DD221040A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CHARGING BATTERIES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Laden von Batterien, die eine Konstantstromladung gewaehrleistet und beim Erreichen des vorgegebenen temperaturkompensierten Spannungsgrenzwertes wahlweise den Ladestrom senkt oder abschaltet. Erfindungsgemaess besteht die Schaltungsanordnung aus zwei Operationsverstaerkern, die mit Leuchtdioden als Referenz- und Anzeigeelementen und Widerstaenden zur Schaltung verbunden sind.The invention relates to a circuit arrangement for charging batteries, which ensures a constant current charge and selectively lowers the charging current or switches off when reaching the predetermined temperature-compensated voltage limit. According to the invention, the circuit arrangement consists of two operational amplifiers, which are connected to light emitting diodes as reference and display elements and resistors to the circuit.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Laden von Batterien mit konstantem Strom bis zum Erreichen eines vorgegebenen Spannungsgrenzwertes.The invention relates to a circuit arrangement for charging batteries with a constant current until reaching a predetermined voltage limit.
Es sind nach den DD-WP 99892 und DE-OS 2165215 Schaltungsanordnungen zum Laden von Batterien bekannt, bei denen durch eine aus diskreten Bauelementen aufgebaute Schaltung nach dem Erreichen eines vorgegebenen Spannungsgrenzwertes die weitere Ladung mit konstanter Spannung erfolgt.There are known according to DD-WP 99892 and DE-OS 2165215 circuit arrangements for charging batteries, in which by a circuit constructed of discrete components after reaching a predetermined voltage limit, the further charge is carried out with a constant voltage.
Der Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnungen besteht in der Verwendung von Rückstromdioden als notwendigen Bestandteilen der Schaltungen. Da die Flußspannung dieser Rückstromdioden stromabhängig ist, kann der vorgegebene Spannungsgrenzwert nicht exakt konstant gehalten werden. Die damit mögliche geringe Überladung kann beispielsweise bei gasdichten Pb-Batterien bereits zu einem Ausbauchen des Batteriegehäuses führen.The disadvantage of these known circuit arrangements is the use of reverse current diodes as necessary components of the circuits. Since the forward voltage of these reverse current diodes is current-dependent, the predetermined voltage limit value can not be kept exactly constant. The thus possible low overload can already lead to bulging of the battery case, for example, in gas-tight Pb batteries.
Es ist weiterhin nach der DE-OS 2992894 eine Schaltungsanordnung zum Laden von Batterien bekannt, bei der mit großem schaltungstechnischem Aufwand die Referenzspannung für die Abschaltspannung aus der Speisespannung genommen und nach dem Erreichen des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes der Ladestrom selbsttätig abgeschaltet wird.It is also known from DE-OS 2992894 a circuit arrangement for charging batteries, in which taken with great circuit complexity, the reference voltage for the switch-off voltage from the supply voltage and automatically switched off after reaching the predetermined voltage limit of the charging current.
Mit dieser bekannten Schaltungsanordnung ist aber keine Konstantstromladung erreichbar; sie ist deshalb für die Schneiladung von Batterien vorgesehen.With this known circuit arrangement but no constant current charge can be achieved; It is therefore intended for the snow load of batteries.
Es sind nach den DE-OS 2934302,3020959 und 3106171 auch bereits Schaltungsanordnungen zum Laden von Batterien bekannt, bei denen die Referenzspannung ebenfalls speisespannungsabhängig ist und eine weitere Ladung mit konstantem Strom oder ein Abschalten des Ladegerätes nach dem Erreichen des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes erfolgt.There are already known according to DE-OS 2934302.3020959 and 3106171 circuit arrangements for charging batteries, in which the reference voltage is also supply voltage dependent and another charge with constant current or switching off the charger after reaching the predetermined voltage limit occurs.
Diese bekannten Schaltungsanordnungen erfordern jedoch einen hohen Bauelementeaufwand für die benötigten Baugruppen.However, these known circuit arrangements require a high component cost for the required modules.
Das Ziel der Erfindung ist es, unter Vermeidung der angeführten Nachteile beim Laden von Batterien sowohl Schäden an Batterien und Ladegerätenauszuschließen als auch den Bauelementeaufwand für die erforderliche Schaltungsanordnung zu verringern und damit Kosten einzusparen und die Betriebssicherheit beim Ladevorgang zu erhöhen. Darlegung des Wesens der ErfindungThe object of the invention is to avoid both damage to batteries and chargers while avoiding the cited disadvantages when charging batteries as well as to reduce the component cost of the required circuitry and thus save costs and increase the reliability during charging. Explanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Laden von Batterien zu entwickeln, die ein betriebssicheres automatisches Laden der Batterien gewährleistet, nach dem Erreichen eines vorgegebenen Spannungsgrenzwertes bei gleichem Schaltungsgrundaufbau entweder eine weitere Ladung mit konstanter Spannung oder ein Abschalten des Ladestromes vornimmt und damit eine ständige Verbindung des Ladegerätes mit der Batterie zuläßt sowie den jeweiligen Betriebszustand signalisiert. .The invention has for its object to develop a circuit arrangement for charging batteries, which ensures a reliable automatic charging of the batteries, after reaching a predetermined voltage limit with the same circuit basic structure either another charge with a constant voltage or switching off the charging current makes and thus a permanent connection of the charger with the battery allows and signals the respective operating condition. ,
-2- 257985 3-2- 257985 3
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst:This object is achieved according to the invention as follows:
Als Schaltungsbauelemente sind zwei Operationsverstärker, vorzugsweise als integrierter Doppeloperationsverstärker, vorgesehen. "-'' " '. ' .' ' /. · '..'· ". , ' ': ".-;'; '.. ' . As circuit components, two operational amplifiers, preferably as an integrated double operation amplifier, are provided. "- '' "'.'.''/. · '..' · "., '':".-;';'..'.
Die Eingänge des einen Operationsverstärkers sind mit einem in Reihe zur Batterie geschalteten Widerstand als Fühlwiderstand und einem Konstantspannungselement, vorzugsweise einer Leuchtdiode, verbunden. Dabei steht der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers mit der Katode der Leuchtdiode in Verbindung. Deren Anode und der eine Anschluß des Fühlwiderstandes liegen an der positiven Speisespannung. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers ist über einen weiteren Widerstand als Vorwiderstand mit dem anderen Anschluß des Fühlwiderstandes verbunden und liegt am Pluspol der Batterie. Über eine Diode als Schutzdiode liegt der Ausgang des Operationsverstärkers am Minuspol derThe inputs of an operational amplifier are connected to a resistor connected in series with the battery as a sense resistor and a constant voltage element, preferably a light emitting diode. In this case, the non-inverting input of the operational amplifier is connected to the cathode of the light-emitting diode. Their anode and one terminal of the sensing resistor are at the positive supply voltage. The inverting input of the operational amplifier is connected via a further resistor as a series resistor to the other terminal of the sensing resistor and is connected to the positive terminal of the battery. About a diode as a protective diode, the output of the operational amplifier at the negative pole of
' Batterie.- ' 1V;-" - ; V- "VV iv-v\ \: V - - " -:: - : - ."/ ' 'V-...;'.-". .;./; ' Der andere Operationsverstärker ist an einer parallel zur Batteriespannung liegenden Brückenschaltung aus linearen und nichtlinaaren Bauelementen, vorzugsweise Widerständen in einem und einem Widerstand und einem Konstantspannungselement, vorzugsweise einer Leuchtdiode, im anderen Brückenzweig angeordnet. Dabei ist der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers mit dem Mittelpunkt des einen und der invertierende Eingang, mit oder ohne zwischengeschalteten Widerstand als Vorwiderstand, mit dem Mittelpunkt des anderen Brückenzweiges verbunden.'Battery.-' 1 V; - "- ; V-" VV i v -v \: .. V - - "-. :: -: -" / '' V -...; '.- ";./' of the other operational amplifier is at a position parallel to the battery voltage bridge circuit of linear and nichtlinaaren components, preferably Resistors in one and a resistor and a constant voltage element, preferably a light emitting diode, arranged in the other bridge branch., The non-inverting input of the operational amplifier with the center of one and the inverting input, with or without an intermediate resistance as a series resistor, with the center of the other bridge branch connected.
Aus Ausgang dieses Operationsverstärkers, vorzugsweise in Reihe zu diesem, ist ein Signalgeber, vorzugsweise eine Leuchtdiode, angeschlossen.From the output of this operational amplifier, preferably in series with this, a signal generator, preferably a light emitting diode, is connected.
Die beiden Operationsverstärker sind miteinander verbunden, wobei der erste Operationsverstärker mit seinem invertierenden Eingang über die Leuchtdiode mit dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers in Verbindung steht.The two operational amplifiers are connected to one another, wherein the first operational amplifier is connected with its inverting input via the light-emitting diode to the output of the second operational amplifier.
Zwischen der Katode der Schutzdiode und dem Nullpotential ist vorzugsweise ein weiterer Widerstand angeordnet.Between the cathode of the protection diode and the zero potential, a further resistor is preferably arranged.
Zwischen der Leuchtdiode am Ausgang des zweiten Operationsverstärkers und dessen nichtinvertierendem Eingang ist vorzugsweise ebenfalls ein Widerstand angeordnet.Between the light emitting diode at the output of the second operational amplifier and its non-inverting input, a resistor is preferably also arranged.
Zwischen dem Ausgang des ersteh Operationsverstärkers und der Schutzdiode ist vorzugsweise eine LeuchtdiodeBetween the output of the first operational amplifier and the protective diode is preferably a light emitting diode
angeordnet. '; ' ; arranged. ';';
Der erfindungsgemäße Schaltungsaufbau gilt für Operationsverstärker mit npn-Endtransistoren, bei Verwendung von pnp-Endtransistoren sind die anderen Bauelemente mit umgekehrter Polarität anzuordnen.The circuit construction according to the invention applies to operational amplifiers with npn end transistors; when using pnp end transistors, the other components are to be arranged with opposite polarity.
Die Leuchtdiode am ersten Operationsverstärker wird über einen Vorwiderstand gespeist und dient zugleich als Einschaltkontrolle für das Ladegerät. Der Operationsverstärker vergleicht die Flußspannung der Leuchtdiode mit dem Spannungsabfall über dem Fühlwiderstand, durch den der Ladestrom fließt, und regelt diesen auf einen konstanten Wert.The light-emitting diode on the first operational amplifier is fed via a series resistor and also serves as switch-on control for the charger. The operational amplifier compares the forward voltage of the light emitting diode with the voltage drop across the sense resistor through which the charging current flows and regulates this to a constant value.
Der Gesamtwiderstand der Brückenschaltung ist so hoch, daß ihr Stromverbrauch in der Größenordnung des Selbstentladestromes der Batterie liegt. Die Verwendung der Leuchtdiode in der Brückenschaltung als Referenznormal ermöglicht bei Strömen um 5/u.A die Kompensation des Temperaturkoeffizienten der Gasungsspannung einer gasdichten Pb-Batterie im Bereich von -10 bis +40°C. Ihre Flußspannung von 1,2 bis 1,3 V ermöglicht die Ladung auch einzelner Pb- oder NC-The total resistance of the bridge circuit is so high that its power consumption is on the order of magnitude of the self-discharge current of the battery. The use of the light emitting diode in the bridge circuit as a reference standard allows for the compensation of the temperature coefficient of the gassing voltage of a gas-tight Pb battery in the range of -10 to + 40 ° C at currents around 5 / u.A. Their forward voltage of 1.2 to 1.3 V allows the charging of individual Pb or NC
Batteriezelleh. ' '. ' ' ' '""" :' '. V-- ' ' ' ' ' ' '.'Batteriezelleh. ''.''''""":''.V--''''' ' '.'
Übersteigt die Batteriespannung während des Ladens den vorgegebenen Spannungsgrenzwert, so schaltet der zweite Operationsverstärker die zugehörige Leuchtdiode ein. Der invertierende Eingang des ersten Operationsverstärkers wird dadurch auf Massepotential gelegt und der Ladestrom wird gesperrt.If the battery voltage exceeds the predetermined voltage limit during charging, the second operational amplifier switches on the associated LED. The inverting input of the first operational amplifier is thereby set to ground potential and the charging current is blocked.
Durch den zugeordneten weiteren Widerstand kann eine Hysterse für das Wiedereinschalten des Ladestromes eingestelltBy the associated further resistance, a hysteresis for the reconnection of the charging current can be set
werden. '. ' . ··. .' ' A :.. ·:. \ · ..- .- ' . · _ ·; ·' . 'become. '. '. ··. . ''A : .. · :. \ · ..- .- ' . · _ · ; · '. '
Per Widerstand zwischen der Katode der Schutzdiode und dem Nullpotential ermöglicht bei abgeschaltetem Ladestrom eine Erhaltüngsladung.Resistance between the cathode of the protection diode and the zero potential allows a trickle charge when the charging current is switched off.
Zur Anzeige „Ladestrom fließt" dient die Leuchtdiode zwischen dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers und der Schutzdiode.To display "charging current flows" is the LED between the output of the first operational amplifier and the protection diode.
Die Brückenschaltung wird von der Batterie selbst gespeist, dadurch ergibt sich eine von der Speisespannung weitgehend unabhängige Abschaltspannung.The bridge circuit is powered by the battery itself, this results in a largely independent of the supply voltage cut-off.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird das Ziel der Erfindung im vollen Umfang erreicht. Der Bauelementeaufwand wird gesenkt und eine wartungsfreie und.betriebssichere Ladung von Batterien gewährleistet.With the circuit arrangement according to the invention, the object of the invention is fully achieved. The component cost is lowered and ensures a maintenance-free and. Betriebssichere charge of batteries.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt das Schaltschema der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows the circuit diagram of the circuit arrangement according to the invention.
Die Schaltungsanordnung besteht für eine Batterie B aus den Operationsverstärkern OVI und OV2 mit Offen-Kollektor-Ausgängen, den Leuchtdioden D 1,D2,D4 und D 5, wobei die Leuchtdioden D1 und D4 rote GaAsP-Dioden mit einer Wellenlänge von 660 nm sind, der Schutzdiode D3 und den Widerständen R1 bis R11, wobei anstelle des Widerstandes R7 ein Thermistor angeordnet ist und mit dem Einstellregler R5 die Abschaltspannung eingestellt wird.The circuit arrangement for a battery B consists of the operational amplifiers OVI and OV2 with open-collector outputs, the light-emitting diodes D 1, D 2, D 4 and D 5, the light-emitting diodes D1 and D4 being red GaAsP diodes with a wavelength of 660 nm, the protection diode D3 and the resistors R1 to R11, wherein instead of the resistor R7, a thermistor is arranged and the adjustment voltage R5 is set, the shutdown voltage.
Bei angeschlossener Batterie B und einer Ladespannung U1 unterhalb der Abschaltspannung Ua ist bei dem Operationsverstärker 0V2 der Eingang 5 positiv gegenüber dem Eingang 4 und der Ausgang 6 ist gesperrt/Dabei arbeitet der Operationsverstärker OV1 als Konstantstromquelle und regelt UR3 = U01. Infolge der guten Konstanz der Flußspannung der roten Leuchtdiode D1 ergibt sich ein sehr stabiler Ladestrom. Die Leuchtdiode D1 signalisiert zugleich „Ladegerät eingeschaltet".With battery B connected and a charging voltage U 1 below the cut-off voltage U a , the input 5 is positive with respect to the input 4 and the output 6 is blocked by the operational amplifier 0V2. In this case, the operational amplifier OV1 operates as a constant current source and regulates U R3 = U 01 . Due to the good constancy of the forward voltage of the red LED D1 results in a very stable charging current. The LED D1 signals at the same time "charger switched on".
Die Leuchtdiode D4 arbeitet nur als Konstantspannungselement ohne Lichtabstrahlung. Die Leuchtdiode signalisiert „Ladestrom fließt", Steigt die Batteriespannung auf UL > Ua, so wird der Eingang 5 negativ gegenüber dem Eingang 4 und der Ausgang 6 des Operationsverstärkers OV2 wird leitend und sperrt über den Eingang 2 des Operationsverstärkers OV1 dessen Ausgang 8. Damit wird der Ladestrom abgeschaltet und die Leuchtdiode D5 signalisiert „Batterie geladen".The light-emitting diode D4 works only as a constant voltage element without light emission. If the battery voltage rises to U L > U a , the input 5 becomes negative with respect to the input 4 and the output 6 of the operational amplifier OV2 becomes conductive and blocks the output 8 via the input 2 of the operational amplifier OV1. Thus, the charging current is switched off and the LED D5 signals "battery charged".
Mit der Leuchtdiode D4 und dem Thermistor R7 kann der Temperaturgang der Gasungsspannung von gasdichten BleibatterienWith the light-emitting diode D4 and the thermistor R7, the temperature coefficient of the gassing voltage of gas-tight lead acid batteries
im Bereich von-10 bis+4O0C kompensiert werden.be compensated in the range of -10 to + 4O 0 C.
Ohne den Widerstand RIO wird der Ladestrom soweit abgesenkt, daß UL = Ua ständig erhalten bleibt, mit dem Widerstand R10 wird die notwendige Hysterese vom Abschalten bis zum Wiedereinschalten des Ladestromes bewirkt.Without the resistor RIO the charging current is lowered so far that U L = U a is constantly maintained, with the resistor R10, the necessary hysteresis from switching off until the power is turned on again.
Durch den Widerstand R4 wird bei abgeschaltetem Ladestrom eine Erhaltungsladung durchgeführt.Through the resistor R4, a trickle charge is carried out when the charge current is switched off.
Claims (6)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD25798583A DD221040A1 (en) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CHARGING BATTERIES |
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Publications (1)
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DD221040A1 true DD221040A1 (en) | 1985-04-10 |
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DD25798583A DD221040A1 (en) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CHARGING BATTERIES |
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DD (1) | DD221040A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3519640A1 (en) * | 1985-05-31 | 1986-12-04 | Ulo-Werk Moritz Ullmann Gmbh & Co Kg, 7340 Geislingen | Charging arrangement for accumulators |
DE10005960A1 (en) * | 2000-02-09 | 2001-08-16 | Abb Patent Gmbh | Collapsible motorized two-wheel vehicle for fitting in a motor vehicle luggage boot or rear trunk is driven by an electric motor fed by an accumulator fastened on a the vehicle. |
-
1983
- 1983-12-15 DD DD25798583A patent/DD221040A1/en unknown
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DE10005960A1 (en) * | 2000-02-09 | 2001-08-16 | Abb Patent Gmbh | Collapsible motorized two-wheel vehicle for fitting in a motor vehicle luggage boot or rear trunk is driven by an electric motor fed by an accumulator fastened on a the vehicle. |
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