Мощное импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форуме

РадиоКот >Схемы >Питание >Зарядные устройства >

Эволюция импульсных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора на основе AT/ATX.

Автор: Провада Юрий Петрович aka Simurg Опубликовано 31.08.2010

2010

В инструкциях по эксплуатации к первым отечественным автомобилям было написано, что аккумулятор нельзя эксплуатировать летом (начинать заводить автомобиль и двигаться) при заряде менее 50%, и зимой менее 75%. Проанализируем, почему аккумулятор в некоторых случаях не будет успевать полностью заряжаться. Например, на улице зима, вам нужно за день съездить в 3-4 места, на улице -25, двигатель остывает уже через 15 мин, а перерывы межу поездками 1-3 часа. Уже темно и вы пользуетесь фарами, а также подогревом сиденья и стекол. В результате все это дело потребляет не менее 400- 500 ватт. Генератор дает ватт 800 и у вас остается ватт 300 (в теории) на зарядку аккумулятора. 300 ватт при 14 В в бортовой сети автомобиля это примерно 20 А. Так вот полностью разряженный аккумулятор с емкостью, например, в 52 Ач даже в теории полностью может зарядиться не быстрее чем за 3,5 часа (70 Ач химической емкости 3,5 часа * 20 А). А реально ток заряда никогда не достигнет значения 20 А, в первые минуты зарядка будет происходить током 10-15А, а далее 3-5А. В результате аккумулятор не успевает зарядиться по пути до ближайшего места стоянки. Конечно, он не полностью разряжен. Давайте посчитаем, насколько он разряжается стартером в зимнее время. При температуре -25 общее время работы стартера составит от 30 сек до 5 мин, например ваш стартер в общей сложности проработал 3 мин в день. Стартер потребляет при такой температуре двигателя в среднем 250А (при пуске может и 900А), при этом за 3 мин расходуется 360 часа * 250А = 12,5 Ач. Это много или мало? Как отмечалось выше, у аккумулятора есть химическая емкость и полезная. Химическая — это та, что запасается в химической реакции, а полезная, та, что расходуется на нагрузку. Естественно, что часть энергии при разряде в виде тепла теряется на самом аккумуляторе и полезная емкость зависит от нагрузки и температуры. Например, разряжаете аккумулятор в течении 10 часов при +25 градусах — его емкость становится 52 Ач (а химическая около 70), если разряжаете за час в тепле — его емкость падает до 35 Ач, остальные 35, от химической, идут на нагрев самого аккумулятора. Если же разряд идет при -25, то сопротивление электролита возрастает, и на самом аккумуляторе тепла теряется еще больше. Реальная емкость на морозе может составить 60% от номинальной, т.е при стартерном режиме 35*0,6= 21 Ач. Так много ли потраченных 12,5 Ач для работы стартера за день? В этой ситуации самым не приятным является то, что химическая емкость не меняется. И для того чтобы зарядить аккумулятор надо потратить в любой ситуации 70 Ач. Покрутили 3 минуты стартер, потратили 12.5 Ач (60 % емкости), вернуть придется 40 Ач. Если же вы не ездите по 4 часа до гаража, не стоите с работающем двигателем в морозы во многочасовых пробках, то ваш генератор не в состоянии обеспечить полный заряд аккумулятора, поэтому его и необходимо периодически дозаряжать.

Конечное напряжение заряда при температуре 20 градусов Цельсия равно 2.25-2.3 вольта на элемент батареи. Для батареи с номинальным напряжением 12 В (6 элементов) конечное напряжение заряда равно 13.5-13.8 В. Если батарея эксплуатируется при других температурах, то для увеличения ресурса батарей рекомендуется уменьшать конечное напряжение заряда до 2.2-2.25 В/эл при температуре 40 градусов и увеличивать напряжение до 2.35-2.4 В при температуре 0 градусов. Применение такой температурной компенсации зарядного напряжения позволяет увеличить ресурс батареи при 40 градусах Цельсия на 15 %. Но чтобы аккумулятор заряжался нужно выходное напряжение зарядного поднять хотя бы на один вольт выше максимального напряжения заряженного аккумулятора (напряжение примерно 15,8 вольта). Для полного заряда разряженной батареи рекомендуется проводить заряд в течение 24 часов. Если необходим более быстрый (в течение 8-10 часов) заряд батареи в случае циклического режима эксплуатации, конечное напряжение заряда увеличивают до 2.4-2.48 В/эл (при 20 градусах Цельсия) и обязательно ограничивают время заряда в соответствии с остаточным зарядом батареи перед зарядкой. Следует отметить, что потенциал электрохимической поляризации свинца примерно при 65С падает до нуля, и выше этой температуры аккумулятор не может существовать, т.е. его невозможно будет зарядить, так как на «-» будет идти исключительно побочная реакция, при которой будет восстанавливаться только водород, да и сам свинец начнет реагировать с серной кислотой. Подача на аккумулятор при заряде напряжения ЭДС в 2В + потенциал электрохимической поляризации 1,3В (примерно 3, 3В на ячейку) также ведет к полному смещению процесса к побочным реакциям. При эксплуатации для сведения к минимуму побочного газообразования и скорости коррозии положительных пластин подаваемое напряжения на элемент не следует делать выше 2,4В на ячейку. Если точнее, то максимальное напряжение заряда 2.33 В на банку при +25С. Температурный коэффициент 0,002 Вград. Т.е. зимой при -25 это будет составлять на каждую банку плюс 50град.*0.002 Вград = 0.1 В . Батарею из 6 банок летом надо заряжать напряжением не выше, чем 2,33*6=13,98 В, а зимой (2,33+0,1)*6= 14,58В. При этом, ни какого специального ограничения тока иили времени заряда не требуется. Ток будет ограничиваться естественным образом, за счет сопротивления проводников и переходного сопротивления на клеммах. А жестко заданное напряжение не приведет к закипанию аккумулятора и не создаст условий для повышенной коррозии положительных пластин. Фактически это будет эквивалентно заряду аккумулятора генератором в бортовой сети. И теперь самое важное, на что никогда не акцентируется внимание. Все эти напряжения являются максимальными (пиковыми), и справедливы для зарядных устройств с ограничением максимального напряжения, т.е. стабилизированных источников питания. Многие зарядные устройства не ограничивают напряжение, а регулируют мощность, отдаваемую в батарею. Действующее значение напряжение, которое будет показывать вольтметр может быть и меньше указанных 14 В, но аккумулятор будет кипеть и плохо заряжаться. Потому что часть времени подводимое напряжение будет превышать норму в 14 В, и большая часть подводимой мощности уйдет на электролиз воды и разрушение анода электрода, а оставшуюся часть периода напряжение будет ниже 14 В, ток будет равен 0. Вольтметр на зарядном устройстве может показывать и 11 В, но аккумулятор при этом будет кипеть и едва заряжаться. В нашем зарядном устройстве аккумулятор почти не кипит и хорошо заряжается. Огромный плюс зарядных устройств с ограничением пиковых напряжений — это возможность ставить аккумулятор на заряд не отключая клеммы аккумулятора от бортовой сети. При этом электроника не сбрасывается, крепления клемм не снашиваются, а времени на периодический подзаряд уходит минимум (открыл капот, поставил на заряд минут на 10-15). Зарядка автомобильного аккумулятора при постоянном напряжении: при этом методе, в течение всего времени заряда напряжение зарядного устройства остается постоянным. Зарядный ток убывает в ходе заряда по причине повышения внутреннего сопротивления батареи. В первый момент после включения, сила зарядного тока определяется следующими факторами: выходным напряжением источника питания, уровнем заряженности батареи и числом последовательно включенных батарей, а также температурой электролита батарей. Сила зарядного тока в первоначальный момент заряда может достигать (1,0-1,5)С20. Для исправных, но разряженных автомобильных аккумуляторов такие токи не принесут вредных последствий. Несмотря на большие токи в первоначальный момент зарядного процесса, общая длительность полного заряда аккумуляторных батарей приблизительно соответствует режиму при постоянстве тока. Дело в том, что завершающий этап заряда при постоянстве напряжения происходит при достаточно малой силе тока. Однако, заряд по такой методике в ряде случаев предпочтителен, так как он обеспечивает более быстрое доведение батареи до состояния, позволяющего обеспечить пуск двигателя. Кроме того, сообщаемая на первоначальном этапе заряда энергия тратится преимущественно на основной зарядный процесс, то есть на восстановление активной массы электродов. При этом реакция газообразования в аккумуляторе еще не возможна. Итак, зарядка при постоянстве напряжения позволяет ускорять процесс заряда аккумуляторов при подготовке к использованию.

Различных зарядных устройств на основе блока питания гуляет по просторам интернета немало. Вот решил поведать и я об истории развития своей схемы зарядок. Схема создавалась для того, чтобы наш котомобиль в морозы зимой все же продолжал ездить на авто, а собрать мог каждый желающий, мало-мальски радиокот. Основной упор в схемотехнике зарядных устройств -простота переделки. В наш век «китайтизации» электроники и электронной промышленности зачастую проще, дешевле и доступнее взять готовый AT/ATX блок питания и переделать его под любые свои нужды, нежели купить отдельно силовой трансформатор, диоды на мост, тиристор и прочие детали. Сначала поведаю о самом простом (ну уже проще просто не бывает!!!) и надежном зарядном на основе AT блока питания, без индикатора тока (хотя амперметр никто не мешает поставить).

Ну, вот блоков для переделки вы уже поднасобирали, тогда начнем-с пожалуй:

Подходим поближе и отыскиваем блоки АТ

Эх, наконец-то раздобыли. Разбираем и смотрим на плату. Для нашей схемы берем самого распространенного китайца, собранного на TL494. Его моем, чистим, сушим и смазываем кулер.

Надо сказать небольшое отступление. О качестве комплектующих для АТ и АТХ блоков. Хочу сказать о важном элементе схемы — фильтрующий конденсатор 310 вольт в первичной цепи. От него зависит не только такой параметр как пульсации выходного напряжения с частотой сети под большой нагрузкой, но и, что очень важно — нагрев самих выходных ключей. Если емкости не хватает, то им приходится работать до 35% своего времени на большей ширине импульса, чем при нормальной емкости, так как среднее средневыпрямленное напряжение уже не 310 вольт, а 250 — 260 вольт напряжение, за счет пульсаций. Контроллеру приходится отрабатывать такие провалы, увеличивая ширину и время открытого состояния транзистора. Следовательно, им приходится работать на большем токе, чем при достаточной емкости. Больше ток — больше нагрев — меньше кпд. (Он и так небольшой 60 — 75% в зависимости от блока). Проведя некоторые измерения более древних и очень старых АТ блоков питания и более новых АТХ выяснилось — китайцы совсем совесть потеряли. Если раньше ставили конденсаторы — как на нем написано,

так оно и есть. То теперь 50% допуск всегда в минус. Перебрал сотни блоков: Написано 470МКФ, выпаиваешь замеряешь — 300 -330МКФ, даже новый конденсатор — та же история.

Ну, да и ладно, пусть пишут что хотят: Ну, а нам необходимо заменить в АТ блоке, на основе которого мы будем строить зарядку 200МКФ на эти самые 330МКФ, или еще лучше 470МКФ (настоящих 470). Транзисторам легче будет. С дросселями та же история. АТ дроссель:

АТХ дроссель:

Не домотаны, и кольцо меньше… Следствием уменьшения индуктивности дросселя групповой стабилизации будет акустический свист на малых токах (1-2 ампера). Индуктивность этого дросселя рассчитывается, исходя из режима непрерывности тока через него при минимальных нагрузках. При включении блока, он сразу выходит на мощность не менее 150Вт (зависит от компьютера). Через дроссель протекают определённые токи, не менее какой то величины. Дроссель можно рассчитать на это минимальное значение тока, но тогда, при включении без нагрузки, ток через дроссель станет прерывистым, что повлечёт за собой некоторые неприятности… Схема ШИМ регулирования рассчитана для случая непрерывности тока, по этому, при прерывистом токе, регулирование будет сбиваться, дроссель будет петь, напряжения на выходах будут прыгать, вызывая дополнительные токи перезарядки электролитических конденсаторов… Конечно, в данном случае нам на помощь придет цепь RC коррекции обратной связи (некоторые расчеты ниже), но притуплять скорость реакции на изменение напряжения бесконечно нельзя, В какой-то момент TL494 при КЗ просто не успеет снизить ширину импульса и транзисторы выйдут из строя. Этот процесс достаточно быстрый. Поэтому с этим нужно быть осторожнее. Ну ладно, это было лирическое отступление. Продолжим с зарядным устройством.

Схема с мягкой характеристикой зарядного тока.

Плата стандартного АТ блока. Смотрим на схему, что надо выпаять (а выпаять надо много-много лишнего), а что запаять, чтобы получить самую простую зарядку для аккума. Схема взята стандартная, стандартного блока АТ и номиналы уже установленных элементов могут существенно отличаться от ваших. Менять их на указанные на схеме НЕ НАДО! Выпаиваем только ставшие ненужными защиты от перенапряжения, канал 5 вольт, канал -12 вольт. В общем, согласно схеме, оставляем следующее.

В итоге чтобы получить полноценную, регулируемую зарядку на 10 ампер и 15,8в с управляемым от тока нагрузки вентилятором, надо добавить всего восемь деталек!!! А именно: заменить два электролита, добавить шунт очень приближенного сопротивления 0,01ома -0,08 ома (например, три сантиметра шунта с китайского мультика — работает отлично). Фото исходного шунта (Авторский донор снят с советской Цэшки):

Резистор на 120ом, на 3,9к, и примерно 18к, переменный резистор на 10к, конденсатор на 10 нано и перевернуть обмотку на дросселе по каналу -5 вольта для вентилятора. Только не забудьте, что вентилятор теперь подключать надо так: красный на корпус, а черный на -5:.-12в. Шунт припаиваем в разрыв косички с силового трансформатора. Когда будете настраивать резистор на 3,9к то его сопротивление подберите по току заряда 10 ампер на реальном аккумуляторе. Вы не поверите — это всё! Это просто небывалая простота переделки практически уже металлолома во вполне достойную вещь! Если диоды по каналу +12в у Вас изначально стояли FR302, то надо заменить на более мощные, например выпаять из более современного ATX блока питания. Причем короткого замыкания он не боится — входит в ограничение тока. А вот переполюсовка подключения к аккумулятору приведет к большому ба-баху! Про «НОУ-ХАУ», уникальную защиту от перегрузки и короткого замыкания, в конце статьи. Цветными кружочками и линиями обозначены добавленные дополнительные элементы.

Настройка: Все включения до полной настройки проводить включая в сеть только последовательно с лампочкой накаливания 60 ватт. Проверяем монтаж. Настройка канала напряжения. Подключаем крокодилами мультиметр в режиме измерения напряжении на диапазоне до 200вольт. Включаем в сеть. Напряжение на выходе должно быть в пределах 16 вольт плюс/минус 4 вольта. Если что-то около 5 вольт, значит забыли заменить резистор в цепи контроля напряжения (1 вывод TL494) на 18к. Если около 23-25в, и постепенно без нагрузки нагреваются выходные ключи, то значит в цепи контроля напряжения (1 вывод TL494) обрыв или сопротивление 18к слишком большое, и блок вышел на полную ширину импульса и все равно не может набрать напряжение, для включения обратной связи. Настраиваем подбором этого резистора на напряжение примерно 15,8 — 16,2 вольта. Если вы выставите 14,4 в то акум через примерно 1 час перестанет у вас заряжаться вообще (проверено многократно на разных аккумуляторах). Настройка канала тока. Резистор включенный последовательно с регулятором тока временно меняем на подстроечник 22к выставляем его в положение минимального сопротивления. Подключаем крокодилами мультиметр в режиме измерения тока на диапазоне 10 ампер. Включаем в сеть блок через лампочку. Если лампочка вспыхнула и продолжает ярко светиться, значит что-то напутали, проверяем монтаж. Если амперметр показывает ток в пределах от 1 до 4 ампер то все нормально. Выставляем переменный резистор в режим максимального сопротивления, а подстроечным резистором настраиваем ток 15 -16 ампер. Иногда лампочка не дает так настроить, поэтому настройте примерно такой ток. Теперь подключив на выход разряженный аккумулятор и амперметр последовательно, убираем лампочку и включаем в сеть. Подстроечным резистором подстраиваем более точно ток, но уже 10 ампер. Затем подстроечник выпаиваем, меряем и впаиваем постоянный резистор такого же сопротивления. Вентилятор охлаждения должен вращаться с оборотами пропорционально току. Если на максимальном токе или коротком обороты слишком велики (напряжение выше 20 вольт), то необходимо отмотать витков 10 с обмотки минус 5 вольт канала питания вентилятора Напряжение на вентиляторе при подобранных витках должно быть от 6 вольт до 17 вольт. Все, на этом настройка закончена. В итоге на выходе сборочного стола получаем такое зарядное устройство. И даже с корпусом практически никаких слесарных работ не нужно. Выходные/входные провода выведены сзади через пластмассовые разъемы. Таких зарядных в свое время было сделано десятки, и все работают до сих пор :-).

Далее приспособим сюда индикатор тока на светодиодах или на люминесцентном индикаторе, кому, как нравится. В итоге чтобы получить на выходе такое симпатичное зарядное устройство, надо всего совсем немного доработать нашу схему. На люминесцентном индикаторе:

На светодиодах:

И корпус без покраски, индикатор на КТ315И.

Если всё устраивает, то тогда продолжаю мурлыкать по теме. Для измерения тока с более менее сносной точностью, нужно собрать усилитель напряжения с шунта на LM358 и сам индикатор на двух LM324 или на КТ315-х и всё :-). Приведу схему отдельно усилителя, с простой платой, и отдельно самого индикатора. Крепить внутри лучше и проще. Индикаторов два варианта.

Схема усилителя. Диод D1, резистор R3, конденсатор С3 интегрирующая цепь, так как на входе пульсирующее напряжение отрицательной полярности, а нам надо на выходе получить постоянное напряжение пропорциональное току. Настройка: обязательно проверить 12 вольт, часто попадаются бракованные КРЕН-ки, затем резистором R2 калибруют показания индикатора по мультиметру. Резистором регулировки тока выставляете максимальный ток и резистором настраиваете, чтобы только-только зажегся, последний светодиод. Конденсатор С3 работает как интегратор и задает плавность спадания показаний индикатора. Фото собранных плат усилителей напряжения с шунта (подстроечные сопротивления еще не запаяны).

Схема индикатора на КТ 315. Конечно, «прошлый век» и все такое, скажите Вы, но, а если их в наличии 3 литровая банка. Куда прикажите девать? Выбросить? А SMD-шные транзисторы надо идти на базар и купить, а места в корпусе все равно много. Сверлить отверстия под 315 тоже не надо. Но все же на ваш выбор, схема не критична к выбору транзисторов, хоть МП10 запаяйте, все равно будет работать.

Количество транзисторов и светодиодов можно уменьшить, например до 6 шт., но когда много, то красивше. Фото собранной линейки, пока еще без впаянных светодиодов.

И более ранняя разводка

Эмитерный повторитель можно и не запаивать, а включить напрямую, работает и без него, только спадают показания быстро, а не плавно по одному светодиоду. Иногда на некоторых экземплярах требовалось включать прямо включенный диод, типа КД522, между выходом усилителя и линейкой. Это было необходимо, когда при нулевом токе светились один — два первых светодиода. Налаживание линейки. Правильно собранный без ошибок индикатор работает сразу. Подключаем на вход переменный резистор — бегунок ко входу, правый конец резистора на +, левый на -. Подаем питание, вращаем резистор и смотрим на светодиоды, должны поочередно вспыхивать и гаснуть. Данный индикатор обладает существенной нелинейностью показаний (сначала завал и посередине бывают горбы), но для зарядного вполне подойдет. Просто при настройке значение каждого светодиода отмаркируете. В схеме блока на плате надо добавить источник 6…8в для светодиодной линейки. Для люминесцентного индикатора добавлять этот источник не надо.

Фото собранной зарядки по вышеприведенным схемам, но на блоке ATX (разницы с АТ особой нет, отличие что питание TL494 питается от дежурки):

Фото крепления платы усилителя. Припаивается в основную плату выводами: корпус и +22в.

Далее приведу схему индикатора на операционных усилителях. В качестве самого индикатора лучше использовать люминесцентный индикатор (схема проще). Если использовать светодиоды, то надо будет добавить еще 8 резисторов по 2к и подключать катодами на корпус. Принцип работы прост. Схема в настройке не нуждается, кроме подбора резистора в цепи накала.

В данной схеме используется два счетверенных усилителя, для формирования восемь уровней индикации. Операционные усилители, используемые в этой схеме — LM324 (Или LM393 если используете светодиоды. Тогда подключаем их аноды на +, а катоды каждый на свой выход). Это довольно распространенная ИМС и найти ее не составит труда. Резисторы R2:.R10 образуют делитель, задающий пороги срабатывания каждого усилителя. Усилители работают в режиме компараторов. Фото собранного индикатора тока на люминесцентный индикатор

Крепится к передней стенке с помощью термоклея пистолетом или паяльником. Вышеприведенная схема имеет мягкую характеристику зарядного тока. Ток снижается плавно на протяжении всего времени заряда (Как в автомобиле).

Теперь рассмотрим схему с жесткой характеристикой зарядного тока.

Здесь ток снижается более круто и только к концу заряда. На протяжении основного времени ток стабильный. Здесь нам потребуется уже АТХ блок питания. Нововведение коснулось и защиты от переполюсовки и короткого замыкания. В данном зарядном шунт установлен по минусовой шине, поэтому необходимо разрезать соединение платы с корпусом блока. Если этого не сделать то при случайном касании плюсовым проводом металлического корпуса блок питания придется ремонтировать (менять джентльменский комплект — предохранитель, мост, пара MJE13007, резисторы 10 ом базовые :-)). Схема содержит усилитель напряжения с шунта, компаратор с обратной связью на конденсаторе ( о конденсаторе и его расчетах ниже) для более плавной работы и для устранения перерегулирования и любая из рассмотренных выше линеек индикаторов, но предпочтительней на LM324. В данном случае управление микросхемой TL494 осуществляем через вывод 4, как имеющий самое маленькое усиление и следовательно саму малую реакцию на изменение напряжения на его входе, а не 3, 1,16. При управлении через 4 вывод вся схема зарядного работает устойчиво, отсутствуют возбуждения, перерегулирования, нет нагрева выходных транзисторов.

Теперь немного теории. Для устойчивой работы замкнутых обратными связями преобразователей, необходимо, чтобы коэффициент усиления разомкнутого контура стал меньше единицы до того, как фазовый угол достигнет значения -180 гр. Кроме того, в области среза должен быть сформирован наклон ЛАХ (логарифмическая амплитудная характеристика) разомкнутой системы -20дБ/Дек, а в области низких частот коэффициент усиления должен быть достаточно большим для того, чтобы снизить погрешность при измерениях входного напряжения и тока нагрузки. Т.е. мы считаем частоту индуктора выходной емкости по формуле для LC. Потом для этой же частоты по формуле RC считаем сопротивление и емкость в цепи обратной связи. А если у нас выходной конденсатор низкого сопротивления, то по этой же формуле еще раз считаем следующий конденсатор и пару для него берем сопротивление из высокого плеча делителя выходного напряжения.

Правда там не сказано, от чего отталкиваться, выбирая соотношение для величины емкости и сопротивления. Т.е. знаем частоту, знаем формулу, но два неизвестных. А вот в этом

есть эмпирическая формула для подбора величины сопротивления в цепи обратной связи ОУ. R = 5800 * Cвых * Fперекрест * Vвых, где Fперекрест — численно принимается 1/10 от частоты работы преобразователя. Правда почему-то в 2й картинке они емкость считают отталкиваясь от 1/3 частоты LC, что вносит несуразицу, т.к. в 1й картинке считалось ровно по частоте LC. Но хотя бы примерный порядок для подбора величин эти данные дают. Защита от переполюсовки и КЗ выполнена на двух транзисторах и светодиоде. Схема:

Настройка заключается в подборе R3 в зависимости от вашего шунта, и подборе R5 для ограничения максимального выходного тока на уровне 10 ампер. Доработки линеек индикаторов состоят только в установке и подстройке подстроечного сопротивления для диапазона отображения тока 3 — 10 ампер. Настройка канала тока. Резистор R5 временно меняем на подстроечник 10к выставляем его в положение максимального сопротивления. Подключаем мультиметр в режиме измерения тока на диапазоне 10 ампер. Включаем в сеть блок через лампочку. Если лампочка вспыхнула и продолжает ярко светиться, значит что-то напутали, проверяем монтаж. Если амперметр показывает ток в пределах от 0,2 до 1 ампер то все нормально. Выставляем переменный резистор R6 в режим максимального напряжения с бегунка, а подстроечным резистором настраиваем ток 10 ампер. Затем выпаиваем подстроечник, замеряем и впаиваем постоянный резистор такого же сопротивления. Работа и настройка канала напряжения аналогично первой схеме. Доработки основной платы АТХ блока для схемы управления на LM358.

Доработки схемы линеек:

В схеме с операционными усилителями ставим Р1 и подбираем его или подбираем R2, а Р1 не добавляем, а подключаем напрямую.

Подробней остановимся на защите от переполюсовки и от короткого замыкания. Схема своего рода «НОУ-ХАУ», по простоте и надежности. Плюс в том, что не нужно использовать мощное реле, или тиристор, на котором падение напряжения около двух вольт. Схема как самостоятельное устройство может быть встроена в любое зарядное устройство и блок питания. Выход из режима защиты автоматический, как только устранится короткое замыкание или преполюсовка. При срабатывании светится светодиод «ошибка подключения».

Описание работы: При нормальном режиме напряжение через светодиод и резистор R9 отпирает VT1 и все напряжение со входа поступает на выход. При коротком замыкании или переполюсовке ток импульсно резко возрастает, падение напряжения на полевике и шунте резко увеличивается, что приводит к открыванию VT2, который в свою очередь шунтирует затвор исток. Добавочное отрицательное напряжение по отношению к истоку (падение на шунте) прикрывает VT1. Далее происходит лавинный процесс закрытия VT1. Светодиод засвечивается через открытый VT2. Схема может находиться в данном состоянии сколь угодно долго, до устранения замыкания. Для зарядки дополнительно и мотоциклетных аккумуляторов можно добавить переключатель подключающий дополнительный подобранный резистор в цепи вывода 1 TL494. Конструкция будет универсальной если поставите переменный резистор. На выходе можно регулировать напряжение до 20 вольт.

Если поставить мост в выходном канале 12в, то тогда можно регулировать напряжение до 35 вольт. Дальнейшие доработки ограничены только фантазией. Дабы не быть голословным, привожу фотки работы зарядного Фото работы зарядного устройства. Ток зарядки 10 ампер.

Также разработаны и другие схемные решения. Продолжение следует…

Файлы:

Печатные платы в формате SL 5.0.

Вопросы, как обычно, складываем тут.

Технология сборки

Большинство электронных компонентов лучше собрать на печатной плате. В домашних условиях плату можно изготовить методом ЛУТ или фотоспособом. Разработать рисунок можно в бесплатных программах, например LayOut или условно-бесплатной Eagle. А можно нарисовать дедовским способом на бумаге и нанести рисунок лаком на поверхность фольги. Плата травится в растворе хлорного железа или в следующем составе:

1. 100 мл аптечной перекиси водорода.
2. 30 г лимонной кислоты.
3. Две чайные ложки поваренной соли.

Силовые элементы монтируются на радиаторы достаточной площади. Устанавливать их надо на теплопроводящую пасту. Если теплоотводящая поверхность элемента не соединена с общим выводом, на теплоотвод деталь крепят через изолирующую прокладку – слюдяную или из упругого материала. Радиатором может служить металлическая стенка корпуса. Также можно сделать теплоотвод частью конструкции. Можно организовать обдув радиаторов – тогда их площадь можно значительно уменьшить. Для этого понадобится вентилятор на 12 вольт, который можно подключить к выходу диодного моста.

Корпус подбирается готовым или изготавливается самостоятельно. На передней панели крепятся:

• измерительные приборы;
• органы регулирования напряжения и тока;
• индикаторы включенного состояния.

Для подключения проводов, отходящих к аккумулятору, клеммы и разъемы лучше не использовать. Токи через них идут большие, поэтому потенциальный источник дополнительного переходного сопротивления нежелателен. Провода лучше подпаять к плате и вывести через отверстия в передней панели. Сечение проводников должно достаточным – не менее 2 кв.мм, а лучше 4 кв.мм. С другой стороны проводов надо припаять зажимы «крокодил».

Зарядное устройство в самодельном корпусе.

Это не полный обзор схем зарядок для автомобильного аккумулятора – их существует великое множество. По представленным конструкциям можно понять принципы построения ЗУ, требования к ним, разобраться в несложной схемотехнике. Отработав на практике сборку этих зарядных устройств, впоследствии можно перейти к более серьезным схемам, в том числе с использованием микроконтроллеров.

Похожая статья: Самодельное зарядное устройство для литий ионных аккумуляторов

Условия для самодельной зарядки аккумулятора

Для процесса заряжания устройства необходимо выполнение следующих требований:

• Установка постоянного напряжения – 14,4В;
• Возможность зарядки в течение длительного времени;
• Самостоятельное отключение при превышении максимальных значений тока;
• Предохранение от ошибки подключения полюсов. При подключении минуса к плюсу процесс заряжания должен быть остановлен.

Любой из нарушений вышеперечисленных требований, может безвозвратно сломать Ваш прибор.

Где 12 вольт, а где 5? Разбираемся с цветовой маркировкой

Как узнать, на каких проводах какие напряжения формируются? Где, к примеру, 12 вольт на блоке питания компьютера? Для этого не понадобится тестер, поскольку все провода, выходящие из компьютерного блока питания, имеют строго определенную общепринятую расцветку. Поэтому вместо тестера мы вооружаемся табличкой, приведенной ниже.

Расцветка и назначение проводов блока питания ATX

Табличка особых пояснений не требует. С зеленым проводом (Power on) мы познакомились в предыдущем разделе – на него материнская плата подает сигнал низким уровнем (замыканием на общий) на включение БП. Синий провод в новых моделях БП может отсутствовать, поскольку производители материнских плат отказались от интерфейса RS-232C (COM-порт), требующего -12 В.

Фиолетовый провод (+5 VSB ) – это как раз дежурные +5 В, питающие дежурные узлы материнской платы. По серому проводу (Power good) блок питания сообщает, что все напряжения в норме и компьютер можно включать. Если какое-то из напряжений в процессе работы выходит за допустимые пределы или пропадает, то сигнал снимается. Причем это происходит до того, как успеют разрядиться накопительные конденсаторы БП, давая процессору время на принятие экстренных мер по аварийной остановке системы. Остальные провода – это провода питания материнской платы и периферийных устройств – дисководов, внешних видеокарт и т. д.

Нюансы работы аккумуляторов

Самым распространённым видом считается свинцово-кислотный аккумулятор. Срок эксплуатации устройства рассчитан, в среднем, на 5 лет. Подзарядка таких аккумуляторов требует использования хотя бы 10% тока от суммарной емкости устройства.

К примеру, при показателе 75Ахч для заряда необходима подача минимального значения тока – 7,5А. При большем показателе тока аккумулятор из строя не выйдет, но на автомобиле могут слететь «мозги».

Ремонт блока управления кондиционером, коробкой передач, сигнализацией и так далее – недешевое удовольствие.

Разряженным является устройство с напряжением 11,9-12,1 Вольт, в рабочем состоянии уровень заряда должен составлять 12,5-12,7 Вольт.

Как включить блок питания (БП) от компьютера без компьютера

Итак, у нас в руках блок питания ATX компьютера. Прежде всего попробуем его включить. Но для этого нужно знать некоторые тонкости работы этого устройства. Предположим, перед нами компьютер. Включаем его в сеть, но внешне ничего не происходит. Это, казалось бы, понятно – машина отключена, а чтобы ее включить, нужно нажать кнопку питания на лицевой панели системного блока.

На самом деле это не совсем так. Как только мы вставили вилку в розетку, в блоке питания заработала небольшая часть схемы, вырабатывающая дежурное напряжение +5 В. Называется эта часть модулем дежурного питания. Напряжение поступает на материнскую плату и питает ее отдельные узлы, один из которых предназначен для включения компьютера.

Важно. В большинстве блоков питания ATX предусмотрен дополнительный служебный механический выключатель, расположенный на задней стенке ПК. Напряжение сети на БП этих моделей подается после включения этого тумблера.

Для подачи напряжения на этот БП служит механический выключатель
Нажимая кнопку на лицевой панели системного блока, мы тем самым подаем команду материнской плате (точнее, ее узлу включения) запустить блок питания. Узел подает на БП сигнал Power on, и БП, а значит, и сам компьютер включаются.

Поскольку компьютера у нас нет, этот сигнал нам придется подать самостоятельно. Сделать это несложно. Для этого достаточно найти разъем на блоке питания, который питает материнскую плату, и установить перемычку между зеленым и любым из черных проводов. Итак, устанавливаем перемычку, подключаем блок питания к сети, и он сразу же запускается – это слышно даже по шуму вентилятора.

Особенности зарядного устройства

• напряжение предельное 14.2 V
• минимальное выходное напряжение (АКБ разряжен) 6 V
• ток зарядки переключается 0.8 A / 3.5 A

Дополнительно понадобятся LED индикаторы: зеленый и красный, NPN транзистор. Красный светодиод указывает на зарядку аккумулятора, а зеленый на достижение предельного напряжения (зарядка завершена).

Предупреждаем: в сетевом адаптере присутствуют напряжения, опасные для жизни и здоровья. За подобную доработку следует браться только опытным электронщикам, которые имеют опыт работы с импульсными блоками питания!

Модификация касается только элементов на вторичной стороне трансформатора. Идея основана на коррекции (при необходимости) выходного напряжения блока питания, добавления ограничителя тока и светодиодов, информирующих о режиме работы зарядного устройства.

ЗУ из микроволновой печи

Некоторые автолюбители используют трансформатор от сломанной микроволновой печи. Но этот трансформатор нужно будет переделывать, поскольку он является повышающим, а не понижающим.

Необязательно, чтобы трансформатор был исправен, поскольку в нем зачастую сгорает вторичная обмотка, которую в процессе создания устройства все равно придется удалять.

Переделка трансформатора сводится к полному удалению вторичной обмотки, и намотки новой.

В качестве новой обмотки используется изолированный провод сечением не менее 2,0 мм. кв.

При намотке нужно определиться с количеством витков. Можно сделать это экспериментально – намотать на сердечник 10 витков нового провода, после чего к его концам подсоединить вольтметр и запитать трансформатор.

По показаниям вольтметра определяется, какое напряжение на выходе обеспечивают эти 10 витков.

К примеру, замеры показали, что на выходе есть 2,0 В. Значит, 12В на выходе обеспечат 60 витков, а 13 В – 65 витков. Как вы поняли, 5 витков добавляет 1 вольт.

Схема.

Ну а далее все делается, как описано выше – изготавливается диодный мост, производится соединение всех составных элементов и проверяется работоспособность.

Стоит указать, что сборку такого зарядного устройства лучше производить качественно, затем все составные части поместить в корпус, который можно изготовить из подручных материалов. Или смонтировать на основу.

Обязательно следует пометить где «плюсовой» провод, а где — «минусовой», чтобы не «переплюсовать», и не вывести из строя прибор.

Использование лампы и полупроводникового диода

Подобный способ подзарядки аккумуляторного устройства актуален в домашней обстановке. Для его осуществления необходимо наличие розетки на 220В.

• В качестве элементов схемы имеются стандартная лампа накаливания мощностью 100-150 Ватт, полупроводниковый диод, вилка для розетки и кабель с «крокодилами».
• В данном соединении диод служит в роли преобразователя напряжения из переменного в постоянное.
• Для исключения короткого замыкания достаточно использовать предохранитель на 10-15 А. Лампа и диод должны подсоединяться к «+» аккумулятора.

При мощности лампы в 100 Ватт величина поступающего тока будет составлять 0,17А. Для достижения значения в 2А потребуется заряжать аккумулятор минимум 10 часов.

Полностью восстановить заряд севшего аккумуляторного устройства, скорее всего, не получится, но для запуска автомобиля его хватит.

Правила эксплуатации

Недостаток самодельного зарядного устройства для аккумулятора 12В заключается в том, что после полной зарядки АКБ автоматическое отключение прибора не происходит. Именно поэтому Вам придется периодически поглядывать на табло, чтобы вовремя выключить его. Еще один важный нюанс – проверять ЗУ «на искру» категорически запрещается.

Зарядное устройство (ЗУ) для аккумулятора необходимо каждому автолюбителю, но стоит оно немало, а регулярные профилактические поездки в автосервис не выход. Обслуживание батареи в СТО требует времени и денег. Кроме того, на разряженном аккумуляторе до сервиса ещё нужно доехать. Собрать своими руками работоспособное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками сможет каждый, кто умеет пользоваться паяльником.