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controlador de carga

Controlador de carga de una batería externa USB. Un controlador de carga , regulador de carga o regulador de batería limita la velocidad a la que se añade o se extrae corriente ...

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Controlador de carga de una batería externa USB.

Un controlador de carga , regulador de carga o regulador de batería limita la velocidad a la que se añade o se extrae corriente eléctrica de las baterías para protegerlas contra sobrecargas eléctricas , sobrecargas y, posiblemente, contra sobretensiones . [ 1 ] [ 2 ] Esto evita condiciones que reducen el rendimiento o la vida útil de la batería y que pueden suponer un riesgo para la seguridad. También puede evitar la descarga completa ("descarga profunda") de una batería o realizar descargas controladas, según la tecnología de la batería, para proteger su vida útil. [ 3 ] [ 4 ] Los términos "controlador de carga" o "regulador de carga" pueden referirse a un dispositivo independiente o a un circuito de control integrado en un paquete de baterías, un dispositivo alimentado por batería o un cargador de baterías . [ 5 ]

Controladores de carga independientes

Los controladores de carga se venden a los consumidores como dispositivos independientes, a menudo junto con generadores de energía solar o eólica , para usos como vehículos recreativos , embarcaciones y sistemas de almacenamiento de baterías para hogares aislados de la red eléctrica. [ 1 ] En aplicaciones solares, los controladores de carga también pueden denominarse reguladores solares o controladores de carga solar . Algunos controladores de carga / reguladores solares tienen características adicionales, como un interruptor de desconexión por bajo voltaje (LVD), un circuito independiente que apaga la carga cuando las baterías se descargan en exceso (algunas químicas de baterías son tales que la descarga excesiva puede dañar la batería). [ 6 ]        

Un controlador de carga en serie o un regulador en serie desactiva el flujo de corriente hacia las baterías cuando están completamente cargadas. Un controlador de carga en derivación o un regulador en derivación desvía el exceso de electricidad a una carga auxiliar o en derivación, como un calentador de agua eléctrico, cuando las baterías están completamente cargadas. [ 7 ]

Los controladores de carga simples detienen la carga de una batería cuando superan un nivel de voltaje alto preestablecido y la reanudan cuando el voltaje de la batería vuelve a caer por debajo de ese nivel. Las tecnologías de modulación por ancho de pulso (PWM) y seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) son electrónicamente más sofisticadas, ya que ajustan las tasas de carga según el nivel de la batería para permitir una carga más cercana a su capacidad máxima. [ 8 ]

Un controlador de carga con capacidad MPPT libera al diseñador del sistema de la necesidad de ajustar con precisión el voltaje fotovoltaico disponible al voltaje de la batería. Se pueden lograr mejoras de eficiencia considerables, especialmente cuando el conjunto fotovoltaico se encuentra a cierta distancia de la batería. Por ejemplo, un conjunto fotovoltaico de 150 voltios conectado a un controlador de carga MPPT puede utilizarse para cargar una batería de 24 o 48 voltios. Un voltaje mayor en el conjunto fotovoltaico implica una corriente menor, por lo que el ahorro en costos de cableado puede compensar con creces el costo del controlador.

Los controladores de carga también pueden monitorear la temperatura de la batería para evitar el sobrecalentamiento. Algunos sistemas de control de carga también muestran datos, los transmiten a pantallas remotas y registran datos para realizar un seguimiento del flujo eléctrico a lo largo del tiempo.

Circuito controlador de carga integrado

Los circuitos que funcionan como controladores de regulador de carga pueden constar de varios componentes eléctricos o estar encapsulados en un único microchip, un circuito integrado (CI) generalmente llamado CI controlador de carga o CI de control de carga. [ 3 ] [ 9 ]

Los circuitos de control de carga se utilizan para dispositivos electrónicos recargables como teléfonos celulares, computadoras portátiles, reproductores de audio portátiles y fuentes de alimentación ininterrumpida, así como para sistemas de baterías más grandes que se encuentran en vehículos eléctricos y satélites espaciales en órbita [ 10 ].

protocolos de carga

Debido a las limitaciones en las corrientes que los cables de cobre pueden soportar de forma segura, se han desarrollado protocolos de carga que permiten al dispositivo final solicitar voltajes elevados para aumentar el flujo de energía sin incrementar el calor en los cables. El voltaje recibido se convierte entonces al voltaje de carga óptimo de la batería dentro del dispositivo final. [ 11 ]

Carga rápida y Pump Express

Los dos estándares más utilizados son Quick Charge de Qualcomm y Pump Express de MediaTek.

Las versiones 2014 y 2015 de Pump Express, Pump Express Plus y Pump Express Plus 2.0 se diferencian en que comunican las solicitudes de voltaje al cargador mediante señales de modulación de corriente a través de los carriles de alimentación USB principales ( VBUS ) en lugar de negociar a través de los carriles de datos USB 2.0. [ 12 ]

Pump Express Plus admite niveles de voltaje elevados de 7, 9 y 12 voltios, mientras que la especificación para Quick Charge 2.0 no incluye el nivel de 7 voltios. Se añadió un nivel de 20 voltios en una revisión denominada "clase B" de la especificación. [ 13 ] [ 14 ]

El rango de voltaje del sucesor Pump Express Plus 2.0 está entre 5 voltios y 20 voltios, con pasos de 0,5 voltios. El protocolo Quick Charge 3.0 admite niveles de voltaje más precisos con pasos de 0,2 voltios y tiene un voltaje mínimo más bajo de aproximadamente 3,3 voltios. Según PocketNow , Quick Charge 3.0 comienza en 3,2 voltios con 0,2 voltios entre cada paso y llega hasta 20 V (3,2  V, 3,4  V, 4,6  V, ..., 19,8  V, 20  V). [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] El sitio "powerbankexpert.com" afirma que el protocolo tiene un voltaje mínimo de 3,6 voltios. [ 19 ]

Oppo VOOC y Huawei SuperCharge

Oppo VOOC , también conocido como "Dash Charge" para la filial " OnePlus ", así como SuperCharge de Huawei, han adoptado un enfoque contrario al aumentar la corriente de carga. Dado que el voltaje que llega al dispositivo final coincide con el voltaje óptimo de carga de la batería, no es necesaria ninguna conversión dentro del dispositivo, lo que reduce el calor generado. Sin embargo, a diferencia de los protocolos de carga que solo elevan el voltaje, las corrientes más altas producirían más calor en los cables de cobre, lo que los haría incompatibles con los cables existentes y requeriría cables especiales de alta corriente con conductores de cobre más gruesos. [ 20 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 "Controladores de carga para sistemas autónomos" (página web), parte de Guía del consumidor sobre eficiencia energética y energías renovables , Departamento de Energía de EE. UU. Consultado el 20 de agosto de 2007.
  2. ↑ Asociación Nacional de Protección contra Incendios (2017). "Definiciones del Artículo 100" . NFPA 70 Código Eléctrico Nacional . 1 Batterymarch Park, Quincy, Massachusetts 02169: NFPA . Recuperado el 9 de octubre de 2023. Controlador de carga: equipo que controla el voltaje de CC o la corriente de CC, o ambos, y que se utiliza para cargar una batería u otro dispositivo de almacenamiento de energía.{{cite book}}: CS1 mantenimiento: ubicación ( enlace )
  3. 1 2 Copia de seguridad del archivo web: Brown, David. «Artículo técnico: Opciones de carga de baterías para productos portátiles». (Sitio web comercial). Analogic Tech, 1 de julio de 2006. Consultado el 21 de agosto de 2007.
  4. ↑ "Patente de Estados Unidos 5475294: Controlador de carga para cargador de baterías." (Sitio web) Freepatentsonline.com. Consultado el 21 de agosto de 2007.
  5. ↑ Copia de seguridad del archivo web: "Estación de observación remota, entrada n.° F2040: Resumen."Concurso de Diseño Circuit Cellar Flash Innovation 2003, vía circuitcellar.com. 2003. Consultado el 21 de agosto de 2007.
  6. ↑ "Conergy Solar-Port disponible en Energy Matters". Archivado el 27 de septiembre de 2007 en Wayback Machine (Comunicado de prensa). Recuperado el 23 de julio de 2007. Consultado el 21 de agosto de 2007.
  7. ↑ Dunlop, James P. "Baterías y control de carga en sistemas fotovoltaicos autónomos: fundamentos y aplicación". Laboratorios Nacionales Sandia, Departamento de Aplicaciones de Sistemas Fotovoltaicos, 15 de enero de 1997. Consultado el 21 de agosto de 2007.
  8. ↑ Arsad, AZ; Zuhdi, AW Mahmood; Azhar, AD; Chau, CF; Ghazali, A. (2025-03-01). "Avances en el seguimiento del punto de máxima potencia para controladores de carga solar" . Renewable and Sustainable Energy Reviews . 210 115208. doi : 10.1016/j.rser.2024.115208 . ISSN 1364-0321 . 
  9. ↑ "Controladores de carga rápida para baterías NiCd/NiMH MAX712 y MAX713." (Hoja de datos). Maxim Integrated Products. 21 de junio de 2002. Consultado el 21 de agosto de 2007.
  10. ↑ Glover, Daniel R. (Editor: Andrew J. Butrica) "SP-4217 Más allá de la ionosfera: cincuenta años de comunicación por satélite, capítulo 6: satélites de comunicaciones experimentales de la NASA, 1958-1995." Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio, División de Historia de la NASA, 1997. Consultado el 21 de agosto de 2007.
  11. ↑ "¿Cómo funciona la carga rápida? Comparación de todos los estándares | Tendencias Digitales" . Tendencias Digitales . 1 de julio de 2021. Consultado el 26 de abril de 2022 .
  12. ↑ Introducción a Mediatek Pump Express (2016)
  13. ↑ "¿Qué es Qualcomm Quick Charge?" . Power Bank Expert . 18 de enero de 2020 . Consultado el 21 de julio de 2020 .
  14. ↑ "Preguntas frecuentes sobre Qualcomm Quick Charge | Qualcomm" . www.qualcomm.com . Los adaptadores de clase A y clase B tienen una capacidad de 5, 9 y 12 voltios, respectivamente. Los adaptadores de clase B alcanzan hasta 20 voltios.
  15. ↑ Hoja de especificaciones de MediaTek Technology
  16. ↑ Pump Express Plus — Documento técnico de MediaTek Technology (abril de 2015)
  17. ↑ "Especificaciones de Quick Charge 3.0" . Qualcomm . Consultado el 17 de mayo de 2022. Voltaje máximo de entrada: 22 V.{{cite web}}: CS1 maint: servicio de archivado obsoleto ( enlace )
  18. ↑ "Qualcomm Quick Charge 3.0: lo bueno, lo malo y lo feo" . pocketnow.com . 22 de septiembre de 2015. Voltaje entre 3,2 V y 20 V en incrementos de 200 mV.
  19. ↑ "¿Qué es Qualcomm Quick Charge?" . Power Bank Expert . 18 de enero de 2020 . Consultado el 17 de mayo de 2022 .
  20. ↑ "Carga rápida, Dash Charge, VOOC und Co.: Schnelladetechniken im Vergleich - CURVED.de" . Curvado . 23 de junio de 2022 . Consultado el 26 de abril de 2022 .
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