Op amp akkumulátortöltő áramkör automatikus kikapcsolással

A bejegyzés egy két opamp IC 741 és LM358 alapú automatikus kikapcsolási akkumulátortöltő áramkört tárgyal, amelyek nemcsak jellemzői pontosak, hanem problémamentesen és gyorsan beállíthatják a magas / alacsony küszöbértékeket.

Az ötletet Mr. Mamdouh kérte.

Az áramkör céljai és követelményei

1. Amint automatikusan csatlakoztatom a külső áramellátást, leválasztja az akkumulátort és ellátja a rendszert, miközben az akkumulátort feltölti.
2. Túltöltés elleni védelem (amelyet a fenti kialakítás tartalmaz).
3. Az akkumulátor lemerülésének és teljes feltöltésének jelzései (amelyek a fenti kivitelben szerepelnek).
4. Azt sem tudom, hogy mi a képlet az akkumulátorom teljes feltöltéséhez szükséges feszültség meghatározásához (az akkumulátor kivonásra kerül a régi laptopokból. Összesen 22V lesz, 6 apms terhelés nélkül)
5. Továbbá, nem tudom a képletet arra vonatkozóan, hogy mennyi ideig tart az akkumulátorom, és hogyan számoljam ki az időt, ha azt akarom, hogy az akkumulátor két óráig tartson.
6. Ezenkívül a cpu ventilátort is a rendszer biztosítja. Nagyon jó lenne hozzáadni a dimmer opciót, az eredeti tervem az volt, hogy 26-30 v között változzak, nem kell ennél sokkal több.

Kördiagramm

Megjegyzés: Kérjük, cserélje ki a 10K-t sorozatban az 1N4148-ra, 1K-val

A dizájn

Az összes korábbi akkumulátortöltő-vezérlő áramkörömben egyetlen opampot használtam a teljes töltés automatikus kikapcsolásának végrehajtásához, és hiszterézis ellenállást alkalmaztam az alacsony töltöttségi kapcsoló bekapcsolásához a csatlakoztatott akkumulátorhoz.

azonban ennek a hiszterézis-ellenállásnak a kiszámítása Az alacsony szintű helyreállítás pontos elérése kissé megnehezíti, és némi kísérletet és hibát igényel, ami időigényes lehet.

A fentiekben javasolt opamp alacsony akkumulátor töltő vezérlő áramkörbe két opamp komparátor kerül beépítésre egy helyett, amely egyszerűsíti a beállítási eljárásokat és megkönnyíti a felhasználót a hosszú eljárásoktól.

Az ábrára hivatkozva két opampot láthatunk, amelyek komparátorokként vannak konfigurálva az akkumulátor feszültségének érzékeléséhez és a szükséges cut-off műveletekhez.

Feltéve, hogy az akkumulátor 12 V-os akkumulátor, az alsó A2 opamp 10K-os előre beállított értékét úgy állítják be, hogy a 7. kimeneti tűje logikussá váljon, amikor az akkumulátor feszültsége éppen átlépi a 11 V-os jelet (alsó kisülési küszöb), míg a felső A1-opamp előre beállított értéke ilyen hogy a kimenete magasra emelkedik, amikor az akkumulátor feszültsége megérinti a magasabb határértéket, mondjuk 14,3 V-nál.

Ezért 11 V feszültségnél az A1 kimenet pozitív lesz, de az 1N4148 dióda jelenléte miatt ez a pozitív hatástalan marad, és blokkolva van, hogy továbbmenjen a tranzisztor bázisáig.

Az akkumulátor tovább töltődik, amíg el nem éri a 14,3 V-ot, amikor a felső opamp aktiválja a relét, és leállítja az akkumulátor töltését.

A helyzet azonnal megszakad, mivel a visszacsatoló ellenállások beépülnek az A1 1. és 3. érintkezőjébe. A relé ebben a helyzetben reteszelődik, amikor az akkumulátor teljesen megszűnik.

Az akkumulátor lassan kezd lemerülni a csatlakoztatott terhelésen keresztül, amíg el nem éri az alsó kisütési küszöbszintet 11 V-nál, amikor az A2 kimenet negatívra vagy nullára kényszerül. Most a kimenetén lévő dióda előre torzul, és gyorsan megszakítja a reteszt azáltal, hogy földeli a reteszelő visszacsatoló jelet az A1 jelzett csapjai között.

Ezzel a művelettel a relét azonnal deaktiválják és visszaállítják eredeti N / C helyzetébe, és a töltőáram ismét az akkumulátor felé folyik.

Ez az opamp alacsony töltöttségű akkumulátor töltőáramkör egyenáramú UPS áramkörként használható a terhelés folyamatos ellátásának biztosítására, függetlenül a hálózati jelenléttől vagy hiányától, valamint zavartalan ellátáshoz a használat során.

A bemeneti töltőellátás szabályozott tápegységről szerezhető be, például egy LM338 állandó áramú, változó állandó feszültségű áramkörről külsőleg.

Az előre beállított értékek beállítása

• Kezdetben tartsa az 1k / 1N4148 visszacsatolást leválasztva az A1 op erősítőtől.
• Vigye az A1 előre beállított csúszkát talajszintre, az A2 előre beállított csúszkát pedig pozitív szintre.
• Változtatható tápegységen keresztül 14,2 V-ot kell feltölteni, ami a 12 V-os akkumulátor teljes töltöttségi szintje az „Akkumulátor” pontokon keresztül.
• Aktiválja a relét.
• Most lassan mozgassa az A1 beállítást a pozitív oldal felé, amíg a relé csak deaktiválódik.
• Ez beállítja a teljes töltöttségi szintet.
• Most kösse vissza az 1k / 1N4148-at úgy, hogy az A1 reteszelje a relét ebben a helyzetben.
• Most lassan állítsa be a változó tápfeszültséget az akkumulátor alsó kisülési határa felé. Meg fogja találni, hogy a relé továbbra is kikapcsolt állapotban marad a fent említett visszacsatolási válasz miatt.
• Állítsa be az áramellátást az alsó lemerítési küszöbértékig.
• Ezt követően kezdje el mozgatni az A2 előre beállított értéket a föld felé, amíg ez az A2 kimenetet nullára nem változtatja, ami megszakítja az A1 reteszt, és visszakapcsolja a relét töltési módba.
• Ez minden, az áramkör most teljesen be van állítva, ebben a helyzetben zárja le az előre beállított értékeket.

A kérelem további kérdéseire adott válaszok a következők:

A teljes töltési határérték kiszámításának képlete:

Akkumulátorfeszültség névleges értéke + 20%, például a 12 V 20% -a 2,4, tehát 12 + 2,4 = 14,4 V a 12 V-os akkumulátor teljes kikapcsolási feszültsége

Az akkumulátor töltési idejének megismeréséhez a következő képlet használható, amely megadja a hozzávetőleges akkumulátor-mentési időt.

Tartalék = 0,7 (Ah / terhelési áram)

Az alábbiakban látható egy másik alternatív megoldás az automatikus töltés-le / kikapcsolás akkumulátortöltő áramkörének létrehozására két op erősítő segítségével:

Hogyan működik

Feltéve, hogy nincs csatlakoztatva akkumulátor, a relé érintkezője N / C helyzetben van. Ezért az áramellátás bekapcsolásakor az op erősítő áramkör nem tud áramot kapni, és inaktív marad.

Tegyük fel, hogy egy lemerült akkumulátor csatlakoztatva van a jelzett ponton, az op amp áramkör az akkumulátoron keresztül táplálkozik. Mivel az akkumulátor lemerült, alacsony potenciált hoz létre a felső op erősítő (-) bemeneténél, ami kisebb lehet, mint a (+) tű.

Emiatt a felső op amp kimenet magasra megy. A tranzisztor és a relé aktiválódik, és a relékontaktusok N / C-ról N / O-ra mozognak. Ez most összeköti az akkumulátort a bemeneti tápegységgel, és elkezd tölteni.

Miután az akkumulátor teljesen fel van töltve, a felső op erősítő (-) tűjénél lévő potenciál magasabb lesz (+) bemeneténél, ami a felső op erősítő kimeneti tűjének lemerülését eredményezi. Ez azonnal kikapcsolja a tranzisztort és a relét.

Az akkumulátor most le van választva a töltésről.

Az 1N4148 dióda (+) és a felső op erősítő kimenete felett reteszelődik, így még akkor is, ha az akkumulátor elkezd esni, nincs hatása a relé állapotára.

Tegyük fel azonban, hogy az akkumulátort nem távolítják el a töltõ kapcsairól, és terhelést csatlakoztatnak hozzá, hogy megkezdje a lemerülést.

Amikor az akkumulátor a kívánt alsó szint alatt lemerül, az alsó op erősítő érintkezőjén (-) lévő potenciál alacsonyabb lesz, mint a (+) bemeneti tű. Ez azonnal azt eredményezi, hogy az alsó op erősítő kimenete magasra megy, ami eltalálja a felső op erősítő pin3-át. Azonnal megszakítja a reteszt, és bekapcsolja a tranzisztort és a relét, hogy újra elindítsa a töltési folyamatot.

NYÁK tervezés

Jelenlegi vezérlő szakasz hozzáadása

A fenti két terv frissíthető egy aktuális vezérléssel egy MOSFET alapú áramvezérlő modul hozzáadásával, az alábbiak szerint:

R2 = 0,6 / töltőáram

Fordított polaritásvédő hozzáadása

A fenti kialakításokhoz fordított polaritásvédelem is beépíthető, ha az akkumulátor pozitív pólusával soros diódát adunk. A katód az akkumulátor pozitív kapcsa, az anód pedig az op amp pozitív vonala felé vezet.

Győződjön meg róla, hogy 100 Ohm-os ellenállást csatlakoztat a diódára, különben az áramkör nem indítja el a töltési folyamatot.

A relé eltávolítása

Az első opamp alapú akkumulátortöltő kialakításakor lehetséges lehet a relé kiküszöbölése és a töltési folyamat működtetése szilárdtest tranzisztorokon keresztül, amint azt a következő ábra mutatja:

Hogyan működik az áramkör

• Tegyük fel, hogy az A2 előre beállított érték 10 V küszöbértékre van beállítva, az A1 előre beállított érték pedig 14 V küszöbértékre van beállítva.
• Tegyük fel, hogy olyan akkumulátort csatlakoztatunk, amely 11 V közbenső szakaszában lemerült.
• Ennél a feszültségnél az A1 pin2 a pin3 referenciapotenciálja alatt lesz, a pin5 előre beállított értéke szerint.
• Ennek következtében az A1 kimeneti tűje magas lesz, bekapcsolva a BC547 tranzisztort és a TIP32-et.
• Az akkumulátor a TIP32-en keresztül indul, amíg a kapocsfeszültség el nem éri a 14 V-ot.
• 14 V feszültségnél, a felső preset beállításának megfelelően, az A1 tűje 2 magasabbra kerül, mint a pin3, így a kimenet alacsonyra fordul.
• Ez azonnal kikapcsolja a tranzisztorokat és leállítja a töltési folyamatot.
• A fenti művelet az A1 op erősítőt is rögzíti az 1k / 1N4148-on keresztül, így akkor is, ha az akkumulátor feszültsége 13 V SoC szintre csökken, az A1 továbbra is alacsonyan tartja a pin1 kimenetet.
• Ezután, amikor az akkumulátor kimeneti terhelés útján kezd lemerülni, terminálfeszültsége csökkenni kezd, amíg 9,9 V-ra nem csökken.
• Ezen a szinten, az alsó preset beállításának megfelelően, az A2 pin5-ös pontja a pin6-ja alá süllyed, aminek következtében a kimeneti pin7 alacsonyra süllyed.
• Ez az A2-es pin7-es mélysége majdnem 0 V-ra fogja húzni az A1-es tűt, így most A1 A1-es pin3-ja magasabb lesz, mint a pin2.
• Ez azonnal megtöri az A1 reteszt, és az A1 kimenete ismét magasra fordul, lehetővé téve a tranzisztor BEkapcsolását és a töltési folyamat elindítását.
• Amikor az akkumulátor eléri a 14 V-ot, a folyamat ismét megismétli a ciklust