры.

  Управляемая зарядка

  Простота установки и управления.

  • Сеть переменного тока

  Многие портативные зарядные устройства малой мощности для небольших электроприборов, таких как компьютеры и мобильные телефоны, должны работать на международных рынках. Поэтому они имеют автоматическое определение напряжения сети и, в особых случаях, частоты сети с автоматическим переключением на соответствующую входную цепь.

  Для приложений с более высокой мощностью могут потребоваться специальные меры. Мощность однофазной сети обычно ограничивается примерно 3 кВт. Трехфазное питание может потребоваться для зарядки аккумуляторов большой емкости (более 20 кВтч), например, используемых в электромобилях, которые могут потребовать скорости зарядки более 3 кВт для достижения разумного времени зарядки.

  • Регулируемый источник питания постоянного тока

  Может поставляться установками специального назначения, такими как передвижное генерирующее оборудование для индивидуальных приложений.

  • Специальные зарядные устройства

  Переносные источники, например солнечные батареи.

  Возможность зарядки

  Возможная зарядка — это зарядка аккумулятора при наличии питания или между частичными разрядками, а не ожидание полной разрядки аккумулятора. Он используется с батареями в циклическом режиме и в приложениях, когда энергия доступна только с перерывами.

  Доступность энергии и уровни мощности могут сильно различаться. Для защиты аккумулятора от перенапряжения требуется специальная управляющая электроника. Избегая полной разрядки аккумулятора, можно увеличить срок службы.

  Доступность влияет на спецификацию аккумулятора, а также на зарядное устройство.

  Типичные области применения: —

  • Бортовые автомобильные зарядные устройства (Генераторы, рекуперативное торможение)
  • Зарядные устройства индукционные (в местах остановки транспортных средств)

  Механическая зарядка

  Это применимо только к определенному химическому составу клеток.Это не зарядное устройство в обычном понимании этого слова. Механическая зарядка используется в некоторых батареях большой мощности, таких как батареи Flow и воздушно-цинковые батареи. Цинково-воздушные батареи заряжаются путем замены цинковых электродов. Аккумуляторы Flow можно перезарядить, заменив электролит.

  Механическая зарядка выполняется за считанные минуты. Это намного быстрее, чем длительное время зарядки, связанное с традиционной электрохимией обратимых ячеек, которое может занять несколько часов.Поэтому воздушно-цинковые батареи использовались для питания электрических автобусов, чтобы решить проблему чрезмерного времени зарядки.

  Производительность зарядного устройства

  Тип батареи и область применения, в которой она используется, устанавливают требования к характеристикам, которым должно соответствовать зарядное устройство.

  • Чистота выходного напряжения

  Зарядное устройство должно обеспечивать чистое регулируемое выходное напряжение с жесткими ограничениями на выбросы, пульсации, шум и радиочастотные помехи (RFI), которые могут вызвать проблемы для аккумулятора или цепей, в которых оно используется.

  Для приложений с высокой мощностью производительность зарядки может быть ограничена конструкцией зарядного устройства.

  • КПД

  При зарядке аккумуляторов большой мощности потери энергии в зарядном устройстве могут значительно увеличить время зарядки и эксплуатационные расходы приложения. Типичный КПД зарядного устройства составляет около 90%, отсюда и необходимость в эффективных конструкциях.

  • Пусковой ток

  При первоначальном включении зарядного устройства на разряженную батарею пусковой ток может быть значительно выше максимального указанного зарядного тока. Следовательно, зарядное устройство должно быть рассчитано на передачу или ограничение этого импульса тока.

  • Коэффициент мощности

  Это также может быть важным соображением для зарядных устройств большой мощности.

  См. Также «Контрольный список зарядного устройства»

  .