Şarj devresi tasarlarken gerekli hesaplamalar nelerdir

[alp_caner]

slm öncelikle.ben 5v 800ma çıkışa sahip,tam dalga doğrulta yapacağım,şebekedeki dalgalanmalardan minimum düzeyde etkilenecek kaliteli bi filtre ve regüle devresine sahip batarya şarj devresi yapmak istiyorum.Fakat tasarım konusunda acemiyim,bunun için gerekli olan devre hesaplamalarını nasıl yapacağımı pek bilmiyorum.yardımcı olabilirseniz çok sevinirim değerli ustalarım abilerim ve arkadaşlarım.şimdiden hepinize çok teşekkür ederim.

 

[karaapak]

Herzaman önerdiğim megep kaynaklarından biri; http://hbogm.meb.gov.tr/modulerprogramlar/kursprogramlari/bilisim/moduller/guckaynagi.pdf Sac kutusuna kadar bir güç kaynağı nasıl yapılır anlatımı mevcut.

 

[alp_caner]

sayın karaapak.öncelikle yardımıcı olduğunuz için teşekkür ederim.linkteki modülüde indirdim,inceledim.fakat hesaplamalara falan değinilmemiş.acaba devrede kullanılan elemanlar ohm kanunundan mı yola çıkarak seçiliyo?biraz daha detayla yardımcı olabilirseniz çok sevinirim sayın karaapak ve konuyu görüntüleyen tüm herkesten yardımlarınızı bekliyorum iyi günler iyi çalışmalar.

 

[karaapak]

DC şönt regülatör, DC seri regülatör, konularına bakın aradığınız cevaplar var. Aslında konuyu tam olarak anlamak için temel elektronik bilgisi şart ama bunu öğrenmekte zaman istiyor, sizin durumunuzu bilmiyorum, transistör bağlantı şekilllerine göre formül ve hesaplarını çıkarabilmek, zener diyot ile ilgili birşeyler bilmek lazım, ben yine güzel bir kaynak bulursam buraya yazarım, birkaç ingilizce kaynakta vardı benim baktığım onlarıda bulabilirsem eklerim.

 

[binbaşı]

slm öncelikle.ben 5v 800ma çıkışa sahip,tam dalga doğrulta yapacağım,şebekedeki dalgalanmalardan minimum düzeyde etkilenecek kaliteli bi filtre ve regüle devresine sahip batarya şarj devresi yapmak istiyorum.Fakat tasarım konusunda acemiyim,bunun için gerekli olan devre hesaplamalarını nasıl yapacağımı pek bilmiyorum.yardımcı olabilirseniz çok sevinirim değerli ustalarım abilerim ve arkadaşlarım.şimdiden hepinize çok teşekkür ederim.

Sabit akım ve sabit gerilimli bir güç kaynağı tasarımını en sondan en başa doğru kademelerle hesaplayarak yaparsınız.78XX serisi regülatör tam 5 volt ve iyi bir soğutmayla 1000 mA kadar akımı kolayca verebilir.(Örneğin aşağıdaki şekildeki 1 amperi soğutmayla da net verir) Bunu bilerek ve en baştan da seçerek hareket ediyoruz.

En sondan başlıyoruz demiştik;regüle entegresi çıkışındaki güç hesabı; P=V*I=5*0.8 P=4 watt.dır. Ama bu 4 watt.lık net güç çıkışıdır.İşin içine tüm kayıpları almanız gerekecektir.Lm 7805 regüle entegresine 78XX'lerin genel bir karekteristiği olarak 5+3=8 volt yani 3-4 volt dc. kadar da fazlasını vermemiz en uygunu olacaktır.

Sondan başa doğru gitmemiz sürüyor.8-9 volt dc.'yi peki nasıl elde edeceğiz? 4 adet diyot veya hazır bir köprü diyotla bunu elde edebiliriz.Güç kaynağının 7805'in girişteki beslemesini,bir trafodan köprü diyotlu doğrultma ile elde edeceğiz.Bu trafo 220 volt ac./9 volt ac. çıkışlı bir trafo olacaktır.Güç çıkışta net 4 watt. idi,kayıplar işin içine girerse (Doğrultmada,7805'in soğutmasında) girişte net 4 watt girmesi kafi değildir.%50 fazlasını düşünelim.4 watt.*1.5=6 watt. olur.7805'den önce biz 6 watt. net bir gücü verelim.

Trafoda %100 verimli değildir,güç faktörü yüzünden kayıbı vardır,bunu da düşünüp ac. akımdaki seçilip de alınacak net gücünü artırarak hesaplamamız lazım.Güç faktörünü (Cos fi)'yi 0.85 olarak düşük bir değer olarak bu hesabımızda düşünüp aldık.Hesaplayalım o zaman; 6 watt./0.85=7.05 VA çıktı.Biz 7 VA'lık 220/9 volt ac/ac minyatür bir trafo alırsak lm 7805'in çıkışında 800mA'i net olarak elde edebilir miyiz bir bakalım.

P=V*I'dan I=P/V (Dc.de akım hesabı)
I=6/9 I=0.66 amper çıktı,ama bize net olarak 0.8 amper (800 mA) gereklidir.Nerede hata yaptık? 7805' e girişte standart bir ac trafo ararken,voltu 9 volt seçtik ama,trafo prensibini "Volt artarken amper de düşmüş olur"'u burada biraz unuttuk,akım sabit çıkacak diye düşünüp hesap yapmaya çalıştık.Yeniden bir hesap yapmamız gerekiyor.

P=9 volt*0.8 amper= 7.2 watt. gücümüz 7805'den önce mutlaka trafo çıkışından doğrultulup 7805'e girmeye hazır olmalıdır.O zaman trafo seçimi de biraz daha değişecektir.

7.2 watt./0.85=8.47 VA trafo gücü seçilmelidir.Küsuratı bulamazsak yuvarlatıp 9 VA 220/9 ac/ac trafo seçersek eğer çıkışta net 800 mA' i 7805'in içindeki kayıplarla yine de elde edemeyiz.Bu akımı net ve garantili almak için trafo çıkış akımını 2 misli artıralım.

P=9 volt*1.6 amper=14.4 watt.
Trafo seçimi : 14.4 watt./0.85=16.9 VA çıktı.

Yuvarlatırsak 17 VA'yı seçmemiz uygundur.220/9 volt,17 VA'lık ac/ac bir trafoyu, net 800 mA akım çıkışı ve 5 volt dc.çıkışı olacak sabit gerilim ve akımlı regüleli şarj devremiz için kesin olarak da seçiyoruz.En sondan en başa olan kademeli hesabımız böylece sona erdi.Geriye malzemeleri tek tek satın alıp lehimle montajını yapmaya kaldı diyebiliriz böylece.

* Köprü diyot için 4*1N4007 (200 volt,1 amperlik) kullanabilirsiniz.
* Devreden 400mA den fazla akım alacağınız için 7805'e mutlaka bir soğutucu bağlamalısınız.
* C1=470 mF elektrolitik,C2,C3=100 nF kutupsuz kondansatördür.
* 1 amperden düşük değerlerde (1 amper de dahil) 470 mF,sonraki her 1 amper için 1000 mF arttırarak elektrolitik kond.filtre işlemi için seçilebilir.
* 100 nF kutupsuz kondansatörü her 1 amper değeri için 1 tane artırarak alabilirsiniz.Ancak amper değeri ne olursa olsun 78XX serisinin hem girişinde,hem de çıkışında seçilen çıkış amper gücünden muaf olarak iki adet mutlaka 78XX' li her devrede şablon olarak kullanılacaktır.

Not:Şekildeki devre 1000 mA'lik (1 A) net çıkış içindir.Yalnızca prensip olarak devre şeması şeklinde bundan faydalandık.Kolay gelsin.Şekil ve malzeme seçimi başka bir siteden alıntıdır.

Not:Trafo güç faktörü 0.85 olarak oldukça da düşük değerli göz önüne alınmıştır.Gerçekte trafoların güç faktörü çok daha yüksektir.Bu değeri iyice bilerek hesaplarımızı da ona göre yapacağız.

Kaynak:7805 li 5V güç kaynağı | Elektronik Hobi

 

[alp_caner]

sayın binbaşı yardımınız için çok teşekkür ederim. gerçekten tam istediğim bilgiler ama 4 watt.*1.5=6 watt kısmındaki 1.5 in nereden geldiğini şu trafo prensibini falan tam anlayamadım bide şu formülleri bi sırsaıyla belirtebilirmisiniz.bide bişey sormak istiyorum bazı şarj devrelerinde gördüğüm transistörler ve dirençler var,vermiş olduğunuz devre 7805 olduğu için onlar içerisinde mevcut ama böyle entegrelerin olmadığı devrelerde bu hesaplamalar nasıl oluyor acaba.

 

[MAIN_LOOP]

hangi tip batarya şarj edecek bir devre arıyorsunuz. lithium-ion , lithium-polymer , ni-mh , ni-cd

 

[binbaşı]

sayın binbaşı yardımınız için çok teşekkür ederim. gerçekten tam istediğim bilgiler ama 4 watt.*1.5=6 watt kısmındaki 1.5 in nereden geldiğini şu trafo prensibini falan tam anlayamadım bide şu formülleri bi sırsaıyla belirtebilirmisiniz.bide bişey sormak istiyorum bazı şarj devrelerinde gördüğüm transistörler ve dirençler var,vermiş olduğunuz devre 7805 olduğu için onlar içerisinde mevcut ama böyle entegrelerin olmadığı devrelerde bu hesaplamalar nasıl oluyor acaba.

Merhaba."1.5" katsayısı yani çıkış gücünü %50 arttırma durumu,bu sonuca ulaşmak için bizim kendi yaptığımız bir deneme-yanılma egzersizi idi. %50 arttırmak işe yaramadı zaten yeterli akımı da bize sağlamadı,%100 yani 2 misli artırdık en sonunda bildiğiniz gibi.Bu kesin bir hesap değil de,bizim yaptığımız deneme-yanılmalardı sadece.

Tafo prensibinden de şu kesdedilmişti. N=sarım sayısı, I=akım şiddeti ve V=voltaj ise trafolarda ; V1/V2=I2/I1=N1/N2 ibi voltajın sarım sayısıyla doğru,akım şiddeti ile ters olan bir orantısı vardır.Denklemde voltaj artarsa ayni trafo nüvesinde akımın azalacağı,akım azalırsa voltajın tersine artacağı görülüyor.Prensip dediğim de bu denklemden ibaretti.

Güç kaynağı yaparken ohm. kanunu R=V/I, güç formülü P=V*I den faydalanırız.Entegre olmayıp da transistörlü zener diyotlu bir güç kaynağıysa ya kesin transistörün kayıplarını,diğer kayıpları özel olarak hesaplar veya kestirme bir hesapla bizim trafo gücünü seçerken besleme akım şiddetini 2 katına çıkarmamız gibi bir besleme değeri arttırımına gidebiliriz.Yani entegre devre veya transistör,zenerli sistem de olsa,kayıplar hep mevcuttur ve hep bir miktar da bir fazlalık payı bırakıp çıkışta net akım*volt oranını yakalamaya çalışırız. Trafo seçerken VA'lı değer olarak hep ele alınır.Çünkü watt.lı değer volt ve amperin direk çarpımıyla bulunan watt.değeridir dc.li devrelerde.Reaktif güçle beraber ac. devresinde düşünülen trafo kayıplarını gözeterek bunu büyütme işlemine tabi tutatız.

Net güç=Trafo gücü * Cos fi'den Trafo gücü (Ac.deki)=Net güç (P) / Cos fi olur.

Trafo ac. beslemesi ile regüle devresi arasına kısa devrede bir koruma olarak konulacak bir cam sigortanın eriyip devreyi kesmesi ohm. kanunu ile olmuş oluyor.Bu kanuna göre,yani I=V/R deklemine göre,bir kısa devrede V= 9 volt ac. ve R değeri de seçtiğimiz trafo amperi olan 1.6 amperde eriyecek incelikteki bir cam sigortadan seçilirse, I=9/R denklemine göre R değerinin (Sigorta telinin direncidir.) iyice küçülmesi,bu devreden geçen akımın (I) ters orantıda daha fazla artmasını sağlar ve neticede bu cam sigorta teli de,bir kısa devrede eriyerek regüle devremizi yanmaktan bütünüyle korumuş olur.

Burada şarj edeceğiniz pil türü de çok önemlidir bu arada.Sabit akım ve sabit gerilimle (Kapasitenin 1/10'u kadar akımla) şarj edeceğiniz şarj olabilen batarya türleri,nikel-kadmiyum akü,pil veya kurşun-asitli, sulu/kuru batarya türleridir.Sn.Main_Loop çok güzel değinmişler zaten bu konuya.Lityum-iyon,lityum-polimer bataryalarda çok farklı türden çok özel şarjlı regüle sistemleri vardır.Bunlarda,direk sizin yaptığınız bu sabit şarj cihazını kullanamazsınız.Genellikle bu türler 3 aşamada şarj yapar.İlk aşamada,orta aşamada %99'u tam olarak şarj olur,geriye kalan 3.aşamada,daha uzun sürede ise,bu kalan %1'lik kısım %100'e tamamlanır,yani şarj işlemleri biraz daha karmaşıktır.Kolay gelsin.

 

[alp_caner]

sayın main loop ve sayın binbaşı ben bu şarj devresini lithium-ion batarya için düşünmüştüm fakat bunların 3 aşamada şarj olduğu bilgisine sahip değildim,yeni bişey daha öğrenmiş oldum.sayın binbaşı anlatımınız için çok teşekkür ederim,ohm kanunu,güç formülü ve net güç formülünü kullanıyoruz devre tasarımınada sondan başa doğru başlıyoruz ve kayıpları kesinlikle göz önünde bulundurup çıkışta 2 kat artırıyoruz.tasarım bu şekilde doğru anladıysam.gerçekten çok teşekkür ederim.iyi günler iyi çalışmalar.

 

[binbaşı]

sayın main loop ve sayın binbaşı ben bu şarj devresini lithium-ion batarya için düşünmüştüm fakat bunların 3 aşamada şarj olduğu bilgisine sahip değildim,yeni bişey daha öğrenmiş oldum.sayın binbaşı anlatımınız için çok teşekkür ederim,ohm kanunu,güç formülü ve net güç formülünü kullanıyoruz devre tasarımınada sondan başa doğru başlıyoruz ve kayıpları kesinlikle göz önünde bulundurup çıkışta 2 kat artırıyoruz.tasarım bu şekilde doğru anladıysam.gerçekten çok teşekkür ederim.iyi günler iyi çalışmalar.

Evet,güç kaynağı tasarımı sizin anladığınız şekliyledir.Bir de,li-ion pillerin şarjıyla ilgili bilginin tamamını ayrıca bir alıntı şeklinde aşağıda size veriyorum.Bu daha detaylısıdır.

Şarj ( Doldurma ) : Ni-Cd ve Ni-MH pillerinin sarjında, tam sarj durumuna ulastıktan sonra piller tampon ( trickle ) sarj akımı ile devamlı olarak sarj edilebildigi halde Li-ion pillerinde benzeri bir durum söz konusu degildir. Bir Li-ion pilinin sarjı esnasında pil geriliminin 4.20V ± 50mV ‘a ulastıgı anda sarj islemine kesinlikle son verilmelidir. Sarj cihazının arızalanması durumunda ise koruyucu devre devreye girerek bu andan sonra herhangi bir akım akmasını önlemelidir. Li-ion pilleri – I/U – metodu olarak adlandırılan teknik ile sarj edilirler. Bu teknikte, örnegin 700mAh kapasiteye sahip bir pil önce pil gerilimi 4.2V’a ulasıncaya kadar 700mA sabit akım ile ( takriben 1 saat ) daha sonra 4.2V sarj gerilimini 2 saat süreyle sabit tutup akımı sürekli azaltarak sarj edilebilir. Bu durumda, Li-ion pillerinin sarjı için müsaade edilen 0°C ile 45°C sıcaklık sınırları içerisinde, pil ilk 1 saat içerisinde takriben %80 kapasiteye, 2 saat içerisinde %99 kapasiteye ve 3 saat içerisinde %100 kapasiteye ulasır. Bu sartlardaki sarj islemini piyasada Ni-Cd ve Ni-MH pilleri için bulunan sarj cihazları ile saglamak mümkün degildir. Bu nedenle Li-ion pillerinin sarjı özel olarak bu is için tasarımlanmıs cihazlarla yapılmalıdır.

Alıntıdır.Asıl kaynak linki:Şarj Olabilen Piller ve Genel Özellikleri

Kolay gelsin.