طرح محافظت از باتری سرب اسید در برابر تخلیه. مهندسی رادیو DIY، الکترونیک و مدار

دستگاهی برای محافظت از باتری های 12 ولت در برابر تخلیه عمیق و اتصال کوتاه با قطع خودکار خروجی آن از بار.

مشخصات

ولتاژ باتری که در آن خاموش شدن اتفاق می افتد 0.5±10 ولت است. (من دقیقا 10.5 ولت گرفتم) جریان مصرف شده توسط دستگاه از باتری در هنگام روشن شدن بیش از 1 میلی آمپر نیست. جریان مصرفی دستگاه از باتری در هنگام خاموش شدن بیش از 10 میکروآمپر نیست. حداکثر جریان مستقیم مجاز از طریق دستگاه 5 آمپر است. (لامپ 30 وات 2.45 A - Mosfit بدون رادیاتور +50 درجه (اتاق +24))

حداکثر جریان مجاز کوتاه مدت (5 ثانیه) از طریق دستگاه 10 آمپر است. زمان خاموش شدن در صورت اتصال کوتاه در خروجی دستگاه، حداکثر - 100 میکرو ثانیه

ترتیب عملکرد دستگاه

دستگاه را بین باتری و بار به ترتیب زیر وصل کنید:
- پایانه های روی سیم ها را با رعایت قطبیت (سیم نارنجی + (قرمز) به باتری وصل کنید.
- با رعایت قطبیت (ترمینال مثبت با علامت + مشخص شده است)، پایانه های بار به دستگاه متصل شوید.

برای اینکه ولتاژ در خروجی دستگاه ظاهر شود، باید خروجی منفی را به ورودی منفی کوتاه کنید. اگر بار از منبع دیگری غیر از باتری تغذیه می شود، این کار ضروری نیست.

دستگاه به شرح زیر عمل می کند.

هنگام تغییر به برق باتری، بار آن را به ولتاژ پاسخ دستگاه حفاظتی (10±0.5 ولت) تخلیه می کند. با رسیدن به این مقدار، دستگاه باتری را از بار جدا می کند و از تخلیه بیشتر جلوگیری می کند. هنگامی که ولتاژ از سمت بار برای شارژ باتری تامین شود، دستگاه به طور خودکار روشن می شود.

در صورت وجود اتصال کوتاه در بار، دستگاه باتری را نیز از بار جدا می کند، در صورتی که ولتاژ بیش از 9.5 ولت از سمت بار وارد شود، به طور خودکار روشن می شود. اگر چنین ولتاژی وجود ندارد، باید به طور خلاصه ترمینال منفی خروجی دستگاه و ترمینال منفی باتری را پل کنید. مقاومت های R3 و R4 آستانه پاسخ را تعیین می کنند.

قطعات یدکی

1. تخته نصب (اختیاری، قابل نصب است)
2. هر ترانزیستور اثر میدانی، مطابق با A و B انتخاب کنید. من RFP50N06 N-channel 60V 50A 170 deg گرفتم
3. مقاومت 3 برای 10 کیلو اهم، و 1 برای 100 کیلو اهم
4. ترانزیستور دوقطبی KT361G
5. دیود زنر 9.1 ولت
اضافه کردن. برای راه اندازی می توانید از پایانه ها + Mikrik استفاده کنید. (من خودم این کار را نکردم زیرا بخشی از دستگاه دیگری خواهد بود)
6. برای وضوح می توانید یک LED در ورودی و خروجی داشته باشید (یک مقاومت را انتخاب کنید، لحیم کاری به صورت موازی)

آهن لحیم کاری + قلع + کلوفون الکلی + سیم برش + سیم کشی + مولتی متر + بار و غیره. و غیره لحیم کاری به روش قلع نازل. من نمی خواهم تخته را مسموم کنم. هیچ طرحی وجود ندارد. بار 30 وات، جریان 2.45 آمپر، کارگر مزرعه در +50 درجه (دمای اتاق +24) گرم می شود. بدون نیاز به خنک کننده

بار 80 وات رو امتحان کردم... VAH-VAH. دمای بالای 120 درجه مسیرها شروع به قرمز شدن کردند... خوب، می دانید، شما به یک رادیاتور نیاز دارید، آهنگ های خوب لحیم شده.

ارسال شده مدار از باتری در برابر تخلیه عمیق محافظت می کند(تخلیه زیر حداقل ولتاژ مجاز) یا در هنگام کاهش ولتاژ بار را از منبع جدا می کند. پس از تخلیه باتری به حداقل ولتاژ تغذیه، دستگاه بار را از باتری جدا می کند. مناسب برای محافظت از باتری هایی مانند باتری های سرب اسید (Pb)، NiCd، NiMH، Li-Ion و Li-Pol.

ولتاژ آستانه با مجموع ولتاژهای دیود زنر ZD1، اتصال b-e ترانزیستور T1 و مقاومت R1 تعیین می شود. برای شروع مدار، باید دکمه TL1 را فشار دهید. تا زمانی که ولتاژ باتری به اندازه کافی بالا باشد، T1 و T2 باز هستند. با کاهش ولتاژ، جریان از طریق دیود زنر متوقف می شود و ترانزیستورهای T1 و T2 بسته می شوند. T2 در حالت سوئیچینگ کار می کند، بنابراین هیچ بسته شدن تدریجی ترانزیستور وجود ندارد.

در شکل 2 می توانید یک مدار تغییر یافته را ببینید که در آن دکمه TL1 به شما امکان می دهد بار را روشن و خاموش کنید. بنابراین این دستگاه نه تنها به عنوان محافظ، بلکه به عنوان کلید برق نیز عمل می کند.

حداکثر ولتاژ ورودی به حداکثر ولتاژ بستگی دارد VGSترانزیستور T2. حداقل ولتاژ ورودی بستگی به ولتاژی دارد که T2 هنوز به طور قابل اعتماد باز می شود. به طور معمول، برای ماسفت ها این حدود 5 ولت است؛ ماسفت های منطقی ولتاژ پایین می توانند در ولتاژهای پایین تر کار کنند. این اجازه می دهد تا مدار برای کار با Li-Ion / Li-Pol، که دارای یک دقیقه است، استفاده شود. ولتاژ تقریباً 3.4 ولت است. در ولتاژهای پایین، دیود زنر ZD1 را می توان با ترکیبی از دیودهای متصل به صورت سری جایگزین کرد.

من مدار را با IRF3205 و IPB06N03LA بسته به T2 تست کردم. توجه: توصیه می شود فیوز را به صورت سری به باتری وصل کنید، در غیر این صورت در صورت خرابی، خطر آتش سوزی وجود دارد.

برنج. 1 - نمودار شماتیک حفاظت باتری در برابر دشارژ عمیق (کاهش یافته).

چند وقت یکبار فراموش می کنیم که بار باتری را خاموش کنیم... آیا تا به حال به این سوال فکر کرده اید... اما اغلب اتفاق می افتد که باتری به نظر کار می کند و کار می کند، اما بعد چیزی خشک شده است... ما ولتاژ روی آن را اندازه بگیرید و 9-8 ولت یا حتی کمتر وجود دارد. Torba، می توانید سعی کنید باتری را بازیابی کنید، اما همیشه کار نمی کند.
به همین دلیل، دستگاهی اختراع شد که با تخلیه باتری، بار را از آن جدا کرده و از تخلیه عمیق باتری جلوگیری می کند، زیرا بر کسی پوشیده نیست که باتری ها از تخلیه عمیق می ترسند.
صادقانه بگویم، بارها به دستگاهی برای محافظت از باتری در برابر تخلیه عمیق فکر کردم، اما هرگز این سرنوشت من نبود که همه چیز را امتحان کنم. و در آخر هفته هدفم ساختن یک مدار حفاظتی کوچک بود

مدار محافظ باتری در برابر تخلیه کامل

هر دکمه شروع و توقف بدون تعمیر

بیایید به نمودار نگاه کنیم. همانطور که می بینید، همه چیز بر روی دو آپ امپ روشن شده در حالت مقایسه ساخته شده است. LM358 برای آزمایش گرفته شد. و خب بریم...
ولتاژ مرجع توسط زنجیره R1-VD1 تشکیل می شود. R1 یک مقاومت بالاست است، VD1 یک دیود زنر ساده 5 ولت است، می توان از آن برای ولتاژ بالاتر یا پایین تر استفاده کرد. اما نه بیشتر و نه برابر با ولتاژ یک باتری تخلیه شده که به هر حال برابر با 11 ولت است.

یک مقایسه کننده در اولین آپ امپ مونتاژ شد و ولتاژ مرجع را با ولتاژ باتری مقایسه کرد. ولتاژ به پایه سوم از طریق یک تقسیم کننده مقاومتی از باتری تامین می شود که ولتاژ مقایسه را ایجاد می کند. اگر ولتاژ بر روی تقسیم کننده برابر با مرجع باشد، یک ولتاژ مثبت در پایه اول ظاهر می شود که ترانزیستورها را که به عنوان یک مرحله تقویت کننده نصب شده اند باز می شود تا خروجی op-amp بارگیری نشود.

همه چیز به سادگی تنظیم شده است. ما 11 ولت را به ترمینال Out عرضه می کنیم. روی این پایه است، زیرا دیود 0.6 ولت کاهش می یابد و سپس باید مدار را دوباره بسازید. یک دیود مورد نیاز است تا هنگامی که دکمه شروع را فشار می دهید، جریان به بار نمی رود، بلکه ولتاژ را به خود مدار می رساند. با انتخاب مقاومت های R2R6 لحظه خاموش شدن رله، ناپدید شدن ولتاژ پایه هفتم و در پایه پنجم ولتاژ باید کمی کمتر از مرجع باشد.

هنگامی که اولین مقایسه کننده ساخته شد، همانطور که انتظار می رود، ولتاژ 12 ولت را به ترمینال Vcc اعمال می کنیم و Start را فشار می دهیم. مدار باید روشن شود و بدون مشکل کار کند تا زمانی که ولتاژ به 10.8 ولت کاهش یابد، مدار باید رله بار را خاموش کند.

Stop را فشار دهید، ولتاژ پایه پنجم ناپدید می شود و مدار خاموش می شود. به هر حال، بهتر است C1 را روی مقدار بالاتر تنظیم نکنید، زیرا زمان زیادی طول می کشد تا تخلیه شود و باید دکمه STOP را بیشتر نگه دارید. به هر حال، من هنوز نفهمیدم که چگونه می توان مدار را مجبور کرد که فوراً خاموش شود اگر ظرفیت خازنی خوبی روی بار وجود داشته باشد، که تخلیه آن بیشتر طول می کشد، اگرچه می توانید یک مقاومت بالاست را روی خود کندانسور پرتاب کنید.

در عملیات دوم، تصمیم گرفته شد یک نشانگر جمع آوری شود که نشان می دهد باتری تقریباً تخلیه شده است و مدار باید خاموش شود. به همین ترتیب پیکربندی شده است... ما 11.2 ولت را به Out می دهیم و R8R9 را انتخاب می کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که LED قرمز روشن می شود.
این کار راه اندازی را کامل می کند و مدار کاملاً عملیاتی می شود ...

با آرزوی موفقیت برای همه با تکرار شما ...
برای شارژ ایمن، باکیفیت و قابل اعتماد هر نوع باتری، توصیه می کنم

برای اینکه آخرین به روز رسانی های کارگاه را از دست ندهید، در به روز رسانی ها مشترک شوید در تماس بایا Odnoklassniki، همچنین می توانید مشترک به روز رسانی های ایمیل در ستون سمت راست شوید

آیا نمی خواهید به روال الکترونیک رادیویی بپردازید؟ توصیه می کنم به پیشنهادات دوستان چینی خود توجه کنید. با قیمت بسیار مناسب می توانید شارژرهای کاملاً باکیفیت خریداری کنید

یک شارژر ساده با نشانگر شارژ LED، باتری سبز در حال شارژ است، باتری قرمز شارژ می شود.

حفاظت از اتصال کوتاه و حفاظت از قطبیت معکوس وجود دارد. ایده آل برای شارژ باتری های Moto با ظرفیت حداکثر 20 آمپر در ساعت؛ باتری 9 آمپر در ساعت در 7 ساعت و 20 آمپر در ساعت در 16 ساعت شارژ می شود. قیمت این شارژر فقط می باشد 403 روبل، تحویل رایگان

این نوع شارژر قادر است تقریباً هر نوع باتری 12 ولتی خودرو و موتورسیکلت را تا 80A/H به صورت خودکار شارژ کند. دارای یک روش شارژ منحصر به فرد در سه مرحله: 1. شارژ جریان ثابت، 2. شارژ ولتاژ ثابت، 3. کاهش شارژ تا 100%.
در پنل جلویی دو نشانگر وجود دارد که اولی ولتاژ و درصد شارژ و دومی جریان شارژ را نشان می دهد.
دستگاهی کاملا باکیفیت برای نیازهای خانه، قیمت مناسبی دارد 781.96 RUR، تحویل رایگان.در زمان نوشتن این سطور تعداد سفارشات 1392مقطع تحصیلی امتیاز 4.8 از 5 یوروفارک

شارژر برای طیف گسترده ای از انواع باتری های 12-24 ولت با جریان حداکثر 10 آمپر و حداکثر جریان 12 آمپر. قابلیت شارژ باتری هلیوم و SA\SA. فناوری شارژ همانند قبلی در سه مرحله است. این شارژر به دو صورت خودکار و دستی قابل شارژ است. این پنل دارای نشانگر LCD است که ولتاژ، جریان شارژ و درصد شارژ را نشان می دهد.

اگر نیاز به شارژ انواع باتری های ممکن با هر ظرفیتی تا 150Ah دارید، دستگاه خوبی است

قیمت این معجزه 1625 روبل، تحویل رایگان است.در زمان نوشتن این سطور، تعداد 23 سفارشمقطع تحصیلی امتیاز 4.7 از 5هنگام سفارش، ذکر را فراموش نکنید یوروفارک

اگر محصولی از دسترس خارج شد، لطفاً در کامنت پایین صفحه بنویسید.
نویسنده مقاله:بررسی مدیریت

سیستم های حاوی باتری نیاز به نصب تجهیزاتی برای محافظت از باتری ها در برابر تخلیه عمیق دارند. این از از دست دادن ظرفیت ذخیره سازی و کاهش عمر مفید جلوگیری می کند. اغلب، پس از 4-5 تخلیه عمیق، باتری ها از عهده وظایف محول شده بر می آیند.

قیمت: از 3926 روبل.

Smart BatteryProtect بارهای غیر ضروری را از باتری خارج می کند و از تخلیه عمیق آن (که به باتری آسیب می زند) یا حفظ شارژ لازم برای چرخاندن استارت جلوگیری می کند.

قیمت: از 6040 روبل.

Victron Energy دستگاه‌های محافظ باتری هوشمند منحصر به فرد BatteryProtect را توسعه داده است. مدل ها در یک جعبه ضد آب ساخته شده اند. این اجازه می دهد تا تجهیزات را نه تنها در داخل خانه، بلکه در وسایل نقلیه مختلف (ماشین ها، قایق ها، قایق ها و غیره) استفاده کنید.

چندین تغییر برای سفارش در دسترس است:

• BatteryProtect-65A;
• BatteryProtect-100A;
• BatteryProtect-220A.

مدل ها با یکدیگر تفاوت دارند:

• حداکثر جریان بار پیوسته (65، 100 و 220 A)؛
• ابعاد کلی (40*48*106، 59*42*115 و 62*123*120 میلی متر)؛
• حداکثر مقدار فعلی (BP-65A - 300 A؛ BP-100A/220A - 600 A)؛
• وزن (0.2، 0.5 و 0.8 کیلوگرم)؛
• نوع اتصال (BP-65A - M6؛ BP-100A/220A - M8).

بقیه مشخصات فنی یکسان است.

• محدوده ولتاژ ورودی محافظ های باتری 6-35 ولت است. ولتاژ سیستم (12 یا 24 ولت) به طور خودکار تشخیص داده می شود.
• در بار کامل، تجهیزات در دمای -40 تا +40 درجه سانتیگراد به طور پایدار کار می کنند.
• به طور پیش فرض، سازنده پارامترهای زیر را برای دستگاه های 12 ولت و 24 ولت تنظیم می کند: درگیر - 12 ولت یا 24 ولت؛ جداسازی - 10.5 ولت یا 21 ولت.
• تاخیرها:
  • خروجی زنگ هشدار - 12 ثانیه؛
  • اتصال مجدد بار - 30 ثانیه؛
  • قطع بار - 90 ثانیه (با VE.Bus BMS بلافاصله رخ می دهد).
• مصرف جریان - 1.5 میلی آمپر (روشن)، 0.6 میلی آمپر (خاموش).
• حداکثر بار خروجی آلارم 50 میلی آمپر است.

نیاز به محافظت از باتری ها در برابر تخلیه عمیق

تخلیه عمیق باتری دشمن باتری است. در شرایط بحرانی، چگالی الکترولیت به زیر حداقل مقدار مجاز کاهش می یابد، زیرا بیشتر اسید به شکل نمک بر روی صفحات دی اکسید رسوب می کند. با گذشت زمان تعداد آنها بیشتر و بیشتر می شود.

تخلیه عمیق و طولانی مدت باتری منجر به این واقعیت می شود که تمام کریستال های نمک هنگام شارژ مجدد از شارژر حل نمی شوند. ظرفیت باتری به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. حتی تخلیه عمیق کوتاه مدت باتری حدود 3-5٪ از عمر تجهیزات را می گیرد. تماس صفحات با مایع به حداقل می رسد و عملکرد باتری مختل می شود.

به همین دلیل است که باید از کاهش چگالی الکترولیت به زیر مقدار مجاز جلوگیری کرد. برای انجام این کار، دستگاه های محافظ ویژه ای نیز به باتری ها متصل می شوند. بهترین چنین تجهیزاتی توسط شرکت Victron Energy تولید می شود.

هنگامی که ولتاژ باتری به سطح مشخصی کاهش می یابد، BatteryProtect بار را به طور خودکار خاموش می کند. این باعث می شود که ذخیره مورد نیاز برای راه اندازی موتور باقی بماند. مدل هایی که ما ارائه می دهیم بسیار قابل اعتماد هستند. تجهیزات شامل رله های مکانیکی نمی باشد. اصل کار این دستگاه ها که حفظ عمر باتری را تضمین می کند، بر اساس سوئیچ های ماسفت است.

ویژگی های نصب و برنامه نویسی دستگاه های محافظ باتری از تخلیه عمیق BatteryProtect

• توصیه می شود نصب تجهیزات را به متخصصان واجد شرایط بسپارید، زیرا کار با باتری ها ناامن است.
• باید از کانکتورهای با کیفیت خوب و سیم های با گیج کافی استفاده شود.
• اتصال از طریق فیوز با درجه بندی مناسب انجام می شود.
• سیم های برق نباید با بدنه دستگاه متصل به باتری و/یا وسیله نقلیه در تماس باشند.

اتصال نادرست ممکن است به مدار الکترونیکی آسیب برساند. توصیه می شود دستگاه هایی را که برای محافظت از باتری در برابر تخلیه عمیق طراحی شده اند، در مجاورت باتری (تا 0.5 متر) قرار دهید. این باعث کاهش تلفات ولتاژ می شود.

کنترل از راه دور

یک سوئیچ از راه دور را می توان به محافظ باتری BatteryPortect متصل کرد. تأخیر قبل از روشن/خاموش کردن تجهیزات 1 ثانیه است.

برای سازماندهی سیستم، می توان از یک سوئیچ جریان کم استفاده کرد، زیرا جریان سوئیچینگ بسیار کم است.

برنامه نويسي

برای شروع حالت برنامه ریزی مجدد، باید Input + و Program Input را وصل کنید. پس از این، LED شروع به چشمک زدن می کند. تعداد فلاش ها موقعیت برنامه را نشان می دهد. هنگامی که حالت عملیاتی مورد نیاز برقرار شد، اتصال باید حذف شود.

مزایای دستگاه های محافظ باتری با تخلیه عمیق BatteryProtect

سطوح خاموش شدن قابل برنامه ریزی

تجهیزات را می توان به یکی از ده حالت عملیاتی پیکربندی کرد. ولتاژی را که BatteryPortect باتری را خاموش می کند، تنظیم می کند.

حفاظت از موج

اگر ولتاژ بیش از این باشد، بار به طور خودکار خاموش می شود:

• 16 ولت (برای سیستم های 12 ولت)؛
• 32 ولت (برای سیستم های 24 ولت).

تاخیر خروجی آلارم

خروجی هشدار تنها در صورتی فعال می شود که مقدار ولتاژ برای بیش از 15 ثانیه کمتر از سطح تنظیم شده باشد. این از سیگنال های نادرست جلوگیری می کند. دستگاه محافظ باتری به روشن شدن موتور پاسخ نمی دهد.

زنگ هشدار برای راه اندازی یک زنگ و/یا نور استفاده می شود. از طریق این خروجی می توانید یک شارژر را با استفاده از یک رله اضافی وصل کنید.

تاخیر ریزش بار

بار تنها 60 ثانیه پس از فعال شدن آلارم خاموش می شود. اگر در این مدت ولتاژ به مقدار نرمال افزایش یابد، سیستم به کار خود ادامه می دهد.

کنترل از راه دور

افزودن یک سوئیچ از راه دور به سیستم، روند عملیات را تا حد زیادی ساده می کند.

بر کسی پوشیده نیست که باتری های لیتیوم یون تخلیه عمیق را دوست ندارند. این باعث پژمرده شدن و پژمرده شدن آنها و همچنین افزایش مقاومت داخلی و از دست دادن ظرفیت می شود. برخی از نمونه ها (آنهایی که محافظت دارند) حتی می توانند در خواب زمستانی عمیق فرو بروند، جایی که بیرون کشیدن آنها کاملاً مشکل است. بنابراین هنگام استفاده از باتری های لیتیومی باید به نحوی حداکثر تخلیه آنها را محدود کرد.

برای این کار از مدارهای خاصی استفاده می شود که باتری را در زمان مناسب از بار جدا می کند. گاهی اوقات چنین مدارهایی را کنترل کننده تخلیه می نامند.

زیرا کنترل کننده تخلیه میزان جریان تخلیه را کنترل نمی کند، به عبارت دقیق تر، کنترل کننده ای از هر نوع نیست. در واقع، این یک نام ثابت اما نادرست برای مدارهای حفاظتی تخلیه عمیق است.

برخلاف تصور عمومی، باتری‌های داخلی (بردهای PCB یا ماژول‌های PCM) برای محدود کردن جریان شارژ/دشارژ یا قطع به موقع بار در هنگام تخلیه کامل یا تعیین درست پایان شارژ طراحی نشده‌اند.

اولا،بردهای محافظ، اصولاً قادر به محدود کردن جریان شارژ یا تخلیه نیستند. این باید توسط بخش حافظه انجام شود. حداکثر کاری که آنها می توانند انجام دهند این است که باتری را هنگامی که یک اتصال کوتاه در بار وجود دارد یا زمانی که بیش از حد گرم می شود، خاموش کنند.

ثانیاًاکثر ماژول های حفاظتی باتری لیتیوم یونی را با ولتاژ 2.5 ولت یا حتی کمتر خاموش می کنند. و برای اکثریت قریب به اتفاق باتری ها، این تخلیه بسیار قوی است؛ این به هیچ وجه نباید مجاز باشد.

سوم،چینی ها این ماژول ها را میلیون ها پرچ می کنند... آیا واقعاً باور دارید که آنها از قطعات دقیق با کیفیت بالا استفاده می کنند؟ یا اینکه شخصی قبل از نصب در باتری آنها را تست و تنظیم می کند؟ مسلما این درست نیست. هنگام تولید مادربردهای چینی، تنها یک اصل به شدت رعایت می شود: ارزان تر، بهتر. بنابراین، اگر محافظ باتری را دقیقاً با ولتاژ 0.05 ± 4.2 ولت از شارژر جدا کند، این احتمال بیشتر از یک الگوی تصادفی خوشحال کننده است.

خوب است اگر یک ماژول PCB داشته باشید که کمی زودتر کار کند (مثلاً در 4.1 ولت). سپس باتری به سادگی به ده درصد ظرفیت خود نمی رسد و بس. اگر باتری به طور مداوم شارژ شود، به عنوان مثال، به 4.3 ولت بسیار بدتر است. سپس عمر مفید کاهش می یابد و ظرفیت کاهش می یابد و به طور کلی ممکن است متورم شود.

استفاده از بردهای محافظ تعبیه شده در باتری های لیتیوم یونی به عنوان محدود کننده تخلیه غیرممکن است! و همچنین به عنوان محدود کننده شارژ. این بردها فقط برای قطع اضطراری باتری در مواقع اضطراری در نظر گرفته شده اند.

بنابراین، مدارهای جداگانه برای محدود کردن شارژ و/یا محافظت در برابر تخلیه بیش از حد عمیق مورد نیاز است.

ما شارژرهای ساده را بر اساس اجزای مجزا و مدارهای مجتمع تخصصی بررسی کردیم. و امروز ما در مورد راه حل هایی صحبت خواهیم کرد که امروزه برای محافظت از باتری لیتیومی در برابر تخلیه بیش از حد وجود دارد.

برای شروع، من یک مدار حفاظت از تخلیه بیش از حد لیتیوم یون ساده و قابل اعتماد را پیشنهاد می کنم که تنها از 6 عنصر تشکیل شده است.

رتبه‌بندی‌های نشان‌داده‌شده در نمودار منجر به جدا شدن باتری‌ها از بار می‌شود که ولتاژ به ~ 10 ولت کاهش یابد (من برای 3 باتری 18650 متصل به سری در فلزیاب خود محافظت ایجاد کردم). با انتخاب مقاومت R3 می توانید آستانه خاموش شدن خود را تعیین کنید.

به هر حال، ولتاژ تخلیه کامل باتری لیتیوم یون 3.0 ولت است و کمتر نیست.

یک تراشه میدانی (مانند آنچه در نمودار یا چیزی شبیه به آن است) را می توان از یک مادربرد رایانه قدیمی بیرون آورد؛ معمولاً چندین مورد از آنها به طور همزمان وجود دارد. به هر حال، TL-ku را نیز می توان از آنجا گرفت.

خازن C1 برای راه اندازی اولیه مدار هنگام روشن شدن سوئیچ مورد نیاز است (به طور خلاصه دروازه T1 را به منفی می کشد که ترانزیستور را باز می کند و تقسیم کننده ولتاژ R3, R2 را تغذیه می کند). علاوه بر این، پس از شارژ C1، ولتاژ مورد نیاز برای باز کردن قفل ترانزیستور توسط ریزمدار TL431 حفظ می شود.

توجه! ترانزیستور IRF4905 که در نمودار نشان داده شده است به خوبی از سه باتری لیتیوم یون متصل شده به صورت سری محافظت می کند، اما برای محافظت از یک بانک 3.7 ولتی کاملاً نامناسب است. گفته می شود چگونه می توان برای خود تعیین کرد که آیا ترانزیستور اثر میدان مناسب است یا خیر.

نقطه ضعف این مدار: در صورت اتصال کوتاه در بار (یا جریان بیش از حد مصرف شده)، ترانزیستور اثر میدان فورا بسته نمی شود. زمان واکنش به ظرفیت خازن C1 بستگی دارد. و کاملاً ممکن است که در این مدت چیزی وقت داشته باشد که به درستی بسوزد. مداری که فوراً به یک بار کوتاه تحت بار پاسخ می دهد در زیر ارائه شده است:

سوئیچ SA1 برای "راه اندازی مجدد" مدار پس از خاموش شدن محافظ مورد نیاز است. اگر طراحی دستگاه شما امکان برداشتن باتری را برای شارژ آن (در یک شارژر جداگانه) فراهم می کند، پس این سوئیچ مورد نیاز نیست.

مقاومت مقاومت R1 باید به گونه ای باشد که تثبیت کننده TL431 با حداقل ولتاژ باتری به حالت کار برسد - به گونه ای انتخاب می شود که جریان آند کاتد حداقل 0.4 میلی آمپر باشد. این باعث می شود که یکی دیگر از اشکالات این مدار ایجاد شود - پس از فعال شدن حفاظت، مدار همچنان به مصرف انرژی از باتری ادامه می دهد. جریان، اگرچه کم است، اما برای تخلیه کامل یک باتری کوچک تنها در چند ماه کافی است.

نمودار زیر برای نظارت خودساخته تخلیه باتری های لیتیومی فاقد این اشکال است. هنگامی که حفاظت فعال می شود، جریان مصرف شده توسط دستگاه آنقدر کم است که تستر من حتی آن را تشخیص نمی دهد.

در زیر یک نسخه مدرن تر از محدود کننده تخلیه باتری لیتیومی با استفاده از تثبیت کننده TL431 آورده شده است. این اولاً به شما این امکان را می دهد که به راحتی و به سادگی آستانه پاسخ مورد نظر را تنظیم کنید و ثانیاً مدار دارای پایداری دمایی بالا و خاموش شدن واضح است. کف بزن و تمام!

گرفتن TL-ku امروز اصلا مشکلی نیست، هر دسته به قیمت 5 کوپک فروخته می شوند. مقاومت R1 نیازی به نصب ندارد (در برخی موارد حتی مضر است). تریمر R6 که ولتاژ پاسخ را تنظیم می کند، می تواند با زنجیره ای از مقاومت های ثابت با مقاومت های انتخاب شده جایگزین شود.

برای خروج از حالت مسدود کردن، باید باتری را بالاتر از آستانه حفاظتی شارژ کنید و سپس دکمه S1 "Reset" را فشار دهید.

ناراحتی همه طرح‌های فوق این است که برای از سرگیری عملیات طرح‌ها پس از رفتن به حفاظت، مداخله اپراتور مورد نیاز است (SA1 را روشن و خاموش کنید یا یک دکمه را فشار دهید). این بهایی است که باید برای سادگی و مصرف انرژی کم در حالت قفل پرداخت کرد.

ساده ترین مدار حفاظت از تخلیه بیش از حد لیتیوم یون، بدون تمام معایب (خوب، تقریباً همه) در زیر نشان داده شده است:

اصل کار این مدار بسیار شبیه به دو مورد اول است (در همان ابتدای مقاله)، اما هیچ ریزمدار TL431 وجود ندارد، و بنابراین مصرف جریان خود را می توان به مقادیر بسیار کوچک کاهش داد - حدود ده میکرو آمپر . دکمه سوئیچ یا تنظیم مجدد نیز مورد نیاز نیست؛ به محض اینکه ولتاژ دو طرف از مقدار آستانه از پیش تعیین شده فراتر رفت، مدار به طور خودکار باتری را به بار متصل می کند.

خازن C1 هشدارهای کاذب را هنگام کار بر روی بار پالسی سرکوب می کند. هر دیود کم مصرف این کار را انجام می دهد؛ این ویژگی ها و کمیت آنها است که ولتاژ کاری مدار را تعیین می کند (شما باید آن را به صورت محلی انتخاب کنید).

می توان از هر ترانزیستور اثر میدان n کانال مناسب استفاده کرد. نکته اصلی این است که می تواند جریان بار را بدون فشار تحمل کند و بتواند در ولتاژ منبع دروازه کم باز شود. به عنوان مثال، P60N03LDG، IRLML6401 یا مشابه (نگاه کنید به).

مدار فوق برای همه خوب است، اما یک لحظه ناخوشایند وجود دارد - بسته شدن صاف ترانزیستور اثر میدان. این به دلیل صاف بودن بخش اولیه مشخصه جریان-ولتاژ دیودها رخ می دهد.

این اشکال را می توان با کمک پایه عنصر مدرن، یعنی با کمک آشکارسازهای ولتاژ میکرو پاور (مانیتورهای برق با مصرف برق بسیار کم) برطرف کرد. مدار بعدی برای محافظت از لیتیوم در برابر تخلیه عمیق در زیر ارائه شده است:

ریز مدارهای MCP100 در هر دو بسته DIP و نسخه مسطح موجود هستند. برای نیازهای ما، یک گزینه 3 ولتی مناسب است - MCP100T-300i/TT. مصرف جریان معمول در حالت مسدود کردن 45 µA است. هزینه برای عمده فروشی کوچک حدود 16 روبل / قطعه است.

حتی بهتر است به جای MCP100 از مانیتور BD4730 استفاده کنید، زیرا خروجی مستقیم دارد و بنابراین لازم است ترانزیستور Q1 را از مدار خارج کرد (خروجی ریزمدار را مستقیماً به دروازه Q2 و مقاومت R2 وصل کنید و R2 را به 47 کیلو اهم افزایش دهید).

مدار از یک MOSFET IRF7210 با کانال p میکرو اهم استفاده می کند که به راحتی جریان های 10-12 آمپر را تغییر می دهد. سوئیچ میدان از قبل با ولتاژ گیت حدود 1.5 ولت کاملاً باز است و در حالت باز مقاومت ناچیزی دارد (کمتر). از 0.01 اهم)! خلاصه یه ترانزیستور خیلی باحال. و مهمتر از همه، خیلی گران نیست.

به نظر من، آخرین طرح نزدیکترین به ایده آل است. اگر دسترسی نامحدود به اجزای رادیویی داشتم، این یکی را انتخاب می کردم.

یک تغییر کوچک در مدار به شما امکان می دهد از یک ترانزیستور کانال N استفاده کنید (سپس به مدار بار منفی متصل می شود):

مانیتورهای منبع تغذیه BD47xx (ناظرها، آشکارسازها) مجموعه کاملی از ریزمدارها با ولتاژ پاسخ از 1.9 تا 4.6 ولت در مراحل 100 میلی ولت هستند، بنابراین شما همیشه می توانید آنها را مطابق با اهداف خود انتخاب کنید.

یک عقب نشینی کوچک

هر یک از مدارهای بالا را می توان به یک باتری چند باتری متصل کرد (البته پس از تنظیم). با این حال، اگر بانک‌ها ظرفیت‌های متفاوتی داشته باشند، ضعیف‌ترین باتری‌ها مدت‌ها قبل از اینکه مدار کار کند دائماً در دشارژ عمیق می‌روند. بنابراین، در چنین مواردی، همیشه توصیه می شود از باتری هایی نه تنها با ظرفیت یکسان، بلکه ترجیحاً از همان دسته استفاده کنید.

و اگرچه این محافظ دو سال است که در فلزیاب من بی عیب و نقص کار می کند، اما باز هم نظارت شخصی بر ولتاژ هر باتری بسیار صحیح تر است.

همیشه از کنترلر تخلیه باتری لیتیوم یون شخصی خود برای هر شیشه استفاده کنید. سپس هر یک از باتری های شما با خوشحالی همیشه به شما خدمت می کند.

نحوه انتخاب ترانزیستور اثر میدان مناسب

در تمام طرح های فوق برای محافظت از باتری های لیتیوم یونی در برابر تخلیه عمیق، ماسفت هایی که در حالت سوئیچینگ کار می کنند استفاده می شود. از همین ترانزیستورها معمولاً در مدارهای حفاظت از شارژ اضافه، مدارهای حفاظتی اتصال کوتاه و در موارد دیگری که نیاز به کنترل بار است استفاده می شود.

البته، برای اینکه مدار آنطور که باید کار کند، ترانزیستور اثر میدان باید شرایط خاصی را برآورده کند. ابتدا در مورد این الزامات تصمیم می گیریم و سپس چند ترانزیستور را می گیریم و از دیتاشیت آنها (ویژگی های فنی) استفاده می کنیم تا مشخص کنیم که آیا آنها برای ما مناسب هستند یا خیر.

توجه! ما ویژگی های دینامیکی FET ها مانند سرعت سوئیچینگ، ظرفیت گیت و حداکثر جریان تخلیه پالسی را در نظر نخواهیم گرفت. این پارامترها زمانی که ترانزیستور در فرکانس های بالا کار می کند (اینورترها، ژنراتورها، مدولاتورهای PWM و غیره) بسیار مهم می شوند، با این حال، بحث در مورد این موضوع خارج از محدوده این مقاله است.

بنابراین، ما باید فوراً در مورد مداری که می خواهیم مونتاژ کنیم تصمیم گیری کنیم. از این رو اولین نیاز برای ترانزیستور اثر میدانی - باید نوع مناسبی باشد(یا کانال N یا P). این اولین است.

بیایید فرض کنیم که حداکثر جریان (جریان بار یا جریان شارژ - مهم نیست) از 3 آمپر تجاوز نخواهد کرد. این منجر به نیاز دوم می شود - یک کارگر مزرعه باید برای مدت طولانی چنین جریانی را تحمل کند.

سوم. فرض کنید مدار ما از باتری 18650 در برابر تخلیه عمیق (یک بانک) محافظت می کند. بنابراین، می توانیم بلافاصله در مورد ولتاژهای عملیاتی تصمیم گیری کنیم: از 3.0 تا 4.3 ولت. به معنای، حداکثر ولتاژ مجاز منبع تخلیه U dsباید بیش از 4.3 ولت باشد.

با این حال، آخرین گزاره تنها در صورتی درست است که فقط از یک بانک باتری لیتیومی استفاده شود (یا چندین باتری به صورت موازی متصل شوند). اگر برای تغذیه بار خود از یک باتری متشکل از چندین باتری متصل به صورت سری استفاده می شود، پس حداکثر ولتاژ منبع تخلیه ترانزیستور باید از کل ولتاژ کل باتری تجاوز کند..

در اینجا تصویری است که این نکته را توضیح می دهد:

همانطور که از نمودار مشاهده می شود، برای یک باتری از 3 باتری 18650 متصل به صورت سری، در مدارهای حفاظتی هر بانک لازم است از دستگاه های میدانی با ولتاژ تخلیه به منبع U ds > 12.6V استفاده شود (در عمل، شما باید آن را با مقداری حاشیه، به عنوان مثال، 10٪ دریافت کنید.

در عین حال، این بدان معنی است که ترانزیستور اثر میدانی باید بتواند به طور کامل (یا حداقل به اندازه کافی قوی) در ولتاژ منبع گیت Ugs کمتر از 3 ولت باز شود. در واقع بهتر است روی یک ولتاژ کمتر مثلا 2.5 ولت تمرکز کنید تا حاشیه ایجاد شود.

برای تخمین تقریبی (اولیه)، می توانید در برگه داده به نشانگر «ولتاژ قطع» نگاه کنید ( ولتاژ آستانه گیت) ولتاژی است که ترانزیستور در آستانه باز شدن است. این ولتاژ معمولاً زمانی اندازه گیری می شود که جریان تخلیه به 250 میکروآمپر می رسد.

واضح است که ترانزیستور را نمی توان در این حالت کار کرد، زیرا امپدانس خروجی آن هنوز خیلی زیاد است و به دلیل برق اضافی به سادگی می سوزد. از همین رو ولتاژ قطع ترانزیستور باید کمتر از ولتاژ کاری مدار حفاظتی باشد. و هر چه کوچکتر باشد بهتر است.

در عمل، برای محافظت از یک قوطی باتری لیتیوم یونی، باید یک ترانزیستور اثر میدانی با ولتاژ قطع بیش از 1.5 - 2 ولت انتخاب کنید.

بنابراین، الزامات اصلی برای ترانزیستورهای اثر میدانی به شرح زیر است:

• نوع ترانزیستور (کانال p یا n)؛
• حداکثر جریان تخلیه مجاز؛
• حداکثر ولتاژ مجاز منبع تخلیه U ds (به یاد داشته باشید که باتری های ما چگونه متصل می شوند - سری یا موازی).
• مقاومت خروجی کم در یک ولتاژ منبع گیت خاص Ugs (برای محافظت از یک قوطی Li-ion، باید روی 2.5 ولت تمرکز کنید).
• حداکثر اتلاف توان مجاز

حالا بیایید به مثال های خاص نگاه کنیم. به عنوان مثال، ما ترانزیستورهای IRF4905، IRL2505 و IRLMS2002 را در اختیار داریم. بیایید نگاهی دقیق تر به آنها بیندازیم.

مثال 1 - IRF4905

دیتاشیت را باز می کنیم و می بینیم که این یک ترانزیستور با یک کانال از نوع p (کانال p) است. اگر به این راضی باشیم، بیشتر نگاه می کنیم.

حداکثر جریان تخلیه 74 آمپر است. البته بیش از حد، اما مناسب است.

ولتاژ منبع تخلیه - 55 ولت. با توجه به شرایط مشکل، ما فقط یک بانک لیتیوم داریم، بنابراین ولتاژ حتی بیشتر از نیاز است.

در مرحله بعد، ما به این سوال علاقه مندیم که وقتی ولتاژ باز شدن در دروازه 2.5 ولت باشد، مقاومت منبع تخلیه چقدر خواهد بود. ما به دیتاشیت نگاه می کنیم و بلافاصله این اطلاعات را نمی بینیم. اما می بینیم که ولتاژ قطع U gs(th) در محدوده 2...4 ولت قرار دارد. ما قاطعانه از این راضی نیستیم.

آخرین شرط برآورده نشده است، بنابراین ترانزیستور را دور بریزید.

مثال 2 - IRL2505

اینم دیتاشیتش ما نگاه می کنیم و بلافاصله می بینیم که این یک دستگاه میدان N بسیار قدرتمند است. جریان تخلیه - 104 آمپر، ولتاژ منبع تخلیه - 55 ولت. تا اینجا همه چیز خوب است.

ولتاژ V gs(th) را بررسی کنید - حداکثر 2.0 V. عالی!

اما بیایید ببینیم که ترانزیستور چه مقاومتی در ولتاژ منبع دروازه = 2.5 ولت خواهد داشت. بیایید به نمودار نگاه کنیم:

معلوم می شود که با ولتاژ گیت 2.5 ولت و جریان عبوری از ترانزیستور 3 آمپر، ولتاژ 3 ولت در آن افت می کند. مطابق قانون اهم مقاومت آن در این لحظه 3V/3A=1Ohm خواهد بود.

بنابراین، هنگامی که ولتاژ روی بانک باتری حدود 3 ولت است، به سادگی نمی تواند 3A را به بار برساند، زیرا برای این کار، مقاومت بار کل، همراه با مقاومت منبع تخلیه ترانزیستور، باید 1 اهم باشد. و ما فقط یک ترانزیستور داریم که از قبل دارای مقاومت 1 اهم است.

علاوه بر این، با چنین مقاومت داخلی و جریان داده شده، ترانزیستور توان (3 A) 2 * 3 Ohm = 9 W را آزاد می کند. بنابراین، شما باید یک رادیاتور نصب کنید (یک مورد TO-220 بدون رادیاتور می تواند در حدود 0.5 ... 1 وات پراکنده شود).

زنگ هشدار اضافی باید این واقعیت باشد که حداقل ولتاژ دروازه ای که سازنده مقاومت خروجی ترانزیستور را برای آن مشخص کرده است 4 ولت است.

به نظر می رسد که این نشان می دهد که عملکرد کارگر میدانی در ولتاژ UG کمتر از 4 ولت پیش بینی نشده بود.

با توجه به تمامی موارد فوق، ترانزیستور را دور بریزید.

مثال 3 - IRLMS2002

بنابراین، بیایید نامزد سوم خود را از جعبه خارج کنیم. و بلافاصله به ویژگی های عملکرد آن نگاه کنید.

کانال نوع N، فرض کنید همه چیز مرتب است.

حداکثر جریان تخلیه - 6.5 A. مناسب.

حداکثر ولتاژ مجاز منبع تخلیه V dss = 20 ولت. عالی.

ولتاژ قطع - حداکثر 1.2 ولت هنوز خوبه

برای فهمیدن مقاومت خروجی این ترانزیستور، حتی لازم نیست به نمودارها نگاه کنیم (همانطور که در مورد قبلی انجام دادیم) - مقاومت مورد نیاز بلافاصله در جدول فقط برای ولتاژ دروازه ما آورده شده است.