Электрическая схема заряда батареи
Перевод: Фесенко Д.В.
Источник английской статьи: Circuit Project and Article Electronics
Схема выпрямителя
Двухполупериодная схема с диодным мостом используется в схеме выпрямления, которая преобразует переменное напряжение в постоянное. Даже если входное переменное напряжение изменяется в положительное и отрицательное, напряжение, которое прикладывается к нагрузке, всегда положительно благодаря диодному мосту. Напряжение, которое прикладывается к нагрузке, не является чистым DC. Его называют пульсирующим напряжением. В этой схеме, для уменьшения напряжения пульсаций, параллельно нагрузке включен конденсатор. Даже если напряжение, которое поступает от диодного моста, уменьшается, напряжение DC прикладываемое к нагрузке, стабилизируется аккумулированной электроэнергией при разрядке конденсатора. Переменное напряжение 100В понижается трансформатором до 24В. В случае переменного тока напряжение представляется действующим значением. Если оно изменяется в напряжение постоянного тока, то оно будет около 30В.
Схема управления напряжением
Эта схема управляет максимальным напряжением заряда, чтобы предотвратить перезаряд батареи. Для цепей управления используется регулятор с 3 клеммами (LM317). Верхний рисунок - основная схема регулятора. Напряжение между выходным и управляемым фиксировано и составляет 1.25В по стандарту. Контроль выходного напряжения обеспечивается значением R2. Выходное напряжение (Vout) рассчитывается по следующей формуле:
Vout = 1.25 (1 + R2/R1) + IADJ (R2)
IADJ - ток, который течет от Adj вывода и он составляет несколько 10-ков мA. Поэтому, им можно пренебречь. В LM3xx есть условие выбора значения сопротивление для управления напряжением. Для нормального действия устройства требуется ток нагрузки 10мA или больше. Поэтому, рекомендуется установить значение R1=120 Ом или меньше.
В этой схеме R1 установлен в 100 Ом. R2, в вышеупомянутом объяснении, превращается в VR1+R2, как показано на рисунке. В этой схеме R2 составляет 560 Ом, и VR1 - 2 К Ом. В случае, если VR1 составляет 0 Ом, выходное напряжение следующее:
Vout = 1.25 (1 + 560/100) = 1.25 x 6.6 = 8.25 В
В случае, если VR1 - 2 КОм, выходное напряжение следующее:
Vout = 1.25 (1 + 2,560/100) = 1.25 x 25.6 = 32 В
Схема управления напряжением
На этом рисунке изображена схема, используемая в наше время. Во-первых, автор определил значение R3. В этом зарядном устройстве, так как максимальный ток установлен в 500 мA, R3 определяется как 5V/0.5 A = 10 ом. Когда ток в 500мA течет через резистор номиналом 10 Ом, расход энергии резистора составляет - I2*R = (0.5 A)2*10Ом = 2.5Вт. Автор использует цементный резистор мощностью 5 Вт, учитывая условия безопасности. Затем, он вычислил значение VR2. Автор принимал управляющий ток приблизительно 80mA. Поэтому, R3+VR2-5V/0.08A = 62.5 ом. R3 составлял 10 ом, таким образом, значение VR2 было установлено в 50 ом. Когда ток 80мA течет через резистор 50 Ом, расход энергии резистора составляет 0.082*50 = 0.32 Вт. Он использует переменный резистор 2Вт с учетом условий безопасности. Также возможно использовать LM317 для данной схемы управления. Однако, имеется недостаток. В LM317 напряжение между O (выходом)-G составляет 1.25V. В этом случае для установления значения тока в 500 мA сопротивление составит 1.25В/0.5A = 2.5Ом. Это 15.6 ом для того, чтобы установить ток в 80мA. По сравнению с 7805, это – маленькое значение. Управление током станет затруднительным, если ошибка сопротивления будет учтена. Кроме того, если будет использоваться регулятор с высоким выходным напряжением, то расход энергии управляющего резистора значительно увеличится. Например, когда используется 12В регулятор, значение сопротивления для получения тока в 500 мA составит - 12В/0.5A = 24 Ом. И электроэнергия, потребляемая резистором, составит 6Вт. По вышеупомянутой причине автор использую 7805 для управления током. R4 и C3 - не являются обязательными. В этой схеме используется диод для того, чтобы предотвратить использование обратного тока от батареи. Что касается диода, открытое состояние (состояние, когда ток течет), и закрытое состояние (состояние, когда ток не течет). Если напряжение батареи повысится при зарядке и станет выше чем напряжение зарядного устройства, то ток не будет течь от зарядного устройства. Тогда напряжение батареи падает по этой причине, и ток начинает течь от батареи снова. Он будет колебаться, если это произойдет в течение короткого времени. Так, чтобы подавить быстрое изменение напряжения зарядного устройства, автор ставит C3. R4 ставится для того, чтобы обеспечить разряд C3. Однако, кажется, что напряжение батареи фактически не изменяется так быстро. Поэтому это удовлетворительно, даже если C3 и R4 не используют.
Выходная цепь
Вольтметр, амперметр, и диод, для защиты от обратного тока, используются как выходная схема этого зарядного устройства. Поскольку некоторый ток течет также в вольтметр, он должен быть помещен перед амперметром. Диод, для защиты от обратного тока, ставится для того, чтобы защитить зарядное устройство от обратного тока, текущего от батареи, на выходе AC 100В, где зарядное устройство соединяется с батареей.
