Schema per Realizzare un Caricabatteria Impulsivo per Batterie al Piombo da 12V…
INTRO
Il seguente schema permette di realizzare un carica batteria per batterie al piombo da 12V che grazie alla sua corrente elevata permette di caricare velocemente le batterie. Inoltre essendo impulsivo permette di avere degli istanti di riposo per la batteria durante picchi di corrente, in modo tale da avere una carica che danneggi poco la batteria rispetto ai normali caricatori.
Questo tipo di caricatore inoltre è molto efficiente visto che l’unico elemento serie è un diodo SCR e non uno stabilizzatore lineare, quindi bisogna usare un buon trasformatore con un fusibile opportuno anche se il circuito è progettato per assorbire tutti i possibili sovraccarichi e sovratensioni.
Considerando che un diodo SCR più il ponte di diodi hanno una caduta di 4V circa, considerando una corrente di 5A la potenza sarebbe di 20W ma essendo la tensione non continua allora essa si aggira intorno i 12W. Con un elemento lineare come un 7812 con transistor di potenza allora si avrebbero avuto un valore maggiore il che richiederebbe un dissipatore molto grande.
Inoltre usando un SCR ed essendo il caricatore impulsivo, non serve un condensatore di livellamento, infatti l’intervallo tra le semionde e le semionde raddrizzate formano gli impulsi. In base al tipo di elemento usato per raddrizzare la tensione gli impulsi possono essere ogni 10mS usando un ponte di diodi od ogni 20mS usando un solo diodo. Il ponte di diodi dissipa una potenza maggiore (doppia) rispetto alla soluzione con singolo diodo raddrizzatore, che però fa si che la carica duri un tempo doppio.
SCHEMA
Lo schema è il seguente:
Il trasformatore T1 ha il primario con tensione di 230Vrms e secondario con 15Vrms con potenza di 80VA almeno se si vogliono 5A in uscita. Il trasformatore riduce la tensione di 230Vrms a una tensione di 15Vrms che viene raddrizzata dal ponte di diodi con tensione massima di almeno 50V e corrente di 5A almeno.
Il diodo LED1 con la resistenza di protezione R10 da 2.2Kohm servono come spia di presenza.
La corrente pulsata a 100Hz passa attraverso il diodo SCR (da 8A almeno) per giungere nel terminale positivo della batteria. Per eccitare il diodo SCR e farlo condurre è necessario il circuito di pilotaggio formato da R2, R1, Q1, D3 e R3.
Supponiamo di collegare una batteria scarica con tensione 10V, sul catodo e sul gate del diodo SCR vi sarà questa tensione. Essendoci la stessa tensione tra catodo e gate il diodo SCR è spento e rimarrà spento finché tramite Q1 non giunge un impulso al gate con tensione superiore a quella della batteria.
Quindi il diodo SCR in questo caso si accende quando la tensione è pari a 10V+1V dove 1V è la caduta del diodo D3 e sul transistor Q1. Una volta innescato si spegnerà quando la semionda raggiunge di nuovo gli 11V. Considerando un trasformatore da 15V e un ponte di diodi con caduta di 2V circa allora il picco avrà un valore di 18.3V, considerando la caduta sul diodo SCR di 2V alla batteria giungono picchi al massimo di 16.3V. Questi picchi anche se sembrano troppo elevati in realtà in questo tipo di caricatori sono anche a tensioni minori, infatti si hanno anche picchi di 20V in altri caricabatteria.
Per controllare che la corrente di carica non superi mai un certo valore si usa il circuito composto da R7, R8, R6, C2 e Q2. Inoltre aggiungendo anche R4, D4, R5 e C3 Q2 svolge anche la funzione di blocco quando la tensione della batteria raggiunge il valore di carica. In particolare la funzione di controllo di corrente si basa sul fatto che nella resistenza R7 (o R7 parallelo R8 se S1 è chiuso) fluisce la corrente di carica della batteria. Se questa corrente supera il valore di 2.5A (oppure 5A quando S1 è chiuso) allora si crea una caduta di tensione che fa scorrere una corrente nella base di Q2 accendendolo e quindi spegnendo Q1 e togliendo la tensione per accendere il diodo SCR, bloccando la corrente di carica.
Quindi si può ottenere una carica iniziale a corrente costante (2.5A o 5A) e poi una fase a tensione costante. La carica si arresta quando la batteria raggiunge i 14.4V questo perché D4 entra in conduzione e fa scorrere la corrente verso la base di Q2 che anche in questo caso fa si che la tensione ai capi di C1 sia zero e quindi Q1 spento.
Considerando il funzionamento di Q2 si potrebbe pensare ad un LED di segnalazione per fine carica o avviso sovracorrenti.
Si consiglia di usare un dissipatore per il ponte di diodi e il diodo SCR con valore di circa 10°C/W. Le resistenze R7 e R8 devono avere un valore di potenza da 2W visto che quando la corrente è massima in esse vi si dissipa una potenza di 1.4W circa.
DOWNLOAD
Potete scaricare la simulazione del circuito con MULTISIM14 al seguente LINK!!!
domanda n 1) perche arrestare la carica a 15.4? quando la massima carica ammessa al piombo è di 14.4v ?
domanda n 2) come è possibile far arrivare picchi di tensione di 16/18v se abbiamo un limitatore di corrente? ovvero se mando 16v la batteria si carica oltre i classici 10c quindi interviene il limitatore di corrente che provvede a “tagliare la tensione non oltre i circa 14.4v
Grazie
Ciao Max,
1) I 15.4 erano un errore di scrittura, ora ho corretto a 14.4 dopo aver verificato lo schema per sicurezza, ma avevo semplicemente sbagliato a scrivere.
2) considerando il filtro composto da R6 e C2 il limitatore non interviene per picchi di breve durata, inoltre questi picchi di corrente (in ogni caso considerando le resistenze parassite del trasformatore, ponte di diodi e diodi SCR non sono picchi elevati, oltre i 10C se si dimensionano opportunamente R7 ed R8) sono consentiti dalla tecnologia delle batterie al piombo.
purtroppo la simulazione del circuito non è molto fedele, ma in ogni caso se hai multisim puoi comprendere meglio il funzionamento, eventualmente sono qui per ogni domanda