8 Amper 12 Volt akü şarj devresi

[guclusat]

8 Amper 12V Kurşun-Asit Akü Şarj Devresi (Otomatik / Tampon Şarjlı)​

Özellikle son yıllarda Ni-Cd, Ni-MH ve Li-ion pillerin kullanımı iyice yaygınlaşmış olsa da; yüksek sığalı (Ah) olmaları ve buna karşılık ucuz birer akım kaynağı teşkil etmeleri sebebiyle Kurşun-Asit akümülatörlerin kullanımı halen yoğun bir şekilde devam etmektedir.

Kurşun-Asit akümülatörler, tekniğine uygun olarak şarj edildiklerinde çok uzun yıllar performansını kaybetmeden serviste kalabilirler. 12V Kurşun-Asit bir akünün sağlıklı dolabilmesi için 3 aşamalı bir şarj grafiği izlenmelidir:

1. Aşama (Derin Deşarj Kurtarma): Akü gerilimi 10V civarına gelinceye kadar şarj akımı sınırlandırılır. Bu sınırlama; akünün asit kaynatmasını (ortama asit buharı yaymasını) önler ve kimyasal tepkime hızını düşürerek pozitif kurşun plakaların dökülmesini engeller.
2. Aşama (Ana Şarj): Akü gerilimi 10.44V seviyesini geçtikten sonra (hücre başına 1.74V), gerilim 14.4V’a ulaşıncaya kadar akü toplam kapasitesinin (sığasının) 1/10'u kadar bir akımla (Örn: 80Ah akü için 8 Amper) şarj edilmelidir. Bu aşama yaklaşık 5-6 saat sürer.
3. Aşama (Tampon / Floating Şarj): Gerilim 14.4V’a ulaştığında akü tam olarak şarj olmuştur. Bu noktadan sonra akünün iç direncinin iyice azalması sebebiyle kendi kendini boşaltmasını (self-discharge) engellemek amacıyla "Tampon Şarj" moduna geçilir ve çok küçük bir akımla şarj sürdürülür. Bu aşamada şarj gerilimi kesinlikle 16.44V seviyesini geçmemelidir.

Devrenin Çalışma Mantığı​

• Tamamen Boşalmış Akü Bağlandığında: T1 transistörü kesimdedir, uA741 (IC1) op-amp çıkışı sıfırdır. T2 ve paralel bağlı güç transistörleri (T3, T4, T5) üzerinden akacak ilk akımı P1 trimpotu belirler. Bu akım, akü sığasının 1/20'sinden büyük olmamalıdır.
• Normal Şarj Süreci (10V - 14V Arası): D3 zener diyotu üzerinden T1 transistörü tetiklenir ve iletime geçer. Bu esnada IC1 çıkışı halen sıfırdır. Şarj akımını P1 ve P2 trimpotları birlikte belirler.
• Tam Şarj ve Tampon Moduna Geçiş: Akü gerilimi yükseldikçe, P3 ayarlı direnci üzerinden IC1'in (+) girişine gelen gerilim, D1 zener diyotunun 6.8V'luk referans değerini geçtiği an IC1 çıkış verir. 1 MOhm'luk geri besleme direnci sayesinde op-amp 6.8V civarında bir salınım (osilasyon) yapmaya başlar. Bu anda T1 tekrar kesime gider, şarj akımı düşer ve aküyü korumak adına akımı sadece P1'in değeri belirler (Tampon şarj modu).

Kırmızı Bölge: Paralel Güç Transistörleri (T3, T4, T5) Ne İşe Yarar?​

Şemada kırmızı çerçeve içine alınan bölüm, devrenin "Akım Akıtıcı / Güç" katıdır.

• Devrede tek bir MJ2955 (TO-3 kılıf) transistör kullanılsaydı, 8 Amperlik yüksek şarj akımı altında aşırı ısınarak kısa sürede yanardı.
• Burada 3 adet MJ2955 transistör paralel bağlanarak yük paylaştırılmıştır.
• Transistörlerin emiter hatlarına bağlanan 0.22 Ohm 5W taş dirençler, transistörlerin üzerlerinden eşit miktarda akım geçmesini (akım dengelenmesini) sağlar. Böylece transistörlerden biri diğerine göre daha fazla ısınıp bozulmaz.

Devrenin Ayar Prosedürü​

Devrenin çıkışına (artı kutbuna) seri olarak 0-10A ölçüm yapabilen bir ampermetre bağlayınız.

1. Tampon Şarj Ayarı: Tamamen dolu (14.4V) bir aküyü devre çıkışına bağlayın ve devreyi çalıştırın. P3 trimpotunu sağa-sola çevirerek IC1 (741) entegresinin çıkışının salınıma geçmesini sağlayın. Ardından P1 trimpotunu ayarlayarak, ampermetrede akü kapasitesinin 1/20'si kadar (Örn: 60Ah akü için ~3A veya daha altı) bir koruma akımı görün.
2. Ana Şarj Ayarı: Aküyü deşarj ederek gerilimini 11V'un altına indirin ve tekrar devreye bağlayın. Bu durumda P2 trimpotunu ayarlayarak akü sığasının 1/10'u kadar (Örn: 80Ah akü için 8 Amper) şarj akımını sabitleyin.
3. Yüksek Voltaj Koruması: Akü dolduğunda şarj geriliminin 16.44V sınırını geçtiğini görürseniz, P3 trimpotunu hafifçe sıkarak devrenin çıkış akımını kesmesini sağlayın.

Kullanılacak Malzemeler ve Teknik Önemli Notlar​

• Transformatör (Trafo): 220V AC / 16V AC - En az 150 Watt (Yaklaşık 10 Amper) gücünde olmalıdır.
• Köprü Diyot: KBPC3510 (35 Amper / 1000V) metal kasa köprü diyot tercih edilmelidir.
• Güç Transistörleri: 3 adet MJ2955 ve sürücü olarak 1 adet BD242C kullanılmalıdır.
• Soğutucu Grubu: Köprü diyot, BD242C ve MJ2955 transistörleri kesinlikle en az 20 cm boyunda, çift kanatlı, alüminyum bir soğutucuya monte edilmelidir. Transistörlerin arkasına mika izolatör ve termal macun konularak soğutucudan elektriksel olarak yalıtılması şarttır.
• Ters Bağlantı Koruması: Çıkışta kullanılan 16 Amperlik hızlı güç diyotu (D4), akü kutup başlarının ters bağlanması durumunda devrenin ve transistörlerin havaya uçmasını engelleyen hayati bir koruma elemanıdır.

 

[timpati]

Mesaj ekleneneli 9 yıl olmuş, belki başkasının da işine yarar diye yazayım.
Kırmızı çerçeve içine alınan yerdeki transistörler soğutucuya bağlanacağı için, kullandığınız soğutucunun tipine bağlı olarak aralarındaki mesafe ve yüzey farkı olacaktır. Dolayısıyla, siz transistörleri mekanik olarak nasıl monte ederseniz edin, toplamda 3 dış kabloyla bu bloğu karta gireceksiniz. Kablolardan biri, transistörlerin ortak bazlarına, ıkıncisi ortak kollektör ucuna gidecek ve sonuncusuna ise herbir transistörün emetör uçlarından çıkmış birer 0.22 ohmluk (5W gücünde olmalı) dirençlerin boşta kalan uçlarının birleşme noktasına gidecek. Şemadan görüldüğü gibi, bu kablolar karta, demin anlattığım sırayla, bazlardan gelen uç T2'nin yani BD242 transistörünün emetör ucuna, kollektörlerden gelen çıkışa (veya T2'nin kollektörüne) ve güç transistörinin emetör dirençlerinden gelen son kablo ise köprünün artı ucuna bağlanacak.