¿Cómo debo hacer que un rectificador/regulador alimentado por generador cargue una batería?

En mi bicicleta, tengo un generador de cubo que proporciona corriente alterna, a 6V/3W nominales.

He construido un regulador/filtro/rectificador, utilizando un puente rectificador, un condensador electrolítico de 6800 uF y un diodo zener de 6V/5W, y funciona muy bien.

Ahora estoy considerando, como se ve comúnmente en los vehículos, agregar una batería en el sistema, pero me pregunto cómo se debe cablear/especificar una batería para que:

  • La batería no se descarga por el regulador;
  • Todo el exceso de energía que produce el sistema mientras está en uso se envía a las baterías;
  • Los dispositivos en funcionamiento toman la energía de la batería automáticamente cuando el generador no está funcionando (eso significaría que los dispositivos utilizarían "a ciegas" la energía del sistema, sin tener en cuenta si el generador la proporciona en línea o si se agota de la batería).

Supongo que esta es una configuración bastante simple y común, pero estoy buscando la teoría involucrada, en lugar de simplemente tomar un diseño de circuito listo para un blog aleatorio, sin siquiera saber lo que estoy haciendo.

EDITAR para más contexto:

Estoy usando un generador regulado de 6 V, por lo que estoy pensando en usar 4 pilas recargables de 1,2 V (4,8 V en total). Eso sería suficiente para mantener mis cosas (principalmente luces LED) funcionando mientras el generador no está activo. Todas las luces tienen resistencias en serie, por lo que su brillo no se ve gravemente afectado por una caída de voltaje de 1,2.

Una preocupación es que, además de no descargar la batería a través del generador (no creo que eso suceda ya que allí hay un puente rectificador), no debería dañar las baterías por sobrecargarlas si sigo conduciendo durante horas y horas...

¿Qué tipo de batería estás buscando usar? Mientras su generador está encendido y girando, si está generando una salida de 6 V prerregulada, eso es bueno. Es posible que solo necesite un circuito de carga de batería. Me imagino que su configuración actual desperdicia mucho ya que el zener probablemente esté pasando algo
Actualizaré mi publicación con más contexto.
Tal vez debería contarnos un poco más sobre su configuración. ¿Qué produce su generador sin el puente rectificador? Si desea cargar baterías de 6 V, ya tiene los medios para hacerlo si su generador produce más que eso. Yo diría que simplemente ajuste su rectificador para apagar más de 6, y luego regule hasta el nivel que sea necesario para que sus baterías entren en un circuito de carga. También depende de las pilas que uses. Algunos son muy sensibles a los niveles de carga, como el litio, y otros no.
Pololu tiene un montón de buenos reguladores que puedes usar para esta tarea. Puede rectificar a un voltaje más alto y simplemente reducir la regulación, o incluso usar un impulso de reducción. Este tiene una eficiencia del 80-95% pololu.com/catalog/product/2118

Respuestas (1)

Si está utilizando una batería de 6 voltios, la mayor parte del tiempo necesitará un regulador de conmutación de refuerzo, excepto en aquellos períodos en los que el generador podría estar produciendo voltajes de aproximadamente 6 voltios. El problema aquí es que el generador tiene aproximadamente el mismo voltaje que la batería y esto significa efectivamente usar un regulador de conmutación de impulso que genera quizás 8 voltios seguido de un regulador reductor que toma los 8 voltios y carga la batería.

La alternativa es usar una batería de 12 voltios y evitar el regulador reductor. En efecto, solo tiene un regulador de impulso y tendrá una eficiencia de aproximadamente el 90%.

Asegurarse de que la batería no pierda energía en el cargador cuando se detiene el generador es trivial, por lo que debe decidir el voltaje de la batería y la tecnología de la batería. Esto podría justificar una nueva pregunta si tiene dificultades para decidir.

Editaré mi publicación con más contexto...
si 4.8 es el voltaje de su batería, entonces necesitará un regulador de impulso que produzca más de 5v seguido de un regulador reductor de regulación de corriente. Sería más simple y más eficiente con un voltaje de batería superior a unos 7 voltios.
¿Solo desea cargar la batería cuando el generador está al máximo de voltios o desea que se cargue cuando solo puede estar produciendo 2 voltios? Esto podría hacer una gran diferencia en mi respuesta.
¿Por qué necesitaría un convertidor elevador? Su generador ya genera más de 6 V, a menos que quiera que siga funcionando cuando la batería baje de 6.
antes de su edición, no especificó un voltaje de batería más, el generador a bajas velocidades puede no producir más de un par de voltios, ¿qué sucede entonces?
Mi generador tiene un valor eficaz de alrededor de 6 V debido a una rotación relativamente lenta y no aumenta mucho con la velocidad. El problema es que produce picos cortos de mayor voltaje (hasta 40V), por lo que necesito el Zener. El Zener es prácticamente solo un sumidero, y el papel de la batería en el circuito es también absorber esa energía adicional, pero devolverla cuando cae el voltaje. Entonces, el objetivo es: 1) los dispositivos funcionarán de cualquier manera; 2) la batería evita que los dispositivos se "apaguen" cuando me detengo en las intersecciones; 3) cualquier energía extra irá a la batería, especialmente cuando los dispositivos están apagados o tienen un bajo consumo.
Creo que debe proporcionar más información sobre el generador para diseñarlo correctamente. Lo del pico de 40 voltios es una revelación. ¿Cuál es la próxima revelación?
Bueno, bien. Sí, el zener suena crucial para los picos de voltaje, y si su generador emite 6 V de manera bastante constante, entonces eso es bueno. Si se ha decidido por baterías de 4,8 V o 6 V, entonces no debería necesitar un convertidor elevador, suponiendo que aún pueda obtener 6 V después de la rectificación.
¿Cómo debo hacer que un rectificador/regulador alimentado por generador cargue una batería?
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