この投稿では、2つのオペアンプIC 741およびLM358ベースの自動カットオフバッテリ充電器回路について説明しています。これらの回路は、その機能が正確であるだけでなく、カットオフしきい値の上限/下限を手間をかけずにすばやく設定できます。

そのアイデアはMamdouh氏から要求されました。

回路の目的と要件

外部電源を自動的に接続するとすぐに、バッテリーが切断されてシステムに供給され、その間にバッテリーが充電されます。
過充電保護（上記の設計に含まれています）。
バッテリー残量低下およびフル充電の表示（上記の設計に含まれています）。
また、充電するためにバッテリーに必要な電圧を決定するのに役立つ式はわかりません（バッテリーは古いラップトップから抽出されます。合計は22Vで、無負荷で6 apmsになります）
さらに、バッテリーの持続時間を示す式や、バッテリーを2時間持続させたい場合の時間を計算する方法がわかりません。
また、cpuファンもシステムから供給されます。調光器のオプションを追加するのも素晴らしいでしょう、私の当初の計画は26-30 vの間で変化することでしたが、それ以上は必要ありません。

回路図

注：直列の10Kを1N4148、1Kに交換してください

デザイン

以前のすべてのバッテリー充電器コントローラー回路では、フル充電の自動カットオフを実行するために単一のオペアンプを使用し、接続されたバッテリーの低レベル充電スイッチをオンにするためにヒステリシス抵抗を使用しました。

しかしながらこのヒステリシス抵抗の計算正確な低レベルの復元を正しく行うには、少し難しくなり、試行錯誤が必要になり、時間がかかる場合があります。

上記の提案されたオペアンプ低高バッテリ充電器コントローラ回路には、セットアップ手順を簡素化し、長い手順からユーザーを解放するものの代わりに、2つのオペアンプコンパレータが組み込まれています。

この図を参照すると、バッテリ電圧を検出し、必要なカットオフ操作を行うためのコンパレータとして構成された2つのオペアンプを見ることができます。

バッテリが12Vバッテリであると仮定すると、下位A2オペアンプの10Kプリセットは、バッテリ電圧が11Vマーク（下限放電しきい値）をちょうど超えたときに出力ピン＃7がハイロジックになるように設定され、上位A1オペアンプのプリセットは次のように調整されます。バッテリ電圧がより高いカットオフしきい値、たとえば14.3Vに達すると、その出力が高くなります。

“ブレッドボードと呼ばれるのはなぜですか ”

したがって、11Vでは、A1出力は正になりますが、1N4148ダイオードが存在するため、この正は無効のままであり、トランジスタのベースにさらに移動するのをブロックされます。

バッテリーは、上部オペアンプがリレーをアクティブにして14.3Vに達するまで充電を続け、バッテリーへの充電供給を停止します。

A1のピン＃1とピン＃3の間にフィードバック抵抗が含まれているため、状況は即座にラッチされます。リレーはこの位置でロックされ、バッテリーの供給が完全に遮断されます。

バッテリーは、接続された負荷を介してゆっくりと放電を開始し、A2出力が負またはゼロになるように強制されたときに11Vで放電しきい値レベルの下限に達します。これで、出力のダイオードが順方向にバイアスされ、A1の指定されたピン間でラッチフィードバック信号を接地することにより、ラッチをすばやく遮断します。

このアクションにより、リレーは即座に非アクティブ化され、最初のN / C位置に復元され、充電電流が再びバッテリーに向かって流れ始めます。

このオペアンプの低高バッテリ充電器回路は、DC UPS回路としても使用でき、主電源の有無に関係なく負荷への継続的な供給を確保し、使用中は無停電電源装置を使用できます。

入力充電電源は、外部のLM338定電流可変定電圧回路などの安定化電源から取得できます。

プリセットの設定方法

最初は、1k / 1N4148フィードバックをA1オペアンプから切断したままにします。
A1プリセットスライダーを地面レベルに移動し、A2プリセットスライダーを正のレベルに移動します。
可変電源を介して、「バッテリー」ポイント全体で12Vバッテリーのフル充電レベルである14.2Vを印加します。
リレーが作動しているのがわかります。
次に、リレーが非アクティブになるまで、A1プリセットをゆっくりとプラス側に移動します。
これにより、フル充電が遮断されます。
ここで、1k / 1N4148を接続し直して、A1がリレーをその位置にラッチするようにします。
ここで、可変電源をバッテリーの放電下限に向かってゆっくりと調整します。上記のフィードバック応答により、リレーは引き続きオフになっていることがわかります。
電源装置をバッテリー放電しきい値の下限レベルまで調整します。
この後、A2プリセットをアース側に移動し始めます。これによりA2出力がゼロになり、A1ラッチが解除され、リレーがオンになって充電モードに戻ります。
これで回路が完全に設定され、プリセットをこの位置でシールします。

リクエスト内の他の追加の質問に対する回答は、以下のとおりです。

フル充電カットオフ制限の計算式は次のとおりです。

バッテリ電圧定格+ 20％、たとえば12Vの20％は2.4であるため、12 + 2.4 = 14.4Vは、12Vバッテリのフル充電カットオフ電圧です。

バッテリーのバックアップ時間を知るには、次の式を使用できます。これにより、おおよそのバッテリーのバックアップ時間が得られます。

“大学生のための工学プロジェクト ”

バックアップ= 0.7（Ah /負荷電流）

2つのオペアンプを使用して自動過充電/過少充電カットオフバッテリ充電器回路を作成するための別の代替設計を以下に示します。

使い方

バッテリーが接続されていないと仮定すると、リレー接点はN / C位置にあります。したがって、電源をオンにすると、オペアンプ回路に電力を供給できず、非アクティブのままになります。

ここで、放電したバッテリーが示されたポイントの両端に接続されているとすると、オペアンプ回路はバッテリーを介して電力を供給されます。バッテリは放電レベルにあるため、上部オペアンプの（-）入力で低電位を生成します。これは（+）ピンよりも小さい場合があります。

これにより、上部のオペアンプ出力がハイになります。トランジスタとリレーが作動し、リレー接点がN / CからN / Oに移動します。これでバッテリーが入力電源に接続され、充電が開始されます。

“変圧器なしでACをDCに変換する方法 ”

バッテリが完全に充電されると、上部オペアンプの（-）ピンの電位が（+）入力よりも高くなり、上部オペアンプの出力ピンがローになります。これにより、トランジスタとリレーが瞬時にオフになります。

これで、バッテリーが充電電源から切断されました。

（+）と上部オペアンプの出力の両端にある1N4148ダイオードがラッチするため、バッテリーが低下し始めても、リレーの状態に影響はありません。

ただし、バッテリーが充電器端子から取り外されておらず、負荷が接続されて放電が開始されたとします。

バッテリが目的の下位レベルを下回って放電すると、下位オペアンプのピン（-）の電位がその（+）入力ピンよりも低くなります。これにより、下側のオペアンプの出力が瞬時にハイになり、上側のオペアンプのピン3に当たります。瞬時にラッチが解除され、トランジスタとリレーがオンになり、充電プロセスが再開されます。

PCB設計

現在の制御ステージの追加

上記の2つの設計は、以下に示すように、MOSFETベースの電流制御モジュールを追加することで電流制御でアップグレードできます。

R2 = 0.6 /充電電流

逆極性プロテクターの追加

バッテリーのプラス端子と直列にダイオードを追加することにより、上記の設計に逆極性保護を含めることができます。カソードはバッテリーのプラス端子に、アノードはオペアンプのプラスラインに接続されます。

このダイオードの両端に100オームの抵抗を接続してください。そうしないと、回路が充電プロセスを開始しません。

リレーの取り外し

次の図に示すように、最初のオペアンプベースのバッテリ充電器の設計では、リレーを排除し、ソリッドステートトランジスタを介して充電プロセスを操作できる場合があります。

回路のしくみ

A2プリセットが10Vしきい値に調整され、A1プリセットが14Vしきい値に調整されていると仮定します。
11Vの中間段階で放電するバッテリーを接続するとします。
この電圧では、A1のピン2は、ピン5プリセットの設定に従って、ピン3の基準電位を下回ります。
これにより、A1の出力ピン1がハイになり、トランジスタBC547とTIP32がオンになります。
端子電圧が14Vに達するまで、バッテリーはTIP32を介して充電を開始します。
14 Vでは、上のプリセットの設定に従って、A1のピン2がピン3よりも高くなり、出力がローになります。
これにより、トランジスタが即座にオフになり、充電プロセスが停止します。
上記のアクションは、1k / 1N4148を介してA1オペアンプもラッチするため、バッテリ電圧がSoCレベルの13 Vに低下しても、A1はピン1出力をローに保持し続けます。
次に、バッテリーが出力負荷を介して放電を開始すると、その端子電圧は9.9Vに低下するまで低下し始めます。
このレベルでは、下側のプリセットの設定に従って、A2のピン5がピン6を下回り、出力ピン7がローになります。
A2のピン7でのこのローは、A1のピン2をほぼ0 Vにプルし、A1のピン3がそのピン2よりも高くなるようにします。
これにより、A1ラッチがすぐに壊れ、A1の出力が再びハイになり、トランジスタがオンになり、充電プロセスが開始されます。
バッテリーが14Vに達すると、プロセスはサイクルをもう一度繰り返します