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Un controlador de carga , regulador de carga o regulador de batería limita la velocidad a la que se agrega o extrae corriente eléctrica de las baterías eléctricas para proteger contra sobrecarga eléctrica , sobrecarga y puede proteger contra sobretensión . [1] [2] Esto evita condiciones que reducen el rendimiento o la vida útil de la batería y pueden representar un riesgo para la seguridad. También puede evitar que una batería se agote por completo ("descarga profunda") 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 dentro de un paquete de baterías, un dispositivo alimentado por baterías y/o un cargador de baterías . [5]
Los controladores de carga se venden a los consumidores como dispositivos separados, a menudo junto con generadores de energía solar o eólica , para usos como sistemas de almacenamiento de baterías para vehículos recreativos , embarcaciones y hogares fuera de la red . [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 una desconexión de bajo voltaje (LVD), un circuito separado que apaga la carga cuando las baterías se descargan demasiado (algunas químicas de las baterías son tales que una descarga excesiva puede arruinar la batería). [6]
Un controlador de carga en serie o un regulador en serie desactiva el flujo de corriente adicional hacia las baterías cuando están llenas. 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 llenas. [7]
Los controladores de carga simples dejan de cargar una batería cuando exceden un nivel de alto voltaje establecido y vuelven a habilitar la carga cuando el voltaje de la batería vuelve a caer por debajo de ese nivel. Las tecnologías de modulación de ancho de pulso (PWM) y seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) son más sofisticadas electrónicamente y ajustan las velocidades de carga según el nivel de la batería, para permitir una carga más cercana a su capacidad máxima. [ cita necesaria ]
Un controlador de carga con capacidad MPPT libera al diseñador del sistema de hacer coincidir estrechamente el voltaje fotovoltaico disponible con el voltaje de la batería. Se pueden lograr considerables ganancias de eficiencia, particularmente cuando el conjunto fotovoltaico está ubicado a cierta distancia de la batería. A modo de ejemplo, se puede utilizar un conjunto fotovoltaico de 150 voltios conectado a un controlador de carga MPPT para cargar una batería de 24 o 48 voltios. Un voltaje de matriz más alto significa una corriente de matriz más baja, por lo que los ahorros en costos de cableado pueden pagar con creces el controlador. [ cita necesaria ]
Los controladores de carga también pueden controlar 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 rastrear el flujo eléctrico a lo largo del tiempo.
Los circuitos que funcionan como un controlador regulador de carga pueden constar de varios componentes eléctricos o pueden estar encapsulados en un solo microchip, un circuito integrado (IC), generalmente llamado IC controlador de carga o IC de control de carga. [3] [8]
Los circuitos controladores de carga se utilizan para dispositivos electrónicos recargables como teléfonos móviles, ordenadores portátiles, reproductores de audio portátiles y sistemas de alimentación ininterrumpida, así como para sistemas de baterías más grandes que se encuentran en vehículos eléctricos y satélites espaciales en órbita [9].
Debido a las limitaciones en las corrientes que los cables de cobre pueden manejar con seguridad, se han desarrollado protocolos de carga para permitir que el dispositivo final solicite voltajes elevados para aumentar el rendimiento de energía sin aumentar el calor en los cables. El voltaje que llega luego se convierte al voltaje de carga óptimo de la batería dentro del dispositivo final. [10]
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 por comunicar las solicitudes de voltaje al cargador utilizando señales de modulación de corriente a través de las líneas de alimentación USB principales ( VBUS ) en lugar de negociar a través de las líneas de datos USB 2.0. [11]
Pump Express Plus admite niveles de voltaje elevados de 7, 9 y 12 voltios, mientras que la especificación de Quick Charge 2.0 carece del nivel de 7 voltios. Se agregó un nivel de 20 voltios en una revisión denominada "clase B" de la especificación. [12] [13]
El rango de voltaje del sucesor Pump Express Plus 2.0 está entre 5 voltios y 20 voltios, con medio voltio entre cada paso (5,0 V, 5,5 V, 6,0 V, ..., 19,5 V, 20,0 V). El protocolo Quick Charge 3.0 admite niveles de voltaje de grano más fino y tiene un voltaje mínimo más bajo. Según PocketNow , Quick Charge 3.0 comienza en 3,2 voltios con 0,2 voltios entre cada paso y sube hasta 20 V (3,2 V, 3,4 V, 4,6 V, ..., 19,8 V, 20 V). [14] [15] [16] [17] El sitio "powerbankexpert.com" afirma que el protocolo tiene un voltaje mínimo de 3,6 voltios. [18]
Oppo VOOC , también conocido como "Dash Charge" para la filial " OnePlus ", así como SuperCharge de Huawei, han adoptado la estrategia contraria aumentando la corriente de carga. Dado que la tensión que llega al dispositivo final coincide con la tensión óptima de carga de la batería, no es necesaria ninguna conversión dentro del dispositivo final, lo que reduce el calor allí. Sin embargo, a diferencia de los protocolos de carga que solo elevan el voltaje, las corrientes más altas producirían más calor en los alambres de cobre de los cables, haciéndolos incompatibles con los cables existentes, y requerirían cables especiales de alta corriente con alambres de cobre más gruesos. [19]
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}}: Mantenimiento CS1: ubicación ( enlace )Tanto los adaptadores de Clase A como los de Clase B tienen capacidades nominales de 5, 9 y 12 voltios. Los adaptadores de clase B van un paso más allá, hasta 20 voltios.
Voltaje máximo de entrada: 22 V
voltaje entre 3,2 V y 20 V en incrementos de 200 mV