Circuito de Backup de Bateria: Guia Completo para Construir Soluções de Energia Confiáveis

Há grande chance de você já ter experimentado uma queda de energia mas automaticamente obteve outra energia de bateria. Baterias de backup geralmente fornecem energia a um sistema sem fonte de energia primária ou externa. Baterias de backup podem variar de extensas instalações de sala de baterias para fonte de alimentação ininterrupta (UPS) a células únicas em computadores. Exemplos de aplicações são SSDs, servidores, relógios despertadores, aplicações médicas e vários sistemas onde energia é uma garantia. Este artigo apresenta projetos de circuito de backup de bateria, o principal sendo com fonte de 12V.

O que é um Circuito de Backup de Bateria?

Circuitos de backup de bateria são tipos de circuito que mudam imediatamente a carga para a bateria quando não há alimentação principal. No entanto, se há alimentação principal, a carga muda para a fonte de alimentação enquanto a bateria de backup entra em modo de carga.

Você encontrará principalmente o circuito de backup de bateria em aplicações compreendendo sistemas de vigilância como operação de alarme. Assim, sempre que a rede principal no circuito falha, o backup de bateria assume a carga instantaneamente.

Diagrama Esquemático do Circuito de Backup de Bateria

O diagrama dá um circuito simples de backup de bateria. E em termos de funcionamento:

• O CI 7812 fornece 12V de DC regulado para alimentar o circuito. Adicionalmente, carrega a bateria recarregável.
• Então, o LED mostra o status de energia.
• Se a alimentação principal está disponível, D1 polariza diretamente e passa corrente para a bateria via R2. No nosso caso, o valor de R2 deve dar uma corrente de 90mA para ajudar no carregamento lento.
• No entanto, sem a alimentação principal, D2 polariza diretamente e D1 polariza reversamente. Consequentemente, faz backup do circuito.

Crie seu Circuito de Backup de Bateria

Agora, vamos fazer nosso circuito de backup de bateria usando os exemplos abaixo.

Circuito de backup de bateria com fonte de 12V

Usaremos uma fonte de 12V para fazer um circuito de backup de bateria para nosso primeiro projeto DIY. Quando há tensões de fonte de alimentação, a carga muda para essa fonte principal enquanto a bateria entra em modo de carregamento automático. No entanto, quando não há alimentação principal, o circuito mudará automaticamente a carga de corrente para a bateria — um método de backup.

Materiais para Preparar

Os componentes de hardware para o circuito incluem:

• Uma bateria – 12V 7.2AH
• Diodo Zener – 9.1V ou diodos Schottky para baixa tensão, ou seja, 0.4V

• CI LM812 (provavelmente LM7812)
• Relé – 12V
• LED Verde
• Transformador abaixador – 110V ou 230V CA para 12V/1mA
• 4 Retificadores de ponte – 1N4007
• Capacitores – 1000µF/50V, 330µF, 100nF
• Resistores – 1KΩ (3 peças), 10KΩ, 470RΩ
• Chave
• Transistores – 2N4401, 2N4403
• Duas peças de diodo para ambos 1N4007 e 1N4148

Diagrama de Circuito

Princípio de Operação Explicado

O circuito acima compreende três partes para esta tecnologia avançada de modo chaveado de fonte 12V.

• A primeira parte envolve um transformador abaixador que fornece energia ao circuito de backup de bateria.
• A segunda tem um carregador automático de bateria, 12V 7.2AH. Alternativamente, você pode usar 12AH ou 10AH para backup de bateria mais longo. Baterias SLA de 25 ou 20 AH também são recomendáveis, embora levem mais tempo para carregar, diminuindo o tempo de backup. Por exemplo, uma bateria descarregada de 20AH pode levar até 20 horas para carregar completamente.

Quando a bateria fica completamente carregada, o circuito parará de funcionar instantaneamente. Também, o LED verde aqui indica se você tem uma bateria completamente carregada.

• A terceira parte é o regulador de tensão. Usa capacitores suavizadores e CI LM7812 para fornecer tensão de backup limpa e fixa de 12V.

O circuito produz corrente de saída de 1A que serve dispositivos trabalhando sob corrente de 1A.

Você pode modificar o circuito usando diodos adequados e transformador de alta amperagem para obter corrente ainda maior. Além disso, um transistor CI pode mudar a corrente de saída. Eventualmente, o circuito carregará a bateria de maior amperagem mais rápido.

Notas sobre Ajuste do Circuito

Antes de usar o circuito, você precisará fazer alguns ajustes.

• Primeiro, conecte o circuito a uma tensão de alimentação ajustável de 14,4V.
• Então, remova o transformador e a bateria. Depois, conecte a fonte de alimentação onde você inicialmente tinha a bateria.
• Continue ajustando o resistor variável de 10K até o LED verde brilhar.
• O quarto passo envolve substituir a fonte de alimentação ajustável pelo seu transformador e bateria originais. Seu circuito entrará em modo de carregamento.
• Enquanto carrega, verifique se o LED brilha quando a tensão da bateria chega a 14,4V. Você também pode usar um multímetro para verificar a tensão. Se o LED não acender, ajuste o resistor variável de 10K até acender.

• Seu circuito agora está pronto para uso.

Circuito Simples de Backup de Bateria 5V

O circuito simples de 5V é aplicável em projetos de microcontrolador onde você precisa manter uma fonte de corrente sem interrupções.

Sua operação é a seguinte:

Quando a principal falha, a bateria assume a carga automaticamente. Então quando a principal começa a funcionar, a bateria muda para modo de carregamento.

Uma Forma Alternativa de Backup

Um backup de bateria frequentemente entra em estado de espera quando a energia principal falha. No entanto, apenas seções de alarme do seu sistema ou memória volátil crítica recebem energia. Como tal, você precisará de uma bateria superdimensionada para transportar dados em quedas longas.

Inversamente, sistemas de backup baseados em capacitores fornecem energia contínua quando a energia principal falha. Dessa forma, o sistema transferirá dados voláteis para memória flash usando energia de backup de curto prazo. Mas você precisará de recursos de segurança adicionais para garantir que capacitores não excedam sua tensão máxima no modo de carregamento.

Conclusão

Uma bateria de backup funciona alternando de modo de carregamento para método de backup. Com cuidados adequados como temperatura média e umidade, sua bateria de backup pode durar 3-5 anos para energia de backup.

Está planejando fazer o(s) projeto(s)? Que tal nos contatar com as dúvidas técnicas para mais orientação quando travar. Ficaremos mais que felizes em ajudar.