En snabb batteriladdarkrets laddar ett batteri med förbättrad hastighet så att det laddas på kortare tid än den angivna perioden. Detta görs vanligtvis genom en stegvis strömoptimering eller kontroll.

När jag letade efter en snabb laddarkrets som skulle ladda ett batteri snabbt kom jag över ett par mönster som inte bara var värdelösa utan också vilseledande. Det verkade som om de berörda författarna inte hade någon aning om hur en snabbladdare faktiskt måste vara.

Mål

Huvudsyftet här är att åstadkomma snabb laddning i blybatterier utan att skada dess celler.

Normalt, vid 25 ° C atmosfärstemperaturer, ska ett blysyrabatteri laddas med C / 10-hastighet vilket tar minst 12 till 14 timmar för batteriet att bli fulladdat. Här är C = Ah-värdet på batteriet

Målet med konceptet som presenteras här är att göra denna process 50% snabbare och möjliggöra att laddningen avslutas inom 8 timmar.

Observera att en LM338-baserad krets kan inte användas för att öka laddningshastigheten för ett batteri , medan det är en stor spänningsregulator IC , för att öka laddningshastigheten krävs en speciell stegvis övergång nuvarande som inte kan göras med enbart en LM338 IC.

Circuit-konceptet

När vi pratar om hur man laddar ett batteri snabbt är vi uppenbarligen intresserade av att implementera detsamma med blybatterier, eftersom det är dessa som används i stor utsträckning för nästan alla allmänna applikationer.

Slutsatsen med blybatterier är att dessa inte kan tvingas laddas snabbt om inte laddarens design innehåller en 'intelligenta' automatiska kretsar .

Med ett Li-ion-batteri blir det självklart ganska enkelt genom att applicera hela dosen av den angivna höga strömmen på den och sedan stänga av så snart den når full laddningsnivå.

Ovanstående operationer kan dock betyda dödligt om de görs för ett blybatteri eftersom LA-batterier inte är konstruerade för att kontinuerligt acceptera laddning vid höga strömnivåer.

För att trycka ström i snabb takt måste dessa batterier laddas med en stegnivå, varvid det urladdade batteriet initialt appliceras med en hög C1-hastighet, gradvis reduceras till C / 10 och slutligen en sipplande laddningsnivå när batteriet närmar sig full laddning över terminalerna. Kursen kan innehålla minst 3 till 4 steg för att säkerställa maximal 'komfort' och säkerhet för batteriets livslängd.

Hur denna 4-stegs batteriladdare fungerar

För att implementera en 4-stegs snabbladdarkrets använder vi här den mångsidiga LM324 för att känna av olika spänningsnivåer.

“högpassfilteröverföringsfunktion ”

De fyra stegen inkluderar:

1) Bulkladdning med hög ström
2) Måttlig strömtillförsel
3) Absorptionsladdning
4) Flytladdning

Följande diagram visar hur IC LM324 kan anslutas som en 4-stegs batterispänning övervaka och stänga av kretsen.

Kretsschema

ANSLUTA EN LED I SERIEN MED R1, R2, R3, R4, VARJE FÖR ATT FÅ EN SYNKRONISK LÄSNING AV BATTERIETS LADNINGSSTATUS. Initialt kommer alla lysdioder att lysa med maxström, sedan tänds lysdioderna därefter en efter en tills A4-lysdioden förblir på att indikera flytande laddning och batteriet helt laddat.

IC LM324 är quad opamp IC vars alla fyra opamps används för den avsedda sekventiella omkopplingen av utgångsströmnivåerna.

Förfarandena är mycket lätta att förstå. Opamps A1 till A2 är optimerade för att växla vid olika spänningsnivåer under stegvis laddning av det anslutna batteriet.

Alla icke-inverterande ingångar på opamporna hänvisas till jord genom zenerspänningen.

De inverterande ingångarna är kopplade till kretsens positiva matning via motsvarande förinställningar.

Om vi antar att batteriet är ett 12V-batteri med en urladdningsnivå på 11V, kan P1 ställas in så att reläet bara kopplas bort när batterispänningen når 12V, P2 kan justeras för att frigöra reläet vid 12,5V, P3 kan göras för samma vid 13,5 V och slutligen kunde P4 ställas in för att svara på batteriets fulla laddningsnivå på 14,3V.

Rx, Ry, Rz har samma värden och är optimerade för att ge batteriet den erforderliga mängden ström under de olika laddningsspänningsnivåerna.

Värdet kan fastställas så att varje induktor tillåter en aktuell genomgångshastighet som kan vara 1/10 av batteriets AH.

Det kan bestämmas med hjälp av ohm-lag:

“mellanspänningsvakuumbrytare ”

R = I / V

Värdena på Rx, ensamma eller Rx, Ry tillsammans kan dimensioneras lite annorlunda för att tillåta relativt mer ström till batteriet under de inledande faserna enligt individuella preferenser, och kan justeras.

Hur kretsen reagerar när den är PÅ

När du har anslutit det urladdade batteriet över de visade polerna när strömmen slås PÅ:

Alla inverterande ingångar för opamps upplever en motsvarande lägre spänningsnivåer än referensnivån för zenerspänningen.

Detta uppmanar alla utgångar från opamperna att bli höga och aktiverar reläerna RL / 1 till RL / 4.

I ovanstående situation förbikopplas hela matningsspänningen från ingången till batteriet via N / O-kontakterna på RL1.

Det urladdade batteriet börjar nu ladda med en relativt extrem hög strömhastighet och laddas snabbt upp till en nivå över den urladdade nivån tills den inställda spänningen vid Pl överstiger zener-referensen.

Ovanstående tvingar A1 att stänga av T1 / RL1.

Batteriet hindras nu från att få full matningsström men fortsätter att laddas med de parallella motstånd som skapats av Rx, Ry, Rz via motsvarande reläkontakter.

Detta säkerställer att batteriet laddas med nästa högre strömnivå som bestäms av de tre parallella induktorns nettovärden (motstånd).

När batteriet laddas ytterligare stängs A2 av vid nästa förutbestämda spänningsnivå, stänger av Rx och gör endast Ry, Rz med den avsedda laddningsströmmen till batteriet. Detta ser till att förstärkarenivån minskar motsvarande för batteriet.

Genom att följa procedurerna när batteriet laddas till nästa beräknade högre nivå stängs A3 av så att endast Rz kan bibehålla den önskade optimala strömnivån för batteriet tills det blir fulladdat.

När detta händer stängs A4 äntligen av och ser till att batteriet nu stängs av helt efter att ha uppnått den fulla laddningen med den angivna snabba hastigheten.

Ovanstående metod för 4-stegs batteriladdning säkerställer en snabb laddning utan att skada batteriets interna konfiguration och ser till att laddningen når minst 95%.

Rx, Ty, Rz kan ersättas med ekvivalenta trådlindade motstånd, men det skulle innebära viss värmeavledning från dem jämfört med induktorns motsvarigheter.

Normalt måste ett blysyrabatteri laddas i cirka 10 till 14 timmar för att tillåta minst 90% av laddningen. Med ovanstående snabbbatteriladdarkrets kan samma göras inom 5 timmar, det är 50% snabbare.

Dellista

R1 --- R5 = 10k
P1 --- P4 = 10k förinställningar
T1 --- T4 = BC547
RL / 1 --- RL / 4 = SPDT 12V-reläer 10amp kontaktbetyg
D1 --- D4 = 1N4007
Z1 = 6V, 1/2 watt zenerdiod
A1 --- A4 = LM324 IC