controlador de carga 13v

Páginas: 11 (2567 palavras) Publicado: 17 de setembro de 2014
Projeto de um Controlador de Carga de Bateria de 13,6V
I - Introdução
Este trabalho trata do projeto de um controlador de carga de bateria de automóvel (chumbo-ácido de
13,6V). Considera-se que o carregador, sem o controle como normalmente é encontrado, já esteja disponível
e que sua corrente máxima de comutação seja inferior a 10 A em 120 Vca ou 7 A em 240 Vca. Estas são as
capacidadesmáximas do relê utilizado para ligar e desligar o carregador.

II - Materiais e Métodos
O diagrama em blocos do controlador é apresentado na figura 1. Uma amostra da tensão da bateria é
monitorada continuamente por meio de um divisor resistivo. A tensão resultante é proporcional à tensão da
bateria e seu valor encontra-se próximo à tensão de referência. Um filtro passa - baixa (PB) atenua em maisde 50 vezes (em 60 Hz), o ruído de tensão existente na bateria, tais como variações da tensão devido à carga
do carregador e devido à descarga provocada pelo circuito alimentado pela bateria.
Consumo de energia
proveniente da bateria

Bateria 13,6 V
chumbo-ácido

Carregador

Rede
120 ou 240 Vca

Controlador
Tensão de
referência

Amostra da tensão da bateria
(k . Vbat, onde 0 < k< 1)

Filtro
Passa-baixa

Comparador
com histerese

Acionamento
com relê

Figura 1 – Diagrama em blocos do controlador de carga de bateria juntamente com o equipamento conectado
à bateria, o carregador e a rede elétrica.

Tanto a tensão de referência como a tensão de amostra, proveniente da bateria, através do filtro, são
comparadas. Quando a tensão da bateria for inferior a tensãomínima desejável (VBatMín), o comparador
envia um sinal ao circuito de acionamento do relê, que por sua vez, conecta o carregador no circuito,
carregando a bateria. Uma amostra da saída do comparador é realimentada, positivamente, para a entrada que
contem a tensão de referência. Este fato satisfaz duas necessidades; garante uma comutação livre de
transientes indesejáveis (bouncing) e alteraa tensão na entrada de referência para um valor tal que, quando a
tensão da bateria alcança o seu valor máximo desejável (VBatMáx), ocorre a comutação na saída do
comparador e o carregador é desconectado. Enquanto o controlador estiver funcionando o ciclo se repetirá,
mantendo a bateria com carga apropriada. O diagrama lógico, mostrado na figura 2, contém informação sobre
o funcionamento dosistema. Observar que, se a tensão de bateria estiver entre VBatMáx e VBatMín, o
carregador continuará ligado se ele já estava antes, e continuará desligado também se ele já estava antes. Há
uma informação memorizada na saída do comparador, que determina o estado do carregador.

1

VBat >= VBatMáx

Carregador ligado

Carregador desligado

VBat =< VBatMín
VBat < VBatMáx

VBat >VBatMín

Condição

Estado

Figura 2 – Diagrama lógico do funcionamento do sistema. Dentro dos retângulos tem-se a condição da
tensão da bateria (entrada) em relação aos valores limites. Os outros dois blocos contêm informação do
estado do carregador, se ligado ou desligado.
Cálculo do circuito do comparador
Conforme exposto, o comparador terá que possuir histerese. Um circuito básico quesatisfaz esta
necessidade é apresentado na figura 3, juntamente com suas formas de onda. Supondo-se que o carregador
-

esteja ligado, a tensão da bateria (VBat) vai aumentando, o que implica em que e também aumente (tempo <
-

+

ta). Quando a tensão da bateria alcançar a tensão máxima (VBatMáx), e alcança e Máx e o comparador
+
+
comuta de VoMáx para VoMín (tempo = ta). A tensão e Máx vaipara e Mín. A partir deste instante o
-

carregador é desligado e a tensão da bateria começa a diminuir. A tensão e diminui até que alcance a tensão
+
e Mín, quando então o comparador comuta e Vo vai de VoMín vai para VoMáx (tempo = tb). O ciclo se repete
enquanto o sistema estiver ligado. Na realidade, a tensão de referência VREF é proveniente da polarização de
-

um diodo zener,...
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