Un circuito de cargador de batería rápido carga una batería con mayor velocidad para que se cargue en menos tiempo que el período especificado. Esto generalmente se hace a través de una optimización o control de corriente paso a paso.
Mientras buscaba un circuito de cargador rápido que cargara una batería rápidamente, encontré un par de diseños que no solo eran inútiles sino también engañosos. Parecía que los autores preocupados no tenían idea de cómo debe ser realmente un cargador rápido.
Objetivo
El objetivo principal aquí es lograr una carga rápida en baterías de plomo ácido sin causar ningún daño a sus celdas.
Normalmente, a temperaturas atmosféricas de 25 grados Celsius, se supone que una batería de plomo-ácido se carga a una velocidad de C / 10, lo que demoraría al menos de 12 a 14 horas en cargarse por completo. Aquí C = valor Ah de la batería
El objetivo del concepto presentado aquí es hacer que este proceso sea un 50% más rápido y permitir que la carga finalice en 8 horas.
Tenga en cuenta que un El circuito basado en LM338 no se puede utilizar para aumentar la velocidad de carga de una batería , mientras que es un gran regulador de voltaje IC , mejorar la tasa de carga requiere un cambio especial paso a paso en corriente que no se puede hacer usando un LM338 IC solo.
El concepto de circuito
Cuando hablamos de cómo cargar una batería rápidamente obviamente nos interesa implementar lo mismo con las baterías de plomo ácido, ya que estas son las que se utilizan mucho para casi todas las aplicaciones generales.
La conclusión con las baterías de plomo-ácido es que no se pueden forzar a cargar rápidamente a menos que el diseño del cargador incorpore un circuito automático 'inteligente' .
Con una batería de iones de litio, obviamente, esto se vuelve bastante fácil al aplicarle la dosis completa de la alta corriente especificada y luego cortarla tan pronto como alcance el nivel de carga completo.
Sin embargo, las operaciones anteriores podrían significar la muerte si se realizan en una batería de plomo-ácido, ya que las baterías LA no están diseñadas para aceptar cargas a altos niveles de corriente de forma continua.
Por lo tanto, para presionar la corriente a un ritmo rápido, estas baterías deben cargarse a un nivel escalonado, en el que la batería descargada se aplica inicialmente con una tasa C1 alta, se reduce gradualmente a C / 10 y finalmente un nivel de carga lenta a medida que se acerca la batería. una carga completa en sus terminales. El curso podría incluir un mínimo de 3 a 4 pasos para garantizar la máxima 'comodidad' y seguridad para la duración de la batería.
Cómo funciona este cargador de batería de 4 pasos
Para implementar un circuito de cargador rápido de 4 pasos, aquí empleamos el versátil LM324 para detectar los diferentes niveles de voltaje.
Los 4 pasos incluyen:
1) Carga a granel de alta corriente
2) Carga a granel de corriente moderada
3) Carga por absorción
4) Carga flotante
El siguiente diagrama muestra cómo IC LM324 se puede conectar como un voltaje de batería de 4 pasos monitorizar y cortar el circuito.
Diagrama de circuito
POR FAVOR CONECTE UN LED EN SERIE CON R1, R2, R3, R4, CADA UNO PARA OBTENER UNA LECTURA SINCRÓNICA DEL ESTADO DE CARGA DE LA BATERÍA. INICIALMENTE TODOS LOS LED ESTARÁN ENCENDIDOS INDICANDO CORRIENTE MÁXIMA, LUEGO POSTERIORMENTE LOS LED SE APAGARÁN UNO A UNO HASTA QUE SÓLO EL LED A4 PERMANECE ENCENDIDO INDICANDO LA CARGA DEL FLOTADOR Y LA BATERÍA TOTALMENTE CARGADA.
El IC LM324 es un circuito integrado de cuatro amplificadores operacionales cuyos cuatro amplificadores operacionales se utilizan para la conmutación secuencial prevista de los niveles de corriente de salida.
Los procedimientos son muy fáciles de entender. Los amplificadores operacionales A1 a A2 están optimizados para conmutar a diferentes niveles de voltaje durante el curso de la carga escalonada de la batería conectada.
Todas las entradas no inversoras de los amplificadores operacionales están referenciadas a tierra a través del voltaje zener.
Las entradas inversoras están vinculadas con la alimentación positiva del circuito a través de los preajustes correspondientes.
Si asumimos que la batería es una batería de 12 V con un nivel de descarga de 11 V, P1 se puede configurar de manera que el relé simplemente se desconecte cuando el voltaje de la batería alcanza los 12 V, P2 se puede ajustar para liberar el relé a 12,5 V, P3 se puede hacer para el mismo a 13,5 V y finalmente P4 podría configurarse para responder a la nivel de carga completa de la batería de 14.3V.
Rx, Ry, Rz tienen los mismos valores y están optimizados para proporcionar a la batería la cantidad de corriente necesaria durante los distintos niveles de voltaje de carga.
El valor podría fijarse de modo que cada inductor permita una tasa de paso de corriente que puede ser 1/10 del AH de la batería.
Puede determinarse utilizando la ley de ohmios:
R = I / V
Los valores de Rx, solo o Rx, Ry juntos podrían dimensionarse de manera un poco diferente para permitir relativamente más corriente a la batería durante las etapas iniciales según las preferencias individuales, y es modificable.
Cómo responde el circuito cuando se enciende
Después de conectar la batería descargada a través de los terminales mostrados cuando la energía está encendida:
Todos los amplificadores operacionales que invierten las entradas experimentan niveles de voltaje correspondientemente más bajos que el nivel de referencia del voltaje zener.
Esto hace que todas las salidas de los amplificadores operacionales se vuelvan altas y activa los relés RL / 1 a RL / 4.
En la situación anterior, el voltaje de suministro completo de la entrada se deriva a la batería a través de los contactos N / O de RL1.
La batería descargada ahora comienza a cargarse a una tasa de corriente relativamente alta y se carga rápidamente hasta un nivel por encima del nivel descargado hasta que el voltaje establecido en P1 excede la referencia zener.
Lo anterior obliga a A1 a apagar T1 / RL1.
La batería ahora no puede obtener la corriente de suministro completa, pero sigue cargándose con las resistencias en paralelo creadas por Rx, Ry, Rz a través de los contactos de relé correspondientes.
Esto asegura que la batería se cargue al siguiente nivel de corriente más alto determinado por el valor neto de los tres inductores paralelos (resistencias).
A medida que la batería se carga más, A2 se apaga en el siguiente nivel de voltaje predeterminado, apagando Rx y procesando Ry, Rz solo con la corriente de carga prevista para la batería. Esto asegura que el nivel de amplificador se reduzca correspondientemente para la batería.
Siguiendo los procedimientos a medida que la batería se carga al siguiente nivel superior calculado, A3 se apaga permitiendo que solo Rz mantenga el nivel de corriente óptimo requerido para la batería, hasta que se cargue por completo.
Cuando esto sucede, A4 finalmente se apaga asegurándose de que la batería ahora se apaga por completo después de alcanzar la carga completa requerida a la velocidad rápida especificada.
El método anterior de carga de la batería en 4 pasos asegura una carga rápida sin dañar la configuración interna de la batería y asegura que la carga alcance al menos el 95%.
Rx, Ty, Rz se pueden reemplazar con resistencias de alambre enrolladas equivalentes, sin embargo, significaría cierta disipación de calor de ellas en comparación con las contrapartes del inductor.
Normalmente, una batería de plomo ácido necesitaría cargarse durante aproximadamente 10 a 14 horas para permitir al menos el 90% de acumulación de carga. Con el circuito de cargador de batería rápido anterior, se podría hacer lo mismo en 5 horas, eso es un 50% más rápido.
Lista de partes
R1 --- R5 = 10k
P1 --- P4 = 10k presets
T1 --- T4 = BC547
RL / 1 --- RL / 4 = SPDT Relés de 12V Clasificación de contacto de 10 amperios
D1 --- D4 = 1N4007
Z1 = 6 V, diodo zener de 1/2 vatio
A1 --- A4 = LM324 IC
Diseño de PCB
Este es el diseño de PCB de tamaño original, desde el lado de la pista, las resistencias de alto vatio no están incluidas en el diseño de PCB.
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