私はこのウェブサイトでさまざまなバッテリー充電器回路を設計して公開しましたが、読者は個々のアプリケーションに適したバッテリー充電器回路を選択するときに混乱することがよくあります。そして、特定のニーズに合わせて特定のバッテリー充電器回路をカスタマイズする方法について、各読者に明確に説明する必要があります。

これは、私が時々読者のそれぞれに説明しなければならないのと同じことなので、かなり時間がかかります。

これは私が説明しようとしたこの投稿を公開することを余儀なくされました標準バッテリー充電器設計と、電圧、電流、自動カットオフ、または半自動操作の観点から個々の好みに合わせていくつかの方法でカスタマイズする方法。

バッテリーを正しく充電することが重要です

最適かつ安全に充電するためにすべてのバッテリーが必要とする3つの基本的なパラメーターは次のとおりです。

定電圧。
定電流。
自動カットオフ。

つまり、基本的に、これらは、バッテリーを正常に充電し、その過程でバッテリーの寿命が影響を受けないようにするために適用する必要がある3つの基本的なことです。

いくつかの拡張およびオプションの条件は次のとおりです。

熱管理。

そして ステップ充電。

上記の2つの基準は、特にリチウムイオン電池、これらは鉛蓄電池にとってそれほど重要ではないかもしれませんが（同じようにそれを実装することに害はありませんが）

上記の条件を段階的に理解し、次の手順に従って要件をカスタマイズする方法を見てみましょう。

定電圧の重要性：

すべてのバッテリーは、印刷されたバッテリー電圧よりも約17〜18％高い電圧で充電することをお勧めします。このレベルを大幅に上げたり、変動させたりしないでください。

したがって、 12Vバッテリー、値は約14.2Vになりますが、それほど大きくしないでください。

この要件は、定電圧要件と呼ばれます。

今日、多数の電圧レギュレータICが利用可能になっているため、定電圧充電器の製造は数分で完了します。

これらのICの中で最も人気があるのは、LM317（1.5アンペア）、LM338（5アンペア）、LM396（10アンペア）です。これらはすべて可変電圧レギュレータICであり、ユーザーは1.25〜32Vの任意の定電圧を設定できます（LM396の場合は除く）。

ほとんどの電池に適したICLM338を使用して定電圧を実現できます。

これは、定電圧で1.25〜32Vの任意のバッテリーを充電するために使用できる回路の例です。

定電圧バッテリー充電器の回路図

5kポットを変更すると、C2コンデンサ（Vout）の両端に任意の定電圧を設定でき、これらのポイント間で接続されたバッテリーを充電するために使用できます。

固定電圧の場合、次の式を使用して、R2を固定抵抗に置き換えることができます。

Vまたは= VREF（1 + R2 / R1）+（IADJ×R2）

ここでVREFは= 1.25

私以来ADJ小さすぎて無視できます

定電圧が必要な場合もありますが、入力AC電源からの電圧があまり変化しない場所（5％のアップ/ダウンはかなり許容可能）では、上記の回路を完全に排除して、定電圧係数を忘れることができます。

これは、主電源入力がその変動に関してかなり信頼できる場合、定電圧条件を考慮せずに、バッテリーを充電するために正しい定格の変圧器を使用できることを意味します。

SMPSデバイスの登場により、SMPSはすべて定電圧電源であり、仕様の信頼性が高いため、上記の問題は完全に重要ではなくなりました。SMPSが利用可能であれば、上記のLM338回路を確実に排除できます。

しかし、一般的にSMPSには固定電圧が付属しているため、その場合、特定のバッテリー用にカスタマイズすることが問題になる可能性があり、上記で説明したように多用途のLM338回路を選択する必要があります....またはこれを回避したい場合、あなたは単に SMPSを変更する希望の充電電圧を取得するための回路自体。

次のセクションでは、特定の選択されたバッテリ充電器ユニット用にカスタマイズされた電流制御回路の設計について説明します。

定電流の追加

のように「定電圧」パラメータ、特定のバッテリーの推奨充電電流を大幅に増やしたり変動させたりしないでください。

“電気のインピーダンスとは ”

鉛蓄電池の場合、充電率は、バッテリーの印刷されたAh（アンペア時）値の約1/10または2/10である必要があります。つまり、バッテリーの定格が100Ahの場合、その充電電流（アンペア）レートは、最小100/10 = 10アンペアまたは（100 x 2）/ 10 = 200/10 =最大20アンペアにすることをお勧めします。この数値は、バッテリーの健全な状態を維持するために、好ましくは増加させないでください。

ただし、リチウムイオンまたはリポ電池基準はまったく異なります。これらのバッテリーの充電レートはAhレートと同じくらい高くなる可能性があります。つまり、リチウムイオンバッテリーのAH仕様が2.2 Ahの場合、2.2アンペアと同じレベルで充電できます。レートここでは、何かを分割したり、あらゆる種類の計算にふける必要はありません。

を実装するため定電流この機能でも、LM338が有用になり、高精度でパラメータを達成するように構成できます。

以下に示す回路は、電流制御されたバッテリ充電器を実装するためにICを構成する方法を示しています。

必ず この記事をチェックしてください これは、優れた、高度にカスタマイズ可能なバッテリー充電器回路を提供します。

CCおよびCV制御バッテリー充電器の回路図

前のセクションで説明したように、入力メインがかなり一定の場合は、右側のLM338セクションを無視して、以下に示すように、トランスまたはSMPSのいずれかで左側の電流制限回路を使用できます。

上記の設計では、変圧器の電圧はバッテリー電圧レベルで定格されている場合がありますが、整流後、指定されたバッテリー充電電圧より少し高くなる場合があります。

付属の電流制御機能により、電圧が強制的に過剰な電圧を安全なバッテリー充電電圧レベルにシンクするため、この問題は無視できます。

R1は、提供された手順に従って、必要に応じてカスタマイズできます。ここに

ダイオードは、充電電流に応じて適切な定格にする必要があり、指定された充電電流レベルよりもはるかに高いことが望ましいです。

バッテリーを充電するための電流のカスタマイズ

上記の回路では、参照されているIC LM338は最大5アンペアを処理できるように定格されているため、50 AHまでのバッテリーにのみ適していますが、100 AH、200 AH、さらには500AHのオーダーのはるかに高い定格のバッテリーを使用できます。。

これらは、単一のLM338では十分ではない可能性があるそれぞれのより高い電流レートでの充電を必要とする場合があります。

これを改善するには、次の例の記事に示すように、より多くのICを並列に使用してICをアップグレードまたは拡張できます。

25アンペアの充電回路

上記の例では、オペアンプが含まれているため構成は少し複雑に見えますが、少し調整すると、すべてのICが共通のヒートシンクに取り付けられている場合、実際にはICを直接並列に追加して電流出力を増やすことができます。、次の図を参照してください。

必要な電流制限を達成するために、示されている形式で任意の数のICを追加できますが、設計から最適な応答を得るには、次の2つのことを確認する必要があります。

すべてのICを共通のヒートシンクに取り付け、すべての電流制限抵抗（R1）を正確に一致する値で固定する必要があります。両方のパラメーターは、IC間で均一な熱共有を可能にし、したがって、接続されたバッテリーの出力。

これまで、特定のバッテリー充電器アプリケーション用に定電圧と定電流をカスタマイズする方法について学習しました。

ただし、自動カットオフがないと、バッテリー充電器回路は不完全で安全ではない可能性があります。

これまでのところ、バッテリーの充電は チュートリアル バッテリー充電器の構築中に定電圧パラメーターをカスタマイズする方法を学びました。次のセクションでは、接続されたバッテリーの安全な充電を保証するために、フル充電の自動カットオフを実装する方法を理解しようとします。

バッテリー充電器に自動カット0ffを追加する

このセクションでは、自動カットオフをバッテリーに追加する方法そのような回路の最も重要な側面の1つである充電器。

オペアンプコンパレータを組み込むことにより、選択したバッテリ充電器回路に簡単な自動カットオフステージを含めてカスタマイズできます。

オペアンプは、充電中にバッテリー電圧の上昇を検出し、電圧がバッテリーのフル充電レベルに達するとすぐに充電電圧を遮断するように配置できます。

このブログでこれまでに公開されたほとんどの自動バッテリー充電器回路で、この実装をすでに見たことがあるかもしれません。

この概念は、次の説明と示されている回路GIFシミュレーションの助けを借りて完全に理解することができます。

注：表示されているN / Cの代わりに、充電入力にリレーN / O接点を使用してください。これにより、バッテリーがない場合にリレーがチャタリングしないようにします。 これを機能させるには、入力ピン（2と3）を互いに交換することも忘れないでください。 。

上記のシミュレーション効果では、オペアンプが過充電しきい値を検出し、これが検出されるとすぐにバッテリーへの供給を遮断するためのバッテリー電圧センサーとして構成されていることがわかります。

ICのピン（+）のプリセットは、フルバッテリ電圧（ここでは14.2V）で、ピン＃3がICのピン（-）よりも高い電位を取得するように調整されます。ツェナーダイオードで4.7V。

前に説明した「定電圧」および「定電流」電源が回路に接続され、バッテリーはリレーのN / C接点を介して接続されます。

最初に、供給電圧とバッテリーの両方が回路からオフになります。

“赤外線懐中電灯の作り方 ”

まず、放電したバッテリーを回路に接続することができます。これが行われるとすぐに、オペアンプはフル充電レベルよりも低い電位（ここでは10.5Vと想定）を検出します。これにより、赤色LEDが点灯します。、バッテリーがフル充電レベルを下回っていることを示します。

次に、14.2V入力充電電源がオンになります。

これが行われるとすぐに、入力は即座にバッテリー電圧まで低下し、10.5Vレベルに達します。

これで充電手順が開始され、バッテリーの充電が始まります。

充電中にバッテリ端子電圧が上昇すると、それに応じてピン（+）電圧も上昇します。

また、バッテリ電圧が14.3Vレベルである完全な入力レベルに達すると、ピン（+）もそれに比例してピン（-）電圧よりもわずかに高い4.8Vに達します。

これにより、オペアンプの出力が即座にハイになります。

これで、赤色のLEDがオフになり、緑色のLEDが点灯して、切り替え動作と、バッテリーが完全に充電されたことを示します。

ただし、この後に何が起こるかは、上記のシミュレーションには示されていません。以下の説明を通してそれを学びます：

12Vバッテリーは14Vレベルを一貫して保持することは決してなく、約12.8Vマークを達成しようとするため、リレーがトリップするとすぐに、バッテリー端子電圧は急速に低下し、より低いレベルに戻る傾向があります。

この状態により、ピン（+）の電圧は、ピン（-）で設定された基準レベルを再び下回ります。これにより、リレーのスイッチが再びオフになり、充電プロセスが再開されます。

リレーのこのON / OFFトグルはサイクルを続け、リレーから望ましくない「カチッ」という音を出します。

これを回避するには、回路にヒステリシスを追加することが不可欠になります。

これは、以下に示すように、ICの出力と（+）ピンの間に大きな値の抵抗を導入することによって行われます。

ヒステリシスの追加

上記の追加はヒステリシス抵抗は、リレーがしきい値レベルでオン/オフに発振するのを防ぎ、一定の時間までリレーをラッチします（バッテリー電圧がこの抵抗値の持続可能な制限を下回るまで）。

値の大きい抵抗はラッチ期間が短くなり、抵抗が小さいほどヒステリシスまたはラッチ期間が長くなります。

したがって、上記の説明から、正しく構成された自動バッテリー遮断回路を、愛好家が好みのバッテリー充電仕様に合わせて設計およびカスタマイズする方法を理解できます。

次に、上記のカットオフ構成に加えて設定された定電圧/電流を含む、バッテリー充電器の設計全体がどのように見えるかを見てみましょう。

チュートリアル全体で説明されているように、セットアップ後に任意のバッテリーを充電するために使用できる、完成したカスタマイズされたバッテリー充電器回路は次のとおりです。

オペアンプはIC741にすることができます
プリセット= 10kプリセット
両方のツェナーダイオードは= 4.7V、1/2ワットにすることができます
ツェナー抵抗= 10k
LEDとトランジスタの抵抗器も= 10kにすることができます
トランジスタ= BC547
リレーダイオード= 1N4007
リレー=選択はバッテリー電圧に一致します。

上記の設備なしでバッテリーを充電する方法

上記の複雑な回路や部品を関連付けずにバッテリーを充電できるかどうか疑問に思っている場合は、答えは「はい」です。上記の回路や部品がなくても、安全かつ最適にバッテリーを充電できます。

先に進む前に、バッテリーが安全に充電するために必要ないくつかの重要なことと、「自動遮断」「定電圧」および「定電流」パラメーターを非常に重要にするものを知ることが重要です。

これらの機能は、バッテリーを非常に効率的かつ迅速に充電する場合に重要になります。そのような場合、あなたはあなたの充電器が上で提案されたように多くの高度な機能を備えていることを望むかもしれません。

ただし、最適よりもわずかに低いバッテリーのフル充電レベルを受け入れる意思があり、充電が完了するまでにさらに数時間を提供する場合は、一定などの推奨機能は必要ありません。電流、定電圧、または自動カットオフでは、これらすべてを忘れることができます。

基本的に、バッテリーは、バッテリーの印刷された定格よりも高い定格の電源で充電するべきではありません。それはそれと同じくらい簡単です。

つまり、バッテリーの定格が12V / 7Ahであると仮定します。理想的には、14.4Vを超えるフル充電率、および7/10 = 0.7アンペアを超える電流を超えてはなりません。これらの2つのレートが正しく維持されている場合は、バッテリーが安全に手元にあり、どのような状況でも損傷を受けることはありませんのでご安心ください。

したがって、上記の基準を確実にし、複雑な回路を使用せずにバッテリーを充電するには、使用している入力電源がそれに応じて定格されていることを確認してください。

たとえば、12V / 7Ahのバッテリーを充電する場合は、整流とろ過の後に約14Vを生成する変圧器を選択し、その電流の定格は約0.7アンペアです。同じルールが他のバッテリーにも比例して適用される場合があります。

ここでの基本的な考え方は、充電パラメータを最大許容定格よりもわずかに低く保つことです。たとえば、12Vバッテリーは、印刷値よりも最大20％高く充電することをお勧めします。つまり、12 x 20％= 2.4Vは12V = 12 + 2.4 = 14.4Vよりも高くなります。

したがって、これを14Vでわずかに低く保つようにします。これは、バッテリーを最適なポイントまで充電できない可能性がありますが、何にでも適しています。実際、値をわずかに低く保つと、バッテリーの寿命が延び、より多くの充電/放電サイクルが可能になります。長い目で見れば。