バックアップバッテリーの自動充電。スキーム、説明

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バックアップバッテリーの自動充電。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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多くの据え置き型デバイスの信頼性の高い動作を保証するには、バックアップ電源を使用する必要があります。ほとんどの場合、これらの目的でバッテリーが設置されますが、強い放電を許さないように監視し、適時に再充電する必要があります。この責任を自動化に委ねるほうが便利です。

バッテリーを充電するには、適切なデバイス (内部または外部) が必要です。

充電器は無停電電源システムの一部として作成でき、プロセスを完全に自動化できます。つまり、バッテリ電圧がしきい値レベルを下回ったときに充電器をオンにしたり、「フローティング」充電を使用したりできます。フローティング充電とは、電源がバッテリーの自己放電電流を補償するためにのみ機能する場合に、バッテリーを負荷と並列に接続することを意味します (図 2.18)。この場合、スキームは最も単純であることがわかります。

これらの回路では、変圧器からの入力電圧は、バッテリーを流れる充電電流が自然な自己放電電流を補償するように選択されます。

バックアップバッテリーの自動充電
米。 2.18 バックアップバッテリーのフローティング再充電を提供する回路

整流器の後に必要な電圧は、追加のダイオードを取り付けるか、変圧器の二次巻線からのタップを使用することによって実験的に選択できます (TN シリーズ、TPP などの一部の統合変圧器では、電圧をわずかに変更することが可能です)一次巻線のタップを切り替えることで二次回路で動作します）。同時に、電流計を使用してバッテリー回路の電流を監視します。

通常、浮動充電電流の値は、バッテリーの公称値の 0,005 ～ 0,01 を超えてはなりません。充電電流を減らすと、プロセスの時間が長くなるだけです (このアプリケーションでは、充電時間は問題ではありません - 常に十分です)。

このようなスキームは、ネットワークが十分に安定しており、供給電圧が許容限界を超えていない場合に使用できます（大都市ではこれが監視されています）。それ以外の場合は、変圧器とバッテリーの間に電圧安定器とダイオードが取り付けられ、変圧器がオンになっていないときにバッテリー電流が安定器に流れるのを防ぎます（図2.19）。 KR142EN12 マイクロ回路は、同様の輸入品 LM317 に置き換えることができます。

バックアップバッテリーの自動充電
米。 2.19. 電圧安定器付き充電回路

セキュリティデバイスのバッテリ負荷は微小電流を消費するため、動作中に電圧を監視しても意味がありません。アイドル状態では常に公称値になります。このような制御はバッテリーの最大負荷をシミュレートすることによって実行されますが、プロセスを完全に自動化するには充電器回路の複雑化が必要になります。

より高度な充電器回路を図に示します。 2.20。安定したバッテリー電圧を維持するだけでなく、出力短絡 (またはバッテリー故障) が発生した場合のセルの損傷を防ぐ、調整可能な過電流保護機能も備えています。電流制限は、新しいバッテリーが接続されている場合 (まだ充電されていない、または以前に非常に放電していた場合) にも役立ちます。この場合、電流を必要なレベルに制限することで、電源ネットワークの変圧器の過負荷を防ぐことができます（「アラーム」モードでは必要な電流がバッテリー自体によって簡単に供給できるため、低電力-14...30 Wでも可能です））。さらに、チップ内部には温度保護機能があり、過熱時に出力をオフにするため、コンポーネントへの損傷を防ぎます。

米。 2.20。電流制限充電器回路 (クリックして拡大)

デバイスを組み立てるには、図に示すグラスファイバー製の片面プリント基板を使用できます。 2.21 の外観を図に示します。 2.22

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米。 2.21. PCB トポロジーと要素レイアウト

バックアップバッテリーの自動充電
米。 2.22 ボード上の実装要素の外観

トランス (T1) は TP115-K9 で置き換えることができます。これには、それぞれ最大 2 A の許容電流を持つ 12 V の 0,8 つの巻線があります。アイドル状態では、巻線の電圧は 16 V になり、整流および平滑化の後、コンデンサ - 19 V、これはスタビライザーが動作するのに十分です（ほとんどの場合、回路はアイドルモードで動作します）。

同様に動作する別の回路を図に示します。 2.23。これは、負荷の電流を監視するためのピン (200 および 2) を備えた L5 マイクロ回路 (国内に類似品はありません) に基づいています。上記のマイクロ回路の接続は一般的です。負荷回路の最大電流 Imax = 2/R0,45 は抵抗 R2 の値に依存し、必要な電圧は抵抗 R3 によって設定されます。

米。 2.23. 電流制限付き充電器回路の第 XNUMX バージョン

スタビライザーは 0,1 ～ 2 A の出力電流を提供でき、内部過熱保護機能を備えています。

充電器の 2.24 番目の回路の要素を取り付けるには、図に示すプリント基板を使用できます。 XNUMX。

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米。 2.24. PCB トポロジーと実装の外観

全回路安定化設定について。ミリ電流計、電圧計 (できればデジタル)、負荷をシミュレートする強力な抵抗器が必要です。これらすべては、図に示す図に従って接続されます。 2.25。

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米。 2.25。充電器の設置・確認用スタンド

まず、バッテリーを取り外した状態で、適切なサブストリング抵抗を使用してスタビライザー出力の電圧を 13 W に設定します。この後、スイッチ S1 を使用して抵抗 Rн をオンにし、制限電流を確認します。図の電流帰還抵抗 R3 を選択することで、任意の方法で取り付けることができます。 2.20 (たとえば、220 mA の電流の場合 - R3 = 3,9 オーム、300 mA の場合 - R3 - 3,3 オーム)、または図の回路の R2 2.23。

ここで、抵抗 Rh の代わりにバッテリー GB1 を接続します。出力電圧を調整することで、充電回路に必要な電流（特定のバッテリーのエネルギー容量に応じた）を設定します。最終的な取り付けは、バッテリーが完全に充電された後に行う必要があります。この電流は GB1 の自己放電を補償する必要があります。

著者: Shelestov I.P.

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