Φορτιστής μπαταριών γενικής χρήσης

Το κύκλωμα που παρουσιάζεται υλοποιεί ένα φορτιστή μπαταριών γενικής χρήσης. Έχει τη δυνατότητα ρύθμισης του ρεύματος φόρτισης και ρύθμισης της τάσης και της θερμοκρασίας της μπαταρίας για διακοπή της φόρτισης.

 

Συγγραφέας: Πορλιδάς Δημήτριος

Βιογραφικό Σημείωμα

electronics@porlidas.gr

Facebook

Twitter

Linkedin


     
 

Η διάταξη αποτελείται από 5 τελεστικούς ενισχυτές και 5 τρανζίστορ MOS, εκ των οποίων το ένα είναι ισχύος. Η τάση τροφοδοσίας του κυκλώματος δεν είναι κρίσιμη αλλά, για ρεύμα φόρτισης ως 10Α, πρέπει να είναι τουλάχιστο 3V μεγαλύτερη από την τάση της μπαταρίας σε πλήρη φόρτιση, όμως όχι μικρότερη από 8V συνολικά (υπάρχει δυνατότητα να γίνει μικρότερη με κάποιες τροποποιήσεις). Οι τελεστικοί ενισχυτές είναι γενικής χρήσης (TL071/2/4, TL081/2/4) και δε χρειάζονται συμμετρική τροφοδοσία.

Ο Α1 είναι συνδεδεμένος να μετράει την τάση της μπαταρίας με απολαβή 1 και τροφοδοτεί με το αποτέλεσμα την είσοδο μη αναστροφής του A4. Ο Α4, με κύκλωμα ανοιχτού βρόχου, συγκρίνει την τάση της μπαταρίας, ως αποτέλεσμα της εξόδου του Α1, με μια τάση αναφοράς, η οποία ρυθμίζεται από το Ρ2. Όταν η τάση της μπαταρίας γίνει ίση με την τάση αναφοράς και την ξεπεράσει ελάχιστα η έξοδος του Α4 περνάει στο θετικό κόρο και διακόπτει τη φόρτιση.

Για την τάση αναφοράς, με την οποία γίνεται η σύγκριση, έχει τοποθετηθεί ο Α3, ο οποίος είναι συνδεδεμένος να παράγει μια σταθεροποιημένη τάση 5.8V. Η τάση αυτή χρησιμοποιείται και στα κυκλώματα για τη ρύθμιση του ρεύματος φόρτισης και για τον έλεγχο της θερμοκρασίας της μπαταρίας για διακοπή της φόρτισης.

 Ο έλεγχος της θερμοκρασίας γίνεται από τον Α5, ο οποίος με κύκλωμα ανοιχτού βρόχου συγκρίνει την αντίσταση του NTC με την αντίσταση του δικτυώματος R21, Ρ3. Όταν αυτές γίνουν ίσες και ελάχιστα μικρότερη η αντίσταση του NTC, η έξοδος του Α5 περνάει στο θετικό κόρο και διακόπτει τη φόρτιση. Η ρύθμιση της θερμοκρασίας διακοπής μπορεί να γίνει με μέτρηση του δικτυώματος σύμφωνα με τις χαρακτηριστικές του NTC.

Η φόρτιση και στις δύο περιπτώσεις διακόπτεται από το Τ4 το οποίο λειτουργεί ως πύλη με εισόδους τις εξόδους των Α4 και Α5. Όταν μια από τις δύο εισόδους ενεργοποιηθεί το τρανζίστορ «ανοίγει» γειώνοντας την πύλη του Τ1, διακόπτοντας έτσι τη φόρτιση. Ανάλογα με την αιτία διακοπής ενεργοποιείται και το αντίστοιχο LED D4 ή D5. Η φόρτιση δεν ξεκινάει, ακόμα και αν εκλείψει η αιτία διακοπής, εξ αιτίας των Τ2 και Τ3 τα οποία «κλειδώνουν» τους Α4 και Α5 στο θετικό κόρο γειώνοντας την είσοδο αναστροφής. Για να ξεκινήσει η φόρτιση ξανά, εφόσον εκλείψει η αιτία διακοπής, πρέπει να πιεσθεί ο αντίστοιχος διακόπτης S1 ή S2. Τα Τ2 και Τ3 δεν είναι απαραίτητα για τη λειτουργία της φόρτισης και είναι δυνατό να παραληφθούν μαζί με τους διακόπτες S1 και S2. Σε αυτή την περίπτωση δε θα «κλειδώσουν» οι Α4 και Α5 και η φόρτιση θα συνεχιστεί μόλις εκλείψει η αιτία διακοπής. Επίσης είναι δυνατό να αφαιρεθεί ολόκληρο το κύκλωμα ελέγχου θερμοκρασίας, κάτι που όμως δε συνιστάται για λόγους ασφαλείας.

Ο έλεγχος του ρεύματος φόρτισης γίνεται από το Τ1 και το Ρ1. Οι R16, R17 μαζί με το Ρ1 σχηματίζουν ένα διαιρέτη τάσης, ο οποίος τροφοδοτείται από την έξοδο του Α3, με αποτέλεσμα η τάση στην πύλη του Τ1 να είναι σταθερή. Το Τ1, με σταθερή τάση VGS, διαρρέεται από σταθερό ρεύμα ID ως 10Α για VDS μεγαλύτερη από 2V (σύμφωνα με τις χαρακτηριστικές του τρανζίστορ). Η τάση του παραπάνω διαιρέτη τάσης εφαρμόζεται επίσης στην πύλη του Τ5 το οποίο ενεργοποιεί το LED D6 ως ενδεικτικό φόρτισης.

Ο Α2 είναι συνδεδεμένος να μετράει το ρεύμα φόρτισης και δε συμμετέχει στα κυκλώματα ελέγχου. Η τάση εξόδου του είναι αριθμητικά ίση με το ρεύμα φόρτισης ώστε να συνδεθεί βολτόμετρο για απεικόνιση. Είναι δυνατό να αφαιρεθεί από το κύκλωμα αν δεν υπάρχει ανάγκη αριθμητικής ένδειξης. Επειδή δε χρησιμοποιείται συμμετρική τροφοδοσία δεν είναι δυνατό να υπάρξει ένδειξη μικρότερη από 1.5V, όσο είναι δηλαδή η τιμή του αρνητικού κόρου. Το ίδιο ισχύει και για την έξοδο του Α1, κάτι που όμως δεν επηρεάζει τη λειτουργία του φορτιστή.

 
 

 

Κανονονική φόρτιση

 

Φόρτιση χωρίς το κύκλωμα «κλειδώματος»

 
     

© 2015 Πορλιδάς Δημήτριος