Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора — необходимое устройство в любом автохозяйстве. Его можно купить в магазине. А можно сделать самостоятельно.
Свинцово-кислотные аккумуляторы заряжают постоянным (выпрямленным) напряжением, стабильным по уровню. Чтобы получить ток, втекающий в батарею, зарядное напряжение должно быть выше напряжения АКБ. Ток заряда в таком режиме зависит от разницы напряжений источника и батареи.
Полностью разряженная АКБ автомобиля выдает напряжение 10,5 вольт (ниже разряжать нельзя), полностью заряженная — 12,6 вольт. В процессе уровень на выходе ЗУ остается постоянным, на клеммах батареи плавно повышается. Поэтому в начале зарядки ток будет максимальным, по окончании – минимальным. Снижение уровня тока служит признаком окончания процесса. Также для автоматического завершения зарядки можно использовать достижение напряжения на АКБ значения 12,5..12,6 вольт.
Стандартная схема построения зарядника содержит:
- Сетевой трансформатор;
- Выпрямитель;
- Регулятор тока (напряжения) — стабилизированный или нет.
Очень желательны приборы, индицирующие ток и напряжение. Дополнительно ЗУ может оснащаться:
- схемой ограничения тока;
- электрическими защитами;
- индикацией или автоматическим отключением по окончании зарядки.
Эти функции являются сервисными и повышают удобство работы с ЗУ.
Принципиальные схемы зарядных устройств
Зарядное устройство для автомобильной батареи можно выполнить на разной элементной базе. Все зависит от наличия комплектующих и квалификации мастера.
Простое зарядное устройство для АКБ автомобиля на 12В
Для регулирования тока и напряжения можно применить обычный потенциометр. Вращением его движка можно подстраивать ток в зарядной цепи.
На практике такая схема не используется по двум причинам:
- через потенциометр идет полный ток нагрузки, элемент такой мощности найти трудно;
- ток нагрузки идет через подвижный контакт движка переменного резистора, это значительно снижает надежность работы устройства.
Зато по этой схеме легко понять принцип работы простых зарядников.
Эта необычная схема рабочая! Регулятор тока Зарядного.
На практике реализуется другая схема зарядного устройства для сборки своими руками. Здесь потенциометр включен в цепь базы транзистора, и ток через него небольшой. Зарядный же ток идет через коллектор-эмиттер транзистора, а полупроводниковый элемент подобной мощности найти гораздо проще. Но в этом и состоит главный недостаток схемы. Сквозной ток идет через регулирующий элемент, вся излишняя мощность рассеивается на нем. Потребуется радиатор значительной площади.
Для нормальной работы такого зарядника на него надо подавать повышенное напряжение – не менее 18 вольт, чтобы обеспечить запас по регулировке. В соответствии с этим требованием надо выбирать сетевой трансформатор.
Зарядное на тиристоре ку202н
Популярна схема самодельного зарядного устройства, где аккумулятор заряжается выпрямленным напряжением, а ток регулируется вручную посредством тиристора (подходит отечественный КУ202Н или зарубежные аналоги).
Сетевое напряжение понижается трансформатором Т1 и выпрямляется мостом VD1..VD4. На однопереходном транзисторе VT2 собран генератор импульсов. Его частота задается цепью из конденсатора C1 и управляемого резистора на VT1. Его сопротивление регулирует потенциометр R5. В начале каждого полупериода генератор запускается через цепь R1VD1, и начинает выдавать импульсы с заданной частотой. Первый импульс открывает тиристор, остальные (следующие до конца полупериода) не имеют значения. Чем раньше открывается ключ на VS1, тем большая часть синусоиды попадает в нагрузку, тем выше усредненное напряжение на аккумуляторе и средний ток, втекающий в него.
Читайте так же: Что такое пусковой ток аккумулятора автомобиля
Амперметр служит для контроля этого тока. Недостаток схемы в том, что напряжение не стабилизировано, и будет изменяться вслед за изменением напряжения сети 220 вольт (оно может меняться в пределах ±5%). Вслед за напряжением будет меняться ток заряда, потому процесс требует периодического контроля и, при необходимости, подстройки. Кроме того, напряжение на АКБ не измерить обычным вольтметром или мультиметром – они рассчитаны на измерение постоянного напряжения, а зарядник выдает резко отличающуюся от постоянки форму. Погрешность будет очень высокой, поэтому для контроля придется отключать аккумулятор и замерять его напряжение.
Фильтрующие конденсаторы после выпрямителя устанавливать нельзя – схема работает только с выпрямленным, но не с постоянным напряжением на входе.
Если однопереходного транзистора нет, схему можно собрать без него. Она немного усложнится. Но вместо регулируемого сопротивления на транзисторе для задания частоты генерации возможно применить обычный потенциометр.
Существуют различные варианты данной схемы. Например, регулируемое устройство на симисторе. Здесь силовым ключом служит мощный симистор, а тиристор задействован в схеме формирования открывающих импульсов.
Видео версия: Зарядное с десульфатацией на одном тиристоре.
ЗУ для автомобильного аккумулятора на tl494
Зарядник можно построить на микросхеме TL494. Эта микросхема используется не совсем стандартно – обычно на ней строят полностью импульсные источники питания с выпрямлением сетевого напряжения и «нарезанием» из полученной постоянки высокочастотных импульсов (как в компьютерных БП). Здесь же присутствует и сетевой трансформатор, и выпрямитель вторичного напряжения. Импульсным является только регулируемый стабилизатор. Его достоинство в том, что регулирующий элемент (транзистор) открывается на определенные промежутки времени, через него не течет сквозной ток (равный току нагрузки), поэтому размеры теплоотвода можно значительно уменьшить.
Микросхема генерирует импульсы, частота которых задается цепью R4C3, а ширина зависит от разницы между уровнями на входах 1 и 2. Импульсы управляют транзистором VT1, который, открываясь, подпитывает энергией дроссель L1. Запасенная энергия расходуется в нагрузку. Чем больше нагрузка, тем быстрее расходуется запас, тем быстрее падает напряжение на выходе, что приводит к увеличению длительности импульсов с выхода 8 микросхемы. К этому же приводит вращение потенциометра R9 — так регулируется выходное напряжение.
Ток заряда регулируется разницей напряжений между АКБ и выходом ЗУ, но микросхема TL494 позволяет выполнить дополнительное ограничение тока. Для этого используется второй усилитель ошибки. Ток ограничителя устанавливается потенциометром R3, а фактический ток замеряется, как падение напряжения на шунте R11. Если ток выше заданного, длительность импульсов уменьшается, напряжение на выходе снижается до достижения необходимого тока. Такой режим полезен при зарядке сильно разряженных батарей, а также позволяет осуществить режим зарядки стабилизированным током. В совокупности с широким диапазоном регулировки напряжения, возможность ограничения тока делает ЗУ универсальным и позволяет заряжать аккумуляторы, сделанные по различным технологиям. Также ограничитель осуществляет защиту силовых элементов от сверхтока.
Номиналы деталей указаны на схеме. Дроссель лучше изготовить на сердечнике из альсифера.
Сердечник обязательно должен иметь воздушный зазор 0,15..1 мм.
При настройке подбирают число витков так, чтобы свист обмотки наблюдался только при среднем токе нагрузки, а при его увеличении исчезал. Если свист исчезает рано (уже при небольших токах) и выходной транзистор греется, количество витков надо увеличить. Ориентироваться надо на 20..100 витков провода диаметром 2 мм. Также при сборке в электросхему надо добавить вольтметр и амперметр (можно цифровой или стрелочный) – пользоваться будет намного удобнее. Напряжение на выходе сглаживается конденсатором C6, его форма близка к постоянному.
Читайте так же: Схемотехника и ремонт бесперебойного блока питания
Рекомендуем: Как из БП компьютера сделать зарядное устройство
Схема с автоматическим отключением
Удобно, чтобы батарея отключалась по окончании процесса пополнения энергии. Один из вариантов схемы такой автоматики приведен на рисунке.
Принцип действия основан на контроле напряжения заряжаемой батареи. Как только оно достигнет номинального уровня (он подстраивается потенциометром), транзистор откроется, сработает реле и отключит напряжение с АКБ. При этом загорится светодиод, сигнализирующий об окончании зарядки. Реле можно применить любое с напряжением срабатывания 12 вольт и током контактов не менее 15 ADC.
Достоинство схемы в том, что ее можно собрать на отдельной плате и использовать совместно с любым готовым зарядником. Недостатком является необходимость измерять напряжение непосредственно на клемме аккумулятора, поэтому цепь измерения (выделена красной линией) надо выполнять отдельным проводом с зажимом и подключать непосредственно к плюсовому выводу АКБ.
От этого недостатка свободны схемы с контролем зарядного тока, отключающие ЗУ при снижении тока ниже установленного предела. Для измерения тока в заряднике должно быть установлено измерительное сопротивление (шунт).
Схема мощного ЗУ с регулировкой тока
Заслуживает внимания еще одна схема ЗУ, обеспечивающая ток не менее 10 А. Ее особенности:
- схема управления собрана по стороне 220 вольт;
- первичная обмотка трансформатора служит одновременно индуктивностью, накапливающей энергию, а затем отдающей ее в нагрузку через вторичные обмотки.
Принцип регулирования – фазоимпульсный, ключом служит симистор VS1. Ток устанавливается потенциометром R1 и регулируется от нуля до 10 А. Первичная обмотка трансформатора должна иметь достаточную индуктивность. Для его изготовления можно применить ЛАТР-2. Его обмотка будет служить первичкой. Сверху надо обустроить изоляцию (достаточно 3 слоя лакоткани), а поверх намотать вторичную обмотку проводом сечением 3 кв.мм 40+40 витков. Резистор R6 служит нагрузкой выпрямителя и создает импульсы разряда батареи. Считается, что такой режим продлевает период эксплуатации АКБ. Вместо него можно установить автомобильную лампу накаливания на 12 вольт мощностью 10 ватт.
Схема и сборка самодельного блока питания с регулировкой напряжения и тока
Мощное автоматическое зарядное устройство для авто
Сегодня расскажу, как из подручного хлама собрать мощное, зарядное устройство для автомобиля. Основные требования к нему были следующие, сверхвысокая надежность, чтобы без проблем работало при минусовых температурах,
не боялась коротких замыканий, переполюсовки питания и самое важное — оно должно быть автоматическим, и отключаться при полной зарядке аккумулятора. Я думаю и так понятно, что там должна быть еще и крутилка, которая регулирует ток заряда.
Из дополнительных критерий, при необходимости должно помогать аккумулятору во время пуска двигателя, то есть почти что пуско-зарядное, одним словом нужна зарядка со всеми удобствами, чтобы никогда не ломалась, короче зарядка для мужика в гараж.
Я сразу определился, что зарядку буду делать на основе старого, доброго железного трансформатора, который гораздо надежнее всех этих ваших импульсных штуковин.
Дабы не нарушать традиции, схемы управления будет не менее надежной, на тиристорах.
В этой статье мы соберем схему, изучим её работу и проверим в деле, а вот в следующей подумаем о корпусе, монтаже в целом, определимся с выбором трансформатора, одним словом получим законченный прибор.
Когда-то, такие зарядные устройства выпускались серийно, сейчас их позабыли и причина не в том, что они плохие, просто это не совсем выгодно с экономической точки зрения, весь мир давно перешел на импульсную технику.
Для сравнения вот железный сетевой трансформатор где-то на 200 ватт,
а вот импульсной с такой же мощностью,
размеры и вес отличаются в десятки раз, меди в импульсном трансформаторе тоже на порядки меньше.
За основу была взята схема промышленного зарядного устройства Ресурс-1, в советские времена данная зарядка была можно сказать народной,
схему я перерисовал и перевёл на импортную элементную базу, рассматривать будем именно её,
она обладает всеми необходимыми опциями, отключает аккумулятор при полном заряде, не боится переполюсовки и коротких замыканий, обеспечивает плавную регулировку зарядного тока.
Правда исходная схема рассчитана на ток заряда чуть больше 6 ампер, а нам нужна такая ядерная зарядка, которая при необходимости должна выдавать гораздо большие токи.
В исходной схеме я указал компоненты, которые необходимы для получения токов под 10 ампер, но в итоге силовые диоды и тиристоры поставлю 80-и амперные.
представляющий собой релаксационный генератор. Он вырабатывает импульсы с определенной частотой, эту частоту можно регулировать переменным резистором.
Сигнал с генератора через разделительные конденсаторы попадает на выводы управления тиристоров, те открываясь в определенной точке синусоиды, обрезают её, следовательно изменяется и мощность на выходе выпрямителя.
Фактически наша схема представляет собой фазо-импульсный регулятор мощности. За счёт импульсного режима работой КПД схемы очень высокая, но все же силовые компоненты нуждаются в радиаторе, если собираетесь гонять устройство на больших токах.
Следующий кусок схемы — системы автоматики.
Важно заметить, что если выключатель замкнут, автоматика отключается и вы получаете просто регулятор мощности.
В ручном режиме, когда автоматика отключена, зарядка способна работать без подключенного аккумулятора, в этом режиме мы лишаемся защит, поэтому данный режим советую активировать только в том случае, если есть необходимость проверить на работоспособность например лампочку или же само зарядное устройство.
Регулировка тока в данном режиме также работает, но не так хорошо как с подключенным аккумулятором.
В этом режиме свечение светодиодного индикатора в зависимости от тока будет меняться, в автоматическом же режиме данные светодиод сработает резко, по завершению процесса заряда.
При размыкании выключателя устройство работает в режиме автомат, сработает схема только при подключенном аккумуляторе и будет обладать всеми защитами, и авто выключением. В этом режиме схема управления будет питаться от самого аккумулятора.
По входу установлен защитный диод,
если вы перепутаете полярность диод попросту не откроется и схема управления не запустится — это защита от обратной полярности.
при подключении аккумуляторной батареи питание поступит на схему автоматики, сразу сработают указанные два транзистора (VT4, VT2), питание через VT4 транзистор, будет подана на схему релаксационного генератора и тот начнёт вырабатывать импульсы управления для тиристоров.
Масса питания для данного генератора будет формировано выпрямительными диоды, начнётся процесс заряда аккумулятора, по мере заряда напряжение на нём будет расти, как только напряжение на АКБ дойдёт до порога, который зависит от типа аккумулятора и выставляется указанным подстроечным резистором R2, пробьёт стабилитрон и откроется VT1- транзистор.
Он сразу же закроет последующей транзистор положительным сигналом, также параллельно засветится светодиодный индикатор, который играет двойную роль, является индикатором окончания заряда, а еще питание по нему поступит на базу ключа VT3 и тот сработает.
Срабатывая через его открытый переход база транзистора VT4 будет зашунтирована на плюс питания и тот надежно закроется, следовательно подача питания на релаксационный генератор прекращается и тиристоры закроются.
Схема прекратит работу, вот и весь принцип. Необходимо также указать, что в некоторых источниках встречается не правильная схема, в которой стабилитрон подключен неправильно,
в случае такого подключения схема работает некорректно, так как стабилитрон будет работать чисто как диод
в общем схема, которая шла с родной зарядкой — правильная, стабилитрон подключается именно катодом к базе транзистора.
О компонентах, в схеме я использовал гораздо более надежные транзисторы средней мощности BD139-140, да, в этом особого смысла не было, но всё же, это лучше чем родные.
Необходимо также указать, что перед пайкой подстроечного резистора на плату,
его нужно выкрутить на середину.
После полной сборки, работу системы автоматики можно проверить без подключения силового узла,
для этого подключаем на место аккумулятора лабораторный блок питания, на котором необходимо выставить около 14.4 вольта, то есть напряжение окончания заряда, но всё зависит от типа вашего аккумулятора.
далее, медленно вращаем подстрочный, многооборотный резистор до того момента,
когда вспыхнет светодиод, этим наладка завершена.
По поводу печатной платы, старался сделать её компактной.
и примерно 3 — киловаттный трансформатор и получив пускач, который любой движок легкового автомобиля запустит даже без аккумулятора, но без аккума запускать двигатель я крайне не советую, так как выходное напряжение пульсирующие и значение этих пульсаций может быть опасным для электроники автомобиля, а аккумулятор всё это сгладит.
Основной, силовой трансформатор должен обеспечить на вторичной обмотке напряжение около 18 вольт, с током выше 7 — 8 ампер.
Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.
Не забываем, что мы работаем с сетевым устройством и соблюдаем правила безопасности, а первый запуск устройства делаем со страховочной сетевой лампой ватт на 40-60, которую необходимо включить на место предохранителя.
Переключаем устройство в автоматический режим и посмотрим до какого напряжения будет заряжен аккумулятор.
Мультиметр будет показывать напряжение на аккумуляторе,
токовые клещи показывают ток заряда,
как видим при достижении на нашем аккумуляторе напряжения около 14 с половиной вольт сработала автоматика
и заряд прекратился, одним словом всё работает отлично.
Ток заряда тоже регулируется, минимальный ток не нулевой, но в случае автомобильной зарядки этого и не нужно. Защита также работает исправно. Вот такая получилась зарядка, на все случаи жизни). Теперь осталось это всё впихнуть в какой-либо корпус, но об этом поговорим в другой раз.
Печатка в формате .lay ; скачать.
Схемы простых и мощных зарядных устройств аккумуляторов
Но для начала давайте разомнёмся и забудем про такой параметр, как КПД. Предположим, что есть острое желание зарядить автомобильный АКБ, но нет возможности ввиду полного отсутствия зарядки. Также сделаем предположение, что в хозяйстве затерялись: лампа накаливания на 220 вольт, диодный мост с допустимым током, превышающим ток, при котором мы будем заряжать аккумулятор, либо, на худой конец, просто силовой (выпрямительный) диод с таким же допустимым током и максимальным обратным напряжением — не менее 300В.
Рис.1 Простейшее зарядное устройство на лампе накаливания
Спаяв схему, приведённую на Рис.1 слева, и озадачившись соблюдением техники безопасности, а также полярности подключения ЗУ к АКБ, получаем вполне себе работоспособное устройство, обеспечивающее нормированный и постоянный ток заряда подопечного аккумулятора.
Поскольку 220 вольт — это действующее значение переменного напряжения сети, то силу тока, протекающую через АКБ можно рассчитать по простой формуле:
Iзар(А) = Pламп(Вт) / (220 — Uакб)(В) ≈ Pламп(Вт) / 220(В) .
Параллельное соединение двух ламп — удваивает зарядный ток, трёх — утраивает и т. д. до разумной бесконечности.
Схема, изображённая на Рис.1 справа, выдаёт ток, вдвое меньший по сравнению с предыдущей.
Большим преимуществом приведённых схем является возможность зарядки любых аккумуляторов, независимо от собственных значений их напряжений.
Ещё одна простая и бюджетная схема зарядного устройства для аккумулятора с рабочим напряжением 12 или 6 В и электрической ёмкостью от 10 до 120 А/ч представлена на Рис.2.
Рис.2 Простое зарядное устройство на гасящих конденсаторах
Устройство состоит из понижающего трансформатора Т1 и мощного выпрямителя, собранного на диодах VD2-VD5. Установка зарядного тока производится переключателями S2-S5, при помощи которых в цепь питания первичной обмотки трансформатора подключаются гасящие конденсаторы C1-C4.
Благодаря кратному «весу» каждого переключателя, различные комбинации позволяют ступенчато регулировать ток зарядки в пределах 1–15 А с шагом 1 А. Этого достаточно для выбора оптимального тока зарядки.
В конструкции можно использовать любой силовой трансформатор мощностью около 300 Вт, в том числе и самодельный. Он должен выдавать на вторичной обмотке напряжение 22–24 В при токе до 10–15 А. На месте VD2-VD5 подойдут любые выпрямительные диоды, выдерживающие прямой ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В. Подойдут Д214 или Д242. Их следует установить через изолирующие прокладки на радиатор с площадью рассеяния не менее 300 кв. см.
Конденсаторы С2-С5 обязательно должны быть неполярные бумажные с рабочим напряжением не ниже 300 В. Подойдут, к примеру, МБЧГ, КБГ-МН, МБГО, МБГП, МБМ, МБГЧ. Подобные конденсаторы, имеющие форму кубиков, широко использовались как фазосдвигающие для электромоторов бытовой техники. В качестве PU1 использован вольтметр постоянного тока типа М5−2 с пределом измерения 30 В. PA1 — амперметр того же типа с пределом измерения 30 А.
В данной схеме высокий показатель КПД достигнут за счёт применения в качестве токозадающих элементов конденсаторов, которые, как известно, имеют реактивную проводимость и не выделяют на себе тепловой мощности.
Далее будут приведены импульсные (ключевые) зарядные устройства, построенные по другому принципу, но также имеющие низкое собственное энергопотребление.
Одними из первых импульсных ЗУ, появившихся на рынке, были тиристорные устройства.
Вообще, тиристор — это прибор достаточно капризный и требующий для надёжной работы соблюдения определённого набора условий. Именно поэтому — большинство простейших схем, приведённых в различных источниках, грешат не очень стабильной работой и необходимостью подбора элементов.
Из числа удачных простых разработок можно привести схему тиристорного зарядного устройства из книги уважаемого Т. Ходасевича «Зарядные устройства», многократно повторённую многочисленной радиолюбительской (Рис.3).
Рис.3 Простое зарядное устройство на тиристоре
Вот что пишет автор:
«Зарядное устройство позволяет заряжать авто аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы.
Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, содействует продлению срока службы батареи.
Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от — 35 °С до + 35°С.
Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мост VDI. VD4.
Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VTI, VT2. Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.
Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.
Конденсатор С2 — К73-11, ёмкостью от 0,47 до 1 мкФ, или К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.
Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б — КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж — KT50IK, а КТ315Л — на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307. Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или Д226 с любым буквенным индексом.
Переменный резистор R1 — СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.
Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Его можно сделать самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.
Предохранитель F1 — плавкий, но удобно применять и сетевой автомат на 10 А либо автомобильный биметаллический на такой же ток. Диоды VD1. VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).
Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью возле 100 см*. Для улучшения теплового контакта устройств с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.
Вместо тиристора КУ202В подойдут КУ202Г — КУ202Е. Проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.
В приборе может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.
Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (к примеру, при 24. 26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом)».
Несмотря на популярность и работоспособность приведённый схемы, при функционировании устройства многие отмечают нехарактерное гудение трансформатора на частотах, отличных от 100 Гц. Связано это с отсутствием чётких и быстрых фронтов/спадов у сигналов, поступающих на управляющий вход тиристора при его включении/выключении, что в свою очередь создаёт условия для возникновения процессов генерации в нагрузке.
Несколько лучше и надёжнее работают импульсные зарядные устройства, в которых коммутирующий элемент выполнен на симметричном (двухполярном) аналоге тиристора — симисторе.
На Рис.4 приведена схема подобного устройства из вышеупомянутой книги Т. Ходасевича.
Рис.4 Простое зарядное устройство на симисторе
«Описываемое ниже зарядное устройство имеет широкие пределы регулирования зарядного тока — практически от 0 до 10А и может быть использовано для зарядки различных аккумуляторов на напряжение 12В.
В основу устройства положен симисторный регулятор с маломощным диодным мостом VD1-VD4 и резисторами R3 и R5. После подключения устройства к сети при плюсовом её полупериоде начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединённые резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде — через те же R1 и R2, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется лишь полярность его зарядки. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод симистора VS1.При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.
Общеизвестно, что управление симистором посредством короткого импульса имеет тот недостаток, что при индуктивной или высокоомной активной нагрузке анодный ток прибора может не успеть достигнуть значения тока удержания за время действия управляющего импульса.
Одной из мер по устранению этого недостатка является включение параллельно нагрузке резистора. В описываемом зарядном устройстве такими резисторами являются резисторы R3 и R5, которые в зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения поочерёдно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора.
Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5, VD6. Этот же резистор формирует импульсы разрядного тока, которые продлевают срок службы АКБ.
Вместо R6 можно установить лампу накаливания на напряжение 12В мощностью 10Вт. При изготовлении трансформатора задаются следующими параметрами: напряжением на вторичной обмотке 20В при токе 10А».
Несколько упростить описанное выше устройство можно, если применить в его высоковольтной части динистор (Рис.5).
Рис.5 Простое зарядное устройство на симисторе и динисторе
Данную схему с диаграммами мы подробно рассмотрели на странице ссылка на страницу. Поэтому повторяться не буду, скажу лишь, что наличие снабберной цепи, показанной на схеме синим цветом — очень желательно. В качестве нагрузки выступает первичная обмотка сетевого трансформатора (Рис.4).
В современных зарядных устройствах в качестве переключающего (регулирующего) элемента практически повсеместно используются мощные полевые транзисторы. Одно из подобных устройств было подробно описано в журнале Радио №5, 2011.
Рис.6 Зарядное устройство на полевом транзисторе
«Блок управления зарядным устройством представляет собой импульсный генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2 (см. схему на рис. 6) и позволяющий регулировать скважность импульсов, буферный усилитель — инвертор на элементах DD1.3 и DD1.4 и переключающий регулирующий элемент — полевой транзистор VT1.
При указанных на схеме номиналах элементов частота генератора — около 13 кГц. Так как сопротивление открытого канала транзистора VT1 очень мало (0,017 0м) и работает он в переключательном режиме, при токе зарядки до 5 А транзистор практически не нагревается — рассеиваемая тепловая мощность не превышает 0,55 Вт.
В качестве понижающего использован сетевой трансформатор габаритной мощностью 150 Вт с вторичной обмоткой, обеспечивающей постоянное напряжение 16. 17 В на конденсаторе С1 и зарядный ток до 6 А.
Выпрямительный мост собран на диодах Шоттки, VD1 — сдвоенный SBL4045PT, a VD2 и VD3 — одиночные 10TQ045.
Если вторичную обмотку сетевого трансформатора намотать с отводом от середины, число диодов в выпрямителе и тепловыделение от них можно уменьшить вдвое.
Чертёж платы представлен на Рис.7.
Рис.7 Печатная плата ЗУ на полевом транзисторе
Описанный узел управления также можно использовать в осветительных и нагревательных приборах, для изменения частоты вращения коллекторных электродвигателей. При этом питающее напряжение устройств можно варьировать в широких пределах, определяемых максимально допустимыми параметрами для переключательного транзистора и, конечно же, выпрямителя. В частности, используемый в узле транзистор IRFZ46N имеет максимальную рассеиваемую мощность 107 Вт, максимальный ток через канал 53 А, максимальное напряжение сток—исток 55 В. Возможна его замена транзистором IRFZ44N.
Предлагаемое устройство позволяет регулировать мощность от нуля до максимального значения, а регулирующий транзистор не нуждается в эффективном отведении тепла при увеличении тока нагрузки до 5 А».
В результате длительной или неправильной эксплуатации автомобильных аккумуляторов пластины их могут сульфатироваться, что приводит к их деградации и последующему выходу из строя. Известен способ восстановления таких батарей методом заряда их «ассиметричным» током. При этом соотношение зарядного и разрядного тока выбирается 10:1 (оптимальный режим). Этот режим позволяет не только восстанавливать засульфатированные батареи аккумуляторов, но и проводить профилактическую обработку исправных.
Рис.8 Зарядное устройство и восстановление аккумулятора
На Рис.8 приведено простое зарядное устройство, рассчитанное на использование вышеописанного способа. Схема обеспечивает импульсный зарядный ток до 10 А (используется для ускоренного заряда). Для восстановления и тренировки аккумуляторов лучше устанавливать импульсный зарядный ток 5 А. При этом ток разряда будет 0,5 А. Разрядный ток определяется величиной номинала резистора R4.
Схема выполнена так, что заряд аккумулятора производится импульсами тока в течение одной половины периода сетевого напряжения, когда напряжение на выходе схемы превысит напряжение на аккумуляторе. В течение второго полупериода диоды VD1, VD2 закрыты и аккумулятор разряжается через нагрузочное сопротивление R4.
Значение зарядного тока устанавливается регулятором R2 по амперметру. Учитывая, что при зарядке батареи часть тока протекает и через резистор R4 (10%), то показания амперметра РА1 должны соответствовать 1,8 А (для импульсного зарядного тока 5 А), так как амперметр показывает усредненное значение тока за период времени, а заряд производится в течение половины периода.
В схеме предусмотрена защита аккумулятора от неконтролируемого разряда в случае случайного исчезновения сетевого напряжения. В этом случае реле К1 своими контактами разомкнет цепь подключения аккумулятора. Реле К1 применено типа РПУ-0 с рабочим напряжением обмотки 24 В или на меньшее напряжение, но при этом последовательно с обмоткой включается ограничительный резистор.
Для устройства можно использовать трансформатор мощностью не менее 150 Вт с напряжением во вторичной обмотке 22. 25 В.
Измерительный прибор РА1 подойдет со шкалой 0. 5 А (0. 3 А), например М42100. Транзистор VT1 устанавливаются на радиатор площадью не менее 200 кв. см, в качестве которого удобно использовать металлический корпус конструкции зарядного устройства.
Если трансформатор не подходит
Далеко не всегда в гараже или дома вы встретите именно такой трансформатор, который будет питаться от 220В и выдавать на выходных клеммах 13 – 15В. Большинство моделей, используемых в обиходе, действительно имеют первичную катушку на 220В, но на выходе может быть любой номинал. Чтобы это исправить вам потребуется изготовить новую вторичку.
Для начала пересчитайте коэффициент трансформации по формуле: U1/U2 = N1/N2 ,
где U1 и U2 – напряжение на первичной и вторичной обмотке соответственно;
N1 и N2 – количество витков в первичке и вторичке соответственно.
К примеру, электрическая машина используется в качестве блока питания на 42В, а вы хотите получить для зарядного устройства 14В. Следовательно, вам необходимо при 480 витках в первичке, сделать 31 виток на вторичке зарядного. Этого можно добиться как путем сокращения числа витков, удалив лишние, так и путем намотки новой. Но первый вариант не всегда подходит, так как сечение обмотки трансформатора может не выдержать силу тока с меньшим числом витков.
Где U1 и U2 – напряжение на первичной и вторичной обмотке, I 1 и I 2 – ток, протекающий в первичке и вторичке.
Как видите, с понижением числа витков и напряжения на вторичной обмотке сила тока в ней пропорционально возрастет. Как правило, запаса по сечению не хватает, поэтому после определения силы тока под нее подбирают новый проводник из данных таблицы:
Таблица: выбор сечения, в зависимости от протекающего тока
| Медный проводник | Алюминиевый проводник | ||
| Сечение | |||
Если расчетная величина тока на выходе зарядного устройства превышает нужные 10% от емкости аккумулятора, в цепь обязательно включается токоограничивающий резистор, величина которого подбирается пропорционально излишку тока.
Порядок сборки зарядного устройства для автомобильного аккумулятора
В зависимости от имеющихся у вас компонентов и параметров аккумулятора, сборка ЗУ будет значительно отличаться. В данном примере технология изготовления включает в себя такие этапы:
- Составьте или возьмите готовую схему зарядного устройства для кислотных аккумуляторов. В данном примере используется такой довольно простой вариант:
- Здесь применяется трансформатор с двумя первичными и двумя вторичными обмотками, которые нужно соединить последовательно для получения нужного уровня напряжения.
Но вы должны отталкиваться от параметров вашей электрической машины. Поэтому при необходимости уберите лишние обмотки или заизолируйте их выводы (если они есть), намотайте вторичку (если существующая не дает нужный уровень напряжения в ЗУ).
- В рассматриваемом примере для этого на первичных обмотках соединяются перемычкой выводы 1 и 1′
а на вторичной выводы 9 и 9′.
- К клеммам 2 и 2′ припаяйте выводы сетевого шнура.
- Соберите диодную сборку на текстолитовой пластине, как показано на схеме. В связи с интенсивным выделением тепла из-за больших зарядных токов, полупроводниковые приборы устанавливаются на радиатор.
- Подключите мост к выводам 12В, в данном примере это клеммы 10 и 10′. Основные элементы зарядного устройства собраны.
- Между выводом диодного моста и клеммами АКБ установите амперметр с пределом измерения до 15 А.
- В цепь амперметра подключите токоограничивающий блок резисторов или переключатель с функцией регулировки сопротивления, они позволят изменять величину тока зарядного устройства.
- Между выводами для подключения АКБ установите вольтметр для контроля величины напряжения с пределом измерений в 15 или 20 В.
Для защиты зарядного устройства, как со стороны сети, так и со стороны свинцовой батареи нужно установить два предохранителя. В рассматриваемом примере с высокой стороны зарядного устройства применяется предохранитель на 0,5А, а в цепи зарядки свинцового аккумулятора 10А.
При наличии регулятора тока зарядного устройства, начинать зарядку следует с минимального значения на амперметре и плавно повышать его до требуемой величины. При накоплении в аккумуляторе достаточного количества заряда, амперметр будет показывать около 1А, после чего можете смело отключать зарядное от сети и использовать аккумулятор по назначению.
ПРОСТОЕ РЕГУЛИРУЕМОЕ АВТОМОБИЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ
Попалась в интернете схема двухканального зарядного устройства. Я не стал делать сразу на два канала, так как не было необходимости – собрал один. Схема вполне рабочая и заряжает прекрасно.
Схема ЗУ для автоаккумуляторов
- Напряжение сети 220 В.
- Выходное напряжение 2 х 16 В.
- Ток заряда 1 – 10 А.
- Ток разряда 0,1 – 1 А.
- Форма тока заряда – однополупериодный выпрямитель.
- Ёмкость аккумуляторов 10 – 100 А/ч.
- Напряжение заряжаемых аккумуляторов 3,6 – 12 В.
Описание работы: это зарядно-разрядное устройство на два канала с раздельной регулировкой тока заряда и тока разряда, что очень удобно и позволяет подобрать оптимальные режимы восстановления пластин аккумулятора исходя из их технического состояния. Использование циклического режима восстановления приводит к значительному снижению выхода газов сероводорода и кислорода из-за их полного использования в химической реакции, ускоренно восстанавливается внутреннее сопротивление и ёмкость до рабочего состояния, отсутствует перегрев корпуса и коробление пластин.
Ток разряда при зарядке ассиметричным током должен составлять не более 1/5 тока заряда. В инструкциях заводов изготовителей перед зарядкой аккумулятора требуется произвести разрядку, то есть провести формовку пластин перед зарядом. Искать подходящую разрядную нагрузку нет необходимости, достаточно выполнить соответствующее переключение в устройстве. Контрольную разрядку желательно проводить током в 0,05С от ёмкости аккумулятора в течении 20 часов. Схема позволяет провести формовку пластин двух аккумуляторов одновременно с раздельной установкой разрядного и зарядного тока.
Регуляторы тока представляют ключевые регуляторы на мощных полевых транзисторах VT1,VT2.
В цепях обратной связи установлены оптопары, необходимые для защиты транзисторов от перегрузки. При больших токах заряда влияние конденсаторов C3,C4 минимальное и почти однополупериодный ток длительностью 5 мс с паузой в 5 мс ускоряет восстановление пластин аккумуляторов, за счёт паузы в цикле восстановления, не возникает перегрева пластин и электролиза, улучшается рекомбинация ионов электролита с полным использованием в химической реакции атомов водорода и кислорода.
Полезное на сайте:
РЕГУЛИРУЕМЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ — ЗАРЯДНОЕ ДЛЯ ЭЛЕКТРОВЕЛОСИПЕДА
Конденсаторы С2,С3 работая в режиме умножения напряжения, при переключении диодов VD1,VD2, создают дополнительный импульс для расплавления крупнокристаллической сульфатации и переводе окисла свинца в аморфный свинец. Регуляторы тока обеих каналов R2, R5 питаются от параметрических стабилизаторов напряжения на стабилитронах VD3, VD4. Резисторы R7, R8 в цепях затворов полевых транзисторов VT1, VT2 ограничивают ток затвора до безопасной величины.
Транзисторы оптопар U1, U2 предназначены для шунтирования напряжения затвора полевых транзисторов при перегрузке зарядным или разрядным токами. Напряжение управления снимается с резисторов R13, R14 в цепях стока, через подстроечные резисторы R11, R12 и через ограничительные резисторы R9, R10 на светодиоды оптопар. При повышенном напряжении на резисторах R13, R14 транзисторы оптопар открываются и снижают напряжение управления на затворах полевых транзисторов, токи в цепи сток-исток понижаются.
Режим заряда устанавливается переключателями SA1, SA2 в верхнее положение, разряда в нижнее положение. Полевые транзисторы крепятся для охлаждения на отдельные радиаторы. Светодиоды HL1, HL2 показывают правильную полярность подсоединения аккумуляторов в зарядную цепь.
После подключения аккумулятора переключатель режима SA1 или SA2 переводится в режим разряда. Регулятором тока, при включенной сети, устанавливается ток разряда в указанных выше пределах. После снижения тока разряда до нулевого значения через 6-10 часов переключатель режима переводится в верхнее положение – заряд, регулятором тока устанавливается рекомендуемое значение зарядного тока. Через 6-10 часов заряда ток должен упасть до величины подзаряда.
Далее провести повторный разряд. При полной ёмкости 10-ти часового разряда (напряжение не ниже 1,9 Вольта на элемент), провести повторный 10-ти часовой заряд. Проводить зарядно-разрядный цикл аккумулятора рекомендуется даже при отличном его состоянии, легче кристаллизацию устранить в начале эксплуатации и не ждать когда она перейдёт в «застарелую» сульфатацию с ухудшением всех параметров аккумулятора.
Полезное на сайте:
ПОХОДНАЯ ЗАРЯДКА НА АККУМУЛЯТОРЕ
Сделал печатку под схему, надеюсь кому нибудь потребуется. На схеме есть опечатка, оптотрон не АОУ110Б (таких нет в природе), а АОТ110Б. В качестве диода VD1, применил КД213 и установил его на радиатор. Насчёт замены оптотрона, тут как мне кажется подойдут из современных 4N32, ну а симисторная оптопара MOC3062 не знаю. В принципе а почему бы и нет?! Если предварительно на макетке собирать, то можно многие оптопары «обкатать» на этой схеме.
Испытания уже проводил без корпуса. При токе зарядки 5 А, радиатор транзистора еле тёплый, радиатор диода КД213 немного сильнее нагрет. Аккумулятор автомобиля заряжался около часа, ток зарядки упал до номинального при достижении 14,8 вольт. Напряжение окончания зарядки выбрал с помощью резистора R11, резистор установил многооборотный, на переднюю панель не стал ставить R11, так как нет необходимости. Просто выставил напряжение окончания и всё. Да, сильно греется R13, на схеме он 10 Вт, может придётся установить ещё более мощный. На этом всё, с вами был Demo.
Технические характеристики авто ЗУ 12V
- Входное напряжение 220 В
- Напряжение на выходе 12 В
- Потребляемая мощность 200 Вт
- Ток заряда регулируемый ступенчато до 15 А
Полезное на сайте:
Мощное USB зарядное устройство на 4 порта с Ваттметром
Пришлось доматывать вторичную сторону трансформатора, чтобы получить 3×15 В. Зарядный ток увеличивается за счет подключения последующих трансформаторных ответвлений к мосту с помощью переключателя. После выпрямления получилось 16 В. Трансформатор обернут резиновой лентой, чтобы предотвратить повреждение эмали на обмотке во время транспортировки.
Расходы на изготовление зарядного
- корпус и трансформатор уже имелись
- мостовой выпрямитель 50A – 300 руб.
- радиатор от компьютера нерабочего
- переключатель тока зарядки – 400 руб.
- автоматический предохранитель – 200 руб.
- выключатель питания – 50 руб.
- амперметр – 400 руб.
- вольтметр – 300 руб.
Толстые провода, винты, гайки и прочая мелочь имелись в мастерской – ее сложно подсчитать. Всего затраты составляют намного больше 2000 рублей, за которые вы уже можете купить готовый зарядный выпрямитель в магазине, но где там будет мощность и качество?
В качестве выпрямителя – квадратный диодный мост KBPC5010, но вы можете подключить 4 MBR2545 (2x25A 45V) (параллельно) в качестве одного диода, что увеличит их максимальный ток.
Передняя панель зарядки включает амперметр, вольтметр, селекторный переключатель зарядного тока, выключатель питания и предохранитель на стороне постоянного тока (тип «S», B16).
Полезное на сайте:
Трехфазный сварочный аппарат на 400 Ампер
Радиатор выпрямительного диодного моста выступает сзади корпуса, там же есть предохранитель на первичке трансформатора и силовой кабель на сеть 220 В. Внутри постарались избегать пайки соединений малоустойчивых к ударам и которые труднее ремонтировать в полевых условиях.
На испытаниях решено было подключить несколько лампочек (3 лампы 12 В / 60 Вт) параллельно и проверить напряжение на выходе – вышло практически 15 A.
Чтобы регулировать ток заряда, использовался на первичной стороне трансформатора популярный и дешевый диммер для домашних ламп. Конечно, на вторичной стороне есть диоды и амперметр. Диммер держит нагрузку 600 Вт, в зависимости от модели, что достаточно для управления трансформатором.
