이 게시물은 두 개의 opamp IC 741 및 LM358 기반 자동 차단 배터리 충전기 회로에 대해 설명합니다.이 회로는 기능이 정확할뿐만 아니라 고 / 저 차단 임계 값 제한을 번거롭지 않고 빠르게 설정할 수 있습니다.

이 아이디어는 Mamdouh 씨가 요청했습니다.

회로 목표 및 요구 사항

외부 전원을 자동으로 연결하자마자 배터리를 분리하고 시스템에 전원을 공급하는 동시에 배터리를 충전합니다.
과충전 보호 (위의 설계에 포함됨).
배터리 부족 및 완전 충전 표시 (위의 설계에 포함됨).
또한 배터리를 충전하는 데 필요한 전압을 결정하는 데 도움이되는 공식이 무엇인지 모르겠습니다 (배터리는 오래된 노트북에서 추출됩니다. 합계는 무부하 상태에서 6 apms로 22V입니다)
또한 배터리 지속 시간을 나타내는 공식과 배터리가 2 시간 지속되기를 원하는 경우 시간을 계산하는 방법을 모릅니다.
또한 CPU 팬도 시스템에서 제공합니다. 조광기의 옵션을 추가하는 것도 좋을 것입니다. 제 원래 계획은 26-30 v 사이에서 그 이상을 필요로하지 않는 것이 었습니다.

회로도

참고 : 직렬로 10K를 1N4148로 교체하십시오.

디자인

이전의 모든 배터리 충전기 컨트롤러 회로에서 완전 충전 자동 차단을 실행하기 위해 단일 opamp를 사용했으며 연결된 배터리에 대해 저수준 충전 스위치를 켜기 위해 히스테리시스 저항을 사용했습니다.

하나 이 히스테리시스 저항 계산 정확한 낮은 수준의 복원을 달성하기 위해서는 약간 어렵고 시간이 많이 걸리는 시행 착오 노력이 필요합니다.

위에서 제안 된 opamp 저고 배터리 충전기 컨트롤러 회로에서 두 개의 opamp 비교기가 하나 대신 통합되어 설정 절차를 단순화하고 사용자가 긴 절차에서 벗어날 수 있습니다.

그림을 참조하면 배터리 전압을 감지하고 필요한 차단 작업을 위해 비교기로 구성된 두 개의 연산 증폭기를 볼 수 있습니다.

배터리가 12V 배터리라고 가정하면 하단 A2 opamp의 10K 프리셋은 배터리 전압이 11V 마크 (낮은 방전 임계 값)를 통과 할 때 출력 핀 # 7이 하이 로직이되도록 설정되고 상단 A1 opamp의 프리셋은 이와 같이 조정됩니다. 배터리 전압이 더 높은 차단 임계 값 (예 : 14.3V)에 닿으면 출력이 높아집니다.

“포트 및 커넥터 유형 ”

따라서 11V에서 A1 출력은 양수이지만 1N4148 다이오드의 존재로 인해이 양수는 비효율적으로 유지되고 트랜지스터의베이스로 더 이상 이동하지 못하도록 차단됩니다.

배터리는 상단 opamp가 릴레이를 활성화하고 배터리에 대한 충전 공급을 중지 할 때 14.3V에 도달 할 때까지 계속 충전됩니다.

이 상황은 A1의 핀 # 1과 핀 # 3에 피드백 저항이 포함되어 있기 때문에 즉시 래치됩니다. 릴레이는 배터리에 대한 공급이 완전히 차단 된 상태에서이 위치에 고정됩니다.

이제 배터리는 A2 출력이 마이너스 또는 0이되도록 강제 할 때 11V에서 낮은 방전 임계 값 레벨에 도달 할 때까지 연결된 부하를 통해 천천히 방전되기 시작합니다. 이제 출력의 다이오드가 순방향 바이어스가되고 A1의 표시된 핀 사이에 래칭 피드백 신호를 접지하여 래치를 빠르게 차단합니다.

이 동작으로 릴레이가 즉시 비활성화되고 초기 N / C 위치로 복원되고 충전 전류가 배터리쪽으로 다시 흐르기 시작합니다.

이 opamp low high 배터리 충전기 회로는 주전원의 유무에 관계없이 부하에 대한 지속적인 공급을 보장하고 사용을 통해 중단없는 공급을 확보하기위한 DC UPS 회로로도 사용할 수 있습니다.

입력 충전 공급 장치는 외부 적으로 LM338 정전류 가변 정전압 회로와 같은 조정 된 전원 공급 장치에서 얻을 수 있습니다.

사전 설정을 설정하는 방법

처음에는 1k / 1N4148 피드백을 A1 연산 증폭기에서 분리 한 상태로 유지하십시오.
A1 사전 설정 슬라이더를지면 수준으로 이동하고 A2 사전 설정 슬라이더를 양수 수준으로 이동합니다.
가변 전원 공급 장치를 통해 '배터리'포인트에 걸쳐 12V 배터리의 완전 충전 수준 인 14.2V를 적용합니다.
릴레이가 활성화됩니다.
이제 릴레이가 비활성화 될 때까지 A1 프리셋을 양극쪽으로 천천히 이동합니다.
이렇게하면 완전 충전이 차단됩니다.
이제 1k / 1N4148을 다시 연결하여 A1이 릴레이를 해당 위치에 고정하도록합니다.
이제 가변 공급 장치를 배터리의 하한 방전 한계쪽으로 천천히 조정하면 위에서 언급 한 피드백 응답으로 인해 릴레이가 계속 꺼져있는 것을 알 수 있습니다.
전원 공급 장치를 낮은 배터리 방전 임계 값 수준으로 조정합니다.
그런 다음 A2 사전 설정을 접지쪽으로 이동하기 시작하여 A2 출력이 0이되어 A1 래치가 끊어지고 릴레이가 다시 충전 모드로 전환됩니다.
그게 전부입니다. 이제 회로가 완전히 설정되었습니다.이 위치에서 사전 설정을 봉인하십시오.

요청의 다른 추가 질문에 대한 답변은 다음과 같습니다.

완전 충전 차단 한도 계산 공식은 다음과 같습니다.

배터리 정격 전압 + 20 %, 예를 들어 12V의 20 %는 2.4이므로 12 + 2.4 = 14.4V는 12V 배터리의 완전 충전 차단 전압입니다.

배터리 백업 시간을 알기 위해 대략적인 배터리 백업 시간을 제공하는 다음 공식을 사용할 수 있습니다.

“낸드 게이트의 진리표 ”

백업 = 0.7 (Ah / 부하 전류)

두 개의 연산 증폭기를 사용하여 자동 과다 / 저하 충전 차단 배터리 충전기 회로를 만드는 또 다른 대체 설계는 다음과 같습니다.

작동 원리

연결된 배터리가 없다고 가정하면 릴레이 접점은 N / C 위치에 있습니다. 따라서 전원이 켜지면 연산 증폭기 회로에 전원이 공급되지 않고 비활성 상태로 유지됩니다.

이제 방전 된 배터리가 표시된 지점에 연결되어 있다고 가정하면 연산 증폭기 회로가 배터리를 통해 전원이 공급됩니다. 배터리가 방전 수준에 있기 때문에 상단 연산 증폭기의 (-) 입력에서 낮은 전위가 생성되며, 이는 (+) 핀보다 작을 수 있습니다.

이로 인해 상위 연산 증폭기 출력이 높아집니다. 트랜지스터와 릴레이가 활성화되고 릴레이 접점이 N / C에서 N / O로 이동합니다. 이제 배터리를 입력 전원 공급 장치와 연결하고 충전을 시작합니다.

배터리가 완전히 충전되면 상단 연산 증폭기의 (-) 핀의 전위가 (+) 입력보다 높아져 상단 연산 증폭기의 출력 핀이 낮아집니다. 이렇게하면 트랜지스터와 릴레이가 즉시 꺼집니다.

이제 배터리가 충전 공급 장치에서 분리되었습니다.

(+)와 상부 연산 증폭기의 출력을 가로 지르는 1N4148 다이오드가 래치되므로 배터리가 떨어지기 시작하더라도 릴레이 구성에 영향을 미치지 않습니다.

“전자공학에서 피드백이란 무엇인가 ”

그러나 배터리가 충전기 단자에서 제거되지 않고 부하가 연결되어 방전을 시작한다고 가정합니다.

배터리가 원하는 낮은 레벨 아래로 방전되면 낮은 연산 증폭기의 핀 (-)에서 전위가 (+) 입력 핀보다 낮아집니다. 이로 인해 하위 연산 증폭기의 출력이 즉시 높아져 상위 연산 증폭기의 핀 3에 도달합니다. 즉시 래치를 끊고 트랜지스터와 릴레이를 켜서 충전 프로세스를 다시 시작합니다.

PCB 설계

현재 제어 단계 추가

위의 두 가지 설계는 아래와 같이 MOSFET 기반 전류 제어 모듈을 추가하여 전류 제어로 업그레이드 할 수 있습니다.

R2 = 0.6 / 충전 전류

역 극성 보호기 추가

배터리의 양극 단자와 직렬로 다이오드를 추가하여 위의 설계에 역 극성 보호를 포함 할 수 있습니다. 음극은 배터리 양극 단자로 이동하고 양극은 연산 증폭기 양극 라인으로 이동합니다.

이 다이오드에 100 Ohm 저항을 연결하십시오. 그렇지 않으면 회로가 충전 프로세스를 시작하지 않습니다.

릴레이 제거

첫 번째 opamp 기반 배터리 충전기 설계에서는 다음 다이어그램과 같이 릴레이를 제거하고 솔리드 스테이트 트랜지스터를 통해 충전 프로세스를 작동 할 수 있습니다.

회로의 작동 원리

A2 사전 설정이 10V 임계 값으로 조정되고 A1 사전 설정이 14V 임계 값으로 조정되었다고 가정 해 보겠습니다.
11V의 중간 단계에서 방전 된 배터리를 연결한다고 가정합니다.
이 전압에서 A1의 pin2는 pin5 사전 설정의 설정에 따라 pin3 기준 전위보다 낮습니다.
이렇게하면 A1의 출력 핀 1이 하이가되어 트랜지스터 BC547과 TIP32가 켜집니다.
배터리는 이제 단자 전압이 14V에 도달 할 때까지 TIP32를 통해 충전을 시작합니다.
14V에서 상위 프리셋의 설정에 따라 A1의 핀 2가 핀 3보다 높아져 출력이 낮아집니다.
그러면 트랜지스터가 즉시 꺼지고 충전 프로세스가 중지됩니다.
위의 동작은 또한 1k / 1N4148을 통해 A1 연산 증폭기를 래치하므로 배터리 전압이 13V의 SoC 수준으로 떨어지더라도 A1은 계속해서 pin1 출력을 낮게 유지합니다.
다음으로 배터리가 출력 부하를 통해 방전되기 시작하면 단자 전압이 9.9V로 떨어질 때까지 떨어지기 시작합니다.
이 레벨에서 더 낮은 프리셋의 설정에 따라 A2의 핀 5는 핀 6 아래로 떨어지고 출력 핀 7이 로우가됩니다.
A2의 핀 7에서이 로우는 A1의 핀 2를 거의 0V로 끌어 올려 A1의 핀 3이 핀 2보다 높아집니다.
이렇게하면 A1 래치가 즉시 중단되고 A1의 출력이 다시 하이로 바뀌어 트랜지스터가 켜지고 충전 프로세스가 시작됩니다.
배터리가 14V에 도달하면 프로세스가 다시 사이클을 반복합니다.