Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

Схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

Автомобильная зарядка

Бывают случаи, особенно зимой, когда владельцы автомобилей нуждаются в подзарядке автомобильного аккумулятора от внешнего источника питания. Безусловно, людям, не имеющим хороших навыков работы с электротехникой, желательно купить заводское устройство зарядки аккумуляторной батареи, ещё лучше приобрести пуско-зарядное устройство для запуска двигателя с разряженным аккумулятором без потерь времени на внешнюю подзарядку.

Но если есть небольшие знания в области электроники, можно собрать простое зарядное устройство своими руками.

Общая характеристика

Надежное зарядное устройство

Для правильного обслуживания аккумулятора и продления срока его службы подзарядка требуется при падении напряжения на клеммах ниже 11,2 В. При таком напряжении двигатель, скорее всего, запустится, но при долгой стоянке зимой это приведёт к сульфатации пластин и, как следствие, к снижению ёмкости батареи. При длительной стоянке зимой необходимо регулярно следить за вольтажом на клеммах АКБ. Оно должно составлять 12 В. Лучше всего снять батарею и занести её в тёплое место, не забывая при этом следить за уровнем заряда.

Зарядка АКБ производится постоянным или импульсным током. При использовании блока питания постоянного напряжения ток для правильной зарядки должен составлять одну десятую часть от ёмкости батареи. Если ёмкость АКБ составляет 50 А-ч, то для зарядки необходим ток 5 ампер.

Аккумуляторное зарядное устройство

Для продления срока службы АКБ применяют методики десульфатации аккумуляторных пластин. Батарею разряжают до напряжения менее пяти вольт многократным потреблением большого тока краткой длительности. Пример такого потребления — запуск стартера. После этого производят медленную полную зарядку маленьким током в пределах одного ампера. Повторяют процесс 8—9 раз. Метод десульфатации является долгим по времени, но согласно всем исследованиям даёт хороший результат.

Нужно помнить, что при зарядке важно не допускать перезаряда АКБ. Заряд производится до напряжения 12,7—13,3 вольт и зависит от модели батареи. Максимальный заряд указывается в документации к аккумулятору, которую всегда можно найти в интернете.

Перезаряд вызывает закипание, увеличивает плотность электролита и, как следствие, разрушение пластин. Заводские устройства зарядки имеют системы контроля заряда и последующего отключения. Собрать самостоятельно такие системы, не обладая достаточными знаниями в электронике, достаточно сложно.

Схемы для сборки своими руками

Стоит рассказать о простых устройствах зарядки, которые можно собрать, обладая минимальными знаниями в электронике, а ёмкость заряда отследить путём подключения вольтметра или обыкновенного тестера.

Схема зарядки для экстренных случаев

Бывают случаи, когда автомобиль, простоявший ночь возле дома, утром невозможно завести из-за разряженного аккумулятора. Причин возникновения этого неприятного обстоятельства может быть много.

Если аккумулятор был в хорошем состоянии и немного разрядился, решить проблему помогут:

Зарядное устройство из блока питания ноута

  1. Источник постоянного напряжения 12—25 вольт.
  2. Сопротивление ограничения тока.

В качестве источника питания отлично подойдёт зарядное устройство от ноутбука. Оно обладает выходным напряжением в 19 вольт и током в пределах двух ампер, чего вполне достаточно для выполнения поставленной задачи. На выходном разъёме, как правило, внутренний вход — плюс, внешний контур штекера — минус.

В качестве ограничительного сопротивления, которое является обязательным, можно применить салонную лампочку. Можно использовать и более мощные лампы, например, от габаритов, но это создаст лишнюю нагрузку на блок питания, что очень нежелательно.

Собирается элементарная схема: минус блока питания подключается к лампочке, лампочка к минусу АКБ. Плюс идёт напрямую от батареи к блоку питания. В течение двух часов аккумулятор получит заряд для запуска двигателя.

Из блока питания от стационарного компьютера

Блок питания компа

Такое устройство более сложно в изготовлении, но его можно собрать с минимальными познаниями в электронике. Основой послужит ненужный блок от системного блока компьютера. Выходные напряжения таких блоков +5 и +12 вольт с выходным током около двух ампер. Эти параметры позволяют собрать немощное зарядное устройство, которое при правильной сборке долго и надёжно послужит хозяину. Полная зарядка аккумулятора займёт длительное время и будет зависеть от ёмкости батареи, но не будет создаваться эффекта десульфатации пластин. Итак, пошаговая сборка прибора:

  1. Разобрать блок питания и выпаять все провода кроме зелёного. Запомнить или отметить места входа чёрного (GND) и жёлтого +12 В.
  2. Зелёный провод припаять к месту, где находился чёрный (это необходимо для старта блока без системной платы ПК). На место чёрного провода припаять отвод, который будет минусовым для зарядки АКБ. На место жёлтого провода припаять плюсовой отвод зарядки аккумулятора.
  3. Необходимо найти микросхему TL 494 или её аналог. Список аналогов легко найти в интернете, один из них обязательно будет найден в схеме. При всём многообразии блоков без этих микросхем их не производят.
  4. От первой ноги этой микросхемы — она левая нижняя, найти резистор, который идёт на выход +12 вольт (жёлтый провод). Это можно сделать визуально по дорожкам на схеме, можно при помощи тестера, подключив питание и замерив напряжение на входе резисторов, идущих к первой ноге. Не стоит забывать, что на первичную обмотку трансформатора идёт напряжение 220 вольт, поэтому нужно соблюдать меры безопасности при запуске блока без корпуса.
  5. Выпаять найденный резистор, замерить его сопротивление тестером. Подобрать близкий по номиналу переменный резистор. Выставить его на номинал нужного сопротивления и запаять на место удалённого элемента схемы гибкими проводами.
  6. Запустив блок питания путём регулировки переменного резистора, получить напряжение 14 В, в идеале 14.3 В. Главное, не перестараться помня, что 15 В, как правило, предел для отработки защиты и, как следствие, отключения.
  7. Выпаять переменный резистор, не сбив его настройку, и замерить получившееся сопротивление. Необходимый или максимально близкий номинал сопротивления подобрать или набрать из нескольких резисторов и запаять в схему.
  8. Блок проверить, на выходе должно быть искомое напряжение. При желании к выходам на схеме плюса и минуса можно подключить вольтметр, поместив его на корпусе для наглядности. Последующая сборка происходит в обратном порядке. Прибор готов к использованию.

Блок прекрасно заменит недорогую заводскую зарядку и достаточно надёжен. Но ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно помнить, что устройство имеет защиту от перегрузки, но это не спасёт от ошибки в полярности. Проще говоря, если перепутать плюс и минус при подключении к АКБ, зарядное мгновенно выйдет из строя.

Схема зарядного устройства из старого трансформатора

Если под рукой нет старого блока питания от компьютера, и радиотехнический опыт позволяет самостоятельно монтировать несложные схемы, то можно воспользоваться следующей довольно интересной схемой зарядки АКБ с контролем и регулировкой подаваемого напряжения.

Трансформатор от телевизора

Для сборки устройства можно воспользоваться трансформаторами от старых блоков бесперебойного питания или телевизоров советского производства. Подойдёт любой мощный понижающий трансформатор с суммарным набором напряжений на вторичных обмотках примерно 25 вольт.

Диодный выпрямитель собран на двух диодах КД 213А (VD 1, VD 2), которые устанавливаются обязательно на радиатор и могут быть заменены любыми импортными аналогами. Аналогов много, и они легко подбираются по справочникам в интернете. Наверняка нужные диоды найдутся дома в старой ненужной аппаратуре.

Читайте так же:
Рейтинг бюджетных фрезеров по дереву

Такой же метод можно применить для замены управляющего транзистора КТ 827А (VT 1) и стабилитрона Д 814 А (VD 3). Транзистор устанавливается на радиатор.

Регулировка подаваемого напряжения осуществляется переменным резистором R2. Схема простая и заведомо рабочая. Собрать её сможет человеку с минимальными познаниями в электронике.

Импульсная зарядка для АКБ

Импульсные блоки питания

Схема сложна в сборке, но это единственный недостаток. Найти простую схему импульсного блока зарядки вряд ли получится. Это компенсируется плюсами: такие блоки почти не греются, при этом имеют серьёзную мощность и большой КПД, отличаются компактным размером. Предложенная схема, в смонтированном на плате виде, уместиться в контейнер размером 160*50*40 мм. Для сборки прибора необходимо понимать принцип работы ШИМ (Широтно-импульсная модуляция) генератора. В предложенном варианте он реализован при помощи распространённого и недорогого контроллера IR 2153.

При применённых конденсаторах мощность прибора 190 Ватт. Этого хватит для зарядки любого аккумулятора лёгкого автомобиля ёмкостью до 100 А-ч. Установив конденсаторы по 470 мкФ, мощность возрастёт в два раза. Станет возможна зарядка АКБ ёмкостью до двухсот ампер/часов.

Полезный совет

При использовании устройств без автоматического контроля заряда АКБ можно применить простейшее сетевое, суточное реле китайского производства. Это избавит от необходимости следить за временем отключения блока от сети.

Стоимость такого прибора около 200 рублей. Зная примерное время зарядки своего аккумулятора, можно выставить нужное время отключения. Это гарантирует своевременное прекращение подачи электричества. Можно отвлечься на дела и забыть о АКБ, что может привести к закипанию, разрушению пластин и выходу аккумулятора из строя. Новый аккумулятор будет стоить гораздо дороже

Меры предосторожности

При использовании приборов, собранных своими руками, следует соблюдать следующие меры безопасности:

  1. Все приборы, включая АКБ, должны находиться на огнеупорной поверхности.
  2. При первичном применении изготовленного прибора необходимо обеспечить полный контроль всех параметров зарядки. Обязательно нужно контролировать температуру нагрева всех элементов зарядки и АКБ, нельзя допускать закипания электролита. Параметры напряжения и тока контролируют тестером. Первичный контроль поможет определить время полной зарядки аккумулятора, что пригодится в будущем.

Собрать зарядку для АКБ несложно даже для новичка. Главное, делать всё внимательно и соблюдать меры безопасности, т. к. придётся иметь дело с открытым напряжением в 220 вольт.

Компактный БП на IR2153 для усилителей


Рис 1 Принципиальная схема БП

В схеме (рис 1) нет ничего необычного для схемотехники с применением микросхемы IR2153: термистор R1 для снижения зарядного тока конденсатора С8 через проводку и диодный мост, предохранитель F1, CLC-фильтр для снижения интенсивности проникновения в осветительную сеть помехи, излучаемой блоком питания (далее — БП); цепь питания микросхемы U1 с гасящим мощным резистором R11, параметрическим стабилизатором на транзисторе Qst, резисторе Rst, задающим ток стабилизации стабилитрона VZ1, выполняющего функцию источника опорного напряжения для регулирующего транзистора Qst. Микросхема U1-IR2153 выполняет привычные функции 2-хтактного генератора прямоугольных импульсов с полумостовым драйвером управления затворами полевых транзисторов (далее — ПТ) Q2, Q4, который несколько умощнен буферными эмиттерными повторителями на транзисторах Q5, Q6 — для работы с более широким спектром ПТ, имеющих более «емкие» затворы, с которыми собственно драйверу микросхемы справиться будет нелегко. RC-генератор (R9, R7, C4) микросхемы снабжен многооборотным триммером (R9) для тщательного выбора частоты генерации в каком-либо из случаев, а на биполярном транзисторе (далее — БТ) Q1, резисторах R3, R5 и сглаживающем конденсаторе C1 выполнен узел защиты по току, токовые данные для которого снимаются с мощного резистора R2, установленного в цепь стока ПТ Q2. С помощью триммера многооборотного можно выставить ток базы БТ Q1, определяемый ещё и падением напряжения на резисторе R2 для открывания Q1 при критическом значении тока через пару ПТ Q2, Q4. В этом случае БТ Q1 можно использовать для шунтирования цепи питания (через токоограничительный резистор R4) микросхемы U1. В случае открытия Q1 напряжение питания самой микросхемы упадет до столь низкого значения (ниже 7,2В), когда встроенный в микросхему детектор напряжения питания (UV DETECT) прекратит работу генератора микросхемы и формирующих выходной сигнал устройств, а ее выходы «упадут» в логический «0». По устранении причин, вызвавших токовую перегрузку, БТ Q1 вновь запрется и микросхема U1 возобновит работу. Для такого режима работы защиты необходимо соединить проволочной перемычкой контакты PR и Vcc. Второй режим защиты — шунтирование с помощью Q1 «тактового» конденсатора C4 с последующим срывом генерации. При этом прерывается последовательность импульсов на выходах микросхемы U1, однако напряжение питания микросхемы сохраняется. В этом варианте перемычка устанавливается между контактами Pr-Rc.

Силовой трансформатор (далее — СТ) Tr1, первичная обмотка которого включена в диагональ моста между средней точкой емкостного делителя на конденсаторах С9, С13 и точкой соединения сток-исток ПТ Q2, Q4, использован от компьютерного БП (далее — БПК) со сходной (полумостовой) схемой и потому, выпрямленное с его обмоток диодами D7-D10 постоянное напряжение присутствует на выходе с вполне стандартными значениями для таких трансформаторов +/-30В (или около того) c максимальным выходным током до . По причине отсутствия каких-либо «лишних» обмоток на СТ, питание «задающей» части схемы БП осуществляется лишь от стабилизатора на БТ Qst. Возможность «самозапита», однако, сохраняется. Для этого достаточно 4-х витков эмалированного провода диаметром 0,3-0,4мм, которые необходимо намотать поверх «штатных» обмоток трансформатора, аккуратно просунув его в щели от оставшегося окна (не разбирать же трансформатор). Один конец обмотки (совершенно не важно — какой именно) — припаять к стоку Q2, второй через диод FR153, например, припаяв второй конец обмотки к его аноду, соединить с контактом Vcc.

О компонентах. БП проектировался под малогабаритные силовые трансформаторы от давно ставших неактуальными компьютерных БП с выходной мощностью до 200Вт. Основание каркаса таких трансформаторов 29Х24,5мм с расстоянием между рядами выводов 18мм. Так же от компьютерных БП использованы малогабаритные дроссели на кольцевых сердечниках Dr1 и Dr2 (от магнитного стабилизатора цепи 3,3В) без доработки. Силовые ПТ Q2, Q4 могут быть любыми с рабочим напряжением от 350В и током от 5А. Но, ПТ, имеющие большую мощность и ток стока, а, так же, меньшее сопротивление открытого канала, — предпочтительней, т.к. могут работать с радиаторами меньшей площади. Сама плата имеет размеры 77Х82мм.

О подключении и мерах безопасности. Процесс наладки лучше организовать с подачей сетевого напряжения через развязывающий трансформатор

220В и подключенной в разрыв между одним из входных питающих проводов между БП и развязывающим трансформатором балластного сопротивления (токового ограничителя) в виде лампы накаливания, рассчитанной на напряжение осветительной сети (

220В) и мощностью 100-150Вт. Применение развязывающего трансформатора защитит при случайном касании от попадания под потенциал осветительной сети, а лампа в случае неправильного монтажа или действий предохранит электронные компоненты от повреждения. Установка выключателя в разрыв одного из питающих проводов для оперативного отключения не будет лишней. Обмотка силового тр-ра Tr1 имеет неиспользуемые выводы вторичной обмотки, к концу одной из которых относительно «вторичного» общего провода следует подключить индикатор-нагрузку в виде маломощной галогенной лампы 12В/20Вт для оценки работоспособности БП при первом включении. Контроль осциллографом следует осуществлять по любой из вторичных обмоток (так безопаснее для самого осциллографа). Перед первым включением устанавливать перемычки для включения узла защиты не рекомендуется.

Читайте так же:
Что такое вид в черчении определение

Важно. Перед первым включением необходима проверка работы микросхемы U1 с установкой частоты генерации на ее выходах. Для этого следует подать напряжение от любого источника питания напряжением 19-30В плюсовым проводом в точку соединения резисторов R11/Rst и минусовым проводом — на «первичный» общий провод питания (или на любой из выводов резистора R2). Частота устанавливается триммером R7 с контролем осциллографом по затвору ПТ Q2. Приемлемый диапазон частоты для работы БП — 35-80кГц.

О наладке. При включении должна на долю секунды вспыхнуть «балластная» лампа, индицируя переходной процесс, и зажечься лампа индикации. На любой из вторичных обмоток относительно «вторичного» общего провода на дисплее осциллографа должна наблюдаться последовательность четких прямоугольных импульсов с небольшой «ступенькой» при переходе с отрицательной полярности к положительной и — наоборот. Следует дать поработать БП пару минут в заданном режиме и после выключения оценить температуру его компонентов. При кратковременной работе БП в относительно «легком» режиме (20Вт), температура практически всех компонентов не должна быть выше комнатной. В таком случае испытания можно продолжить с более серьезными нагрузками.

О тестировании. БП испытывался с нагрузками до 100Вт при работе на частотах в диапазоне 20-80кГц с использованием различных ПТ в качестве силовых ключей. Все ПТ из списка (IRFP460, IRF840, IRF740, PQPF20N60) справились с работой без каких-либо претензий, в течении получаса с небольшими радиаторами, приклеенные к их корпусам, обслуживая нагрузку около 100Вт. Температура нагрева всех тестируемых ПТ не превышала 40С. При использовании IGBT RHJ3047 на частотах свыше 45кГц наблюдался разогрев предоконечных БТ Q3, Q5 до 40С. Сами IGBT, работая без радиаторов на ту же нагрузку, не нагревались сильнее всех прочих ПТ. В качестве нагрузки при этом использовались 2 галогенные лампы 12В/50Вт, припаянные непосредственно к 12-ти вольтовым частям обмоток СТ. При этом движение тока не затрагивало выходные диоды БП (D7-D10, D7.1-D10.1). Для полного испытания (включающее выходные диоды БП) в качестве нагрузки использовалась плата усилителя на микросхеме TDA7293. Сам усилитель был нагружен мощным 8-омным самодельным резистором, а на вход усилителя был подан синусоидальный сигнал с частотой 400Гц такой величины, что бы мощность нагрузки по показаниям сетевого ваттметра составила 60Вт (при постоянном сигнале на входе усилитель бы не продержался долго). За полчаса работы выходные диоды БП почти не нагрелись, а плата БП была равномерно теплой.

Изображения платы и фото БП в сборе приведены на рисунках 2 (а, б), 3 (а, б, в, г), — соответственно. На рис 4 — фото БП в работе.

Рис 2а Печатная плата блока питания (сторона установки компонентов)

Рис 2б Печатная плата блока питания (сторона пайки)

Рис 2в Печатная плата в готовом виде (сторона установки компонентов)

Рис 2г Печатная плата в готовом виде (сторона пайки)

Рис 3 Плата блока питания в сборе

Рис 4 Блок питания в работе

Транзистор Qst можно заменить на любой с напряжением к-э от 100В и током от 2А

Светодиод должен быть с малым током потребления при достаточной яркости

Диод D3 — с малым временем восстановления или Шоттки

Диоды D7 (D7.1) — D10 (10.1) — SMD Шоттки с рабочим напряжением 60-100В и током от 5А

Резисторы R2, R11 — распаиваются с расстоянием от корпуса резисторов до печатной платы 3-4мм для меньшего теплового воздействия на печатную плату.

Радиаторы для транзисторов Qst, Q2, Q4, — обязательны при длительной работе БП на нагрузку от 40Вт. При работе на нагрузку с большей мощностью или в не вентилируемом корпусе, желательно изготовление Т-образного теплоотвода с ребристой внешней поверхностью для транзисторов Q2, Q4.

Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот

R1
Резистор10 Ом1
Термистор NTC 5A/10OhmR2
Резистор0.1 Ohm/2W1
R3, R9
Резистор6.8 кОм2
R4
Резистор200 Ом1
R5, R7
Подстроечный резистор100к2
R6, R12
Резистор8.2 кОм1
R8
Резистор4.7 кОм1
R10, R14
Резистор22 Ом2
Rst
Резистор3.6 кОм1
C1, C2
Конденсатор2n2/400V1
C3
Конденсатор0.22 мкФ1
C4
Конденсатор2.2 нФ1
C7
Электролитический конденсатор22u/35V1
C8
Электролитический конденсатор100u/400V1
C9, C13
Конденсатор1u/250V1
C10, C15
Конденсаторu68/50V1
C11
Электролитический конденсатор220u/35V1
C12, C14
Электролитический конденсатор2200u/50V1
D2
ДиодRS2041
D1, D4
Выпрямительный диод1N41481
D3
Выпрямительный диодFR2071
D7-D10
ДиодSS5101
D7.1-D10.1
ДиодSS5101
VZ1
Стабилитрон1N4744A1
F1
Предохранитель4A1
Dr1
Катушка индуктивности3mH/3mH1
Dr2
Катушка индуктивности1mH/1mH1
Qst
Транзистор2SC41061
Q1
Выпрямительный диод1N55511
Q3, Q5
Биполярный транзисторBD1401
Q2, Q4
MOSFET-транзисторIRF8401
HL1
Светодиод1
U1
Драйвер питания и MOSFETIR21531
R11
Резистор33k/3W1
Добавить все

Простое зарядное устройство своими руками

Наверняка вы в курсе какая сейчас обстановка со светом в Крыму, по вечерам при выключении света вынуждены сидеть при лампах и светодиодных лентах. Но для того что бы их питать нужны аккумуляторы постоянно заряженные. Конечно, есть у меня зарядка на LM317, но ее не универсальность меня не утраивает, так как приходится заряжать разные типы АКБ. Среди которых и гелиевые, и LI-Ion и кислотные автомобильные АКБ.

Зарядное устройство, которое мне захотелось, должно заряжать все типы аккумуляторов, с напряжением зарядки до 15В и током до 4А. Самым подходящим для меня вариантом стало собрать два стабилизатора на компараторах. Стабилизатор тока и стабилизатор напряжения. Как для меня все просто, напряжение с выхода зарядки и датчика тока должно сравниваться с опорным напряжением.

Основой схемы стал набор операционных усилителей LM324, обвязка к которому подбиралась неделю. И в одно прекрасное утро вышла рабочая схема

Схема простого зарядного устройства

В разработке схемы мне очень помог MULTISLIM,как для начинающего самое оно. И если бы не он я бы до сих пор собирал бы эту схему.
И спасибо ребятам с Радиокота, где была похожая схема, благодаря которой зарядка доведена была до ума. Ссылка на форум внизу статьи
И так подробней со схемой.

Схема питается у меня от трансформаторного блока питания с выходом 22В, далее идет мост диодный 15А с запасом взят и фильтр из 3х электролитических конденсаторов по 4700мФ зашунтированные пленкой 0.1мФ.

Источник опорного питания 12В собран на регулируемой КРЕН TL431, усиленной транзистором для надежности, да и не известно сколько еще чего подключу к этой схеме, даже оставил на плате клемму для питания других плат. Транзистор VT1 брал КТ805, так как у меня их валом из старых теликов. Но можно и другие, такие как КТ815/КТ817, их будет достаточно для питания этой схемы

На первом компараторе собран стабилизатор тока, сравнивающий напряжение с потенциометра с напряжением падения на шунте. Шунт 0,1Ом, потому что других не было и для легкого подсчета удобен, но можно и другие применять, помним только про рассеиваемую мощность P=I*I*Rш. Из закона Ома на 1А нагрузки падение 0.1В. Соответственно для 4А- 0.4В. Зная это значение можно посчитать делитель для регулировки, то есть в крайнем правом положении на средней ножке потенциометра должно быть 0.4В. При питании 12В, коэффициент деления должен быть 12/0.4=30. Выберем как на моем примере переменный 50К, тогда R8 1,5Мом. R12 подбирается по минимальному току потребления, к которому еще добавится ток питания всей схемы. Но тут сунул 3к, что бы не заморачивать себя расчетами. Мне минимальный ток не так важен. Кстати питание схемы сделано через шунт, что бы избежать отрицательного напряжения на ОУ.

Читайте так же:
Перила с элементами ковки фото

На втором компараторе собран стабилизатор напряжения все как в первом. Напряжение с делителя, равное половине от выхода зарядки сравнивается с опорным. То есть на выходе 15В, на делителе 7,5В. На переменном резисторе 20К в крайнем правом положении 7,5В при R10 12.5кОм
Управляющие ноги с потенциометров зашунтированы пленкой 470нФ на общий, что бы избежать шорохов.

Эти два стабилизатора работают параллельно, каждый через свой токоограничивающий резистор управляют транзисторным каскадом. Транзисторный каскад собран на трех транзисторах. Управляющий VT3 я ставил C945 из платы монитора ПК. Они есть разной цоколевки, есть с базой посредине, а есть с базой на правой ножке(случайно заметил:))

Усилитель по току на VT2 управляющий силовым ключом. VT2 был взят КТ837Ф из того же телика, но можно так же заменить на КТ814/КТ816. Между базой VT2 и коллектором VT3 должен быть обязательно токоограничительный резистор, дабы уберечь от пробоя каскад. Резистор я поставил 2,9К.

И силовой VT4 Составной КТ827А посаженный на радиатор через термопасту. Кстати корпус транзистора это коллектор, на нем 22В, так что его придется изолировать.

Выход зарядки зашунтирован пленкой 470нФ и электролитом 10мФ для стабильности, от помех и зашунтировал резистором 10К для быстрого установления выходного напряжения

В принципе можно было собирать, но у меня не задействованы 2 ОУ. Дабы добро не пропадало, на одном собран усилитель напряжения с шунта с КУ10. Теперь ток можно будет мерить напряжением на выходе ОУ.

Усилитель на ОУ и индикатор зарядки

На втором собран индикатор зарядки. По сути это компаратор. Сравнивающий опорное напряжение с напряжением с выхода усилителя, именно с усилителя для более простого подсчета, ведь там напряжение в 10 раз выше чем на шунте. Для расчета опорного, делитель рассчитываем исходя из напряжения ХХ на выходе усилителя. У меня например при ХХ напряжение было 24мВ, значит делитель рассчитываю с КД 12/0,024=500. Применим значит R27 470к, а R28 940Ом

Теперь когда все определенно развожу печатную плату. Учитывая все моменты, где может понадобится дополнительные резисторы. Получилась такая плата, уже просверленная и пролуженая. Как изготовить печатную плату вот инструкция.

Печатная плата простого зарядного устройства

Печатная плата простого зарядного устройства

Ну и конечно же рисунок печатки со стороны деталек

Печатная плата простого зарядного устройства. Рисунок

Скачать печатную плату
Пароль от архива jhg561bvlkm556
Можно приступать к сборке. Сборку делал поэтапно
Первым собираю выпрямитель и подпаиваю к плате. Ставим электролитический конденсатор в фильтр, шунт и спаиваю источник опорного напряжения. Делаю пробный пуск и проверяю опорное напряжение. У меня вышло 12.1В, что вполне нормально. Для удобства измерений и настройки я использовал штырьковые разъемы с плат материнских ПК. Джамперы или как называются не знаю точно

Проверяю опорное напряжение 12В

Далее собираю транзисторный каскад, шунтирующие кондеры и резистор ну и делители для управления током и напряжением. Пробно включаю питание, на делителях напряжение должно быть максимально приближенно к расчетным, а на выходе схемы должны быть одни нули. Если все так двигаю дальше

Проверяю делитель и транзисторный каскад

Дальше можно впаивать оставшуюся обвязку и саму микросхему. Запускаю схему и проверяю еще раз напряжение на опорном, все стабильно 12.1В.

Проверяем опорное на просадку

Проверяю положение переменников, выставляем на максимум напряжение и проверяю

Первый пуск зарядного устройства. Максимальное напряжение

Получилось 14.7В,что почти соответствует расчетному.Но для меня это опять же не принципиально, для 12В АКБ напряжение заряда 14.4В

Покрутил ручки, посмотрел выход от 0 до 14В, можно под нагрузкой проверить. Выставляю 14В, ток на минимум подключаю лампу накаливания дальний свет с авто(75Вт вроде). Напряжение просело неизвестно на сколько, так и должно быть. Сейчас схема в режиме стабилизации тока. Плавно наваливаю ток пока напряжение не поднимется до установленного максимума, но этого не произошло потому что лампа мощнее, и при токе в 4А напряжение на ней 13,5В. А это 54Вт

В принципе все работает. Можно запаивать усилитель для амперметра и индикатор потребления
Провожу тест на продолжительность работы. Ток на максимум, напряжение 14В. Включаю на час лампу.

Тестирую зарядное устройство под нагрузкой

Тестирую зарядное устройство под нагрузкой

Амперметр врет на 100мА, но это опять же не страшно. Подобрать резистор и проблема исчезнет

Фото работы индикатора под нагрузкой и в режиме ожидания

Фото работы индикатора зарядки под нагрузкой

Фото работы индикатора зарядки без нагрузки

Тест прошел удачно, схема жива. Силовой транзистор терпимо горяч, диодный мост теплый. Все детали на плате норм температуры. Можно и в корпус собирать.

В качестве корпуса использовал корпус от блока питания компьютера.

Радиатор для силовика прикручиваю на кусочек текстолита, так как корпус транзистора это коллектор. Что бы не было искр ненужных, хотя блок питания отлично держит КЗ.

Транзистор КТ827А на радиаторе, установленный на платформе из текстолита

На диодный мост так же через термопасту цепляю небольшей радиатор, снятый с “мамки” с южного моста.

Диодный мост зарядки на радиаторе

И “запихиваю” все добро в корпус

Зарядное устройство из внутри

Печатная плата зарядки установлена под верхом

И еще одна фотка зарядки

Крепил все на винты и гайки. Стойки сделал из сломанного щупа от мультиметра. Напилил его ножом строительным
В статье самодельный щуп для мультиметра писал про этот щуп. Но он пригодился в итоге)

На лицевую сторону вынес ручки потенциометра, закрепил контактную площадку снятую со старого моего усилка. Осталось закрутить переключатель для вольтметра и амперметра и собственно сам вольтметр нужно еще купить, а пока и так сойдет для полевых испытаний.

Внешний вид зарядного устройства

Ну и на последок тесты с зарядкой. Тесты уже 4 дня, схема почти круглосуточно в работе пока полет нормальный.

4 день теста. Зарядка гелиевого АКБ

Выставленное на зарядке напряжение 14.4В

Режим ограничения тока в 1А

P.S. Во время наладки схемы обнаружился неприятный момент, что примерно в диапазоне 40-60% ручки потенциометра тока, появляется небольшой звон на силовом транзисторе. Причиной звона являются цепи в отрицательной обратной связи ОУ, которые переводят его работу в ПИ-регулятор. Как мне это объяснил Starichok с форума RadioKot.Ru.
Формулы расчета для этой цепи нет, ее надо подобрать экспериментально. Но как я понимаю эти выбросы надо смотреть осциллографом, которого у меня нет. Поэтому я перебрал емкости что бы добиться минимального звона, 47нф в стабилизаторе напряжения и 470нф в стабилизаторе тока. Оставлю так, пока не куплю осцил. А Потом все настроится как часики. Уже на перед продумал вместо резисторов поставить переменики и настраивать, настраивать и настраивать
Кстати есть еще идеи о улучшении этого блока, но это в другой раз.

Обновление . После написания этой статьи была создана тема на форуме Радиокота. Ребятки опять же сказали, что проблема именно в этих цепях в обратной связи оу. После поисков информации в интернете я нашел очень похожую схему на мою, а потом оказалось, что эта схема давно себя хорошо зарекомендовала.
После изменения цепей на номиналы из найденой схемы, моя схема заработала как положено, звон транзистора исчез. Схема стала работать намного быстрей, что и мультислим подтвердил.
Значит я на правильном пути и можно дальше улучшать схему. Кстати схема может быть использована как лабораторный блок питания.

Читайте так же:
Усилитель крутящего момента гайковерт с головками

Что бы не пропустить последние обновления в мастерской, подписывайтесь на обновления в Вконтакте или Одноклассниках, так же можно подписаться на обновления по электронной почте в колонке справа

Не хочется вникать в рутины радиоэлектроники? Рекомендую обратить внимание на предложения наших китайских друзей. За вполне приемлемую цену можно приобрести довольно таки качественные зарядные устройства

Зарядное устройство 12В 1.3А

Зарядное устройство 12В 1.3А

Простенькое зарядное устройство с светодиодным индикатором зарядки, зеленый батарея заряжается, красный батарея заряжена.

Есть защита от короткого замыкания, есть защита от переполюсовки. Отлично подойдет для зарядки Мото АКБ емкостью до 20Ач, АКБ 9Ач зарядит за 7 часов, 20Ач — за 16 часов. Цена на это зарядное всего 403 рубля,доставка бесплатна

Универсальное зарядное устройство 12-24В 10А

Зарядное устройство для самых разнообразных типов аккумуляторов 12-24В с током до 10А и пиковым током 12А. Умеет заряжать Гелиевые АКБ и САСА. Технология зарядки как и у предыдущего в три этапа. Зарядное устройство способно заряжать как в автоматическом режиме, так и в ручном. На панеле есть ЖК индикатор указывающий напряжение, ток заряда и процент зарядки.

Хороший прибор если вам надо заряжать все возможные типы АКБ любых емкостей, аж до 150Ач

Цена на это чудо 1 625 рублей, доставка бесплатна. На момент написания этих строк количество заказов 23, оценка 4,7 из 5. При заказе не забудьте указать Евровилку

Если какой то товар стал недоступен, пожалуйста напишите в комментарий внизу страницы.
Удачи. С ув. Admin-чек

Зарядное устройство на MAX713. Импульсный режим.

MAX713 — наверное, самый известный контроллер заряда для NiCd/NiMH. Я о нем прочитал в незапамятные времена в журнале Радио и прикупил сразу, как только смог. Сделать планировал универсальный зарядничек для пальчиковых и иже с ними аккумуляторов. Но… Провалялся он у меня лет пять, задача утратила актуальность и однажды я решил применить его хоть куда-нибудь. Вот, зарядник от свежекупленного шуруповерта подойдет. А то уж больно убог он, да и пятичасовой заряд без контроля — не комильфо.

Первый вариант схемы был содран из журнала, обычный линейный режим. Ключевой транзистор, рассеивая 4Вт, прилично грелся и сварил до смерти одну из банок аккума. Не айс. Кроме того, родной блок питания не выдавал необходимых для нормальной работы зарядника 20В, и я начал изучать импульсные источники — хотелось запилить нечто в корпусе родного адаптера, а то в кейс не влезет. После прочтения книги Семёнова, в очередной раз заглянув в даташит, я обнаружил, что вариант включения MAX713 в импульсном режиме стал куда понятнее, и перепилил под него. Ну и кроме того, после нескольких экспериментов, с дымом и без, зарядник таки обзавелся импульсным источником питания. Но о нем — в следующий раз.

Описание MAX713
  • Встроенный стабилизатор зарядного тока. Причем, можно вывести его в неустойчивый режим, тогда он будет работать как ШИМ-регулятор.
  • Встроенный делитель напряжения. Тут количество элементов в батарее задается так же, как и таймаут — подачей соответствующей кодовой комбинации на выводы PGM.
  • Встроенный стабилизатор питания контроллера.
  • Таймер и слежение за температурой могут работать одновременно.

Блок-схема MAX713

  • Программируемый делитель напряжения. Управляется через выводы PGM0 и PGM1, состоянием которых можно задать число элементов в батарее от 1 до 16. Кодовая табличка приведена в даташите.
  • Таймер, управляемый выводами PGM2 и PGM3. Ими можно задать максимальное время заряда (как в MC33340), а также отключить слежение за dv/dt. Табличка там же.
  • Температурный компаратор. Идентичен таковому в MC33340, только выводы ни с чем не мультиплексированы.
  • Параллельный стабилизатор на 5В. Обеспечивает микросхему стабильным питанием.
  • Единственный информационный выход — nFASTCHG. Придавлен к земле когда идет быстрая зарядка.
  • Стабилизатор зарядного тока.
Стабилизатор питания

Стабилизатор питания в MAX713 — параллельный. Поэтому запитывать ее следует через резистор. Резистор должен обеспечивать ток не менее 5 мА (примерно столько потребляет микросхема), но не более 100 мА (это максимум, который способен прожевать стабилизатор). Поскольку ток довольно скромный — лучше всего выбрать его в районе 8-10 мА и подавать через последовательно включенные резистор и светодиод, индицирующий наличие питания. Разумеется, в этом случае источник питания должен обеспечивать достаточное напряжение, где-нибудь от 8-9В. Ну а менее, чем 5В и вовсе недостаточно в любом случае. Запас в 3-5 мА нужен для питания индикатора заряда.

Подключение индикаторов и питания

Резистор в данной схеме рассчитывается по следущим формулам:
R1 = (VMIN — VLED — 5В) / 8мА
R1 > (VMAX — VLED — 5В) / 20мА

Если не удается удовлетворить второму условию — можно перенести индикатор питания в другое место (скажем, запитать его через резистор от стабилизированных 5В) и увеличить ток с 20 мА до 100 мА. Также, если индикатор питания запитан от питания контроллера — придется увеличить минимальный ток. Кроме того, сопротивление в 470 Ом для второго резистора маловато. Следует увеличить либо его, либо минимальный ток через R1.

Кроме того, минимальное напряжение питания девайса в целом определяется количеством заряжаемых батарей по формуле:
VMIN = N * 1.9В + VO,
где N — количество элементов в батарее, а VO — падение напряжения на регулирующем элементе. Оно составляет 1.5В для линейного режима и 2В для импульсного. Если напряжение на выходе источника питания пульсирующее (например, обычный сетевой адаптер с трансформатором и мостиком) — VMIN должно быть ниже уровня пульсаций.

Также стоит отметить, что при питании более 20В следует принимать специальные меры. Подробнее — в даташите.

Стабилизатор зарядного тока

Блок-схема стабилизатора

  • Стабилизация выходного напряжения. Этот режим включается при отсутствии на выходе батареи и ограничивает выходное напряжение на уровне N * VLIMIT. VLIMIT задается напряжением на одноименном выводе, обычно он подключается к встроенному источнику опорного напряжения на 2В (вывод VREF). Также в этот режим зарядник может перейти при зарядке неисправной батареи, если напряжение на ней во время заряда превысит N * VLIMIT.
  • Стабилизация выходного тока в режиме быстрого заряда. Это основной режим заряда аккумулятора. Ток определяется сопротивлением шунта RSENSE по формуле RSENSE = 0.25В / IFAST.
  • Стабилизация выходного тока в режиме капельного заряда. Он, в зависимости от выбранного максимального времени заряда, составляет от 1/8 до 1/64 тока быстрого заряда. Табличка… Да-да, все там же 🙂 В целом, если выбирать время адекватно, ITRICKLE оказывается в диапазоне C/10..C/20.

Включение микросхемы в импульсном режиме

  • Конденсатор C2 заметно уменьшился. Именно это переводит петлю стабилизации тока в неустойчивый режим. Он же определяет частоту генерации, в данном случае — около 30 кГц.
  • Регулирующий транзистор теперь полевой (хотя, на самом деле, туда без проблем можно вкорячить биполярник) и вместе с D2 и L1 образует обычный step-down. Работа этой схемы неплохо описана DI HALT’ом, канализационная аналогия прилагается 🙂 Дроссель можно посчитать, но в принципе, схема допускает нехилый разброс его индуктивности, так что можно просто взять 220 мкГн и не заморачиваться (у меня оно работало даже с дросселем на 1 мГн из ЭПРА).
  • На Q1, Q2 и R2 собран драйвер MOSFET’а. В принципе, вполне типичная схема. Хотя, если напряжение питания превышает максимально допустимое напряжение исток-затвор — над драйвером придется поработать… Либо заменить полевик на биполярник.
  • Любопытно реализована схема питания и индикации. Ток питания ограничивается неким «токоограничивающим диодом», каковых я с полпинка в продаже не нашел, а индикатор запитывается не от питания контроллера, а от входного. Можно взять на заметку, а можно откатить на вариант из раздела про питание, он проще.
  • Заряжаемая батарея: 12В, 1200мАч, NiCd.
  • Корпус: от родного зарядника, довольно небольшой.
  • Питание: сетевой адаптер, 20В 0.4А.
Читайте так же:
Чем сверлить нержавейку в домашних условиях
Выбор и расчет схемы

Прежде всего — выберем схему. Режим — импульсный (в корпус некуда вкорячить достаточно эффективный радиатор), питание МС через резистор (питание стабильное и искать токоограничивающий диод или корячить стабилизатор тока смысла нет), индикация двумя светодиодами («Питание» и «Заряд») по наиболее простой схеме. Кроме того, поскольку напряжение питания 20В — что близко к предельно допустимому для затвора VT4 и U1.DRV — введем дополнительный транзистор VT1. Он, во первых, ограничит напряжение на U1.DRV примерно пятью вольтами, а во вторых — ограничит напряжение исток-затвор транзистора VT4 примерно на уровне -15В.

Затем выберем параметры. Во первых, это ток заряда. Параметры адаптера ненавязчиво намекают выбрать его равным C/3, т.е. 400мА (примерно столько же было и в родной схеме). VMIN = 10 * 1.9В + 2В = 21В, что чуть выше, чем напряжение адаптера. Но в данном случае не страшно, параметр «1.9В» в формуле — это максимальное напряжение на одном элементе во время заряда, но при столь малом токе (а MAX713 рассчитана на токи до 4C) оно врядли будет достигнуто. Время заряда примерно можно посчитать как 1.5 * C / I, что дает 4.5 часа. Выбираем из таблички подключение для PGM3/4, дающее таймаут 264 минуты (максимальный) с включенным voltage slope detection (т.е. отключение по dv/dt). Также выбираем из таблицы подключение PGM0/1 для 10 элементов в батарее. Слежение за температурой в батарее не предусмотрено, так что просто подаем 0 на TLO, 5В на THI и нечто среднее на TEMP, удобнее всего взять VREF, которое равно 2В. Повесим туда же и VLIMIT, это дефолтный вариант из даташита.

Теперь необходимо посчитать номиналы.

Конденсаторы по большей части выбираем «как в даташите» или «что есть, но не слишком далеко от даташита». Критичен здесь только C4, но 220пФ у меня не было. C5 можно уменьшить вплоть до 1мкФ, остальные уменьшать не стоит. Не забываем и про напряжение — все электролиты на 25В, кроме C5 на 6.3В. Транзисторы опять же по принципу «что есть», в качестве VT1-VT3 подходят любые маломощные транзисторы общего назначения соответствующей проводимости, а вот VT4 должен выдерживать не менее 25В сток-исток, исток-затвор 15-20В, ну и выдерживать ток порядка ампера. Да, IRF9540 — нехило так эти параметры переплевывает, но — что в магазине было. Я еще посматривал на FETKY-сборку из дохлого винта, но она была всего на 20В. VD1 — любой шоттки на требуемые ток (порядка 0.5-1А) и напряжение (более 20В, лучше с запасом). В качестве VD2 вообще пригоден почти любой диод на 0.5 А и 20В. СИДы выбираем по вкусу, я выбрал зеленый на питание и красный на заряд, трехмиллиметровые — по размеру дырок в корпусе.

Чуть интереснее расчет резисторов и дросселя.

R1 считается по приведенной выше формуле. 1.2кОм чуть менее расчетного значения, но это не страшно. Зато есть запас тока на HL2. R2 ограничивает ток HL2 примерно тремя миллиамперами. Можно было и побольше, тускло светит, а запас питания есть. R4 задает ток каскада на VT1, в данном случае примерно 3мА (на нем 5В минус падение на выводе DRV МС и эмиттерном переходе транзистора), на R3 при этом токе должны падать остальные 15В. R5 — токозадающий, формула опять же приведена выше.

В плане дросселя вполне приемлема точность как у Фау-1 — плюс-минус пол-Лондона, какая разница. Сперва я взял дроссель фильтра из ЭПРА, но он, зараза, грелся до оверсотни градусов, и тока нужного не выдавал. Пришлось перемотать его проводом потолще, около 0.3-0.4мм, взятым с балластного дросселя той же ЭПРА. Сердечник дросселя фильтра — гантелька, длиной около сантиметра и внешним диаметром около 8мм. После намотки до заполнения получилось как раз 250-300 мкГн, подошло отлично и не грелось.

Рекомендации по трассировке платы

Во первых, даташит предупреждает — C4 необходимо цеплять к выводам CC и BATT- как можно более короткими дорожками, в идеале — вообще SMD прямо между ними посадить. Во вторых, по дорожке, соединяющей U1.GND и R5 не должны течь токи силовой части. Проще говоря, она должна соединять их напрямую, ни на что больше не отвлекаясь, и от U1.GND больше никуда не идти. То же самое касательно соединения U1.BATT- и R5. Но тут допустимо после U1.BATT развести соединения к обвязке МС. Провод к BAT- тоже надо отводить непосредственно от ножки R5 отдельной дорожкой. Также нежелательна большая длина проводов между U1.BATT+ и BAT+ и между U1.BATT- и BAT-. К силовой части (VT4, VD1, VD2, L1, C1, C2, C6) применяются обычные правила разводки импульсных силовых схем, т.е. силовые дорожки потолще и покороче, площадь контура протекания больших импульсных токов (здесь это C1/C2, сток-исток VT4, VD1 и в меньшей степени L1 и C6) поменьше и все такое. Заметные импульсные токи есть и в контуре драйвера — C1/C2, VT2/VT3, VT4.

Фоточки

Версия первая, линейная:

Версия вторая, импульсная. Можно заметить две вполне типичные ошибки трассировки. Во первых, я влепил VT4 туда, где под него нету места по высоте. Поэтому он так странно установлен 🙂 Кстати, черный бочонок за ним — тот самый дроссель. Во вторых, я забыл провести одну из дорожек, теперь там перемычка. Ну и в третьих, уже позже я добавил параллельно C6 керамический SMD кондер на 0.1 мкФ.

Ну и в полном сборе:

Заметно, что светодиод «Зарядка» светит тускловато.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector