7/26/2019 Controlador carga de bateria

http://slidepdf.com/reader/full/controlador-carga-de-bateria 1/6

  Universidad Manuela Beltrán. Pinilla, Jhon. Controlador de carga de batería.

- Resumen — 

 

Este circuito para cargar una bateríaacu!ulador de "# voltios con la ali!entaci$n de"#%#&% '(C )corriente alterna*. El siste!a consiste de unsiste!a recti+icador de onda co!pleta.

El voltae pulsante resultante )en +or!a de !* se aplicadirecta!ente a la   batería  ue se desea cargar a trav/s deltiristor   )0C1"*. Cuando la batería o acu!ulador está bao decarga, el tiristor )0C1#* está en estado de corte )no conduce 2se co!porta co!o un circuito abierto*. Esto signi+ica ue a laco!puerta del tiristor )0C1"* le llega la corriente  )corrientecontrolada por el resistor  1"* necesaria para dispararlo.

Cuando la carga se está iniciando )la batería está baa decarga* el voltae en el cursor del potenci$!etro es ta!bi/n

 bao. Este voltae es !u2 peue3o para hacer conducir aldiodo 4ener   de "" voltios. (sí el diodo 4ener se co!portaco!o un circuito abierto 2 0C1# se !antiene en estado decorte.

 Abstract  — 5o !a6e a !etal disc bra6ing is reuired t7ocoils 7hose load current +lo7ing in a !etal such as that

 provided b2 a puntillon generate an electro!agnetic +ield thatinduces the attraction o+ other !etals, thereb2 generating the

 bra6e.

5his is veri+ied b2 e8peri!ental practice and the data records provide technolog2 that is acuired through theelectro!agnetic +ield sensors and current, this reuires +irst ane8peri!ental setup to provide the necessar2 data.

  Índice de Términos — 5iristor, 1ecti+icador controlado desilicio, recti+icador de onda co!pleta, diodo 4ener,a!perí!etro, batería.

 Keywords — Coil current, current sensor, electro!agnetis!,!otor, !ulti!eter, rotar2 !otion.

9. 9:51;<UCC9=:

El siste!a consiste de un siste!a recti+icador de onda

co!pleta )<" 2 <#*. Este voltae resultante se aplicadirecta!ente a la batería ue se desea cargar a trav/s deltiristor )0C1"*

Cuando la batería está baa de carga, el tiristor )0C1#* estáen estado de corte. Esto signi+ica ue a la puerta del tiristor )0C1"* le llega la corriente )corriente controlada por 1"*necesaria para dispararlo. Cuando la carga se está iniciando )la

 batería está baa de carga* el voltae en el cursor del potenci$!etro es ta!bi/n bao. Este voltae es !u2 peue3o para hacer conducir al diodo >ener de "" voltios. (sí el diodo>ener se co!porta co!o un circuito abierto 2 0C1# se

!antiene en estado de corte.( !edida ue la carga de la batería au!enta )el voltae de

esta au!enta*, el voltae en el cursor del potenci$!etrota!bi/n au!enta, llegando a tener un voltae su+iciente parahacer conducir al diodo >ener. Cuando el diodo >ener conduce, dispara al tiristor )0C1#* ue ahora se co!portaco!o un corto.

Estando 0C1# conduciendo se creará una divisi$n detensi$n con las resistencias 1" 2 1?, haciendo ue el voltaeen el ánodo del diodo <? sea !u2 peue3o para disparar altiristor )0C1"* 2 así se detiene el paso de corriente hacia la

 batería )deando de cargarla*. Cuando esto ocurre la bateríaestá co!pleta!ente cargada. 0i la batería se volviese adescargar el proceso se inicia auto!ática!ente. Elcondensador C, se utili4a para evitar posibles disparos nodeseados del 0C1#.

@igura ". 1epresentaci$n del circuito de Controlador de carga de batería.

99. ;BJE59';0

• <e!ostrar el +unciona!iento del circuito por !edio de lacarga de la batería.

• ;bservar co!o interviene tanto el diodo 4ener, el

recti+icador controlado de silicio en el circuito para lograr ue se cargue la batería 2 asi!is!o evitar ue sesobrecargue la !is!a.

• Establecer conceptos te$ricos ue usti+iuen el+unciona!iento del circuito.

Electr$nica (nal$gica

C;:51;A(<;1 <E C(1( <E B(5E1(

Pinilla, Jhon. honpD"%hot!ail.co!Universidad Manuela Beltrán

"D de octubre de #%"#

"

7/26/2019 Controlador carga de bateria

http://slidepdf.com/reader/full/controlador-carga-de-bateria 2/6

  Universidad Manuela Beltrán. Pinilla, Jhon. Controlador de carga de batería.

999. M(1C; 5E=19C; 

 A. SCR (Silicon Controlled Rectifier o RectificadorControlado de Silicio)

  Es un dispositivo se!iconductor biestable +or!ado por tres

uniones pn con la disposici$n pnpn. Está +or!ado por trester!inales, lla!ados Fnodo, Cátodo 2 Puerta. Aa conducci$nentre ánodo 2 cátodo es controlada por el ter!inal de puerta.Es un ele!ento unidireccional )sentido de la corriente esGnico*, con!utador casi ideal, recti+icador 2 a!pli+icador a lave4.

.@igura #. 1epresentaci$n 2 estructura básica del 0C1

(dicional!ente para entrar en conducci$n debe in2ectarseen la co!puerta una corriente !a2or ue una corriente deco!puerta !íni!a )9!in* ue es di+erente para cada re+erenciade 0C1, la aplicaci$n de la corriente de co!puerta cuando el0C1 está en directo para ue entre en conducci$n se lla!a eldisparo del 0C1. Una ve4 ue el 0C1 ha entrado enconducci$n, se !antiene así todo el tie!po ue el circuitoe8terno !antenga una corriente a trav/s del 0C1 !a2or ueuna corriente !íni!a de sosteni!iento.

Cuando la corriente del 0C1 se hace !enor ue la corrientede sosteni!iento /ste dea de conducir, a este proceso se lla!acon!utaci$n apagado.

Conmutación natural: cuando el circuito de carga por losvoltaes aplicados hace ue la corriente sea !enor ue la desosteni!iento.

@igura ?. Con!utaci$n :atural

Con!utaci$n +or4adaH Cuando se coloca un circuitoadicional ue indu4ca la con!utaci$n, ha2 tres +or!as típicasH

a. Colocar un interruptor nor!al!ente abierto en paralelo, al cerrarlo la corriente se va por elinterruptor 2 la corriente del 0C1 se vuelve ceroapagándose.

 b. Colocar un interruptor nor!al!ente cerrado en serie,al abrirlo la corriente se hace cero 2 apaga el 0C1.

c. Un circuito ue in2ecte una corriente de cátodo haciaánodo de +or!a ue la su!a de las corrientesin2ectada 2 de carga se haga !enor ue la corriente

de sosteni!iento.

@igura &. Con!utaci$n @or4ada

Cuando el voltae de ánodo a cátodo varía en el tie!po)dvdt* !u2 rápido el 0C1 puede entrar en conducci$n sincorriente de co!puerta, /sta es una situaci$n indeseada 2 se

debe de evitar pues produce estados de conducci$n nodeseados.

Aas características principales de un 0C1 sonH95!a8H Má8i!a corriente ue puede conducir )pico, 1M0 o

 pro!edio*'<!a8H Má8i!o voltae entre ánodo o cátodo )inverso o

directo en no conducci$n*.95!inH Corriente de co!puerta !íni!a para producir el

disparo.'5!a8H 'oltae co!puerta cátodo !á8i!o9hold !inH Corriente de sosteni!iento !íni!a.'@;:H 'oltae ánodo cátodo cuando está en conducci$ndvdt !a8H Má8i!a variaci$n de voltae ad!isible sin disparo

 B. Rectificador de onda completa

Este recti+icador lo pode!os ver representado en la siguiente+iguraH

@igura I. 1ecti+icador de onda co!pleta con tap central

El recti+icador de onda co!pleta utili4a a!bas !itades de laonda senoide de entrada para obtener una salida unipolar,invierte los se!iciclos negativos de la onda senoidal. En estaaplicaci$n se utili4a en el devanado central del trans+or!ador con la +inalidad de obtener dos voltaes '0 iguales, en paralelocon las dos !itades del devanado secundario con las

 polaridades indicadas. Cuando el voltae de línea de entrada,ue ali!enta al devanado pri!ario, es positivo, a!bas se3ales!arcadas co!o '0 serán positivas. En este caso <" conduce 2<# estará polari4ado inversa!ente. Aa corriente ue pasa por <"circulara por la carga 2 regresara a la derivaci$n central del

Electr$nica (nal$gica

#

7/26/2019 Controlador carga de bateria

http://slidepdf.com/reader/full/controlador-carga-de-bateria 3/6

  Universidad Manuela Beltrán. Pinilla, Jhon. Controlador de carga de batería.

secundario. El circuito se co!porta entonces co!orecti+icador de !edia onda, 2 la salida durante los se!iciclos

 positivos será id/ntica a la producida por el recti+icador de!edia onda.(hora, durante el se!iciclo negativo del voltae de (C de la

línea, los voltaes !arcados co!o '0 serán negativos.Entonces <" estará en corte 2 <# conduce. Aa corrienteconducida por <# circulara por la carga 2 regresa a laderivaci$n central. 0e deduce ue durante los se!iciclosnegativos ta!bi/n el circuito se co!porta co!o recti+icador de !edia onda, e8cepto ue ahora el diodo <# es el ueconduce. Ao !ás i!portante es ue la corriente ue circula por la carga sie!pre pasa por la !is!a direcci$n 2 el voltae ' o

será unipolar. Aa onda de salida se obtiene suponiendo ue undiodo conductor tiene una caída constante de voltae, es decir,se desprecia el e+ecto de la carga.

@igura K. 0e3al del recti+icador de onda co!pleta con tap central

C. !iodo "ener 

Es un diodo ue tiene un voltae de avalancha relativa!ente bao, !enor de "%%v. (unue puede +uncionar co!orecti+icador la !a2oría de aplicaciones se basan en hacerlo+uncionar en la 4ona de avalancha, allí el diodo conduce 2!antiene un voltae entre sus ter!inales ue es el voltae>ener )'>* o de avalancha.

@igura D. 0í!bolo del diodo >ener 

El e+ecto 4ener se basa en la aplicaci$n de tensiones inversasue originan, debido a la característica constituci$n de los!is!os, +uertes ca!pos el/ctricos ue causan la rotura de losenlaces entre los áto!os deando así electrones libres capacesde establecer la conducci$n. 0u característica es tal ue unave4 alcan4ado el valor de su tensi$n inversa no!inal 2superando la corriente a su trav/s un deter!inado valor !íni!o, la tensi$n en bornas del diodo se !antieneconstante e independiente de la corriente ue circula por /l.

@igura L. Curva característica de un diodo >ener 

5res son las características ue di+erencian a los diversosdiodos >ener entre síHa.- 5ensiones de polari4aci$n inversa, conocida co!o tensi$n4ener.- Es la tensi$n ue el 4ener va a !antener constante.

 b.- Corriente !íni!a de +unciona!iento.- 0i la corriente atrav/s del 4ener es !enor, no ha2 seguridad en ue el >ener 

!antenga constante la tensi$n en sus bornasc.- Potencia !á8i!a de disipaci$n. Puesto ue la tensi$n esconstante, nos indica el !á8i!o valor de la corriente ue

 puede soportar el >ener.Por tanto el >ener es un diodo ue al polari4arlo inversa!ente!antiene constante la tensi$n en sus bornas a un valor lla!adotensi$n de >ener, pudiendo variar la corriente ue lo atraviesaentre el !argen de valores co!prendidos entre el valor !íni!o de +unciona!iento 2 el correspondiente a la potenciade 4ener !á8i!a ue puede disipar. 0i supera!os el valor deesta corriente el 4ener se destru2e.

 !. Bater#a

0e deno!ina batería, batería el/ctrica, acu!ulador el/ctrico osi!ple!ente acu!ulador, al dispositivo ue al!acena energíael/ctrica, usando procedi!ientos electrouí!icos 2 ue

 posterior!ente la devuelve casi en su totalidad este ciclo puede repetirse por un deter!inado nG!ero de veces. 0e tratade un generador el/ctrico secundario es decir, un generador ue no puede +uncionar sin ue se le ha2a su!inistradoelectricidad previa!ente, !ediante lo ue se deno!ina

 proceso de carga.

El principio de +unciona!iento de un acu!ulador está basadoesencial!ente en un proceso reversible lla!ado reducci$n-o8idaci$n )ta!bi/n conocida co!o redo8*, un proceso en el

cual uno de los co!ponentes se o8ida )pierde electrones* 2 elotro se reduce )gana electrones* es decir, un proceso cu2osco!ponentes no resulten consu!idos ni se pierdan, sino ue!era!ente ca!bian su estado de o8idaci$n 2, ue a su ve4

 pueden retornar a su estado original en las circunstanciasadecuadas. Estas circunstancias son, en el caso de losacu!uladores, el cierre del circuito e8terno, durante el procesode descarga, 2 la aplicaci$n de una corriente, igual!entee8terna, durante la carga.1esulta ue procesos de este tipo son bastante co!unes, por e8tra3o ue pare4ca, en las relaciones entre los ele!entos

Electr$nica (nal$gica

?

7/26/2019 Controlador carga de bateria

http://slidepdf.com/reader/full/controlador-carga-de-bateria 4/6

  Universidad Manuela Beltrán. Pinilla, Jhon. Controlador de carga de batería.

uí!icos 2 la electricidad durante el procesodeno!inado electr$lisis, 2 en los generadores voltaicoso pilas. Aos investigadores del siglo 9 dedicaron nu!erososes+uer4os a observar 2 a esclarecer este +en$!eno, ue recibi$el no!bre de polari4aci$n.

Un acu!ulador es, así, un dispositivo en el ue la polari4aci$nse lleva a sus lí!ites alcan4ables, 2 consta, en general, de doselectrodos, del !is!o o de distinto !aterial, su!ergidos enun electrolito.

. 

@igura N. Constituci$n de una pila típica de 4inc-carb$n

9'. 09MUA(C9=: EPE19ME:5(A

0e ha decidido previa!ente al !ontae +ísico, establecer un!ontae en la herra!ienta Multisi!, la cual per!ite si!ularlos !ontaes para deter!inar errores tanto de !ontae co!o de

dise3o 2 así reducir posibles +allasH

@igura "%. 0i!ulaci$n del circuito en Multisi!

El auste para este circuito consiste en conectar una bateríacargada a los ter!inales del circuito 2 austar el potenci$!etro1I hasta ue, si se dispone de a!perí!etro, /ste !arcará % (2a ue no ha2 paso de corriente.

( continuaci$n presenta!os un esue!a ilustrativo del!ontae del +reno electro!agn/tico.

@igura "". Montae del circuito de controlador de carga de batería.

'. C;MP;:E:5E0 

El !ontae anterior!ente propuesto consta de los siguientesco!ponentesH

Resistores Capacitor Diodos1" &D O # C" I% Q@ 01" #:I%K& 1# &D O # Transformador 01# #:I%K&1? &D O # 5rans+ "#' &( <" ":&%%&

1& " RO Zener <# ":&%%&1I DI% O potenci$!etro

<& ":&D&" >ener ""' "

<? ":&%%&

Electr$nica (nal$gica

&

7/26/2019 Controlador carga de bateria

http://slidepdf.com/reader/full/controlador-carga-de-bateria 5/6

  Universidad Manuela Beltrán. Pinilla, Jhon. Controlador de carga de batería.

@igura "#. Curva característica del diodo ":&%%& establecida por el +abricante.

@igura "?. <iodo >ener, +ísico.

Hojas de datos 2N5064

n!ase est"ndar #$000

Cate%or&a 'roductos semiconductores discretos

(amilia )CR * +nico

)erie *

Tipo de )CR Compuerta sensi,le

-oltaje de estado inacti!o 200 -

-oltaje * Disparo de compuerta .-%t/ ."1/ 00 m-

-oltaje * stado encendido .-tm/ .m"13/ #3# -

Corriente * stado acti!o .t .'rom3// ."13/ 5#0 m

Corriente * n estado .t .R)// .m"13/ 00 m

Corriente de disparo de compuerta .%t/ .m"13/ 2007

Corriente de retención .8/ 5 m

Corriente * (uera de estado .m"13/ #07

Corriente de pico no repetiti!o 50960 H .tsm/ #0 a 60 H

Temperatura de operación *65 ;C < #25 ;C

Tipo de montaje =rificio pasante

'a>uete9ncapsulado T=*226*?$ T=*@2*? .T=*226/

'a>uete de dispositi!o de pro!eedor T=*@2*?

mpa>uetado Aranel

5abla ". Especi+icaciones del +abricante 0C1 #:I%K&

@igura "&. 0C1  #:I%K& +ísico.

'9. (PA9C(C9=:

El pro2ecto a reali4ar, de por sí es una de las tantasaplicaciones ue nos o+rece el recti+icador controlado desilicio, el cual tiene bastantes e!pleos especial!ente enauto!$viles 2 !otocicletas, 2a ue son aparatos ue reuierende una constante carga de sus baterías, su +unciona!ientoconsiste en ue los diodos <" 2 <#  establecen una se3alrecti+icada, de onda co!pleta a trav/s de 0C1, 2 de la bateríaue será cargada. Para voltaes baos de la batería, 0C1 # seencontrara en el estado de SapagadoT por los !otivos ue acontinuaci$n se e8plicaran. Con el 0C1 #  abierto, el circuitocontrolado por el 0C1 " será e8acta!ente el !is!o ue el delinterruptor estático en serie. Cuando la entrada recti+icada deonda co!pleta es lo su+iciente!ente grande para producir lacorriente de encendido reuerida de la co!puerta, controlada

 por 1 ", se encenderá 0C1 ", e iniciara la acci$n de carga de la batería. (l inicio de esta carga, el bao voltae de la bateríaocasionara un bao voltae '1  segGn lo deter!inado el circuitodivisor de voltae si!ple. El voltae '1   será a su ve4 !u2

 peue3o para lograr la cone8i$n del >ener de "" '. En elestado de apagado, el >ener es e+ectiva!ente un circuito

abierto, lo cual !antiene al 0C1 # en estado de SapagadoT dadoue la corriente de co!puerta es cero. El capacitor C "  seinclu2e para evitar ue cualuier transici$n de voltae en elcircuito accidental!ente encienda el 0C1 #. Es i!portanterecordar ue del estudio +unda!ental de análisis de circuitosue el voltae no puede ca!biar instantánea!ente en uncapacitor. <e esta +or!a 0C1.

( !edida ue la carga continGa, el voltae de la batería crecehasta ue un punto donde '1  es lo su+iciente!ente alto paraencender tanto al >ener de "" ' co!o al 0C1 #. Una ve4 el0C1 #  se dispara, la representaci$n de circuito cerrado del0C1 # dará co!o resultado un divisor de voltae deter!inado

 por 1 "  2 1 # ue !antendrá a '#  en un nivel de!asiado peue3o para encender el 0C1 " detendrá la corriente de carga.<e esta +or!a, el regulador recargara la batería cuando elvoltae caiga 2 evitara ue se sobrecargue una ve4 ue seencuentre total!ente cargada.

Electr$nica (nal$gica

I

7/26/2019 Controlador carga de bateria

http://slidepdf.com/reader/full/controlador-carga-de-bateria 6/6

  Universidad Manuela Beltrán. Pinilla, Jhon. Controlador de carga de batería.

'99. C;:CAU09;:E0

Aa co!puerta del 0C1 es polari4ada por !edio de 1? 2 <?,en el sentido de conducir la corriente sie!pre ue la tensi$n encada he!iciclo alcan4a apro8i!ada!ente "'. En la co!puerta

de este 0C1" tene!os el circuito sensor de carga, +or!ado básica!ente por un divisor de tensi$n, un diodo 4ener 2 el0C1#.

Cuando la batería presente, entre sus ter!inales, la tensi$n uecorresponde a la carga co!pleta, el diodo <& conduce 2 el0C1# es disparado. En estas condiciones, el !is!o

 práctica!ente pone a tierra la co!puerta de 0C1", i!pidiendoel disparo de este co!ponente, 2 por lo tanto, interru!piendola carga.

Este circuito no ad!ite la carga en serie o paralelo de baterías,sino sola!ente una batería por ve4.

1E@E1E:C9(0 "V 0E(10, @rancis 2 >EM(:0RW, Mar6. @ísica

Universitaria. Pearson Educaci$n, "NNN. "v#V A.B;WAE05(<, 1obert, Electr$nica, teoría de circuitos,

Editorial Prentice Xall, (3o "NND.?V A. B;WAE05(<, 1obert, <ispositivos pnpn 2 otros. Ed.

Mc ra7 Xill. "NN&&V 9nternetH )httpH777.+ree7ebs.co!+isica!ontpe*

 

Electr$nica (nal$gica

K