Abgestuftes Lade-Entladegerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen

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Der Betrieb von Blei-Säure-Batterien ist immer mit einer zunehmenden Sulfatierung der Platten verbunden, die Batterie im Auto wird schließlich unbrauchbar und kann keinen Startstrom mehr liefern. da Bleisulfat, das einen hohen Innenwiderstand erzeugt, seinen Austritt aus den Innenschichten der Platten verhindert.

Eine Erhöhung der Batteriekapazität zum Ausgleich von Verlusten führt zu einer Vergrößerung des Gewichts und der Abmessungen. Ein gutes Ergebnis für die elektrochemische Wiederherstellung chronischer Sulfatierung wird durch die Verwendung eines zyklischen Lade-Entlade-Verfahrens mit einer „fallenden“ Charakteristik des Ladestroms erzielt. Durch die Verwendung von Lade-Entlade-Zyklen mit einem Stromverhältnis von 1:10...1:20 können Sie den Akku in 3.5 Stunden wieder in einen betriebsbereiten Zustand versetzen.

Die Diagnose von Batterien während der Wiederherstellung zeigt einen starken Abfall ihres Innenwiderstands nach einer Stunde. Der Nachteil dieser Technologie besteht darin, dass der Ladestrom, der mit abnehmendem Innenwiderstand der Batterien ansteigt, ständig überwacht und gegebenenfalls reduziert werden muss. Die automatische Reduzierung des Ladestroms führt zu einer qualitativen Wiederherstellung des Ladestroms Akkus und vereinfacht das Aufladen. Für einen solchen Prozess wurde ein Gerät entwickelt, dessen Schema in der Abbildung dargestellt ist. Das Gerät besteht strukturell aus mehreren Blöcken:

• Multivibrator auf dem Logikchip DD1;
• Zeitintervall-Timer auf einem 14-Bit-Zähler DD2;
• analoger Timer-Komparator auf dem DA2-Chip.

(zum Vergrößern klicken)

Die schrittweise Abnahme des Ladestroms hängt von der seit Beginn des Vorgangs verstrichenen Zeit und dem Code an den Ausgängen des Zählers DD2 ab. Das Schalten der Schaltkreise, die die Lade- und Entladeströme bereitstellen, erfolgt durch Schalter an Feldeffekttransistoren VT1 und VT2. Im Gegensatz zu Schaltern auf Basis von Bipolartransistoren erwärmen sie sich aufgrund des geringen Kanalwiderstands weniger. Die einzige Bedingung ist, dass die Gate-Spannung die Versorgungsspannung nicht überschreiten darf. Der Schlüssel VT1 entlädt die Batterie in Form eines leistungsstarken Widerstands R17 an die Last, VT2 liefert Ladestrom vom Netzgleichrichter an die Batterie. Die Reihenfolge der Schaltmodi, die Dauer der Impulse, ihr Tastverhältnis und ihre Frequenz hängen von den Parametern der Frequenzeinstellkreise des DA2-Timers ab. Der Parallelstabilisator an der „einstellbaren Zenerdiode“ DA1 stellt die Spannung am Eingang 5 DA2 abhängig von der aktuellen Ladezeit ein und hält einen vorgegebenen Lade-Entladestrom aufrecht.

Die Modi werden über verschiedenfarbige LEDs angezeigt, der Gesamtstrom wird über ein Messgerät kontrolliert. P1. Der Taktgenerator besteht aus den Elementen 2 ODER NICHT DD1.1, DD1.2, C1 und R1. Die Impulsfrequenz des Multivibrators wird nach der Näherungsformel f=O,44/(R1 C1) berechnet. Er ist auf ca. 1 Hz eingestellt. Die blinkende LED HL1 zeigt den Fortschritt des Vorgangs an. Die Batterieladezeit wird durch den Widerstand R1 eingestellt. Nachdem am Ausgang 3 DD2 ein High-Pegel erscheint, funktioniert der Generator auf dem DD1-Chip nicht mehr.

Dem Eingang werden die Zählimpulse des Multivibrators zugeführt. Vom Zähler DD2 und ändern Sie den Zustand seiner Ausgänge. Die Pegel der Ausgänge des Zählers über die Widerstände R4...R7 und die Dioden VD1.VD4 werden am Widerstand R9 summiert. Je mehr Zeit seit Beginn des Zyklus vergangen ist, desto mehr Spannung wird an R9 erhalten. Bei maximaler Spannung an R9 öffnet die einstellbare Zenerdiode DA1 mit einer Steuerspannung am Eingang 1 und die Spannung am Eingang 5 von DA2 sinkt auf den unteren Stabilisierungspegel von DA1 (2,5 V). Dieser liegt unter 1/3 der DA2-Versorgungsspannung, daher wird der Ausgang auf niedrig gesetzt und der Akku wird nicht mehr geladen.

Durch Reduzieren der Referenzspannung am Eingang 5 DA2 wird die Erzeugungsfrequenz des DA2-Timers erhöht, ohne das Tastverhältnis der Impulse zu ändern, was zu einer Verringerung des Ladestroms in dieser Phase des Lade-Entlade-Zyklus führt. Die maximalen Lade- und Entladeströme werden über die Regler R11 „Charge“ und R13 „Discharge“ eingestellt. Der Widerstand R9 stellt den Pufferstrom zum Laden der Batterie auf hohe Pegel an allen Ausgängen des Zählers und zur Rückmeldung (R8) ein. Das Gerät kann auch für eine Verringerung des Ladestroms bei steigender Umgebungstemperatur sorgen, indem der Widerstand R10 durch einen Thermistor (Typ MMT-1) ersetzt wird.

Die Diode VD5 im Entladekreis des Kondensators C5 dient zur Trennung der Lade- (R10-R11) und Entladekreise (R13). Beim Laden des Kondensators C5 auf einen Pegel von 2/3 Un schaltet der interne Timer-Trigger den oberen Komparator am Eingang 6 DA2, um den Kondensator zu entladen, und die Spannung an Pin 7 DA2 sinkt auf Null. Der Transistor VT1 öffnet und die Batterie GB1 wird über den Widerstand R17 mit einer Zeitspanne von T1=0?69R13C5 entladen. Die LED HL2 zeigt das Vorhandensein eines Entladestroms an. Am Ende des Entladezyklus schließt der interne Transistor des Timers und der Ladezyklus des Kondensators C5 wird mit einem Spannungsanstieg von 1/3Un auf 2/3Un fortgesetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ausgang 3 DA2 hoch, der Transistor VT2 ist offen und die Batterie GB1 wird von der Netzstromquelle mit einer Periode von T2=0?69C5(R10+R11) geladen. Eine Überlastung im Ladestromkreis wird durch die HL3-LED angezeigt.

Die Mikroschaltungen des Geräts werden von der Batterie GB1 über den Spannungsregler DA3 mit Strom versorgt. Bei fehlender Batterie oder falscher Schaltung bleibt der Stromkreis stromlos und lässt sich nicht einschalten.

Zum Laden von Batterien mit einer Kapazität von bis zu 180 Ah reicht ein Strom von 5 ... 8 A. Die Leistung des Transformators T1 sollte 150.200 W betragen. Sie können Transformatoren wie TS-180, TN-55, TN-61 verwenden. Der Feldeffekttransistor VT1 muss für einen Strom von bis zu 5 A bei einer Spannung von 100 V ausgelegt sein, VT2 - für einen Strom von mindestens 20 A bei einer Spannung von 150 V. Auf dem müssen Aluminiumstrahler mit den Abmessungen 60x58x40 mm installiert werden Transistoren zum Schutz vor Überhitzung. Chips im Gerät – Serie K561 oder K176, gesteuerte Zenerdiode – KR142EN19A, analoger Timer – KR1006VI1.

Die Inbetriebnahme des Gerätes beginnt mit der Überprüfung der Versorgungsspannungen. Es ist zu beachten, dass die Mikroschaltungen und der Entladetransistor VT1 von der Batterie GB1 gespeist werden, die Ladeschaltung am Transistor VT2 stammt von der Netzquelle bei T1. Um den Test zu beschleunigen, kann die Kapazität des Kondensators C1 vorübergehend auf 0,01 uF reduziert werden. Nach dem Drücken der SB1-Taste „Start“ wird das Konto gestartet, wie durch die HL1-Anzeige angezeigt.

Bevor die Funktion des DA2-Timers überprüft wird, wird der Schieber des Widerstands R9 gemäß Diagramm in die untere Position verschoben. In diesem Fall ist die Spannung an Pin 5 DA2 maximal. Der Widerstand R11 stellt den maximalen Ladestrom am Amperemeter P1 entsprechend der Kapazität der Batterie GB1 ein (Imax = 0,05C, wobei C die Batteriekapazität ist). Der Rückkopplungskreis von der Batterie zum Widerstand R9 bis R8 ermöglicht eine automatische Reduzierung des Ladestroms bei steigender Batteriespannung.

Autoren: V. Konovalov, A. Vanteev

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