Из чего состоит зарядное для автомобильного аккумулятора. Автомобильное зарядное устройство своими руками: простые схемы
Кто не сталкивался в своей практике с необходимостью зарядки батареи и, разочаровавшись в отсутствии зарядного устройства с необходимыми параметрами, вынужден был приобретать новое ЗУ в магазине, либо собирать вновь нужную схему?
Вот и мне неоднократно приходилось решать проблему зарядки различных аккумуляторных батарей, когда под рукой не оказывалось подходящего ЗУ. Приходилось на скорую руку собирать что-то простое, применительно к конкретному аккумулятору.
Ситуация была терпимой до того момента, пока не появилась необходимость в массовой подготовке и, соответственно, зарядке батарей. Понадобилось изготовить несколько универсальных ЗУ - недорогих, работающих в широком диапазоне входных и выходных напряжений и зарядных токов.
Предлагаемые ниже схемы ЗУ были разработаны для зарядки литий-ионных аккумуляторов, но существует возможность зарядки и других типов аккумуляторов и составных батарей (с применением однотипных элементов, далее - АБ).
Все представленные схемы имеют следующие основные параметры:
входное напряжение 15-24 В;
ток заряда (регулируемый) до 4 А;
выходное напряжение (регулируемое) 0,7 - 18 В (при Uвх=19В).
Все схемы были ориентированы на работу с блоками питания от ноутбуков либо на работу с другими БП с выходными напряжениями постоянного тока от 15 до 24 Вольт и построены на широко распространенных компонентах, которые присутствуют на платах старых компьютерных БП, БП прочих устройств, ноутбуков и пр.
Схема ЗУ № 1 (TL494)
ЗУ на схеме 1 является мощным генератором импульсов, работающим в диапазоне от десятков до пары тысяч герц (частота варьировалась при исследованиях), с регулируемой шириной импульсов.
Зарядка АБ производится импульсами тока, ограниченного обратной связью, образованной датчиком тока R10, включенным между общим проводом схемы и истоком ключа на полевом транзисторе VT2 (IRF3205), фильтром R9C2, выводом 1, являющимся «прямым» входом одного из усилителей ошибки микросхемы TL494.
На инверсный вход (вывод 2) этого же усилителя ошибки подается регулируемое посредством переменного резистора PR1, напряжение сравнения с встроенного в микросхему источника опорного напряжения (ИОН - вывод 14), меняющего разность потенциалов между входами усилителя ошибки.
Как только величина напряжения на R10 превысит значение напряжения (установленного переменным резистором PR1) на выводе 2 микросхемы TL494, зарядный импульс тока будет прерван и возобновлен вновь лишь при следующем такте импульсной последовательности, вырабатываемой генератором микросхемы.
Регулируя таким образом ширину импульсов на затворе транзистора VT2, управляем током зарядки АБ.
Транзистор VT1, включенный параллельно затвору мощного ключа, обеспечивает необходимую скорость разрядки затворной емкости последнего, предотвращая «плавное» запирание VT2. При этом амплитуда выходного напряжения при отсутствии АБ (или прочей нагрузки) практически равна входному напряжению питания.
При активной нагрузке выходное напряжение будет определяться током через нагрузку (её сопротивлением), что позволит использовать эту схему в качестве драйвера тока.
При заряде АБ напряжение на выходе ключа (а, значит, и на самой АБ) в течении времени будет стремиться в росте к величине, определяемой входным напряжением (теоретически) и этого, конечно, допустить нельзя, зная, что величина напряжения заряжаемого литиевого аккумулятора должна быть ограничена на уровне 4,1 В (4,2 В). Поэтому в ЗУ применена схема порогового устройства, представляющего из себя триггер Шмитта (здесь и далее - ТШ) на ОУ КР140УД608 (IC1) или на любом другом ОУ.
При достижении необходимого значения напряжения на АБ, при котором потенциалы на прямом и инверсном входах (выводы 3, 2 - соответственно) IC1 сравняются, на выходе ОУ появится высокий логический уровень (практически равный входному напряжению), заставив зажечься светодиод индикации окончания зарядки HL2 и светодиод оптрона VH1 который откроет собственный транзистор, блокирующий подачу импульсов на выход U1. Ключ на VT2 закроется, заряд АБ прекратится.
По окончании заряда АБ он начнет разряжаться через встроенный в VT2 обратный диод, который окажется прямовключенным по отношению к АБ и ток разряда составит приблизительно 15-25 мА с учетом разряда кроме того через элементы схемы ТШ. Если это обстоятельство кому-то покажется критичным, в разрыв между стоком и отрицательным выводом АБ следует поставить мощный диод (лучше с малым прямым падением напряжения).
Гистерезис ТШ в этом варианте ЗУ выбран таким, что заряд вновь начнется при понижении величины напряжения на АБ до 3,9 В.
Это ЗУ можно использовать и для заряда последовательно соединенных литиевых (и не только) АБ. Достаточно откалибровать с помощью переменного резистора PR3 необходимый порог срабатывания.
Так, например, ЗУ, собранный по схеме 1, функционирует с трехсекционной последовательной АБ от ноутбука, состоящей из сдвоенных элементов, которая была смонтирована взамен никель-кадмиевой АБ шуруповерта.
БП от ноутбука (19В/4,7А) подключен к ЗУ, собранному в штатном корпусе ЗУ шуруповерта взамен оригинальной схемы. Зарядный ток «новой» АБ составляет 2 А. При этом транзистор VT2, работая без радиатора нагревается до температуры 40-42 С в максимуме.
ЗУ отключается, естественно, при достижении напряжения на АБ=12,3В.
Гистерезис ТШ при изменении порога срабатывания остается прежним в ПРОЦЕНТНОМ отношении. Т.е., если при напряжении отключения 4,1 В, повторное включение ЗУ происходило при снижении напряжения 3,9 В, то в данном случае повторное включение ЗУ происходит при снижении напряжения на АБ до 11,7 В. Но при необходимости глубину гистерезиса можно изменить.
Калибровка порога и гистерезиса зарядного устройства
Калибровка происходит при использовании внешнего регулятора напряжения (лабораторного БП).Выставляется верхний порог срабатывания ТШ.
1. Отсоединяем верхний вывод PR3 от схемы ЗУ.
2. Подключаем «минус» лабораторного БП (далее везде ЛБП) к минусовой клемме для АБ (самой АБ в схеме во время настройки быть не должно), «плюс» ЛБП - к плюсовой клемме для АБ.
3. Включаем ЗУ и ЛБП и выставляем необходимое напряжение (12,3 В, например).
4. Если горит индикация окончания заряда, вращаем движок PR3 вниз (по схеме) до гашения индикации (HL2).
5. Медленно вращаем движок PR3 вверх (по схеме) до зажигания индикации.
6. Медленно снижаем уровень напряжения на выходе ЛБП и отслеживаем значение, при котором индикация вновь погаснет.
7. Проверяем уровень срабатывания верхнего порога еще раз. Хорошо. Можно настроить гистерезис, если не устроил уровень напряжения, включающий ЗУ.
8. Если гистерезис слишком глубок (включение ЗУ происходит при слишком низком уровне напряжения - ниже, например, уровня разряда АБ, выкручиваем движок PR4 влево (по схеме) или наоборот, - при недостаточной глубине гистерезиса, - вправо (по схеме). При изменении глубины гистерезиса уровень порога может сместиться на пару десятых долей вольта.
9. Сделайте контрольный прогон, поднимая и опуская уровень напряжения на выходе ЛБП.
Настройка токового режима еще проще.
1. Отключаем пороговое устройство любыми доступными (но безопасными) способами: например, «посадив» движок PR3 на общий провод устройства или «закорачивая» светодиод оптрона.
2. Вместо АБ подключаем к выходу ЗУ нагрузку в виде 12-вольтовой лампочки (например, я использовал для настройки пару 12V ламп на 20 Вт).
3. Амперметр включаем в разрыв любого из проводов питания на входе ЗУ.
4. Устанавливаем на минимум движок PR1 (максимально влево по схеме).
5. Включаем ЗУ. Плавно вращаем ручку регулировки PR1 в сторону роста тока до получения необходимого значения.
Можете попробовать поменять сопротивление нагрузки в сторону меньших значений ее сопротивления, присоединив параллельно, скажем, ещё одну такую же лампу или даже «закоротить» выход ЗУ. Ток при этом не должен измениться значительно.
В процессе испытаний устройства выяснилось, что частоты в диапазоне 100-700 Гц оказались оптимальными для этой схемы при условии использования IRF3205, IRF3710 (минимальный нагрев). Так как TL494 используется неполно в этой схеме, свободный усилитель ошибки микросхемы можно использовать, например, для работы с датчиком температуры.
Следует иметь в виду и то, что при неправильной компоновке даже правильно собранное импульсное устройство будет работать некорректно. Поэтому не следует пренебрегать опытом сборки силовых импульсных устройств, описанном в литературе неоднократно, а именно: все одноименные «силовые» соединения следует располагать на кратчайшем расстоянии относительно друг друга (в идеале - в одной точке). Так, например, точки соединения такие, как коллектор VT1, выводы резисторов R6, R10 (точки соединения с общим проводом схемы), вывод 7 U1 - следует объединить практически в одной точке либо посредством прямого короткого и широкого проводника (шины). То же касается и стока VT2, вывод которого следует «повесить» непосредственно на клемму "-" АБ. Выводы IC1 также должны находиться в непосредственной «электрической» близости к клеммам АБ.
Схема ЗУ № 2 (TL494)
Схема 2 не сильно отличается от схемы 1, но если предыдущая версия ЗУ была придумана для работы с АБ шуруповерта, то ЗУ на схеме 2 задумывалось, как универсальное, малогабаритное (без лишних элементов настройки), рассчитанное для работы как с составными, последовательно включенными элементами числом до 3-х, так и с одиночными.
Как видно, для быстрой смены токового режима и работы с разным количеством последовательно соединенных элементов, введены фиксированные настройки с подстроечными резисторами PR1-PR3 (установка тока), PR5-PR7 (установка порога окончания зарядки для разного количества элементов) и переключателей SA1 (выбор тока зарядки) и SA2 (выбор количества заряжаемых элементов АБ).
Переключатели имеют по два направления, где вторые их секции переключают светодиоды индикации выбора режима.
Ещё одно отличие от предыдущего устройства - использование второго усилителя ошибки TL494 в качестве порогового элемента (включенного по схеме ТШ), определяющего окончание зарядки АБ.
Ну, и, конечно, в качестве ключа использован транзистор р-проводимости, что упростило полное использование TL494 без применения дополнительных компонентов.
Методика настройки порогов окончания зарядки и токовых режимов такая же , как и для настройки предыдущей версии ЗУ. Разумеется, для разного количества элементов, порог срабатывания будет меняться кратно.
При испытании этой схемы был замечен более сильный нагрев ключа на транзисторе VT2 (при макетировании использую транзисторы без радиатора). По этой причине следует использовать другой транзистор (которого у меня просто не оказалось) соответствующей проводимости, но с лучшими токовыми параметрами и меньшим сопротивлением открытого канала, либо удвоить количество указанных в схеме транзисторов, включив их параллельно с раздельными затворными резисторами.
Использование указанных транзисторов (в «одиночном» варианте) не критично в большинстве случаев, но в данном случае размещение компонентов устройства планируется в малогабаритном корпусе с использованием радиаторов малого размера или вовсе без радиаторов.
Схема ЗУ № 3 (TL494)
В ЗУ на схеме 3 добавлено автоматическое отключение АБ от ЗУ с переключением на нагрузку. Это удобно для проверки и исследования неизвестных АБ. Гистерезис ТШ для работы с разрядом АБ следует увеличить до нижнего порога (на включение ЗУ), равного полному разряду АБ (2,8-3,0 В).
Схема ЗУ № 3а (TL494)
Схема 3а - как вариант схемы 3.
Схема ЗУ № 4 (TL494)
ЗУ на схеме 4 не сложнее предыдущих устройств, но отличие от предыдущих схем в том, что АБ здесь заряжается постоянным током, а само ЗУ является стабилизированным регулятором тока и напряжения и может быть использовано в качестве модуля лабораторного источника питания, классически построенного по «даташитовским» канонам.
Такой модуль всегда пригодится для стендовых испытаний как АБ, так и прочих устройств. Имеет смысл использование встроенных приборов (вольтметр, амперметр). Формулы расчета накопительных и помеховых дросселей описаны в литературе. Скажу лишь, что использовал готовые различные дроссели (с диапазоном указанных индуктивностей) при испытаниях, экспериментируя с частотой ШИМ от 20 до 90 кГц. Особой разницы в работе регулятора (в диапазоне выходных напряжений 2-18 В и токов 0-4 А) не заметил: незначительные изменения в нагреве ключа (без радиатора) меня вполне устраивали. КПД, однако, выше при использовании меньших индуктивностей.
Лучше всего регулятор работал с двумя последовательно соединенными дросселями 22 мкГн в квадратных броневых сердечниках от преобразователей, интегрированных в материнские платы ноутбуков.
Схема ЗУ № 5 (MC34063)
На схеме 5 вариант ШИ-регулятора с регулировкой тока и напряжения выполнена на микросхеме ШИМ/ЧИМ MC34063 с «довеском» на ОУ CA3130 (возможно использование прочих ОУ), с помощью которого осуществляется регулировка и стабилизация тока.
Такая модификация несколько расширила возможности MC34063 в отличии от классического включения микросхемы позволив реализовать функцию плавной регулировки тока.
Схема ЗУ № 6 (UC3843)
На схеме 6 - вариант ШИ-регулятора выполнен на микросхеме UC3843 (U1), ОУ CA3130 (IC1), оптроне LTV817. Регулировка тока в этом варианте ЗУ осуществляется с помощью переменного резистора PR1 по входу токового усилителя микросхемы U1, выходное напряжение регулируется с помощью PR2 по инвертирующему входу IC1.
На «прямом» входе ОУ присутствует «обратное» опорное напряжение. Т.е., регулирование производится относительно "+" питания.
В схемах 5 и 6, при экспериментах использовались те же наборы компонентов (включая дроссели). По результатам испытаний все перечисленные схемы мало в чем уступают друг другу в заявленном диапазоне параметров (частота/ток/напряжение). Поэтому схема с меньшим количеством компонентов предпочтительнее для повторения.
Схема ЗУ № 7 (TL494)
ЗУ на схеме 7 задумывалось, как стендовое устройство с максимальной функциональностью, потому и по объему схемы и по количеству регулировок ограничений не было. Данный вариант ЗУ так же выполнен на базе ШИ-регулятора тока и напряжения, как и вариант на схеме 4.
В схему введены дополнительно режимы.
1. «Калибровка - заряд» - для предварительной установки порогов напряжения окончания и повтора зарядки от дополнительного аналогового регулятора.
2. «Сброс» - для сброса ЗУ в режим заряда.
3. «Ток - буфер» - для перевода регулятора в токовый или буферный (ограничение выходного напряжения регулятора в совместном питании устройства напряжением АБ и регулятора) режим заряда.
Применено реле для коммутации батареи из режима «заряд» в режим «нагрузка».
Работа с ЗУ аналогична работе с предыдущими устройствами. Калибровка осуществляется переводом тумблера в режим «калибровка». При этом контакт тумблера S1 подключает пороговое устройство и вольтметр к выходу интегрального регулятора IC2. Выставив необходимое напряжение для предстоящей зарядки конкретной АБ на выходе IC2, с помощью PR3 (плавно вращая) добиваются зажигания светодиода HL2 и, соответственно, срабатывания реле К1. Уменьшая напряжение на выходе IC2, добиваются гашения HL2. В обоих случаях контроль осуществляется встроенным вольтметром. После установки параметров срабатывания ПУ, тумблер переводится в режим заряда.
Схема № 8
Применения калибровочного источника напряжения можно избежать, используя для калибровки собственно ЗУ. В этом случае следует отвязать выход ТШ от ШИ-регулятора, предотвратив его выключение при окончании заряда АБ, определяемым параметрами ТШ. АБ так или иначе будет отключена от ЗУ контактами реле К1. Изменения для этого случая показаны на схеме 8.
В режиме калибровки тумблер S1 отключает реле от плюса источника питания для предотвращения неуместных срабатываний. При этом работает индикация срабатывания ТШ.
Тумблер S2 осуществляет (при необходимости) принудительное включение реле К1 (только при отключенном режиме калибровки). Контакт К1.2 необходим для смены полярности амперметра при переключении батареи на нагрузку.
Таким образом однополярный амперметр будет контролировать и ток нагрузки. При наличии двухполярного прибора, этот контакт можно исключить.
Конструкция зарядного устройства
В конструкциях желательно в качестве переменных и подстроечных резисторов использование многооборотных потенциометров во избежании мучений при установке необходимых параметров.
Варианты конструктива приведены на фото. Схемы распаивались на перфорированных макетных платах экспромтом. Вся начинка смонтирована в корпусах от ноутбучных БП.
В конструкциях использовались (они же использовались и в качестве амперметров после небольшой доработки).
На корпусах смонтированы гнезда для внешнего подключения АБ, нагрузки, джек для подключения внешнего БП (от ноутбука).
Сконструировал несколько, различных по функционалу и элементной базе, цифровых измерителей длительности импульсов.
Более 30-ти рацпредложений по модернизации узлов различного профильного оборудования, в т.ч. - электропитающего. С давних пор все больше занимаюсь силовой автоматикой и электроникой.
Почему я здесь? Да потому, что здесь все - такие же, как я. Здесь много для меня интересного, поскольку я не силен в аудио-технике, а хотелось бы иметь больший опыт именно в этом направлении.
Читательское голосование
Статью одобрили 77 читателей.
Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.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
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.
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:
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
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:
- Разобрать блок питания и выпаять все провода кроме зелёного. Запомнить или отметить места входа чёрного (GND) и жёлтого +12 В.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
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.
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
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.
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:
- Все приборы, включая АКБ, должны находиться на огнеупорной поверхности.
- 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.
В интернет сети можно найти довольно большое количество различных примеров ЗУ, для каждого из них дается электрическая схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора.
Среди многочисленных вариантов привлекают внимание импульсные ИИП, их выходная мощность может составлять до 150 Вт, этого вполне достаточно не только для обыкновенной зарядки аккумулятора, но и для его «прикуривания» во время запуска двигателя в сложных зимних условиях.
Конечно, кратковременный ток запуска в этих режимах превышает возможности зарядного устройства, но и такая добавка мощности может значительно помочь не вполне зараженному .
Предлагаемая схема импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора не является догмой, в нее можно вносить некоторые изменения с целью улучшения выходных показателей.
Представленная схема позволяет самостоятельно собрать зарядное устройство, которое при показателях напряжения в пределах 12÷14 В может давать до 120 А постоянного тока.
По принципиальным характеристикам у схемы нет никаких сложностей, задающий генератор IR2153, он легко справляется с управлением двумя ключами.
Схема имеет надежные многоканальные полевые резисторы высокой мощности IRF740. Можно поставить и другие типы резисторов, но это отрицательно скажется на выходной мощности зарядного устройства.
Описание схемы блока зарядного устройства для автомобильного аккумулятора
Электрическая схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора представляет хорошо известный полумост. Напряжение от сети поступает после сетевого фильтра на выпрямитель, для ограничения величины пускового тока вмонтированы термисторы.
Сглаживание пусковых токов и понижение уровня помех выполняется дросселем и пленочными конденсаторами. Мостовой выпрямитель можно ставить покупной или собрать собственный из четырех диодов соответствующих параметров, но во всех случаях нужно следить, чтобы он выдерживал минимум 400 В, а лучше и все 1000 В, при этом сила тока должна быть в пределах 6÷10 А. Можно брать готовые диодные сборки от блока питания компьютеров.
Напряжение на электролитах полумоста должно составлять до 250 В, при больших показателях нужно соответственно увеличивать емкость конденсаторов. Кстати, эти конденсаторы также можно брать из бока питания компьютера.
Используется кольцевой трансформатор, но можно его заменить самодельным на феррите Ш-образного вида. Силовые транзисторы должны иметь эффективные теплоотводы, лучше их сделать отдельными.
В крайнем случае, допускается монтаж на общий теплоотвод. Правильно собранная схема импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора должна гарантировать отсутствие малейшего нагрева транзисторов без нагрузки, если их температура повышена – следует искать ошибки монтажа или несправные составные элементы.
Для диодных выпрямителей взяты импульсные выпрямители с большими значениями токов, в комплекте с ними нужно ставить мощные диодные шоттки. После моста можно поставить электролитический конденсатор.
В данном блоке не предусмотрена защита от сверхвысоких токов короткого замыкания на выходе. Это значит, что ни в коем случае не следует проверять работоспособность включенного зарядного устройства путем кратковременного замыкания проводов.
Если от такой привычки сложно избавиться, то в обязательном порядке следует установить дополнительную схему защиты, ее можно устанавливать отдельно или вмонтировать в общий корпус.
Другие по эксплуатации и ремонту автомобиля читайте в специальном разделе нашего сайта.
Существуют огромное число схем и конструкций, которые позволят нам зарядить автомобильный аккумулятор, в данной статье рассмотрим лишь некоторые из них, но наиболее интересные и максимально простые
За основу этого зарядника для авто возьмем одну из самых простых схем которые я смог откопать в просторах интернета, мне в первую очередь понравился тот факт, что трансформатор можно позаимствовать из старого телевизора
Как уже сказал выше, самую дорогую часть зарядника я взял из блока питания телевизора Рекорд, им оказался силовой трансформатор ТС-160, что особо порадоволо на нем имелась табличка с отображением всех возможных напряжений и тока. Я выбрал сочетание с максимальным током, т.е со вторичной обмотки я взял 6,55 в на 7,5 А
Но как известно для зарядки автомобильного аккумулятора требуется 12 вольт, поэтому мы просто соеденяем две обмотки с одинаковыми параметрами последовательно (9 и 9" и 10 и 10"). А на выходе получим 6.55 + 6.55 = 13.1 В. переменного напряжения. Для его выпрямления потребуется собирать диодный мост, но учитывая большую силу тока диоды должны быть не слабыми. (Их параметры вы можете посмотреть в ). Я взял рекомендованные схемой отечественные диоды Д242А
Из курса электротехники нам известно, что разряженный аккумулятор имеет низкое , которое по мере заряда возрастает. Исходя из сила тока в начале процесса зарядки будет весьма высокая. И через диоды будет протекать большой ток из-за чего диоды будут нагреваться. Поэтому, чтобы их не сжечь, нужноиспользовать радиатор. В качестве радиатора проще всего использовать корпус нерабочего блока питания от;компьютера. Ну и для понимания на какой стадии идет зарядка аккумулятора мы используем амперметр который включаем последовательно. Когда зарядный ток упадет до 1А считаем аккумулятор полностью заряженым. Не выкидывайте из схемы предохранитель, иначе при замыкании вторичной обмотки (что может иногда происходить при сгорании накоротко одного из диодов) у вас накроется силовой трансформатор
Рассмотренное ниже простое самодельное зарядное устройство обладает большими пределами регулирования зарядного тока до 10 А, и отлично справляется с зарядкой различных стартерных батарей аккумуляторов расчитанных на напряжение 12 В, т.е подходит для большинства современных автомобилей.
Схема зарядного устройства выполнена на симисторном регуляторе, с дополнительными диодным мостом и резисторами R3 и R5.
Работа устройства При подаче питания при положительном полупериоде по цепи R3 - VD1 - R1 и R2 - SA1 заряжается конденсатор С2. При минусовом полупериоде конденсатор C2 заряжается уже через диод VD2 изменяется только полярность зарядки. В момент достижения порогового уровня заряда на конденсаторе вспыхнет неоновая лампа, и конденсатор разряжается через нее и управляющий электрод сммистора VS1. При этом последний откроется на оставшееся время до конца полупериода. Описанный процесс цикличен и повторяется в каждый полупериод сети.
Резистор R6 используется для формирования импульсов разрядного тока, что увеличивает срок службы батареи. Трансформатор должен обеспечивать напряжение на вторичной обмотке 20 В при токе 10 А. Симистор и диоды необходимо разместить на радиаторе. Резистор R1 регулирующий зарядный ток желательно разместить на передней панели.
При наладке схемы сначала устанавливают требуемый предел зарядного тока резистором R2. Амперметр на 10А вставляют в разрыв цепи, затем ручку переменного резистора R1 устанавливают в крайнее положение, а резистора R2 – в противоположное, и подключают устройство к сети. Двигая ручку R2, устанавливают требуемое значение максимального зарядного тока. В заключении калибруют шкалу резистора R1 в амперах. Необходимо помнить, что при зарядки батареи ток через нее уменьшаясь в среднем на 20% к концупроцесса. Поэтому перед началом операции следует установить начальный ток чуть больше номинального значения. Окончание процесса заряда определяют с помощью вольтметра – напряжение отключенной батареи должно быть 13,8 - 14,2 В.
Автомат для зарядного устройства автомобиля - Схема включает батарею на зарядку при понижении на ней напряжения до определенного уровня и отключает при достижении максимума. Максимальным напряжением для кислотных автомобильных аккумуляторов является величина 14,2...14,5 В, а минимально допустимое при разряде - 10,8 В
Автомат-переключатель полярности напряжения для зарядного устройства - предназначен для зарядки двенадцативольтных автомобильных аккумуляторных батареи. Главная его фича состоит в том, что оно допускает подключение батареи, при любой полярности.
Автоматическое зарядное устройство - Схема состоит из стабилизатора тока на транзисторе VT1, контрольного устройства на компараторе D1, тиристора VS1 для фиксации состояния и ключевого транзистора VT2, управляющего работой реле К1
Восстановление и зарядка автомобильного аккумулятора - Способ востановления "ассимметричным" током. При этом соотношение зарядного и разрядного тока выбрано 10:1 (оптимальный режим). Этот режим позволяет не только восстанавливать засульфатированные батареи аккумуляторов, но и проводить профилактическую обработку исправных.
Способ восстановление кислотных аккумуляторов переменным током - Технология восстановления свинцовых аккумуляторов переменным током позволяет в кратчайшее время снизить внутреннее сопротивление до заводского значения, при незначительном нагреве электролита. Положительный полупериод тока используется полностью при зарядке аккумуляторов с незначительной рабочей сульфатацией, когда мощности зарядного импульса тока достаточно для восстановления пластин.
Если в вашем автомобиле появился гелиевый аккумулятор, то появится вопрос как его заряжать. Поэтому предлагаю эту несложную схему на микросхеме L200C, которая представляет собой обычный стабилизатор напряжения с программируемым ограничителем выходного тока. R2-R6 - Токозадающие резисторы. Микросхему желательно разместить на радиаторе. Резистор R7 подстраивает выходное напряжение от 14 до 15 вольт.
Если использовать диоды в металлическом корпусе, то их можно не устанавливать на радиаторе. Трансформатор подбираем с выходным напряжение на вторичной обмотке 15 вольт.
Достаточно простая схема расчитанная на зарядный ток до десяти ампер, отлично справляется с аккумуляторами от автомобиля "Камаз"
Свинцовые аккумуляторы очень критичны к условиям эксплуатации. Одним из этих условий является заряд и разряд аккумулятора. Чрезмерный заряд приводит к выкипанию электролита и разрушительным процессам в положительных пластинах. Эти процессы усиливаются, если зарядный ток велик
Рассмотрено несколько простых схем для зарядки автомобильных аккумуляторов
Схема автоматического зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов описанная в данной статье, позволяет осуществлять зарядку аккумулятора в автомобиле в автоматическом режиме т.е схема автоматически отключит аккумулятор по окончанию процесса заряда.
Иногда возникает необходимость зарядки аккумулятора вдалеке от тихого и уютного гаража, а зарядки нет. Не беда, давайте попробуем слепить ее из того, что было. Например, для самой простой зарядки нам потребуется лампочка накаливания и диод.
Лампу накаливания можно взять любую, но на напряжение 220 вольт, а вот диод должен быть обязательно мощный рассчитанный на ток до 10 Ампер, поэтому его лучше всего установить на радиатор.
Чтоб увеличить ток заряда можно лампу можно заменить более мощной нагрузкой, например электрическим обогревателем.
Ниже дана схема чуть более сложная схема ЗУ, в качестве нагрузки которой используется кипятильник, электроплитка или т.п.
Диодный мост можно позаимствовать из старого компьютерного блока питания. Но не применяйте диоды Шотки хотя они и достаточно мощные, но их обратное напряжение порядка 50-60 Вольт, поэтому они сразу же сгорят.
Автоматическое зарядное устройство предназначено для зарядки и десульфатации 12-ти вольтовых АКБ ёмкостью от 5 до 100 Ач и оценки уровня их заряда. Зарядное имеет защиту от переполюсовки и от короткого замыкания клемм. В нём применено микроконтроллерное управление, благодаря чему осуществляются безопасные и оптимальные алгоритмы зарядки: IUoU или IUIoU, с последующей дозарядкой до полного уровня зарядки. Параметры зарядки можно подстроить под конкретный аккумулятор вручную или выбрать уже заложенные в управляющей программе.Основные режимы работы устройства для заложенных в программу предустановок.
>>
Режим зарядки - меню «Заряд». Для аккумуляторов емкостью от 7Ач до 12Ач по умолчанию задан алгоритм IUoU. Это значит:
- первый этап - зарядка стабильным током 0.1С до достижения напряжения14.6В
- второй этап -зарядка стабильным напряжением 14.6В, пока ток не упадет до 0,02С
- третий этап - поддержание стабильного напряжения 13.8В, пока ток не упадет до 0.01С. Здесь С - ёмкость батареи в Ач.
- четвёртый этап - дозарядка. На этом этапе отслеживается напряжение на АКБ. Если оно падает ниже 12.7В, включается заряд с самого начала.
Для стартерных АКБ применяем алгоритм IUIoU. Вместо третьего этапа включается стабилизация тока на уровне 0.02C до достижения напряжения на АКБ 16В или по прошествии времени около 2-х часов. По окончанию этого этапа зарядка прекращается и начинается дозарядка.
>> Режим десульфатации - меню «Тренировка». Здесь осуществляется тренировочный цикл: 10 секунд - разряд током 0,01С, 5 секунд - заряд током 0.1С. Зарядно-разрядный цикл продолжается, пока напряжение на АКБ не поднимется до 14.6В. Далее - обычный заряд.
>>
Режим теста батареи позволяет оценить степень разряда АКБ. Батарея нагружается током 0,01С на 15 секунд, затем включается режим измерения напряжения на АКБ.
>> Контрольно-тренировочный цикл. Если предварительно подключить дополнительную нагрузку и включить режим «Заряд» или «Тренировка», то в этом случае, сначала будет выполнена разрядка АКБ до напряжения 10.8В, а затем включится соответствующий выбранный режим. При этом измеряются ток и время разряда, таким образом, подсчитывается примерная емкость АКБ. Эти параметры отображаются на дисплее после окончания зарядки (когда появится надпись «Батарея заряжена») при нажатии на кнопку «выбор». В качестве дополнительной нагрузки можно применить автомобильную лампу накаливания. Ее мощность выбирается, исходя из требуемого тока разряда. Обычно его задают равным 0.1С - 0.05С (ток 10-ти или 20-ти часового разряда).
Схема зарядного автомата для 12В АКБ
Принципиальная схема автоматического автомобильного ЗУ
Рисунок платы автоматического автомобильного ЗУ
Основа схемы - микроконтроллер AtMega16. Перемещение по меню осуществляется кнопками «влево », «вправо », «выбор ». Кнопкой «ресет» осуществляется выход из любого режима работы ЗУ в главное меню. Основные параметры зарядных алгоритмов можно настроить под конкретный аккумулятор, для этого в меню есть два настраиваемых профиля. Настроенные параметры сохраняются в энергонезависимой памяти.
Чтобы попасть в меню настроек нужно выбрать любой из профилей, нажать кнопку «выбор », выбрать «установки », «параметры профиля », профиль П1 или П2. Выбрав нужный параметр, нажимаем «выбор ». Стрелки «влево » или «вправо » сменятся на стрелки «вверх » или «вниз », что означает готовность параметра к изменению. Выбираем нужное значение кнопками «влево» или «вправо», подтверждаем кнопкой «выбор ». На дисплее появится надпись «Сохранено», что обозначает запись значения в EEPROM. Более подробно о настройке читайте на форуме.
Управление основными процессами возложено на микроконтроллер. В его память записывается управляющая программа , в которой и заложены все алгоритмы. Управление блоком питания осуществляется с помощью ШИМ с вывода PD7 МК и простейшего ЦАП на элементах R4, C9, R7, C11. Измерение напряжения АКБ и зарядного тока осуществляется средствами самого микроконтроллера - встроенным АЦП и управляемым дифференциальным усилителем. Напряжение АКБ на вход АЦП подается с делителя R10 R11.
Зарядный и разрядный ток измеряются следующим образом. Падение напряжения с измерительного резистора R8 через делители R5 R6 R10 R11 подается на усилительный каскад, который находится внутри МК и подключен к выводам PA2, PA3. Коэффициент его усиления устанавливается программно, в зависимости от измеряемого тока. Для токов меньше 1А коэффициент усиления (КУ) задается равным 200, для токов выше 1А КУ=10. Вся информация выводится на ЖКИ, подключенный к портам РВ1-РВ7 по четырёхпроводной шине.
Защита от переполюсовки выполнена на транзисторе Т1, сигнализация неправильного подключения - на элементах VD1, EP1, R13. При включении зарядного устройства в сеть транзистор Т1 закрыт низким уровнем с порта РС5, и АКБ отключена от зарядного устройства. Подключается она только при выборе в меню типа АКБ и режима работы ЗУ. Этим обеспечивается также отсутствие искрения при подключении батареи. При попытке подключить аккумулятор в неправильной полярности сработает зуммер ЕР1 и красный светодиод VD1, сигнализируя о возможной аварии.
В процессе заряда постоянно контролируется зарядный ток. Если он станет равным нулю (сняли клеммы с АКБ), устройство автоматически переходит в главное меню, останавливая заряд и отключая батарею. Транзистор Т2 и резистор R12 образуют разрядную цепь, которая участвует в зарядно-разрядном цикле десульфатирующего заряда и в режиме теста АКБ. Ток разряда 0.01С задается с помощью ШИМ с порта PD5. Кулер автоматически выключается, когда ток заряда падает ниже 1,8А. Управляет кулером порт PD4 и транзистор VT1.
Резистор R8 – керамический или проволочный, мощностью не менее 10 Вт, R12 - тоже 10Вт. Остальные - 0.125Вт. Резисторы R5, R6, R10 и R11 нужно применять с допустимым отклонением не хуже 0.5%. От этого будет зависеть точность измерений. Транзисторы T1 и Т1 желательно применять такие, как указаны на схеме. Но если придется подбирать замену, то необходимо учитывать, что они должны открываться напряжением на затворе 5В и, конечно же, должны выдерживать ток не ниже 10А. Подойдут, например, транзисторы с маркировкой 40N03GР
, которые иногда используются в тех же БП формата АТХ, в цепи стабилизации 3.3В.
ЖКИ
– WH1602 или аналогичный, на контроллере HD44780
, KS0066
или совместимых с ними. К сожалению, эти индикаторы могут иметь разное расположение выводов, так что, возможно, придется разрабатывать печатную плату под свой экземпляр
Переделка БП АТХ под зарядное устройство
Схема электрическая доработки стандартного ATX
В схеме управления лучше использовать прецизионные резисторы, как указано в описании. При использовании подстроечников параметры не стабильные. проверено на собственном опыте. При тестировании данного ЗУ проводил полный цикл разрядки и зарядки АКБ (разряд до 10,8В и заряд в режиме тренировки, потребовалось около суток). Нагревание ATX БП компьютера не более 60 градусов, а модуля МК еще меньще.
Проблем в настройке не было, запустилось сразу, только нужна подстройка под максимально точные показания. После демострации работы другу-автолюбителю этого зарядного автомата, сразу заявка поступила на изготовление еще одного экземпляра. Автор схемы - Slon , сборка и тестирование - sterc .
Обсудить статью АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЬНОЕ
