鉛酸バッテリー充電器回路：最適充電戦略の探求

鉛酸バッテリー充電器回路は、ほとんどのシステムにとって貴重な電源であり、バイクバッテリーに見られます。また、一般的な12ボルトSLAバッテリータイプの充電を容易にするシンプルな回路です。

したがって、バックアップ電源システムの充電に不可欠です。様々なバッテリーメーカーが異なる充電技術を提供します。しかし、根底にあるシステムは鉛酸バッテリー充電器回路です。

詳細なプレゼンテーションをご覧ください。

鉛酸バッテリー充電器回路とは？

図1：車のバッテリー充電

鉛酸バッテリー充電器回路は、標準的なバックアップ電源システムの充電に使用されます。このようなバッテリーは、端子間で一定電圧を維持する電流制限電源を必要とし、正しい電流で供給する必要があります。このような電流を必要なレートで供給するのがこの回路の役割です。バッテリーに十分な充電を行い、完了時に切断します。

回路作成時に考慮すべき重要パラメータ

図2：12V鉛酸バッテリーを交換する整備士

すべてのバッテリー製品には印刷電圧があり、バッテリーサイズに依存します。したがって、バッテリーを健全に保つため、実際のバッテリー電圧を供給してください。

そうでなければ、バッテリーの誤動作を防止できません。

また、すべてのバッテリーテクノロジーに考慮すべき重要なパラメータがあります。すべての充電器は以下を満たす必要があります：

• 非制御電源はバッテリーを損傷するため、充電器は定電流を供給しなければなりません。電流が減少すると、バッテリーはアンダーチャージになります。
• バッテリー印刷電圧より少なくとも17%以上高いバッテリー電圧レベルを提供しなければなりません。
• 必須要件ではありませんが、フロートチャージ機能を持つべきで、その本質はバッテリーの自己放電を防ぐことです。
• バッテリーが閾値レベルに達したら電流レートをカットしなければなりません。

鉛酸バッテリー充電器回路のコンポーネント

回路図

これがバッテリー充電プロセスの完全な回路図です。

図3：鉛酸バッテリー充電器回路

部品

バックアップバッテリー充電システムの組み立てには、以下の部品が必要です：

• ブリッジ整流器：AC入力電流をDCに変換。したがって、適切な電流タイプの供給に不可欠。
• 抵抗器：電流レベルの制御を補助。
• 2個のダイオード - ツェナーと1N4007：回路がトリッピング電圧に達したときに有用。
• グリーンLEDまたは任意のLEDディスプレイ。
• ポテンショメータ：回路の電位差を与える。
• 12Vリレー：電源オフ時でも回路を動作状態に保つ。
• LM 317 IC：一定電圧の維持を促進。したがって、バッテリー寿命の向上に不可欠。
• 7815電圧レギュレータ：一般的な電圧レギュレータタイプの一つ。一定電圧15Vを生成。

回路の校正

バッテリー充電プロセスを説明する前に、まず回路の校正方法を見てみましょう。このプロセスにはベンチ電源が必要です。

図4：メーカーロゴ付き鉛酸バッテリー

校正時、DC電源が14.5Vにあることを確認してください。回路の正極と負極端子に電源を接続します。ジャンパーを校正モードに設定し、ポテンショメータノブを回してLEDが赤色になるまで調整します。このレベルに達したら、電源を切断し、ジャンパーを使用モードにリセットします。これで回路は使用準備完了で、ACまたはDC電源のいずれかに接続できます。

また、以下に注意してください：

1. 電源を14.5Vに設定しました。これは回路のトリッピングポイントです。このポイントに設定すると、約75%の充電率を達成できます。
2. 充電率を100%などのより高い値にブーストできます。しかし、これには電圧レギュレータを排除する必要があります。トリッピング電圧を約16Vに設定します。ただし、この設定は避けてください。バッテリーに約18Vを供給することになるためです。

図5：鉛酸バッテリーの性能チェック

回路説明

この回路では以下に注意してください：

• DC電圧を電圧レギュレータの電圧入力に接続します。電源が抵抗とリレーを介してバッテリーを充電します。
• 回路がトリッピング電圧に達するとツェナーダイオードが活性化します。目的はトランジスタに十分なベース電圧があることを保証することです。
• 上記プロセスの結果はトランジスタの活性化です。結果としてハイ出力を得ます。また、信号がリレーのスイッチオンを促し、バッテリーを切断します。

鉛酸バッテリー充電器回路を使った様々な充電方法

鉛酸バッテリー回路で様々な充電方法が使用できます。それぞれを詳しく見ていきます。

単一オペアンプを使用

図6：産業用鉛酸バッテリー

この回路の動作を理解するシンプルな手順を紹介します。まず、3つのシンプルなステップでシステムを設定します。例えば、電源段階があります。この段階では、ブリッジ整流器ネットワークとトランスが必要です。

設定時、ブリッジ整流器と直列にフィルタコンデンサを設置するのは無視できます。ただし、DC出力を改善するには、入力することを検討してください。好ましくは、1000μF/25Vコンデンサがこの用途に最適です。

また、システム出力を充電したいバッテリーに接続することを忘れないでください。

次に、741IC電圧コンパレータを接続する必要があります。その本質は充電プロセス中のバッテリー電圧を検出することです。このICをバッテリーに接続しますが、接続には10kΩプリセットを使用することを忘れないでください。

プリセットは、バッテリーが満充電になったときにICをリバートさせるのに役立ちます。

また、ICを分圧ネットワークに接続する必要があります。このネットワークのコンポーネントには、6Vツェナーダイオードと10kΩ抵抗が含まれます。

また、ICの出力をリレードライバ段に接続します。このステップでは、回路制御用のトランジスタが必要です。

回路を接続すると何が起こるか：スイッチをクリックすると、リレーのバイパスが促進されます。結果として、コースは短時間ながら継続します。

次に、ICがバッテリー電圧を検出します。レベルが低いため、ICは共通ロジック出力の生成を促します。結果として、リレーとトランジスタがオンになります。リレーの役割は、スイッチがオフでも回路が動作状態を維持できるよう電力を保持することです。こうしてバッテリーの充電が開始されます。

充電レベルが14Vに近づくと、ICが再び検出します。それに応じてハイロジック出力に切り替わります。応答として、トランジスタがリレーをオフにします。この時点で回路はオフになり、再度オンにするまで最大充電容量でオフのままです。

2オペアンプ使用の12V、24V / 20アンプ充電器

図8：鉛酸バッテリーの電圧レベルチェック

これが2番目のオプションです。最初のものと類似の原理で動作します。

バッテリーがないとき、回路はオフです。この段階ではリレーが接続をオフに保ちます。

今、無充電バッテリーを回路に接続するケースを考えます。回路がオンになります。次に、ICが低電位を検出し、充電プロセスの開始を促します。

ただし、この回路では2つのオペアンプがタンデムで動作します。充電中のヒステリシスプロセスを促進し、バッテリーレベルが別の低レベルに下がったときにヒステリシスプロセスを逆転させるために両方が働きます。

IC 7815を使用

図9：複数のIC

リレーやICを使わずにバッテリーを充電できます。これにはエミッタフォロワータイプの回路が必要です。これは、エミッタポテンシャルがベースポテンシャル以下の場合のみトランジスタの動作を許可することを意味します。アクションは、エミッタポテンシャルが約0.7V低いときに発生します。

IC 7815の使用は、15Vの安定化電圧を提供することです。結果として、電位差は15Vと0.7Vの差になります。したがって、15V - 0.7V = 14.3V。よって、14.3Vがバッテリーが切断され充電を停止する閾値となります。

12V 100Ah鉛酸バッテリー充電器回路

この回路もIC 78H12Aで作成できます。ただし、バッテリーに接続する前にシステム電圧に注意し、互換性を保証することが重要です。

接続時、複数のダイオードが必要です。そのうち4個は1N4007。また、その他は10アンペア以上の定格を持つことを確認してください。6A4タイプのダイオードを接続することで達成できます。

また、この回路ではヒートシンクの設置が効果的な放熱のために不可欠で、コースの効率的な動作を促進します。

IC 555鉛酸バッテリー充電器回路

図10：車のバッテリー

最後に、この形態の回路はあらゆるサイズのバッテリー充電を支援します。2つの主要な方法で接続でき、以下が含まれます：

IC 555をコントローラーICとして使用

この回路では、IC 555がコンパレータとして動作し、バッテリー充電条件の比較を促進します。電源も洗練されたものではなく、ブリッジネットワークのみが必要です。また、ダイオード定格選択時にはバッテリーの充電電流レートを考慮してください。

ダイオード定格がバッテリー充電電流レートの2倍であることを常に確認してください。また、バッテリーのAh定格が充電電流レートの10倍であることを提供しなければなりません。

IC 555電流依存バッテリー充電

図11：12V車用バッテリー

この回路をリセットラッチシステムとして接続します。最初にシステムに電力を適用すると、当初は開始せず、この時点でリレー接点を切断します。また、この時点でバッテリーが負荷です。

次に、リレーをオンにすると、回路のスイッチングを促します。その結果、電流が流れます。他のコースと同様に、リレーは風に応じてゲインをシフトします。

結論

鉛酸バッテリー充電器回路は基本的な電子システムの一つであり、すべての鉛バッテリーのバッテリーシステム充電に役立ちます。したがって、その動作原理の完全な理解のための重要な情報をすべて提供しました。

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