Tôi đã thiết kế và xuất bản nhiều loại mạch sạc pin trong trang web này, tuy nhiên độc giả thường bối rối khi lựa chọn mạch sạc pin phù hợp cho từng ứng dụng của họ. Và tôi phải giải thích rõ ràng cho từng độc giả về cách tùy chỉnh mạch sạc pin nhất định cho nhu cầu cụ thể của họ.

Điều này trở nên khá tốn thời gian, vì đôi khi tôi phải giải thích cho từng độc giả.

Điều này buộc tôi phải xuất bản bài đăng này, nơi tôi đã cố gắng giải thích bộ sạc pin tiêu chuẩn thiết kế và cách tùy chỉnh nó theo một số cách để phù hợp với sở thích cá nhân về điện áp, dòng điện, tự động ngắt hoặc bán tự động.

Sạc pin đúng cách là điều tối quan trọng

Ba thông số cơ bản mà tất cả các loại pin yêu cầu để được sạc tối ưu và an toàn là:

Điện áp không đổi.
Dòng điện không đổi.
Tự động cắt.

Vì vậy, về cơ bản, đây là ba điều cơ bản mà người ta cần áp dụng để sạc pin thành công và cũng đảm bảo rằng tuổi thọ của pin không bị ảnh hưởng trong quá trình này.

Một số điều kiện tùy chọn và nâng cao là:

Quản lý nhiệt.

và Sạc bước .

Hai tiêu chí trên được khuyến nghị đặc biệt cho Pin Li-ion , mặc dù những điều này có thể không quá quan trọng đối với pin axit chì (mặc dù 'không có hại gì khi thực hiện nó cho giống nhau)

Hãy tìm hiểu các bước điều kiện ở trên một cách khôn ngoan và xem cách một người có thể tùy chỉnh các yêu cầu theo hướng dẫn sau:

Tầm quan trọng của điện áp không đổi:

Tất cả các pin được khuyến nghị nên sạc ở điện áp có thể cao hơn khoảng 17 đến 18% so với điện áp pin được in và mức này không được tăng hoặc dao động nhiều.

Do đó cho một Bình acquy 12V , giá trị đến khoảng 14,2V, không nên tăng nhiều.

Yêu cầu này được gọi là yêu cầu điện áp không đổi.

Với sự sẵn có của một số IC điều chỉnh điện áp ngày nay, việc tạo ra một bộ sạc điện áp liên tục chỉ là vấn đề trong vài phút.

Phổ biến nhất trong số các IC này là LM317 (1,5 ampe), LM338 (5 ampe), LM396 (10 ampe). Tất cả đều là các IC điều chỉnh điện áp thay đổi và cho phép người dùng đặt bất kỳ điện áp không đổi mong muốn nào ở bất kỳ đâu từ 1,25 đến 32V (không dành cho LM396).

Bạn có thể sử dụng IC LM338 phù hợp với hầu hết các loại pin để đạt được điện áp không đổi.

Đây là một mạch ví dụ có thể được sử dụng để sạc bất kỳ pin nào trong khoảng từ 1,25 đến 32V với điện áp không đổi.

Sơ đồ bộ sạc pin điện áp không đổi

Thay đổi nồi 5k cho phép thiết lập bất kỳ điện áp không đổi mong muốn nào trên tụ điện C2 (Vout) có thể được sử dụng để sạc pin được kết nối qua các điểm này.

Đối với điện áp cố định, bạn có thể thay thế R2 bằng một điện trở cố định, sử dụng công thức sau:

VHOẶC LÀ= VREF(1 + R2 / R1) + (ITÍNH TỪ× R2)

Đâu VREFlà = 1,25

Kể từ khi tôiTÍNH TỪquá nhỏ nó có thể được bỏ qua

Mặc dù có thể cần một điện áp không đổi, nhưng ở những nơi mà điện áp từ nguồn điện xoay chiều đầu vào không thay đổi quá nhiều (mức tăng / giảm 5% là khá tốt), người ta có thể loại bỏ hoàn toàn mạch trên và quên đi hệ số điện áp không đổi.

Điều này ngụ ý rằng chúng ta có thể chỉ cần sử dụng một máy biến áp được đánh giá chính xác để sạc pin mà không cần xem xét điều kiện điện áp không đổi, miễn là đầu vào nguồn điện khá đáng tin cậy về mặt dao động của nó.

Ngày nay với sự ra đời của các thiết bị SMPS, vấn đề trên hoàn toàn trở nên phi quan trọng vì SMPS là tất cả các bộ nguồn điện áp không đổi và có độ tin cậy cao với các thông số kỹ thuật của chúng, vì vậy nếu có SMPS, mạch LM338 ở trên chắc chắn có thể được loại bỏ.

Nhưng thường thì SMPS đi kèm với điện áp cố định, vì vậy trong trường hợp đó, việc tùy chỉnh nó cho một loại pin cụ thể có thể trở thành một vấn đề và bạn có thể phải chọn mạch LM338 đa năng như đã giải thích ở trên .... hoặc nếu bạn vẫn muốn tránh điều này , bạn có thể đơn giản sửa đổi SMPS chính mạch để có được điện áp sạc mong muốn.

Phần sau đây sẽ giải thích việc thiết kế mạch điều khiển dòng điện tùy chỉnh cho một bộ sạc pin cụ thể đã chọn.

Thêm dòng điện không đổi

Giống như tham số 'điện áp không đổi' , dòng điện sạc được khuyến nghị cho một loại pin cụ thể không được tăng hoặc dao động nhiều.

“cầu nối mạng hoạt động như thế nào ”

Đối với pin axit chì, tốc độ sạc phải xấp xỉ 1/10 hoặc 2/3 giá trị Ah (Giờ Ampe) được in của pin. nghĩa là nếu pin được đánh giá ở mức 100Ah, thì tốc độ dòng sạc (amp) của nó được khuyến nghị ở mức tối thiểu 100/10 = 10 Ampe hoặc tối đa (100 x 2) / 10 = 200/10 = 20 amp, con số này sẽ tốt hơn là không được tăng lên để duy trì tình trạng khỏe mạnh cho pin.

Tuy nhiên đối với Li-ion hoặc Pin lipo tiêu chí hoàn toàn khác, đối với những loại pin này, tốc độ sạc có thể cao bằng tỷ lệ Ah của chúng, có nghĩa là nếu thông số AH của pin Li-ion là 2,2 Ah thì có thể sạc nó ở cùng một mức là 2,2 ampe Tỷ lệ Ở đây bạn không cần phải chia bất kỳ thứ gì hoặc thưởng thức bất kỳ loại phép tính nào.

Để triển khai một dòng điện không đổi , một lần nữa LM338 lại trở nên hữu ích và có thể được cấu hình để đạt được thông số với mức độ chính xác cao.

Các mạch dưới đây cho thấy cách IC có thể được cấu hình để triển khai bộ sạc pin được kiểm soát hiện tại.

Đảm bảo kiểm tra bài viết này cung cấp một mạch sạc pin tuyệt vời và có khả năng tùy biến cao.

Sơ đồ cho bộ sạc pin điều khiển CC và CV

Như đã thảo luận trong phần trước, trong trường hợp nguồn điện đầu vào của bạn khá ổn định, thì bạn có thể bỏ qua phần LM338 bên phải và chỉ cần sử dụng mạch giới hạn dòng điện bên trái với máy biến áp hoặc SMPS, như hình dưới đây:

Trong thiết kế trên, điện áp máy biến áp có thể được đánh giá ở mức điện áp pin, nhưng sau khi chỉnh lưu, nó có thể cao hơn một chút so với điện áp sạc pin quy định.

Có thể bỏ qua vấn đề này vì tính năng kiểm soát dòng điện kèm theo sẽ buộc điện áp tự động hạ điện áp dư xuống mức điện áp sạc pin an toàn.

R1 có thể được tùy chỉnh theo nhu cầu, bằng cách làm theo các hướng dẫn được trang bị ĐÂY

Các điốt phải được đánh giá thích hợp tùy thuộc vào dòng sạc, và tốt hơn là nên cao hơn nhiều so với mức dòng sạc được chỉ định.

Tùy chỉnh dòng điện để sạc pin

Trong các mạch trên, IC LM338 được đề cập được đánh giá là xử lý tối đa 5 amps, điều này làm cho nó chỉ phù hợp với pin tối đa 50 AH, tuy nhiên, bạn có thể có pin được đánh giá cao hơn nhiều theo thứ tự 100 AH, 200 AH hoặc thậm chí 500 AH .

Điều này có thể yêu cầu sạc ở tốc độ dòng điện cao hơn tương ứng mà một LM338 đơn lẻ có thể không đủ.

Để khắc phục lỗi này người ta có thể nâng cấp hoặc cải tiến IC song song với nhiều IC hơn như trong bài viết ví dụ sau:

Mạch sạc 25 amp

Trong ví dụ trên, cấu hình trông hơi phức tạp do bao gồm một opamp, tuy nhiên một chút mày mò cho thấy rằng thực sự các IC có thể được thêm song song trực tiếp để nhân đầu ra hiện tại, miễn là tất cả các IC được gắn trên một bộ tản nhiệt chung , hãy xem sơ đồ dưới đây:

Bất kỳ số lượng IC nào cũng có thể được thêm vào ở định dạng được hiển thị để đạt được bất kỳ giới hạn dòng mong muốn nào, tuy nhiên phải đảm bảo hai điều để có được phản ứng tối ưu từ thiết kế:

“Mã màu điện trở 50 ohm ”

Tất cả các IC phải được gắn trên một bộ tản nhiệt chung và tất cả các điện trở giới hạn dòng điện (R1) phải được cố định với giá trị phù hợp chính xác, cả hai thông số đều được yêu cầu để cho phép chia sẻ nhiệt đồng đều giữa các IC và do đó phân bố dòng điện bằng nhau trên đầu ra cho pin được kết nối.

Cho đến nay chúng ta đã tìm hiểu về cách tùy chỉnh điện áp không đổi và dòng điện không đổi cho một ứng dụng sạc pin cụ thể.

Tuy nhiên, nếu không có tính năng tự động cắt, mạch sạc pin có thể không đầy đủ và khá không an toàn.

Cho đến nay trong quá trình sạc pin của chúng tôi hướng dẫn chúng tôi đã học cách tùy chỉnh thông số điện áp không đổi trong khi chế tạo bộ sạc pin, trong các phần sau, chúng tôi sẽ cố gắng hiểu cách thực hiện ngắt tự động sạc đầy để đảm bảo sạc an toàn cho pin được kết nối.

Thêm 0ff tự động cắt trong bộ sạc pin

Trong phần này, chúng ta sẽ khám phá cách cắt tự động có thể được thêm vào pin bộ sạc là một trong những khía cạnh quan trọng nhất trong các mạch như vậy.

Một giai đoạn tự động cắt đơn giản có thể được đưa vào và tùy chỉnh trong mạch sạc pin đã chọn bằng cách kết hợp bộ so sánh opamp.

Một opamp có thể được định vị để phát hiện điện áp pin tăng trong khi nó đang được sạc và cắt điện áp sạc ngay khi điện áp đạt đến mức sạc đầy của pin.

Bạn có thể đã thấy cách triển khai này trong hầu hết các mạch sạc pin tự động được xuất bản trong blog này cho đến nay.

Khái niệm này có thể được hiểu kỹ lưỡng với sự trợ giúp của giải thích sau và mô phỏng GIF mạch được hiển thị:

LƯU Ý: Vui lòng sử dụng tiếp điểm N / O của rơ le cho đầu vào sạc, thay vì N / C được hiển thị. Điều này sẽ đảm bảo rằng rơle không hoạt động trong trường hợp không có pin. Để điều này hoạt động, hãy đảm bảo hoán đổi các chân đầu vào (2 và 3) với nhau .

Trong hiệu ứng mô phỏng ở trên, chúng ta có thể thấy rằng một opamp được cấu hình như một cảm biến điện áp pin để phát hiện ngưỡng sạc quá mức và cắt nguồn cung cấp cho pin ngay khi điều này được phát hiện.

Giá trị đặt trước ở chân (+) của IC được điều chỉnh sao cho ở điện áp đầy pin (ở đây là 14,2V), chân số 3 thu được điện thế cao hơn chân (-) của IC được cố định với điện áp tham chiếu là 4,7V với một diode zener.

Nguồn cung cấp 'điện áp không đổi' và 'dòng điện không đổi' được giải thích trước đó được kết nối với mạch và pin thông qua tiếp điểm N / C của rơ le.

Ban đầu cả hai điện áp nguồn và pin đều được nối tắt khỏi mạch.

Đầu tiên, pin đã xả được phép kết nối với mạch, ngay sau khi điều này được thực hiện, opamp sẽ phát hiện điện thế thấp hơn (10,5V như giả định ở đây) so với mức sạc đầy và do đó, đèn LED ĐỎ BẬT , cho biết rằng pin đang ở dưới mức sạc đầy.

Tiếp theo, nguồn sạc đầu vào 14,2V được BẬT.

Ngay sau khi điều này được thực hiện, đầu vào ngay lập tức giảm xuống điện áp pin và đạt mức 10,5V.

Quy trình sạc bây giờ được bắt đầu và pin bắt đầu được sạc.

Khi điện áp đầu cực của pin tăng lên trong quá trình sạc, điện áp chân (+) cũng tăng tương ứng.

Và thời điểm điện áp pin đạt đến mức đầu vào đầy đủ là mức 14,3V, chân (+) cũng đạt được mức 4,8V tương ứng, chỉ cao hơn điện áp chân (-).

Điều này ngay lập tức buộc đầu ra opamp tăng cao.

Đèn LED ĐỎ lúc này sẽ TẮT và đèn LED màu xanh lá cây sáng, cho biết hành động chuyển đổi và đồng thời pin đã được sạc đầy.

Tuy nhiên những gì có thể xảy ra sau điều này không được hiển thị trong mô phỏng trên. Chúng ta sẽ tìm hiểu điều đó qua phần giải thích sau:

Ngay sau khi rơ le hoạt động, điện áp đầu cực của ắc quy sẽ nhanh chóng có xu hướng giảm và khôi phục về mức thấp hơn vì ắc quy 12V sẽ không bao giờ giữ mức 14V một cách nhất quán và sẽ cố gắng đạt được mức xấp xỉ 12,8V.

Bây giờ, do tình trạng này, điện áp chân (+) sẽ lại bị giảm xuống dưới mức tham chiếu được đặt bởi chân (-), điều này sẽ lại nhắc rơle chuyển TẮT và quá trình sạc sẽ lại được bắt đầu.

Việc chuyển đổi BẬT / TẮT này của rơle sẽ tiếp tục hoạt động tạo ra âm thanh 'lách cách' không mong muốn từ rơle.

Để tránh điều này, bắt buộc phải thêm độ trễ vào mạch.

Điều này được thực hiện bằng cách đưa một điện trở có giá trị cao qua đầu ra và chân (+) của IC như hình dưới đây:

Thêm độ trễ

Việc bổ sung những điều trên đã chỉ ra trễ điện trở ngăn rơle dao động BẬT / TẮT ở các mức ngưỡng và chốt rơle trong một khoảng thời gian nhất định (cho đến khi điện áp ắc quy giảm xuống dưới giới hạn bền vững của giá trị điện trở này).

Điện trở có giá trị cao hơn cung cấp thời gian chốt thấp hơn trong khi điện trở thấp hơn cung cấp độ trễ cao hơn hoặc thời gian chốt cao hơn.

Vì vậy, từ cuộc thảo luận ở trên, chúng ta có thể hiểu cách một mạch cắt pin tự động được định cấu hình chính xác có thể được thiết kế và tùy chỉnh bởi bất kỳ người có sở thích nào cho các thông số kỹ thuật sạc pin ưa thích của mình.

Bây giờ chúng ta hãy xem toàn bộ thiết kế bộ sạc pin có thể trông như thế nào bao gồm cả điện áp / dòng điện không đổi được thiết lập cùng với cấu hình cắt ở trên:

Vì vậy, đây là mạch sạc pin tùy chỉnh đã hoàn thành có thể được sử dụng để sạc bất kỳ loại pin mong muốn nào sau khi thiết lập nó như được giải thích trong toàn bộ hướng dẫn của chúng tôi:

OpAmp có thể là IC 741
Giá trị đặt trước = 10k giá trị đặt trước
cả hai điốt zener có thể = 4,7V, 1/2 watt
điện trở zener = 10k
Điện trở LED và bóng bán dẫn cũng có thể = 10k
Bóng bán dẫn = BC547
diode chuyển tiếp = 1N4007
relay = chọn phù hợp với điện áp của pin.

Cách sạc pin mà không cần bất kỳ thiết bị nào ở trên

Nếu bạn đang tự hỏi liệu có thể sạc pin mà không liên kết với bất kỳ mạch và bộ phận phức tạp nào được đề cập ở trên không? Câu trả lời là có, bạn có thể sạc bất kỳ loại pin nào một cách an toàn và tối ưu ngay cả khi bạn không có bất kỳ mạch và bộ phận nào nêu trên.

Trước khi tiếp tục, điều quan trọng là phải biết một số điều quan trọng mà pin yêu cầu để sạc an toàn và những điều làm cho các thông số 'tự động cắt' 'điện áp không đổi' và 'dòng điện không đổi' trở nên quan trọng.

Những tính năng này trở nên quan trọng khi bạn muốn pin của mình được sạc cực kỳ hiệu quả và nhanh chóng. Trong những trường hợp như vậy, bạn có thể muốn bộ sạc của mình được trang bị nhiều tính năng nâng cao như đã đề xuất ở trên.

“cách hàn linh kiện bo mạch pcb ”

Tuy nhiên, nếu bạn sẵn sàng chấp nhận mức sạc đầy của pin thấp hơn mức tối ưu một chút và nếu bạn sẵn sàng cung cấp thêm vài giờ nữa để quá trình sạc kết thúc, thì chắc chắn bạn sẽ không yêu cầu bất kỳ tính năng nào được đề xuất như không đổi hiện tại, điện áp không đổi hoặc tự động cắt, bạn có thể quên tất cả những điều này.

Về cơ bản, không nên sạc pin với nguồn cung cấp có xếp hạng cao hơn xếp hạng được in của pin, nó đơn giản như vậy.

Có nghĩa là giả sử pin của bạn được đánh giá ở mức 12V / 7Ah, lý tưởng nhất là bạn không được vượt quá tốc độ sạc đầy trên 14,4V và dòng điện trên 7/10 = 0,7 amps. Nếu hai tỷ lệ này được duy trì chính xác, bạn có thể yên tâm rằng pin của bạn đang ở trong tay an toàn và sẽ không bao giờ bị tổn hại trong bất kỳ trường hợp nào.

Do đó, để đảm bảo các tiêu chí đã đề cập ở trên và sạc pin mà không liên quan đến các mạch phức tạp, chỉ cần đảm bảo nguồn cung cấp đầu vào mà bạn đang sử dụng được đánh giá phù hợp.

Ví dụ: nếu bạn sạc pin 12V / 7Ah, hãy chọn một máy biến áp tạo ra khoảng 14V sau khi chỉnh lưu và lọc và dòng điện của nó được đánh giá là khoảng 0,7 ampe. Quy tắc tương tự cũng có thể được áp dụng cho các loại pin khác, tương ứng.

Ý tưởng cơ bản ở đây là giữ các thông số sạc thấp hơn một chút so với định mức tối đa cho phép. Ví dụ: pin 12V có thể được khuyến nghị sạc cao hơn giá trị in của nó tối đa 20%, nghĩa là 12 x 20% = 2,4V cao hơn 12V = 12 + 2,4 = 14,4V.

Do đó, chúng tôi đảm bảo giữ mức này thấp hơn một chút ở 14V, điều này có thể không sạc pin đến điểm tối ưu, nhưng sẽ tốt cho mọi thứ, trên thực tế, việc giữ giá trị thấp hơn một chút sẽ nâng cao tuổi thọ pin cho phép nhiều chu kỳ sạc / xả hơn về lâu dài.

Tương tự, việc giữ dòng điện sạc ở 1/10 giá trị Ah được in đảm bảo rằng pin được sạc với mức độ căng và tiêu hao tối thiểu, mang lại tuổi thọ lâu hơn cho pin.

Thiết lập cuối cùng

mạch sạc acquy cơ bản dùng biến áp và chỉnh lưu

Một cách thiết lập đơn giản được trình bày ở trên có thể được sử dụng phổ biến để sạc bất kỳ loại pin nào một cách an toàn và khá tối ưu, miễn là bạn có đủ thời gian sạc hoặc cho đến khi bạn thấy kim của ampe kế tụt xuống gần như bằng không.