Аккумулятор sla схема их зарядки

AVR450: Зарядное устройство аккумуляторных батарей SLA, NiCd, NiMH и Li-Ion на микроконтроллере AT90S4433 или ATtiny15

Отличительные особенности:

Завершенная разработка зарядного устройства
Модульный исходный Си-код и высокая компактность откомпилированного кода
Низкая стоимость
Поддержка всех популярных типов аккумуляторов
Алгоритм быстрой зарядки
Высокая точность измерения с помощью 10-разрядного АЦП
Опциональный последовательный интерфейс
Простое измерение параметров зарядки
ЭСППЗУ для хранения характеристик аккумулятора

Описание

В данных рекомендациях описывается реализация зарядного устройства, которое учитывает последние достижения в области технологий заряда аккумуляторов и доступно в виде опорной разработки. Зарядное устройство может заряжать все популярные типы аккумуляторов, не требуя при этом каких-либо аппаратных изменений. Это позволяет на основе одной и той же аппаратной платформе реализовать различные типы зарядных устройств. Для этого необходимо всего лишь перепрограммировать микроконтроллер программой с нужным алгоритмом зарядки во внутрисистемно-программируемую флэш-память. Этим обеспечиваются минимальные сроки вывода нескольких готовых изделий на рынок, и исключается необходимость выпуска нескольких исполнений аппаратной части. В состав рекомендаций входят библиотеки для заряда аккумуляторов SLA, NiCd, NiMH и Li-Ion.

Рисунок 1 – Внешний вид платы опорной разработки зарядного устройства

В состав опорной разработки зарядного устройства входят два зарядных устройства, выполненных на разных микроконтроллерах: AT90S4433 и недорогом 8-выводном ATtiny15. Однако зарядное устройство может быть реализовано на любом AVR-микроконтроллере, у которого есть АЦП, ШИМ-выход и достаточный для хранения необходимого алгоритма зарядки размер памяти программ.

Введение

Все больше и больше электронного оборудования становится портативным, что нацеливает на создание более емких, компактных и легких аккумуляторов. Непрерывное улучшение аккумуляторных технологий отражается на появлении новых интеллектуальных алгоритмов зарядки, которые гарантируют быстроту и безопасность заряда. Высокая точность контроля над процессом зарядки требуется для минимизации времени зарядки и максимально полного использования емкости аккумулятора, при этом, исключая возможность его повреждения.

AVR-микроконтроллер в настоящее время является одним из самых эффективных 8-разрядных RISC-микроконтроллеров, который содержит флэш-память, ЭСППЗУ и 10-разрядный АЦП в одном кристалле. Флэш-память программ исключает необходимость зашивать в микроконтроллер несколько программных версий. Ее программирование может выполняться на стадии производства перед отправкой готового изделия. После установки микроконтроллера на плату программирование выполняется с помощью скоростного внутрисистемного программирования (ISP), обеспечивающего обновление памяти программ за минуту.

Память данных на ЭСППЗУ может использоваться для хранения калибровочных данных и характеристик батареи, а также для хранения хронологии зарядки, что позволяет оптимизировать использование емкости аккумулятора. Встроенный 10-разрядный АЦП обеспечивает превосходную разрешающую способность по управлению батарейным источником по сравнению с другими микроконтроллерными решениями. Высокая разрешающая способность позволяет продолжать зарядку максимально близко к емкости аккумулятора. Улучшенная разрешающая способность исключает необходимость применения внешних операционных усилителей для построения оконного компаратора. В результате уменьшается размер платы и снижается системная стоимость.

AVR – единственный 8-разрядный микроконтроллер, набор команд которого оптимизирован под языки высокого уровня, например, Си. Опорная разработка на основе AT90S4433 написана на Си и демонстрирует превосходную простоту разработки программы на языках высокого уровня. Си-код делает данную опорную разработку легко адаптируемой и модифицируемой под текущие и будущие типы аккумуляторов. Опорная разработка на основе ATtiny15 написана на Ассемблере для достижения максимальной плотности кода.

Принцип действия

Заряд аккумулятора возможен за счет обратимой химической реакции, которая восстанавливает энергию в химической системе. В зависимости от используемого химического вещества аккумулятор обладает специфическими характеристиками. При разработке зарядного устройства необходимо в деталях знать данные характеристики, чтобы избежать повреждения аккумулятора при чрезмерном заряде.

8-разрядный микроконтроллер AVR

Опорная разработка состоит из двух раздельных зарядных устройств. В одной используется AVR-микроконтроллер AT90S4433, а в другой используется AVR-микроконтроллер ATtiny15. Разработка на основе AT90S4433 демонстрирует, как реализовать зарядное устройство на Си. Разработка на основе ATtiny15 является самой высокоинтегрированным и недорогим зарядным устройством среди доступных в настоящее время. AT90S4433 может использоваться совместно с ПК для передачи через УАПП и регистрации измеренных значений температуры и напряжения. В таблице 1 представлены отличия в разработках.

Источник

Аккумулятор sla схема их зарядки

Отличительные особенности:

Завершенная разработка зарядного устройства
Модульный исходный Си-код и высокая компактность откомпилированного кода
Низкая стоимость
Поддержка всех популярных типов аккумуляторов
Алгоритм быстрой зарядки
Высокая точность измерения с помощью 10-разрядного АЦП
Опциональный последовательный интерфейс
Простое измерение параметров зарядки
ЭСППЗУ для хранения характеристик аккумулятора

Описание

Рисунок 1 – Внешний вид платы опорной разработки зарядного устройства

Введение

Принцип действия

8-разрядный микроконтроллер AVR

Источник

ЗУ ДЛЯ SLA-АККУМУЛЯТОРОВ ЁМКОСТЬЮ ДО 30АЧ С ТРЁХФАЗНЫМ АЛГОРИТМОМ ЗАРЯДА

Известно, что свинцовые аккумуляторы очень « боятся » переразряда, который вызывает сульфатацию и быстрый их выход из строя. Для контроля степени разряда применяется метод измерения плотности кислотного электролита, однако всё больше современных свинцовых аккумуляторов (как автомобильных, так и от систем сигнализации, мобильной связи, бесперебойного питания ПК и др.) не обеспечивают доступа к электролиту и являются так называемыми «Sealed Lead Acid» — SLA или полугерметичными.

Упомянутые в предыдущем абзаце свинцовые аккумуляторы SLA согласно спецификации изготовителей ( Yuasa, Kobe, Sonnenschein, Varta ) требуют для предотвращения вскипания кислоты, сульфатации и обеспечения максимальной емкости специального алгоритма зарядки. В отличие от принятого для уже « древних » никель-кадмиевых или никель-металлогидридных однофазного режима « ограничения зарядного тока », здесь необходимо применять трехфазный алгоритм « ограничения напряжения ».

В первой фазе (около 5 часов) зарядка производится током от 0,2С до 0,3С ампер, где С — емкость аккумулятора в ампер-часах. При этом ему передается 70% номинальной емкости. Оставшиеся 30% емкости заряжаются во второй фазе, в которой аккумулятор подключен к постоянному напряжению, при котором к каждому элементу батареи приложено 2,3 В (стандартный режим, 5 часов) или 2,45 В (ускоренный, 3 часа). После этого начинается третья фаза « спящей » подзарядки, в которой аккумулятор неограниченное время подключен к постоянному напряжению, при котором на каждый элемент приходится 2,25 В . Такой алгоритм применен, в частности, в источниках бесперебойного питания ( ИБП ) и обеспечивает постоянную 100% готовность аккумуляторной батареи.

Именно о таком зарядном устройстве и пойдёт речь в этой статье. Зарядное устройство, показанное на рисунке ниже, пригодно для зарядки свинцовых SLA аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12 В и емкостью до 30 ампер-часов. Основной регулирующий элемент схемы выполнен на регуляторе напряжения и тока L200 в корпусе TO-220-5 , который должен быть закреплён на теплоотводе.

В первой фазе зарядки устройство работает как генератор тока, равного 0,45/R6 . Сопротивление этого резистора для аккумуляторов разной емкости ( С ) необходимо выбрать исходя из R6 = 0,45I = 0,45х0,2С = 0,09С , a R4 = 25/С , где размерность сопротивления в омах, тока — амперах, емкости — ампер-часах. При этом значительный ток, протекая по R4 , обеспечивает открытым VТ1 , который через R3 шунтирует R5 , входящий в делитель, задающий выходное напряжение.

Режим первой фазы индицируется свечением светодиода VD2 . По мере зарядки напряжение на аккумуляторе возрастает, а ток зарядки падает, поскольку стабилизатор DA1 (L200) отрегулирован подстроечным резистором R8 на выходное напряжение (без нагрузки и при принудительно закороченных выводах К-Э VТ1 ) 14,4 В . Это обеспечивает плавный автоматический переход ко второй фазе зарядки.

В конце второй фазы режима зарядки, зарядный ток снижается до 0,02С , падение напряжения на R4 уже становится недостаточно для поддержания открытым VТ1 , и он закрывается, отрывая R3 от « земли » и исключая R3 из делителя, задающего выходное напряжение стабилизатора DA1 . Напряжение на выходе устройства понижается с 14,4 до 13,8 В , а прекращение свечения VD2 сигнализирует конец зарядки и переход в режим « спящей » подзарядки.

Печатная плата для зарядного устройства (доступно скачивание рисунка для изготовления, например, методом ЛУТ ) приведена на рисунке ниже.

Источник