Rangkaian Pengisi Baterai menggunakan Resistor Tetap

Rangkaian charger baterai otomatis universal ini sangat serbaguna dengan fungsinya dan dapat diadaptasi untuk semua jenis pengisian baterai dan bahkan untuk aplikasi pengontrol solar charge.

Fitur Utama Pengisi Daya Baterai Universal

Sirkuit pengisi daya baterai universal harus memiliki fitur utama berikut yang disertakan di dalamnya:

1) Pemutusan muatan penuh baterai otomatis , dan otomatis baterai lemah pengisian daya, dengan peringatan indikator LED yang sesuai.

2) Beradaptasi dengan semua jenis pengisian baterai

3) Beradaptasi dengan voltase yang diberikan dan baterai berperingkat AH.

4) Output terkontrol saat ini

5) Langkah pengisian 3 atau 4 langkah (opsional)

Dari 5 fitur di atas, 3 fitur pertama sangat penting dan menjadi fitur wajib untuk rangkaian charger baterai universal.

Namun seiring dengan fitur-fitur ini, pengisi daya baterai otomatis juga harus sangat kompak, murah, dan mudah dioperasikan, jika tidak, desainnya bisa sangat tidak berguna bagi orang-orang dengan pengetahuan teknis yang kurang, membuat tag 'universal' dibatalkan.

Saya telah membahas banyak rangkaian pengisi daya baterai yang beragam di situs web ini, yang mencakup sebagian besar fitur penting yang mungkin pada dasarnya diperlukan untuk mengisi daya baterai secara optimal dan aman.

Banyak dari rangkaian pengisi daya baterai ini menggunakan opamp tunggal demi kesederhanaan, dan menggunakan opsi histeresis untuk menerapkan proses pemulihan pengisian daya baterai rendah otomatis.

Namun dengan charger baterai otomatis yang menggunakan histeresis dalam opamp, mengatur umpan balik preset atau resistor variabel menjadi prosedur yang krusial dan urusan yang sedikit rumit terutama bagi para pendatang baru..karena memerlukan beberapa proses coba-coba tanpa henti hingga pengaturan yang benar selesai.

Selain itu pengaturan cut-off overcharge juga menjadi proses yang membosankan bagi setiap pendatang baru yang mungkin mencoba mencapai hasil dengan cepat dengan rangkaian pengisi daya baterainya.

Menggunakan Resistor Tetap, bukan Pot atau Preset

Artikel ini secara khusus berfokus pada masalah di atas dan mengganti pot dan preset dengan resistor tetap untuk menghilangkan penyesuaian yang memakan waktu dan untuk memastikan desain yang tidak merepotkan bagi pengguna akhir atau konstruktor.

Saya telah membahas satu artikel sebelumnya yang secara rinci menjelaskan histeresis di opamps, kita akan menggunakan konsep dan rumus yang sama untuk merancang rangkaian pengisi daya baterai universal yang diharapkan akan menyelesaikan semua kebingungan terkait dengan pembangunan rangkaian pengisi daya baterai yang disesuaikan untuk baterai unik apa pun.

Sebelum kita melanjutkan dengan penjelasan rangkaian contoh, penting untuk dipahami mengapa histeresis diperlukan untuk rangkaian pengisi daya baterai kami?

Itu karena kami tertarik untuk menggunakan satu opamp dan menggunakannya untuk mendeteksi ambang pengosongan baterai yang lebih rendah serta ambang batas pengisian penuh atas.

Pentingnya Menambahkan Histeresis

Biasanya, tanpa histeresis, opamp tidak dapat diatur untuk memicu pada dua ambang berbeda yang mungkin terpisah cukup lebar, oleh karena itu kami menerapkan histeresis untuk mendapatkan fasilitas menggunakan satu opamp dengan fitur deteksi ganda.

Kembali ke topik utama kita tentang merancang rangkaian pengisi daya baterai universal dengan histeresis, mari pelajari bagaimana kita dapat menghitung resistor tetap, sehingga prosedur pengaturan pemotongan Hi / Lo yang rumit menggunakan resistor variabel atau preset dapat dihilangkan.

Untuk memahami operasi dasar histeresis dan rumus terkaitnya, pertama-tama kita perlu mengacu pada ilustrasi berikut:

Pada ilustrasi contoh di atas, kita dapat dengan jelas melihat bagaimana resistor histeresis Rh dihitung sehubungan dengan dua resistor referensi lainnya Rx dan Ry.

Sekarang mari kita coba menerapkan konsep di atas ke dalam rangkaian pengisi daya baterai yang sebenarnya dan melihat bagaimana parameter yang relevan dapat dihitung untuk mendapatkan hasil akhir yang dioptimalkan. Kami mengambil contoh berikut dari a Sirkuit charger baterai 6V

Dalam diagram pengisi daya solid state ini, segera setelah tegangan pin # 2 menjadi tegangan referensi pin # 3 lebih tinggi, pin keluaran # 6 menjadi rendah, mematikan TIP122 dan pengisian baterai. Sebaliknya selama potensi pin # 2 tetap di bawah pin # 3, output dari opamp membuat TIP122 tetap ON dan baterai terus mengisi.

Menerapkan Rumus dalam Contoh Praktis

Dari rumus yang diungkapkan di bagian sebelumnya, kita dapat melihat beberapa parameter penting yang perlu dipertimbangkan saat menerapkannya dalam rangkaian praktis, seperti yang diberikan di bawah ini:

1) Tegangan referensi yang diterapkan ke Rx dan tegangan suplai opamp Vcc harus sama dan konstan.

2) Baterai atas yang dipilih atas ambang batas sakelar pengisian daya mati dan sakelar pelepasan daya baterai yang lebih rendah, tegangan ambang batas ON harus lebih rendah dari Vcc dan tegangan referensi.

Ini terlihat sedikit rumit karena tegangan suplai Vcc umumnya terhubung dengan baterai dan oleh karena itu tidak bisa konstan, dan juga tidak bisa lebih rendah dari referensi.

Bagaimanapun, untuk mengatasi masalah ini kami memastikan bahwa Vcc dijepit dengan level referensi, dan voltase baterai yang perlu dideteksi turun ke nilai 50% lebih rendah menggunakan jaringan pembagi potensial sehingga menjadi lebih kecil dari Vcc, seperti yang ditunjukkan pada diagram di atas.

Resistor Ra dan Rb menurunkan tegangan baterai ke nilai proporsional 50% lebih rendah, sedangkan zener 4.7V menetapkan tegangan referensi tetap untuk Rx / Ry dan pin Vcc # 4 dari opamp. Sekarang semuanya sudah siap untuk perhitungan.

Jadi, mari terapkan histeresis rumus ke pengisi daya 6V ini dan lihat cara kerjanya untuk rangkaian contoh ini:

Dalam rangkaian 6V yang dimaksud di atas, kami memiliki data berikut di tangan:

Baterai yang akan diisi adalah 6V

Titik potong atas adalah 7V

Titik restorasi yang lebih rendah adalah 5.5V.

Vcc, dan tegangan referensi disetel ke 4.7V (menggunakan zener 4.7V)

Kami memilih Ra, Rb sebagai resistor 100k untuk mengurangi potensi baterai 6V menjadi nilai 50% lebih rendah, oleh karena itu titik potong atas 7V sekarang menjadi 3,5V (VH), dan 5,5V yang lebih rendah menjadi 2,75V (VL)

Sekarang, kita perlu mencari tahu nilai resistor histeresis Rh dengan hormat Rx dan Ry .

Sesuai rumus:

Rh / Rx = VL / VH - VL = 2.75 / 3.5 - 2.75 = 3.66 --------- 1)

∴ Rh / Rx = 3,66

Ry / Rx = VL / Vcc - VH = 2.75 / 4.7 - 3.5 = 2.29 ---------- 2)

∴ Ry / Rx = 2,29

Dari 1) kita memiliki Rh / Rx = 3,66

Rh = 3,66Rx

Mari kita ambil Rx = 100K ,

Nilai lain seperti 10K, 4k7 atau apa pun bisa dilakukan, tetapi 100K menjadi nilai standar dan cukup tinggi untuk menjaga konsumsi berkurang menjadi lebih sesuai.

∴ Rh = 3,66 x 100 = 366K

Mengganti nilai Rx ini di 2), kita dapatkan

Ry / Rx = 2,29

Ry = 2,29Rx = 2,29 x 100 = 229K

∴ Ry = 229K

Hasil di atas juga dapat dicapai dengan menggunakan perangkat lunak kalkulator histeresis, hanya dengan mengklik beberapa tombol

Itu saja, dengan perhitungan di atas kami telah berhasil menentukan nilai tetap yang akurat dari berbagai resistor yang akan memastikan bahwa baterai 6V yang terhubung secara otomatis terputus pada 7V, dan memulai kembali pengisian saat voltase turun di bawah 5,5V.

Untuk Baterai Bertegangan Lebih Tinggi

Untuk tegangan yang lebih tinggi seperti untuk mencapai rangkaian baterai universal 12V, 24V, 48V, desain yang dibahas di atas dapat dimodifikasi secara sederhana seperti yang diberikan di bawah ini, dengan menghilangkan tahap LM317.

Prosedur perhitungannya akan sama persis dengan yang diungkapkan di paragraf sebelumnya.

Untuk pengisian daya baterai arus tinggi, TIP122 dan dioda 1N5408 mungkin perlu ditingkatkan dengan perangkat arus yang lebih tinggi secara proporsional, dan ubah zener 4.7V ke nilai yang mungkin lebih tinggi dari 50% tegangan baterai.

LED hijau menunjukkan status pengisian baterai sedangkan LED merah memungkinkan kita untuk mengetahui kapan baterai terisi penuh.

Ini menyimpulkan artikel, yang dengan jelas menjelaskan cara membuat rangkaian pengisi daya baterai yang sederhana namun dapat diterapkan secara universal menggunakan resistor tetap untuk memastikan akurasi ekstrim dan pemotongan yang sangat mudah di seluruh titik ambang yang ditetapkan, yang pada gilirannya memastikan pengisian yang sempurna dan aman untuk baterai yang terhubung.