شارژرهای صنعتی

شارژر هوشمند باطری Sealed-Acid

مهندس سعید جباری
نوشته شده توسط مهندس سعید جباری

شارژر هوشمند باطری Sealed-Acid جز یکی از محبوب ترین و پرطرفدارترین پروژه های درخواستی بود که در سال ۱۳۹۵ طراحی و ساخته شد. این شارژر برای شارژ باطری های ۳۶ ولتی سیلد اسیدی طراحی و ساخته شده است و توانایی شارژ باطری به صورت Float Charge و  Cycle Charge را دارد. ولی در این شارژر ما از سیستم Cycle Charge  برای شارژ باطریها استفاده کردیم. ولتاژ خروجی شارژر بر روی ۴۲٫۵ ولت و جریان خروجی بر روی ۵ آمپر تنظیم شده بود. ولی نحوه کار این شارژر با شارژر های معمولی کمی متفاوت بود، این سیستم بنابه سفارش مشتری پروژه برای محیط پر نویز طراحی و ساخته شد. در این شارژر ما دو خروجی برای شارژر دو پک باطری ۳۶ ولت و یک خروجی برای بار تعبیه کردیم، روند شارژ و دشارژ به این شکل بود که یک پک از باطری در حال شارژ قرار میگرفت و پک دوم به بار خروجی متصل میشد. ولی نکته مهم و اساسی در این پروژه این بود که نباید هیچ ارتباطی بین زمین (GND) بار و زمین شارژ وجود داشت و از طرفی هنگام سوئیچ شدن باطریها نباید تغذیه بار یک لحظه هم قطع میشد، از این رو ما از ۴ عدد رله برای این پروژه استفاده کردیم که دو جفت از رله برای شارژ و دو جفت دیگر برای دشارژ مورد استفاده قرار میگرفت. حتی برای اندازه گیری ولتاژ و جریان بار که ۱۰۰ درصد باید ایزوله بود از آیسی IL300 و ACS712  استفاده کردیم تا تمام اندازه گیری ها بصورت ایزوله باشد. در این شارژر یک باطری بک آپ ۱۲ ولتی ۱٫۳ آمپر ساعت تعبیه شده است که در صورت قطع برق ورودی به مدت ۳۰ دقیقه تغذیه بار را تامین میکند و بعد از سپری شدن این مدت سیستم را به حالت Standby میبرد و تا وصل مجدد برق منتظر میماند. ما از نحوه کار کرد این شارژر یک فیلم کوتاهی تهیه کرده ایم که شما دوستان میتوانید در زیر مشاهده کنید.

مشخصات فنی شارژر هوشمند باطریهای سیلد اسیدی به شرح زیر میباشد:
۱- بازه ولتاژ ورودی بین ۱۸۵VAC الی ۲۴۰VAC
۲- فرکانس ورودی بین ۴۷Hz الی ۶۰Hz
۳- جریان ورودی ۲[email protected] و ۱٫۶[email protected]
۴- پاورفکتور یا اصلاح ضریب توان ( PFC ) بیشتر از ۶۰ درصد
۵- راندمان شارژر بیشتر از ۸۵ درصد در بار کامل
۶- ولتاژ خروجی ۴۲٫۵ ولت با قابلیت تنظیم ولتاژ بین ۳۷ الی ۴۵ ولت
۷- جریان خروجی ۵ آمپر ثابت با قابلیت تنظیم جریان خروجی بین ۱٫۵ الی ۵٫۵ آمپر
۸- توپولوژی بلوک قدرت هاف بریچ ( Half-Bridge ) با مد کاری ولتاژ
۹- مد کاری شارژر بر پایه Constant-Current و Constant-Voltage
۱۰- دمای مجزا برای کار شارژر ۱۰ الی ۵۰ درجه سانتیگراد
۱۱- دارای فن اتوماتیک جهت تسریع در تبدیل دمای داخل کیس و بیرون
۱۲- دارای دو خروجی جهت شارژ دو پک باطری ۳۶ ولتی و یک خروجی برای بار
۱۳- دارای خروجی کاملا ایزوله با حداکثر جریان ۵ آمپر
۱۴- دارای نمایشگر کاراکتری برای نمایش وضعیت شارژر و وضیعت باطری در حال مصرف و باطری در حال شارژ
۱۵- دارای کلید Bypass جهت اتصال مستقیم خروجی شارژر به بار خروجی بدون استفاده از باطری
۱۶- دارای سیستم هوشمند جهت تشخیص وضعیت باطریها و حفاظت از باطریها
۱۷- دارای سیستم تشخیص وضعیت ولتاژ باطری از نظر معیوب و ناسالم بودن
۱۸- دارای پردازنده صنعتی از خانواده Microchip به پارت نامبر PIC16F877A
۱۹- طراحی بهینه PCB مدار قدرت و آنالوگ و دیجیتال و مقاومت بالا در برابر نویزهای فرکانس بالا
۲۰- اندازه گیری ولتاژ و جریان باطری در حال مصرف به صورت کاملا ایزوله توسط آیسی IL300

در زیر تصاویری از محصول نهایی را میتوانید مشاهده کنید:

یکی از مهمترین و اصلی ترین پارامترهای تست منابع تغذیه سوئیچینگ پایداری کامل مدار در تغییرات ولتاژ ورودی AC میباشد، به عبارتی خروجی منبع تغذیه سوئیچینگ تحت بار کامل ۱۰۰ درصد باید در رنج ولتاژ AC تعریف شده کاملا پایدار و بدون تغییر باشد. ما نیز جهت نشان دادن عملکرد درست شارژر، ولتاژ AC را بین بازه ۱۸۵ ولت الی ۲۴۰ ولت تحت بار کامل توسط واریاک تغییر دادیم و پارامترهای ولتاژ و جریان خروجی را در این بازه اندازه گرفتیم و از این تست فیلمی را تهیه کردیم که میتوانید در زیر آن را مشاهده کنید

یکی از دغدغه های مهم دوستان و مشتریانمان در مورد شارژر های، بحث ثابت بودن جریان تحت بارهای مختلف بود. برای این منظور ما در آزمایشگاه خود جهت جلب رضایت و اعتماد این دسته از دوستان و مشتریان آزمایشی را انجام دادیم و از این تست فیلمی را آماده کردیم که میتوانید جزئیات این تست را مشاهده کنید.

کاربردهایی که میتوان برای این شارژر تعریف کرد عبارتنداز:
۱- شارژر هوشمند باطری Sealed-Acid برای باطریهای ۱۲ ولت و ۲۴ ولت
۲- سیستمی ایزوله برای محیط های پر نویز جهت تغذیه مدارات کنترلری و حساس به نویز
۳- شارژر مناسب برای UPS ها AC-DC و DC-DC
۴- سیستم بک آپ هوشمند جهت استفاده به عنوان برق اضطراری

در زیر میتوانید تصاویری از مدارات داخلی و المانهای تشکیل دهنده این شارژر را مشاهده کنید:

 

 

درباره نویسنده

مهندس سعید جباری

مهندس سعید جباری

۹ نظر

  • سلام. خسته نباشید. ممنون از سایت خوبتون. من میخواستم بایک ترانس ۲۲۰ولت به ۱۲ولت متناوب وچهارتادیودیکسوسازورگولاتور۷۸۰۸باطری ۶ولت۴/۵آمپرراشارژکنم آیامشکل ایجاد نمیکنه. باتشکر

    • با سلام و درود
      مشکل که ۱۰۰ در ۱۰۰ ایجاد خواهد کرد! چون برای شارژ باطری شما نیاز به منبع جریان دارید نه منبع ولتاژ! این چیزی که شما میخواین داشته باشید یه منبع ولتاژ ساده هست که هیچ کنترلی بر روی جریان وجود نداره! وقتی که باطری به طور کامل تخلیه میشه در هنگام اتصال به مدار شما به علت اختلاف پتانسیل زیاد بین دو منبع ولتاژ جریان شدید از مدار شما کشیده خواهد شد که این باعث سوختن رگولاتور و دیودها میشه! فرض رو بر این میگریم که شما رگولاتور و دیودها رو دو سه برابر جریان نامی در نظر گرفتید! در این حالت باطری صدمه خواهد دید و چون بدرستی شارژ نمیشه رفته رفته خاصیتش رو از دست میده و باطری که میتونست ۶۰۰ بار شارژ و دشارژ بشه با این حالت بیشتر ۵۰ بار رو فک نکنم جوابگو باشه!

  • سلام و خسته نباشید
    مهندس جان ما یک ویلچر برقی داریم که به تازگی باطرهاشو عوض کردم چون قبلا باطری ها اسیدی بود و زود خراب میشد العان یک جفت باطری اتمی یا همون خشک گرفتم که طرف میگفت مخصوص دستگاه یو پی اس هستش بتازگی شارژر دستگاه مشکل دارشده اینکه وقتی باتری ها پر میشن دیگه قطع نمیشه و یکسری شارژر روشن میمونه قبلا وقتی شارژ کامل میشد قطع میکرد خودش.مهندس جان من خودم تعمیرات موبایل دارم میتونید بمن بگید مشکل از کدام قسمت دستگاه هست و احتمالا چه قطعه ای معیوب شذه که باید تعویض بشه اگه مایل بودید جواب این بنده حقیر بدین لطف کنید بگید تا عکس از دستگاه براتون بفرستم و منو راهنمایی کنید .

    • با سلام و درود
      در مورد مدار قطع کن باید خدمتتون عرض کنم که بنابه تجربه مداراتی این شارژرها به دو دسته تقسیم میشن. شارژرهایی که توسط میکروکنترلر مانیتور میشن و وظیفه قطع و وصل به عهده ی میکرو هست و شارژرهایی که مدار کنترلیشون توسط مدارات آنالوگ طراحی شدن. اگه شانس بیارید و گزینه دوم باشه میتونید با تعویض آیسیهای مقایسه گر و یا اپ امپها و ترانزیستورها این مشکل رو برطرف کنید در غیر این صورت باید یه شارژر جدید تهیه کنید. درضمن میتونید جریان و ولتاژ خروجی شارژر رو بعد از ۸ ساعت شارژ اندازه بگیرید و با جریان لحظه اولیه مقایسه کنید. اگه جریان شارژ به ۱۰ الی ۱۵ درصد جریان شارژ اولیه خود رسیده باشه مطمئن باشید که شارژ درست کار کرده فقط جریان Self-Discharge باطریها زیاده که از Setpoint تنظیم شده در داخل شارژر بالاست و قطع کن عمل نمیکنه ولی اگه از ۱۰ درصد پایین تر بود مطمئن باشید که مشکل از مدار قطع شارژر هست که احتمالا صدمه دیده.

  • سلام اقای مهندس سعید جباری ضمن تشکر از جنابعالی برای ارائه دستگاه اشاره شده من تمایل دارم لطف کرده و مدار شارژر از برق ۲۲۰+ – ۱۰% به ۱۲ الی ۲۷ ولت +- ۵% با امکانات قطع ولتاژ در کمتر از ۱۱ ولت باطری و شارژباطری الی ۲۷ ولت و قطع شارژ در ۲۷ ولت + ۵/. % یعنی ۲۸/۴ ولت دی سی . را تجربه و در صورت موفقیت تست و نمونه مهندسی آنرا به سازم . در صورت امکان این جانب را راهنمائی فرمائید. با تشکر ارین تلفن من ۰۹۱۲۱۰۳۳۳۵۲ میباشد.

    • با سلام و درود
      دوست عزیز برای طراحی همچین سیستمی باید در مورد نحوه طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ و نحوه طراحی مدار فیدبک مخصوصا فیدبک جریان اطلاعات جامعی رو کسب کنید. حالا نمیدونم چقدر در این مورد اطلاهات دارید و چقدر میتونید با ادوات و المانهای سوئیچینگ کار کنید ولی فرض رو بر این میگیرم که تو این زمینه تازه میخواین شروع کنید و بهتر رفرنسی که میتونم برای استارت کار بهتون معرفی کنم کتاب Marty Brown بنام Power Supply Cookbook هست. این کتاب جز بهترین کتابهاست که در کنار بحثهای تئوری به موارد عملی هم اشاره کرده. مورد بعدی انتخاب توپولوژی مناسب هست. اگه توانتون زیر ۱۰۰ وات باشه شما میتونید از توپولوژی فلایبک استفاده کنید ولی اگه بالای ۱۰۰ وات باشه بهترین گزینه میتونه توپولوژی فوروارد و یا نیم پل باشه که ترجیح میدم از نیم پل استفاده کنید چرا که منابع و شماتیکها زیادی برای این توپولوژی میتونید از اینترنت پیدا کنید. پسشنهاد بنده برای شما اینکه بیاید در دو مرحله مدار شارژرتون رو طراحی کنید. در گام اول یه مدار ۱۳٫۸ یا ۲۸٫۴ ولتی با جریانی که میخواید طراحی کنید و از هر بابت بهینش کنید، بعده اینکه از مدار نتیجه رو گرفتید و همه چی اوکی بود در مورد مدار کنترل جریان و پارامترهای مربوط به اون مطالعه و بررسی کنید و به مدار طراحی شده مدار فیدبک جریان رو بهش اضافه کنید. در مورد مدار فیدبک و نحوه طراحی این نوع مدارات میتونید از Designing Control Loops for Liner and Switching Power Supplies – A Tutorial Guide – By Chritophe Basso کمک بگیرید. این کتاب رو تو کانال تلگرامم آپلود کردم و میتونید دانلود کنید.

  • سلام من یه مدار میخام که هم تغذیه ۲۴ ولت باشه واسه مصرف کننده هام وهم شارژر اتومات باشه واسه ۲ عدد باتری ۱۲ ولت ۴ امپر که میشه ۲۴ ولت

    • با سلام و درود خدمت دوست عزیز
      لطفا مشخصات کامل مداری که نیاز دارید رو برام از طریق ایمیل یا تلگرام ارسال بفرمائید تا پیشفاکتور با تمام جزئیات خدمتتون ارسال بشه. با تشکر

نظر بدهید

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.