CARICABATTERIA SWITCHING PER BATTERIE AL PIOMBO

NE555   Schema per Realizzare un Caricabatteria per Accumulatori al Piombo con Regolazione Switching ad Alta Efficienza e Controllo di Carica…

 

 

 
 



 

INTRO

Molti schemi per realizzare caricabatteria per batterie al piombo di tipo hobbistico o progettati per essere semplici, utilizzano un regolatore lineare, come un LM317, per implementare la funzione di carica. Ovviamente vi è una grande perdita di potenza sull’elemento regolatore e quindi uno spreco di energia e una inefficienza molto alta. Inoltre questi sistemi non sono in grado di implementare perfettamente il ciclo di carica a corrente-tensione costante necessario per caricare al meglio gli accumulatori al piombo.

Il seguente schema utilizza un MC34063 per realizzare l’elemento di controllo del circuito switching e grazie ad un operazionale realizza il controllo di tensione e corrente in modo tale da caricare la batteria con una prima fase a corrente costante e poi una seconda fase a tensione costante.

Analizzando il grafico corrente tensione della batteria, che si ha grazie a questo schema, si avrà la seguente situazione:

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La corrente è costante nella prima fase, quando l’uscita del comparatore è al valore di 24V mentre la tensione della batteria cresce linearmente. Questo grafico è frutto di una simulazione visto che non è possibile catturare un grafico per l’intero tempo di carica. Nella realtà la corrente ha un ripple molto minore e quindi si può considerare costante.

Quando l’uscita del comparatore va a livello 0V il controllo avverte l’integrato che controlla il regolatore switching che deve commutare da corrente costante a tensione costante e la corrente di conseguenza decresce esponenzialmente.

Grazie a questo controllo la batteria al piombo riceve una carica adatta alla sua chimica e quindi avrà una durata maggiore. Tutto il circuito di controllo e di switching assorbe una potenza di circa 4W mentre la carica può essere fatta anche a 50W, quindi una efficienza di circa 92%.

 





 

SCHEMA

Lo schema è il seguente:

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Il regolatore di tipo switching è realizzato con un MC34063 e in particolare C2 serve per dettare la frequenza di clock dell’integrato mentre R5 serve per pilotare l’elemento di switching interno. Per avere una corrente di carica maggiore viene usato un mosfet di tipo p-channel come elemento di switch.

Il regolatore di tipo switching è concluso con D1, un diodo Schottky con tensione maggiore di 30V e corrente maggiore ai 3A, un induttore da 220uH e corrente supportata di 5A e due condensatori (C4 e C5) in parallelo in modo tale da ridurre il ripple della tensione ai loro capi.

L’integrato MC34063 controlla il mosfet in modo tale che sul pin Cinv di retroazione vi sia una tensione di 1.25V. la tensione di retroazione viene generata in due modi diversi. Se si è nella prima fase a corrente costante la tensione di retroazione è data dalla tensione ai capi della resistenza di sensing R2 amplificata di un valore 11. Se si è nella fase a tensione costante la tensione di retroazione viene generata da R4 ed R8.

Iniziamo dalla prima fase; il regolatore switching genera una tensione tale da far scorrere una corrente costante perché il controllo viene fatto in corrente. Il valore della corrente è il valore della corrente di carica e può essere regolato in due modi:

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Dove nella prima formula la resistenza è espressa in Ω mentre nella seconda formula è espressa in KΩ. Considerando i valori del circuito proposto la corrente di carica è pari a 1.15A.

Nella seconda fase vi sarà una tensione costante data dalla retroazione della rete resistiva R4 e R8, il valore di tensione sarà dato da 1.25x(1+R4/R8) = 1.25(1+100/9.53) = 14.36V che sarà il valore finale di tensione ai capi della batteria. Usando una resistenza R8=10kΩ il valore di tensione sarà 13.75V quindi la batteria non sarà a piena carica. Si consiglia quindi di usare un resistore da 8.2KΩ con in serie uno da 1.2KΩ visto che sono valori più comuni rispetto a 9.53KΩ.

Non rimane altro che andare a selezionare uno dei due feedback e per fare ciò si usa un comparatore a trigger di Schmitt e un mosfet di tipo n-channel. Il comparatore riceve una tensione di riferimento di 14.1V circa grazie al diodo Zener e i tre diodi, quando la tensione della batteria è intorno al valore di tensione di riferimento allora il comparatore cambia la sua uscita da alta a bassa. Se la tensione d’uscita del comparatore è a 24V allora M2 è acceso e il feedback è dato dalla corrente, in caso contrario il M2 è spento è il feedback è dato dalla tensione.

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Nella foto sovrastante potete vedere il prototipo montato su breadboard.
 

DOWNLOAD

Potete scaricare la simulazione del circuito con LTSPICE al seguente LINK!!!



 

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CARICABATTERIA SWITCHING PER BATTERIE AL PIOMBO ultima modifica: 2017-12-18T10:07:02+00:00 da ne555
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2 pensieri su “CARICABATTERIA SWITCHING PER BATTERIE AL PIOMBO

  1. Invece di quella pila di diodi puoi usare un TL431 usando per di più meno componenti : il TL431 e due resistenze con una stabilità migliore e la possibilità di regolare il valore.

    • sono 3 diodi e un diodo zener, solitamente molto più facili da reperire in casa di un tl431. in ogni caso sul sito è presente la guida per come usare il TL431 quindi si, è un ottima idea sostituire lo zener e i tre diodi con un TL431, grazie mille 🙂

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