Mạch bảo vệ Xả ắc quy

0
290

Mạch bảo vệ Xả ắc quy : Bài viết này giới thiệu khái niệm xả quá mức trong pin. Xả quá mức có khả năng phá hủy pin mà bạn sử dụng trong các dự án từ nguồn điện liên tục đến ô tô được điều khiển từ xa. Hãy cùng khám phá các thuật ngữ quan trọng, cách các loại pin khác nhau phản ứng với quá trình xả quá mức và một mạch đơn giản có thể bảo vệ các dự án sử dụng pin của bạn không bị trục trặc.

Xả ắc quy là gì?

Xả ắc quy quá mức – thường được gọi là phóng điện quá mức – xảy ra trong pin khi pin đã được xả hết công suất. Khi pin được sạc, nó bao gồm năng lượng được lưu trữ và khi nó được phóng điện, bạn đang đảo ngược quá trình sạc và sử dụng năng lượng tiềm năng được lưu trữ để điều khiển các bộ phận điện. Mỗi pin đều có một điểm cắt; điểm này là điện áp tại đó pin đã được xả hoàn toàn. Các nhà sản xuất đôi khi chỉ định điện áp cắt cho các tốc độ phóng điện khác nhau.

Điện áp cắt rất nhạy cảm với tốc độ phóng điện. Nếu ắc quy có tốc độ phóng điện cao, nó sẽ có điện áp cắt thấp hơn và ngược lại. Ngoài ra, điện áp cắt của pin nhạy cảm với nhiệt độ hoạt động.

Khi xả quá mức, lượng điện phóng ra thực sự lớn gấp 1,5 đến 2 lần dung lượng của pin. Vì vậy, khi pin bị phóng điện quá mức, rất khó sạc lại vì điện trở bên trong của tế bào đã tăng lên. Tất cả những loại pin này đều có giá khá cao, vì vậy người dùng cần lưu ý xả quá mức để bảo vệ tải và pin.

Độ xả quá mức

Một thuật ngữ khác đáng được nhắc lại ở đây là độ xả quá mức. Độ xả quá mức là phần trăm điện năng của pin đã được xả so với dung lượng tổng thể của pin. Nếu dung lượng đầy của pin là 15kWh và bạn xả 12kWh thì độ sâu xả là 96%.

Khi pin kiềm bị xả sâu, chúng dễ bị rò rỉ. Các nguyên nhân là do tải hoặc tự phóng. Tự phóng điện là hiện tượng điện thế tích trữ của pin bị giảm do các phản ứng hóa học bên trong làm giảm thời hạn sử dụng. Do đó, việc xả quá mức là điều nên tránh, vì nó có thể gây hại cho chính tải và pin.

Nhưng một số loại pin được thiết kế để xả sâu thường xuyên và những loại pin này được gọi là pin chu kỳ sâu. Những loại pin này thường xuyên xả sâu khi sử dụng hầu hết dung lượng của chúng. Đối với pin axit-chì chu kỳ sâu, độ sâu xả là 50%. Các loại ắc quy này được sử dụng trong UPS, tín hiệu giao thông, các ứng dụng từ xa và các ứng dụng lưu trữ điện ngoài lưới.

Mạch bảo vệ Xả ắc quy

Để bảo vệ xả quá mức, chúng ta cần xác định điện áp cắt của ắc quy. Sau đó, chúng ta cần thiết kế một mạch, trong đó, khi pin đạt đến mức điện áp cắt, một công tắc ngắt tải khỏi pin. Để xác định điện áp cắt, chúng tôi sẽ chọn một diode Zener. Một điốt Zener trong điều kiện phân cực ngược sẽ hoạt động như một mạch hở khi cực âm của nó được đặt điện áp thấp hơn điện áp đánh thủng. Khi điện áp catốt cao hơn điện áp đánh thủng, nó bắt đầu dẫn điện.

Chúng ta sẽ sử dụng một diode Zener có điện áp Zener bằng điện áp cắt của pin. Khi điện áp pin giảm xuống dưới điện áp cắt, điốt Zener sẽ cắt sự dẫn điện và cản trở dòng điện cơ bản của bóng bán dẫn NPN, do đó ngắt pin khỏi tải.

 Mạch bảo vệ Xả ắc quy

Sơ đồ mạch điện cho mạch bảo vệ xả quá mức.

Để chọn giá trị của điện trở chuỗi diode Zener, hãy sử dụng phương trình này:

 Mạch bảo vệ Xả ắc quy
Ở đâu:

  • Va = Điện áp nguồn
  • Vb = Điện áp Zener
  • Trong đó Iz = PzVz
  • Pz = Công suất tiêu tán tối đa của diode Zener
  • Vz = điện áp Zener

Mạch bảo vệ cho ắc quy 12V

Ắc quy 12V được các nhà sản xuất sử dụng rộng rãi trong các dự án DIY, cung cấp năng lượng mặt trời,… Để bảo vệ tải và ắc quy không bị phóng điện quá mức, chúng tôi sẽ chế tạo mạch bảo vệ cho ắc quy 12V.

Chúng tôi sẽ sử dụng một mạch tương tự, nhưng thay đổi điện trở và làm cho nó biến đổi cho phạm vi hoạt động mong muốn. Khi điện áp dưới 8V ở đây, sẽ không có sự dẫn truyền qua diode và không có điện áp cơ bản ngắt hiệu quả pin khỏi tải.

 Mạch bảo vệ Xả ắc quy

Sơ đồ mạch điện cho mạch bảo vệ acquy 12V.

IC được sử dụng để bảo vệ 

Có hai IC có sẵn rất thích hợp cho ứng dụng này. IC giúp công việc của chúng ta dễ dàng hơn khi chúng ta xử lý một mạch điện phức tạp và phải điều chỉnh nguồn cho tải. Thay vì nhiều mạch khác nhau, chúng ta có thể sử dụng một IC duy nhất. Một vi mạch duy nhất có thể giám sát cũng như kiểm soát dòng điện.

LTC2960 – Mạch bảo vệ Xả ắc quy

IC LTC2960 là một màn hình điện áp cao, hai đầu vào phù hợp với các ứng dụng pin nhiều cell. IC giám sát điện áp đầu vào liên tục và khi điện áp thấp, chân RST tăng cao, cho biết điện áp pin thấp. 

 Mạch bảo vệ Xả ắc quy

Bảo vệ quá mức sử dụng LTC2960.

Người dùng có thể cung cấp đầu vào không đảo ngược cũng như đảo ngược cho IC. IC này được sử dụng rộng rãi để giám sát, điều khiển và bảo vệ nguồn điện trong thiết bị chạy bằng pin di động và các hệ thống khác.

LT1495 – Mạch bảo vệ Xả ắc quy

Một IC khác được sử dụng rộng rãi cho ứng dụng của chúng tôi là LT1495. Nó là một op-amp công suất thấp có thể hoạt động ở dòng điện cung cấp cực thấp. Nó thường được sử dụng trong nguồn cung cấp 3V, 5V và + – 15V. Nó cũng cung cấp khả năng bảo vệ ngược lại pin lên đến 18V. Nó có thể điều chỉnh một dải điện áp rộng từ 2,2V đến 36V. Ưu điểm chính của việc sử dụng LT1495 là một mạch bảo vệ khác yêu cầu dòng điện cao, trong khi một mạch do IC này thực hiện có dòng điện nhỏ hơn 4,5uA.

 Mạch bảo vệ Xả ắc quy

Mạch bảo vệ quá dòng sử dụng LT1495.

Lưu ý: Mạch trên sẽ cắt tải ở 3V.

Cách Sạc Pin khi nó bị Xả quá mức

Khi pin bị xả quá mức, điện trở bên trong tăng lên. Nó phóng điện gấp 1,5 đến 2 lần dung lượng của pin nên rất khó để sạc lại chúng. Trước hết, bạn nên kiểm tra mức điện áp hiện tại của pin, mức điện áp này thấp hơn mức điện áp cắt.

Hãy lấy một ví dụ về pin Li-Po 4,2V được sử dụng rộng rãi khi điện áp đạt dưới 3,7V thì điện trở bên trong của pin bị hỏng. Thiệt hại trở nên đáng kể dưới 3.0V. Việc sạc những viên pin này mất rất nhiều thời gian.

Để sạc, bộ sạc thông minh là một yêu cầu bắt buộc. Ban đầu, đối với 0-3V của pin, hãy sạc ở tốc độ sạc 1/20 C. Không để pin không cần giám sát và thường xuyên chạm vào pin và kiểm tra xem pin có nóng không. Nếu vậy, hãy giảm mức phí. Khi pin được sạc ở mức 3.0V, hãy tăng tốc độ sạc lên tỷ lệ 1/10 C và sau 3.7V, bạn có thể sạc pin ở tốc độ 1 / 2C cao hơn cho đến 4.2V.

Quy trình này gần như giống nhau đối với hầu hết các loại pin. Người ta cần sạc rất chậm và sau đó tăng dần tốc độ sạc. Pin sau đó có thể được sử dụng cho các ứng dụng. Tuy nhiên sau khi restore, bạn cũng cần để ý xem pin có bị xì hơi hoặc nóng lên nhiều không, nếu có thì không thể restore được nữa.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here