납축전지 충전 회로: 최적 충전 전략 탐구

납축전지 충전 회로는 대부분의 시스템에 귀중한 전원이며, 오토바이 배터리에서 찾아볼 수 있습니다. 또한 일반적인 12볼트 SLA 배터리 유형 충전을 용이하게 하는 단순한 회로입니다.

따라서 백업 전원 시스템 충전에 필수적입니다. 배터리 제조업체마다 다양한 충전 기술을 제공하지만, 근본적인 시스템은 납축전지 충전 회로입니다.

회로에 대한 자세한 프레젠테이션을 확인하여 이해를 높이세요.

납축전지 충전 회로란 무엇인가?

Fig 1: 자동차 배터리 충전

납축전지 충전 회로는 표준 백업 전원 시스템 충전에 사용됩니다. 이러한 배터리는 단자 양단에 일정한 전압을 유지하는 전류 제한 전원 공급 장치가 필요하며, 정확한 전류를 공급해야 합니다. 필요한 속도로 이러한 전류를 공급하는 것이 이 회로의 역할입니다. 배터리에 충분한 충전을 제공하고 충전 완료 시 연결을 해제합니다.

회로 생성 시 고려해야 할 중요한 매개변수

Figure 2: 정비사가 12V 납축전지 교체 중

모든 배터리 제품에는 배터리 인쇄 전압이 있으며, 배터리 크기에 따라 다릅니다. 따라서 배터리를 건강하게 유지하려면 실제 배터리 전압을 공급해야 합니다.

그렇지 않으면 배터리 오작동을 피할 수 없습니다.

또한 모든 배터리 기술에 고려해야 할 중요한 매개변수가 있습니다. 모든 충전기는 다음을 충족해야 합니다:

• 비조절 전원 공급은 배터리를 손상시키므로 충전기는 일정한 전류를 공급해야 합니다. 전류가 감소하면 배터리가 과소 충전됩니다.
• 배터리 인쇄 전압보다 최소 17% 이상의 배터리 전압 레벨을 제공해야 합니다.
• 필수 요구 사항은 아니지만 플로트 충전 기능이 있어야 하며, 그 본질은 배터리 자가 방전을 방지하는 것입니다.
• 배터리가 임계값 레벨에 도달하면 전류 비율을 차단해야 합니다.

납축전지 충전 회로의 구성 요소

회로도

이 배터리 충전 공정의 완전한 회로도는 다음과 같습니다.

Figure 3: 납축전지 충전 회로

구성 요소

백업 배터리 충전 시스템 조립을 위해 다음 부품이 필요합니다:

• 브리지 정류기: AC 입력 전류를 DC로 변환합니다. 따라서 적절한 전류 유형 공급에 필수적입니다.
• 저항: 전류 레벨 제어를 돕습니다.
• 두 개의 다이오드 - 제너 다이오드와 1N4007: 회로가 트리핑 전압에 도달할 때 유용합니다.
• 녹색 LED 또는 LED 디스플레이
• 가변 저항(포텐쇼미터): 회로의 전위차를 제공합니다.
• 12V 릴레이: 전원이 꺼져도 회로가 작동 상태를 유지하게 합니다.
• LM 317 IC: 일정한 전압 유지에 도움을 줍니다. 따라서 배터리 수명 향상에 필수적입니다.
• 7815 전압 레귤레이터: 일반적인 전압 레귤레이터 유형 중 하나로, 15V의 일정한 전압을 생성합니다.

회로 보정

배터리 충전 과정을 설명하기 전에 먼저 회로 보정 방법을 살펴보겠습니다. 이 과정에는 벤치 전원 공급 장치가 필요합니다.

Figure 4: 제조사 로고가 있는 납축전지

보정 중 DC 전원 공급 장치가 14.5V인지 확인하십시오. 전원을 회로의 양극 및 음극 단자에 연결하십시오. 점퍼를 보정 모드로 설정하고 LED가 빨간색으로 변할 때까지 포텐쇼미터 노브를 돌리십시오. 이 레벨에 도달하면 전원 공급 장치를 분리하고 점퍼를 사용 모드로 재설정하십시오. 이제 회로 사용 준비가 완료되었으며 AC 또는 DC 전원 공급 장치 중 하나에 연결할 수 있습니다.

또한 다음 사항에 유의하십시오:

1. 전원 공급 장치를 14.5V로 설정했는데, 이는 회로의 트리핑 포인트입니다. 이 지점으로 설정하면 약 75%의 충전 비율을 달성합니다.
2. 충전 비율을 100%와 같은 더 높은 값으로 높일 수 있습니다. 그러나 이를 위해서는 전압 레귤레이터를 제거해야 합니다. 트리핑 전압을 약 16V로 설정합니다. 그러나 배터리에 약 18V를 공급하므로 이러한 설정은 피하십시오.

Figure 5: 납축전지 성능 확인

회로 설명

이 회로에 대해 다음 사항에 유의하십시오:

• DC 전압을 전압 레귤레이터의 전압 입력에 연결합니다. 전원 공급 장치는 저항과 릴레이를 통해 배터리를 충전합니다.
• 회로가 트리핑 전압에 도달하면 제너 다이오드가 활성화됩니다. 목적은 트랜지스터에 충분한 베이스 전압이 있도록 보장하는 것입니다.
• 위 과정의 결과는 트랜지스터 활성화입니다. 결과적으로 높은 출력을 얻습니다. 또한 신호는 릴레이를 스위치 온하게 하여 배터리를 분리합니다.

납축전지 충전 회로를 사용한 다양한 충전 방식

납축전지 회로를 사용하여 다양한 방식으로 충전할 수 있습니다. 각각을 자세히 살펴보겠습니다.

단일 오퍼앰프(Op-amp) 사용

Figure 6: 산업용 납축전지

이 회로의 작동을 이해하는 간단한 단계입니다. 먼저 세 가지 간단한 단계로 시스템을 구성합니다. 예를 들어 전원 공급 단계가 있습니다. 이 단계에서는 브리지 정류기 네트워크와 트랜스포머가 필요합니다.

구성 중 브리지 정류기와 직렬로 필러 커패시터 설치는 무시할 수 있습니다. 그러나 DC 출력을 개선하려면 입력하는 것을 고려하십시오. 바람직하게는 1000uF/25V 커패시터가 이 용도에 가장 적합합니다.

또한 시스템 출력을 충전하려는 배터리에 연결해야 합니다.

다음으로 741 IC 전압 비교기를 연결해야 하며, 그 본질은 충전 과정 중 배터리 전압을 감지하는 것입니다. 이 IC를 배터리에 연결하되 10K 프셋을 연결에 사용해야 합니다.

프셋은 배터리가 가득 차면 IC를 되돌리는 데 편리합니다.

또한 IC를 전압 분배 네트워크에 연결해야 합니다. 이 네트워크의 구성 요소에는 6V 제너 다이오드와 10K 저항이 포함됩니다.

또한 IC의 출력을 릴레이 드라이버 단계에 연결합니다. 이 단계에서는 회로 제어를 위한 트랜지스터가 필요합니다.

회로를 연결하면 다음과 같은 일이 발생합니다: 스위치를 클릭하면 릴레이 바이패스가 용이해집니다. 결과적으로 짧은 동안 과정이 진행됩니다.

다음으로 IC가 배터리 전압을 감지합니다. 레벨이 낮으므로 IC가 일반적인 로직 출력을 생성하도록 유도합니다. 결과적으로 릴레이와 트랜지스터가 켜집니다. 여기서 릴레이의 역할은 스위치가 꺼져도 회로가 작동 상태를 유지하도록 전력을 유지하는 것입니다. 따라서 배터리 충전이 시작됩니다.

충전 레벨이 14V에 접근하면 IC가 다시 감지합니다. 이에 따라 높은 로직 출력으로 전환합니다. 반응하여 트랜지스터가 릴레이를 끕니다. 이 시점에서 회로는 꺼지며, 최대 충전 용량에 도달할 때까지 다시 켜지지 않습니다.

두 개의 오퍼앰프를 사용한 12V, 24V / 20A 충전기

Figure 8: 납축전지 전압 레벨 확인

두 번째 옵션입니다. 첫 번째와 유사한 원리로 작동합니다.

배터리가 없을 때 회로는 꺼져 있습니다. 이 단계에서 릴레이는 연결을 끈 상태로 유지합니다.

이제 충전되지 않은 배터리를 회로에 연결한 경우를 고려해 보십시오. 회로가 켜집니다. 다음으로 IC가 낮은 전위를 감지하고 충전 과정의 시작을 유도합니다.

그러나 이 회로에서는 두 개의 오퍼앰프가 함께 작동합니다. 충전 중 히스테리시스 과정을 촉진하고, 배터리 레벨이 또 다른 낮은 수준으로 갈 때 히스테리시스 과정을 역전시키는 데에도 함께 작동합니다.

IC 7815 사용

Figure 9: 여러 IC

릴레이나 IC 없이 배터리를 충전할 수 있습니다. 이를 위해 이미터 팔로워(emitter follower) 방식의 회로가 필요합니다. 이는 이미터가 베이스 전위보다 낮을 때만 트랜지스터 작동을 허용한다는 의미입니다. 이미터 전위가 약 0.7V 낮을 때 동작이 발생합니다.

IC 7815의 용도는 15V의 조절된 전압을 제공하는 것입니다. 결과적으로 전위차는 15V와 0.7V의 차이가 됩니다. 따라서 15V - 0.7V = 14.3V입니다. 따라서 14.3V는 배터리가 분리되고 충전이 중단되는 임계값입니다.

12V 100Ah 납축전지 충전 회로

이 회로는 IC 78H12A를 사용하여 만들 수도 있습니다. 그러나 배터리에 연결하기 전에 시스템 전압을 주의 깊게 살펴 호환성을 보장해야 합니다.

연결 시 여러 다이오드가 필요합니다. 그중 4개는 1N4007일 수 있습니다. 또한 나머지는 10암페어 이상의 정격인지 확인하십시오. 6A4 타입 다이오드를 연결하여 달성할 수 있습니다.

또한 이 회로에서는 효과적인 열 방출을 위해 방열판 설치가 필수적이며, 회로의 효율적인 작동을 촉진합니다.

IC 555 납축전지 충전 회로

Figure 10: 자동차 배터리

마지막으로 이 형태의 회로는 모든 크기의 배터리 충전을 돕습니다. 두 가지 주요 방식으로 연결할 수 있으며, 다음과 같습니다:

IC 555를 컨트롤러 IC로 사용

이 회로에서 IC 555는 비교기로 작동하여 배터리 충전 조건을 비교합니다. 전원 공급 장치도 정교하지 않으며 브리지 네트워크만 있으면 됩니다. 또한 다이오드 정격 선택 시 배터리 충전 전류율을 고려하십시오.

다이오드 정격이 배터리 충전 전류율의 두 배인지 항상 확인하십시오. 또한 배터리의 Ah 정격이 충전 전류율의 10배인지 확인해야 합니다.

IC 555 전류 의존 배터리 충전

Figure 11: 12V 자동차 배터리

이 회로를 리셋 래치 시스템으로 연결합니다. 처음 시스템에 전원을 적용하면 처음에는 시작되지 않으며, 이 시점에서 릴레이 접점이 분리됩니다. 또한 이 시점에서 배터리가 부하입니다.

다음으로 릴레이를 켜면 회로 스위칭이 유도됩니다. 결과적으로 전류가 흐릅니다. 다른 코스와 유사하게 릴레이는 바람에 따라 게인을 전환합니다.

결론

납축전지 충전 회로는 근본적인 전자 시스템 중 하나이며, 모든 납 배터리의 배터리 시스템 충전에 도움이 됩니다. 따라서 그 작동 원리에 대한 완전한 이해를 위한 모든 중요한 정보를 제공했습니다.

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