Thiết kế và chế tạo máy sạc xung cho ắc quy

Sơ đồ nguyên lý của mạch điều khiển

− Thực hiện bảo vệ nếu ắc-quy bị kết nối ngược cực với nguồn sạc:. gắn ngược cực thì sẽ có âm thanh cảnh báo phát ra, nếu ấn nút start thì quá trình sạc không thể bắt đầu. c) Khối phát âm nhạc. d) Khối bảo vệ và điều khiển. VCCGND CV TRG. VCC GND CV. TRG THR DSCHG R2. e) Khối tạo dao động. Ta cần tạo điện áp chuẩn vì: để biết ắc-quy đã đầy hay chưa, ta cần phải so sánh giá trị điện áp của ắc-quy với một giá trị ổn định cho trước nào đó. Nếu đấu nối ắc-quy đúng cực với máy sạc, không có dòng điện chạy từ chân 1 sang chân 2 của ISO1, Q6 ngưng dẫn, không có âm báo được phát ra.

Hai bộ cổng NAND còn lại có tác dụng tạo mạch dao động tần số 2Hz để ngắt quãng tiếng beep, tránh gây ra sự khó chịu cho người sử dụng. Khi ắc-quy đầy thì Q5 nằm trong khối điều khiển và bảo vệ được kích dẫn, qua đó Q7 cũng được kích dẫn tạo đường xả cho tụ. Cụ thể, khi Q3 dẫn thì đèn màu xanh sẽ sáng lên báo trạng thái đang nạp, khi Q5 dẫn sẽ có đèn đỏ sáng lên báo máy sạc không sạc ắc- quy.

Điều này có nghĩa là: chỉ khi nào điện áp ắc-quy ở mức ≥13,6V thì chân 1 mới luôn luôn ở mức trở kháng cao, nếu không thì sẽ có thời điểm chân 1 là GND để khởi động cho U2 để tạo mức cao ở ngừ ra nếu U2 khụng bị reset. Cộng thêm với việc ắc-quy chưa đầy (lỳc đú chõn 2 ở mức thấp) thỡ U2 sẽ tạo ra mức cao ở ngừ ra, U1 vỡ thế cũng được phộp hoạt động, quỏ trỡnh nạp được bắt đầu. Trong thời gian ở mức thấp này, nếu điện áp ắc-quy vẫn lớn hơn 13,6V thì sau khoảng một thời gian vài giây (thời gian này tuỳ thuộc vào biến trở R36), tụ C1 sẽ xả điện làm điện áp chân 11 thấp hơn 1,1V nên U2 bị reset dẫn đến U1 cũng bị reset, Q1 ngưng dẫn hoàn toàn, quá trình sạc kết thúc.

− Khi tín hiệu mức cao đưa đến chân reset của U2 thì cũng kích dẫn Q3, một đèn có màu xanh kết nối với J21 được kích dẫn, báo hiệu có ắc-quy đang được sạc.

Yêu cầu của đề tài

• Khối chuyển đổi công suất [1]
• Tính toán, lựa chọn thông số cho cầu chì

− Dch: là tỉ số giữa thời gian lưới điện cung cấp năng lượng cho tụ cùng mạch phía sau và thời gian tụ phải một mình cung cấp điện cho mạch phía sau. Khối chuyển đổi công suất có nhiệm vụ chuyển từ điện áp DC cao áp còn nhiều nhấp nhụ gợn súng sang điện ỏp DC thấp ỏp ổn định ở ngừ ra. − Cuộn dây sơ cấp có chiều dài trên 1m, để có thể hoạt động được liên tục mà không tăng nhiệt quá mức, ta chọn mật độ dòng điện là DP=3A/mm2.

Mỗi người lại có cách thiết kế riêng, dùng những họ IC điều khiển khác nhau, điện áp ngừ ra lại khỏc nhau tuỳ theo yờu cầu của mỗi người. Từ một lừi nhựa để quấn dõy (cũn gọi là nũng), ta băng một lớp băng keo chuyên dùng để chống xước lớp dây trong cùng; điều này là cần thiết vì bề mặt lừi nhựa tiếp xỳc với dõy đồng cú thể khụng thật bằng phẳng, nú cú thể gõy xước lớp cách điện của dây đồng. Có thể thấy được qua những điểm chấm của biến áp, khi một trong hai MOSFET mở, cực D của MOSFET đối diện chịu ít nhất gấp hai lần điện áp cung.

Vì các xung nhọn điện áp điện cảm rò tỉ lệ thuận với di/dt, do đó một MOSFET có thời gian tắt dòng điện nhanh hơn rất nhiều so với một transistor lượng cực sẽ có xung rò điện áp lớn hơn rất nhiều. Ta phải chọn công suất danh định của điện trở lớn hơn hoặc bằng hai lần công suất toả nhiệt của nó [3], do đó chọn R30 và R33 là điện trở 2W. Từ giá trị tính được, ứng dụng vào thực tế thì nhóm thực hiện thấy rằng cuộn dây có giá trị L=20μH sẽ tốt hơn cho mạch nên giá trị này được chọn.

Khi thực hiện đề tài này, nhóm thực hiện đã quyết định làm cầu chì cho ngừ vào và ngừ ra mạch nguồn xung chớnh từ đường in, kiểu thiết kế này hay được sử dụng trong các thiết bị điện tử trong công nghiệp. Tuy nhiên, để đảm bảo tính vững chắc cho đường mạch, nhóm thiết kế đó quyết định chọn đường mạch cú kớch thước 0,4mm làm cầu chỡ ngừ vào. Sau khi hoàn tất việc tính toán, lựa chọn thông số cho các linh kiện, nhóm nghiên cứu đã tiến hành vẽ mạch in trên phần mềm ORCAD.

Tính toán, lựa chọn linh kiện và thi công cho mạch điều khiển 1. Khối bảo vệ và điều khiển

• Khối tạo dao động

Qua thực nghiệm, ta thấy rằng với tần số phân đoạn dòng nạp trên 35Hz thì kim đồng hồ ampere kế dao động với biên độ khá nhỏ, thuận lợi cho quá trình giám sát dòng nạp. Khi ắc-quy gần đầy, thời gian ngưng dẫn của Q1 khi phân đoạn dòng nạp không đủ để ắc-quy giảm điện áp đủ thấp để chân 2 bị ép xuống mức thấp. Trong thiết kế, ta muốn thời gian ở mức cao này là khoảng 10 phút khi chân 2 đã hoàn toàn không bị ép xuống mức thấp nữa.

Để tạo ra âm beep ngắt quãng với tần số thích hợp do đề tài đặt ra là khoảng 2Hz, ta sẽ phải tính giá trị R30 và C12. Do nguồn điện từ biến áp đi ra phải qua IC ổn áp 7812 để nuôi cho các IC mạch điều khiển. IC 7812 có tính năng bảo vệ ngắn mạch nên không cần cầu chì ở ngừ ra của biến ỏp ở mạch điều khiển.

Một số hình ảnh tổng quan về máy sạc xung được thiết kế

Mặc dù được trình bày không dài, như đó chính là những nét tinh tuý nhất mà nhóm thực hiện có được sau một thời gian nghiên cứu. Có thể nói, chương 2 chính là sự mô tả chi tiết nhất con đường dẫn đến thành công của đề tài.

Đối với ắc-quy 5Ah của hãng Xinwei

Thời gian sạc đầy: 3 giờ 20 phút Ghi chú: đây là ắc-quy mới sử dụng được hai tháng.

Đối với ắc-quy 7,2Ah của hãng Panasonic

− Khởi động quá trình sạc bằng nút start, chu trình sạc và kiểm tra điện áp ắc- quy sẽ diễn ra tự động. Khi ắc-quy đầy, máy sẽ tự tắt nguồn sạc và phát ra một đoạn nhạc trong 30s. − Có khả năng điều chỉnh vô cấp dòng sạc cho ắc-quy, dòng sạc cũng được hiển thị qua ampere kế, thuận tiện cho việc giám sát của người sử dụng.

− Có đèn báo chế độ hoạt động của máy sạc: đang sạc ắc-quy (đèn xanh) hoặc ngưng sạc (đèn đỏ). − Cú khả năng bảo vệ ngắn mạch ngừ ra của mỏy sạc, trỏnh hư hỏng cho mỏy. − Có tính năng nhận biết khi ắc-quy bị mất kết nối với máy sạc và ngừng chu trình sạc.

Với những tính năng này, có thể nói để tài đã hoàn thành các mục tiêu được đề ra khi thiết kế.