Najnowsze topologie ładowarek
Jakie funkcje powinny mieć ładowarki baterii kwasowo-ołowiowych a jakie litowo-jonowych? Również superkondensatory stawiają przed ładowarkami zestaw specyficznych wymagań.
Zapraszamy na jednodniowe targi branży elektronicznej TEK.day! Zapisz się!
Ładowarka akumulatorów kwasowo-ołowiowych
Akumulator kwasowo-ołowiowy jest najstarszym istniejącym typem akumulatora, został wynaleziony przez francuskiego fizyka Gastona Planté w 1859 roku. Sto pięćdziesiąt lat później nadal jest popularny w samochodach, wózkach inwalidzkich, skuterach, rowerach elektrycznych, wózkach golfowych i systemach UPS.
Akumulator kwasowo-ołowiowy należy ładować powoli. Typowy czas ładowania wynosi od 8 do 16 godzin. Akumulator należy zawsze przechowywać w stanie naładowanym, a okresowe pełne naładowanie jest niezbędne, aby zapobiec zasiarczeniu. Powszechną praktyką jest ładowanie akumulatorów kwasowo-ołowiowych do 70% ich pojemności w 8 godzin, a kolejne 8 godzin w celu wykonania kluczowego dla ich funkcjonowania ładowania absorpcyjnego. Częściowe naładowanie jest akceptowalne pod warunkiem, że akumulator jest co jakiś czas doładowywany do pełna, co pozwoli uniknąć zasiarczenia. Pozostawienie akumulatora przez dłuższy czas w stanie naładowania podtrzymującego nie powoduje uszkodzeń.
Znalezienie idealnego napięcia ładowania ma kluczowe znaczenie. Wysokie napięcie (powyżej 2,45 V/ogniwo) zapewnia dobrą wydajność akumulatora, ale skraca jego żywotność z powodu korozji kratki na płycie dodatniej. Niski poziom napięcia prowadzi do zasiarczenia na płycie ujemnej. Zmiana temperatury także wpływa na napięcie ogniwa i zależność ta wynosi typowo -5 mV/°C (0,028 V na ogniwo na każde 10°F). Dobra ładowarka musi skompensować ten współczynnik temperaturowy, aby uniknąć przeładowania akumulatora, gdy jest gorąco lub niedoładowania, gdy jest zimno.
Przykładowo, układ MAX17702 (Rysunek 3) to kompletny sterownik ładowarki akumulatorów kwasowo-ołowiowych, zaprojektowany do pracy przy napięciu wejściowym w zakresie od 4,5 V do 60 V. Urządzenie oferuje wysoką sprawność (ponad 97%), wysokie napięcie oraz ładowanie synchroniczne pakietów akumulatorów kwasowo-ołowiowych 12 V/24 V/48 V w topologii buck. Rysunki 4a i 4b przedstawiają ich cykl ładowania i wydajność.
Rysunek 3. Wysoko napięciowy kontroler ładowarki akumulatorów kwasowo-ołowiowych.
Rysunek 4a. Cykl ładowania kwasowo-ołowiowego MAX17702.
Rysunek 4b. Sprawność ładowarki MAX17702.
Akumulator kwasowo-ołowiowy ma niską gęstość energii, przez co nie nadaje się do urządzeń przenośnych. Tutaj do gry wchodzi bateria litowa.