从 Peltier 元件为电池充电。方案、说明

通过珀耳帖元件为电池充电。无线电电子电气工程百科全书

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基于珀耳帖元件的热电发生器的输出电压取决于温度条件和负载。在所提出的设计中，该电压转换器的工作模式自动维持为铅酸电池充电所需的电压，以使发电机始终提供最大可能的功率。这使您可以从发电机获得最大量的能量并将其存储在电池中。

众所周知，为了在外电路中获得最大的能量，需要发电机的负载电阻与其内阻相等，而珀耳帖元件的后者取决于工作条件。由于为加热大量元件并从中散热提供相同的条件是有问题的，因此解决办法是将它们的整个集合分成具有大致相同特性和热条件的单独组。在这种情况下，为每个组单独提供最佳负载。根据这一原理，我们构建了所考虑的设备，该设备由在公共负载（可充电电池）上运行的两个相同通道组成。

主要技术参数

转换通道数.......2
通道输入的最小电压，V ....... 3
通道输入的最大电压，V .......12
最大发电机电流，A .... 5
最大输出电压，V.......14
转换频率，kHz ...... 80
效率（输入电压 9 V、电流 1 A 时），%，不小于....... 80
睡眠模式下电池的电流消耗，mA.......0,4

该装置的方案如图1所示。 1. 热电发电机G2和G1连接到两个相同转换通道的输入端。每个通道都是基于存储电感器L2（L3）和强大的场效应晶体管VT4（VT1）的升压脉冲电压转换器，由脉宽调制控制。 DD88 微处理器 (ATmega20-XNUMXAU) 控制转换器的操作。本文所附的 TERMPR.hex 文件中的代码必须加载到其闪存中。微控制器的配置按照表进行编程，其中数字的值以颜色突出显示，与微电路制造商设置的值不同。

米。 1（点击放大）

类别	比较。	类别	比较。
RSTDISBL	1	CKDIV8	1
德温	1	输出	1
斯皮恩	0	被测单元1	1
威登	0	被测单元0	0
欧洲储蓄银行	1	CKSEL3	0
身体水平2	0	CKSEL2	0
身体水平1	1	CKSEL1	1
身体水平0	0	CKSEL0	0

上图。图2示出了装置工作周期内一个通道热电发生器输出电压变化图。不考虑时间轴上的刻度。循环从转换器在时间 t 暂停开始₀，之后发电机电压升至怠速电压U_xx，在瞬态过程结束时，微控制器在时间 t 内进行测量_修订。在时间 t₁ 微控制器打开转换器，并分几个阶段改变控制它的脉冲持续时间，每次测量发电机的电压。

在脉冲持续时间再次发生变化后，发电机电压进入以 U = 0,5U 附近为中心的区域_xx （在这种情况下，这是时刻 t₄）。这对应于发电机上的最佳负载，因此转换器继续以设定的脉冲宽度运行，直到由于条件的变化发电机电压超出 ΔU 区域。然后重复该过程。

从 Peltier 电池为电池充电
图。 2

这就是 GB1 电池的充电方式。当电池电压达到约14V时，充电电流减小以防止过度充电。设备进入电池电压稳定模式。

微控制器DD1既可以通过集成稳定器DA1从电池GB1供电，也可以通过晶体管VT1和VT2上的电流稳定器从热发电机G5和G6供电。由于这种电源结构，即使在没有电池的情况下，端子上也有电压用于连接电池。至少一台热发电机工作就足够了。

如果两个热发电机的电压均降至最小值以下，则 DD1 微控制器在关闭晶体管 VT7 和 VT8 并从而关闭稳定器 DA1 后进入睡眠模式。在这种情况下，电池（如果已连接）的电流消耗会减少至 0,4 mA。

一旦至少一台发电机的电压变得高于最小值（大约 3V），微控制器就会“唤醒”，打开 DA1 稳定器并控制转换器，如上所述。如果发电机无功电压超过电池电压，则电池通过VD7或VD8二极管直接充电，无法设置最佳负载模式。因此，热发电机的最大电压受到限制。

LED HL1-HL3分别用于指示设备的包含以及发电机G1和G2的电压转换器的操作。针对热发电机过热提供警报 - HA1 声音发射器发出声音信号且 LED 闪烁。

每台发电机的温度由热开关SK1和SK2控制，响应温度为+120℃ ^оC. 最常见和最便宜的 Peltier 元件可以在高达 +138 的温度下运行 ^оC. 如果使用高温元件，则需要使用其他热敏开关或干脆放弃它们。

该装置的印刷电路板图如图3所示。 4、以及其上元素的放置 - 如图所示。 2014. 制造该设备所需的许多部件都可以在计算机上不必要的主板上找到。例如，ARM70N 场效应晶体管用于电压转换器，为华硕主板上的处理器和内存供电。 FET STB3NF1,5LL 也能正常工作。对这些晶体管的主要要求是阈值电压不高于1V（最好是XNUMXV）。使用具有较高阈值电压的器件会导致其过度发热，或者转换器根本无法工作，因为晶体管不会在可用电压下打开。

从 Peltier 电池为电池充电
图。 3

从 Peltier 电池为电池充电
图。 4

扼流圈 L1 和 L2 也由主板上的扼流圈制成。他们使用的磁路是尺寸为 15x8x6 毫米的铁氧体环。它们缠绕在直径为 15 毫米的电线上 1 匝。

可以使用其他肖特基二极管代替二极管 VS80SQ040 和 BAS86，分别为 40 V、10 A 和 40 V、0,1 A。

微控制器程序可以从ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/06/tempr.zip下载

作者：S. Tkachuk

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