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无线电电子与电气工程百科全书 业余无线电练习中的密封铅酸电池。 无线电电子电气工程百科全书
1. 先做姜饼，然后是鞭子…… 密封铅酸电池 (SLA) 是最实惠的二次（可充电）电源。 在当前经济形势下，买得起，首先是指电压为6V、12V、容量为1～1.5Ah的标准电池有售，其次是指6常绿立方的电池。 您可以购买 XNUMX 至 XNUMX Wh 标称容量。 较小的数字对应于小型电池，较大的数字对应于大型电池。 还有什么好处呢？ 自放电相对较慢（室温下每月不超过5%容量），浅放电循环条件下相对耐用。 缺乏“记忆”（镍镉电池的特性）。 允许在待机模式下持续“浮动”充电（这就是汽车电池的工作原理）。 与湿式铅酸电池相比，密封电池自然受益于操作安全（无有害烟雾，任何位置操作都可以）。 然而，密封电池对充电条件的要求较低，更难以通过无知的充电来杀死它。 事实上，选择凝胶电解质是为了使电池永远不会充满电（从化学家的角度来看）。 因此，在再充电期间不会发生气体释放，因为根本没有再充电。 这并不意味着您可以忘记充电模式的控制。 这是被禁止的。 稍后会详细介绍这一点。 有什么缺点？ 首先，比容量低 - 每千克质量 25..35 Wh，或每升体积 60..100 Wh。 其次，在深度放电循环以及高电流系统放电期间，电池寿命会显着缩短。 第三，电压和内阻对循环深度的显着依赖性。 2.关于过早衰老 术语：在实践中习惯上指定 放电强度 以无量纲“C 单位”的形式。 1C（one-tse）在数值上等于直流放电20小时时的电池容量。 完全放电定义为室温下每个电池放电至 1.8V（即 5.4V 和 10.8V 电池放电至 6 和 12V）。 1.8V 的值是根据经验确定的下限，当以 0.05C 的电流放电到低于该值时，电池就会开始不可逆的过早老化。 因此，如果实验确定某电池要在20小时内从充满电状态（每节2.1-2.3V）放电到每节1.8V，需要150mA的放电电流，则标称容量电池的容量设置为 3.0 A*h (=0.15A * 20h)。 该电池的 1C 电流强度对应于 3A 放电电流，2C 对应于 6A 放电电流，依此类推。 如果放电限制在达到指定的最小电压（同样为 10.8V），那么 1C 电流下的实际电容将比标称电容大约减半（见图）。 但高放电强度（1C及以上）下不可逆老化的阈值却相反显着降低——最高可达8V。
电池反复放电至低于虚线的电压会导致电池故障。 实际上，SLA 以两种模式运行：缓冲模式和循环模式。 在缓冲模式下，电池始终连接到充电器。 如果电网中有电压，则充电后，电池长期处于最终充电电压的作用下。 流过电池的低电流可以补偿电池的自放电，并使电池始终保持充满电的状态。 如果发生断电，电池会向与其连接的负载放电。 缓冲操作模式是直流和交流不间断电源系统的典型操作模式，广泛用于计算机、通信和连续生产。 还有 - 汽车正常使用期间的汽车电池。 在循环操作中，电池被充电，然后与充电器断开。 电池根据需要放电。 循环操作模式用于操作各种便携式或可运输设备：电灯、通信设备、测量仪器。 电池制造商通常会在技术特性列表中注明特定电池的预期工作模式。 因此，如果您决定用电池为电子管放大器中的灯丝供电，那么这就是循环模式（知道您一生都在说散文真是太好了……）。 但这是否意味着您可以简单地将电池放电至允许的最大值 灯 5.7V还是11.4V？ 事实上，即使这种模式明显比放电到“紧急”5.4或10.8V更安全，但如果电池选择不当，也会导致足够深度的放电循环，从而缩短其使用寿命。. 循环深度 放电量定义为实际输送到负载的安时数与放电至不可逆老化阈值对应的安时数之比。 仅当放电强度为 0.05C 时，分母中的安培小时才与额定容量一致。 实际上，标称容量被用作分母（特别是因为恒定放电电流只不过是理想的近似值）。
循环的深度（如果从一个循环到另一个循环重复）决定了电池的寿命。 在 100% 循环深度下，SLA 使用寿命不会超过 200-300 次循环。 作为参考，液体电解质汽车电池很少能承受超过 20 次的深度循环。 在 30% 循环深度时，它们的数量增加了三倍。 著名的Optima以100次“零”循环保证生存（作者已经第四年拥有这样的电池了，但从未出现过一次深度“零”循环……）。 3.现实生活中的例子 现在我们来数一下。 放大器的每个通道包含一对6C4C灯（6V，2A）。 必须确保两次充电之间的最短运行时间为 8 小时。 在这种情况下，电压不应低于5.7V（根据灯规格），循环深度不应超过50%。 根据最后一个要求，每个通道的电池容量至少为 32Ah (= 2A * 8h / 50%)。 这种电池的放电倍率是0.06C（=32A*h/2）。 从图中可以看出，8小时后其电压将降至仅12.0-12.2V。 有货！ 但仅限于使用新电池。 如果你不忘记按时充电，那么经过大约500次循环（日常享受一年半）后，8小时内电压就会下降到同样的5.7V，或者更糟...一定要设置电压不足时自动关闭！ 顺便说一下，32A*h 很接近汽车电池的容量（50-65A*h）。 因此，对于 2A 及更高的电流，免维护汽车电池是一个完全合理（就价格而言）的替代方案。 他们存在环境和安全问题。 另一方面，如果大型电池不适合设计，那么您可以完全安全地并联多个较小的电池（最好但不一定是同一系列、同一制造商、从运行开始就相同的“年龄”） 。 或者尝试使用缓冲（待机）模式持续充电，而不需要任何自动化？ 拨动开关向上 - 电池已放电，灯正在播放，拨动开关向下 - 正在充电，灯......与电池断开！ 正常充电模式是每罐2.4-2.5V的恒压充电，6V电池端子处将有高达7.5V的电压 - 灯不会持续很长时间（特别是如果阳极电源关闭）。 在缓冲操作期间，电池寿命高度依赖于温度。 对电池最有利的温度被认为是15-20摄氏度的温度。 温度升高 10 度会使电池寿命缩短一半。 该图显示了电池的资源对温度的典型依赖性，预计资源寿命为 5-7 年。 总结 - 不要将电池与灯、奔腾等放在同一个盒子中。 热的物体。 您问-汽车的引擎盖下怎么样……首先，汽车电池是专门为较宽的温度范围而设计的，其次，电池的热容量很高，不容易加热。甚至在引擎盖下。
在上面的例子中，白炽电池每天循环50%的使用寿命为一年半。 是否可以做得更多？ 在固定式电池的实际运行条件下，需要考虑到大量测试放电情况下电池寿命的降低。 对于5年期电池，如果平均每天放电3%或每周完全放电一次，实际寿命不会超过30年。 4. 详细了解收费 小（不高于75%）放电深度的最佳电池充电模式是恒流充电 电压。 不同制造商给出的值略有不同，普遍接受的电压是循环充电时每节电池 2.4V（14.4V 电池为 12V）。 在缓冲模式下，电压可以更低，每节电池 2.3V。 当给完全放电的电池充电时，该模式会导致初始电流过载，因此使用电流和电压组合限制模式。 通常称为IU充电模式。 放电后的电池首先用直流电充电，其数值（以安培为单位）不超过标称电池容量（以安培小时为单位）的 0.1-0.3。 例如，容量为100A*h的电池，充电电流不应超过10-30安培。 当电池充电时，电池两端的电压会增加（在恒定电流下）。 当电池上的电压达到最终充电电压后，充电电流开始减小，保持电压不变。 20 摄氏度时的最终充电电压为每个电池单元 2.25-2.3 伏。 对于标称电压为12V（6节电池）的电池，最终充电电压为13.5-13.8V，2.2度时电压可达2.25-40V。 使用这种充电电压的温度补偿可以使电池在2.35摄氏度下的寿命增加2.4%。 要将耗尽的电池充满电，建议充电 24 小时。 如果在循环操作的情况下需要更快（8-10小时内）的电池充电，则最终充电电压增加至2.4-2.48 V/el（20摄氏度时），并且充电时间必须根据充电前电池的剩余电量。 以下是 Fiamm GS 电池的类似说明示例（来源 - slt.ru）： 恒压充电器 在电池充电的初始阶段施加较大的电流。 当电池电压达到设定水平时，充电器从恒流模式切换到恒压模式。 在此阶段，充电电流开始减小至最小充电电流水平，称为浮充电流。表中给出的值作为标准值。 恒压充电充电器的标准电气值
注： 对于循环模式下使用的电池，建议使用传感器或定时器，当达到预设电压值时可以中断充电过程，如果电池在以下温度下充电，则必须考虑温度系数。温度低于+100+30 或以上0С 增压充电系统（仅限循环电池）对电池进行升压充电时，需要使用配备温度补偿单元和热熔断器的装置，以防止电池在低温下充电不足或在高温下过热。 电池加速充电模式的电量标准值见表：
注： 电池必须安装恒温器或热熔断器，或者必须使用定时器及时停止充电过程。 容量大于 10 Ah 的电池的最大初始充电电流必须符合以下比率： I = C 最大值 注意最后一段。 他值得。 特别是如果许多电池被装在通风不良的盒子里，即使正常（非加速）充电也可能会过热，虽然不是灾难性的，但仍然会缩短电池的寿命。 5.简易充电器（慢充IU） 对于小型电池充电，最方便的是 LM117、LM 196、LM317 系列（142EN12、1151EN1、1157EN1）IC 上的典型电路。 来源 - “线性电源的微电路”，M，Dodeka，1998 年，第 97、122 页等）。
限流阈值由R4设定（考虑微电路的允许电流和功耗）。 实际上，当特定类型电池的电源直接内置于设备中时 - 不需要电流限制调节，可以通过将此功能转移到设备的输出电阻来完全消除电流限制电路（T2）。电源滤波器。 在高电流下，使用具有直通 N-MIS 的分立稳定器或由集成稳定器控制的复合 npn 晶体管会更方便。 MIS（相对较高的阈值电压）在低功率存储器件中的不便可以通过增加主（单）电源的电压来解决，在大功率存储器件中（见图）则通过倍压器来解决。
稳压分压器（IC1）的额定值是针对6V电池的，滤波电容和稳流电阻（T2）的额定值是针对充电电流不超过2.5A的，这足以满足容量高达10A的电池的需要。至 15-9 A*h。 变压器输出电压5V xx，电流2A。 T11 基极-发射极电路中的可切换分流器设置充电电流限制。 二极管 D10 - 电流至少为 10A 的肖特基二极管 - 可防止电池反接。 该设置归结为将稳定电压设置为 6 欧姆 (R5) 等效负载并选择分流器 RXNUMX。 6、车内负电压源 用于为分频器等提供动力。 通过直接耦合运算放大器上的器件，可以提供简单的脉冲负电压源。 或者更好的是，一块电池。 好多了！ 但这个电池不应该是 12 伏，而是 6 伏。 让我解释。 最有可能的是，当发动机运转时，该电池几乎总是提供电流。 而且只能在停车时充电。 但不可能用另一个 12V 电池给一个 12V 铅电池充电。 这甚至不是缓冲制度，而是绝食抗议。 您需要一台产生 14V 电压的发电机，但在哪里可以买到，在停车场……
为了给电流消耗为 20mA 的分频器供电，一块 6V、1.2Ah 的电池（比一包香烟大一点的大小）就足够了。 充电模式 IU（200mA，7.2V）。 当 REMOTE 信号关闭时，电池不断地从板载网络充电（负极到地，正极到稳定器输出 - 光耦合器的状态如图所示）。 当 REMOTE 信号打开时，电池将正极连接至接地，负极连接至负载（运算放大器电源总线）。 充电电流受电阻器 R3 限制为 75 mA。 在此模式下，充满电的 Fiamm 10121 电池在室温下需要从板载网络消耗大约 15mA 的电流。 当与板载网络断开连接时，R7-T1 链会阻止电池向 R5-R6 分压器放电（当然，假设 REM IN 已移除并且电池负载已断开）。 通过 REMOTE 总线的电流消耗为 20mA。 定时器 D1-C1-R1-IC1-IC2-FU1 将 REM IN 信号传输到输出的时间延迟 2 秒。 电阻R0仅用于定时器电容放电；在实际电路中可以取消它或用带LED的指示电路代替。 二极管 D1-3 - 任意一个用于直流 1A。 光耦合器 KR293KP9A、KR293KP3A 可以替换为电流至少为 200mA（293KP 带字母 A）的任何 MIS 光耦合器。 在一种情况下，当使用带有“反相”开关的 KR293KP9A 光耦合器切换电池时，我在切换过程中没有观察到任何直通电流；当更换为其他光耦合器时，应确保没有任何直通电流。 保险丝FU1、FU2为自恢复保险丝，工作电流为200mA。 在 -6V 电源输出端的电源滤波器中，您应该将自己的电容限制在最小，以免在开关期间使光耦合器过载；顺便说一下，它们会给电池的输出电阻增加 10 欧姆）。 293 系列不适用于安培电流！ 这是针对“成人”继电器的。 这是下一个项目的主题 - 全电池供电的 DAC...但现在还为时过早... 出版： klausmobile.narod.ru
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