Схема зарядного устройства простого: Схемы простых мощных зарядных устройств для аккумуляторов

Июл 16 2020

Схемы простых мощных зарядных устройств для аккумуляторов

Трансформаторные ЗУ для автомобильных аккумуляторов с высоким КПД: простейшие на гасящих конденсаторах, а также импульсные на тиристорах, симисторах и мощных полевых транзисторах.

Для начала давайте разомнёмся и забудем про такой параметр, как КПД. Предположим, что есть острое желание зарядить автомобильный АКБ, но нет возможности ввиду полного отсутствия зарядки. Также сделаем предположение, что в хозяйстве затерялись: лампа накаливания на 220 вольт, диодный мост с допустимым током, превышающим ток, при котором мы будем заряжать аккумулятор, либо, на худой конец, просто силовой (выпрямительный) диод с таким же допустимым током и максимальным обратным напряжением — не менее 300В.

Зарядное устройство на лампе накаливания

Рис.1

Спаяв схему, приведённую на Рис.1 слева, и озадачившись соблюдением техники безопасности, а также полярности подключения ЗУ к АКБ, получаем вполне себе работоспособное устройство, обеспечивающее нормированный и постоянный ток заряда подопечного аккумулятора.
Поскольку 220 вольт — это действующее значение переменного напряжения сети, то силу тока, протекающую через АКБ можно рассчитать по простой формуле:
Iзар(А) = Pламп(Вт) / (220 — Uакб)(В) ≈ Pламп(Вт) / 220(В).
Параллельное соединение двух ламп — удваивает зарядный ток, трёх — утраивает и т. д. до разумной бесконечности.
Схема, изображённая на Рис.1 справа, выдаёт ток, вдвое меньший по сравнению с предыдущей.
Большим преимуществом приведённых схем является возможность зарядки любых аккумуляторов, независимо от собственных значений их напряжений.

Ещё одна простая и бюджетная схема зарядного устройства для аккумулятора с рабочим напряжением 12 или 6 В и электрической ёмкостью от 10 до 120 А/ч представлена на Рис.2.

Рис.2

Устройство состоит из понижающего трансформатора Т1 и мощного выпрямителя, собранного на диодах VD2-VD5. Установка зарядного тока производится переключателями S2-S5, при помощи которых в цепь питания первичной обмотки трансформатора подключаются гасящие конденсаторы C1-C4.
Благодаря кратному «весу» каждого переключателя, различные комбинации позволяют ступенчато регулировать ток зарядки в пределах 1–15 А с шагом 1 А. Этого достаточно для выбора оптимального тока зарядки.

В конструкции можно использовать любой силовой трансформатор мощностью около 300 Вт, в том числе и самодельный. Он должен выдавать на вторичной обмотке напряжение 22–24 В при токе до 10–15 А. На месте VD2-VD5 подойдут любые выпрямительные диоды, выдерживающие прямой ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В. Подойдут Д214 или Д242. Их следует установить через изолирующие прокладки на радиатор с площадью рассеяния не менее 300 кв. см.

Конденсаторы С2-С5 обязательно должны быть неполярные бумажные с рабочим напряжением не ниже 300 В. Подойдут, к примеру, МБЧГ, КБГ-МН, МБГО, МБГП, МБМ, МБГЧ. Подобные конденсаторы, имеющие форму кубиков, широко использовались как фазосдвигающие для электромоторов бытовой техники. В качестве PU1 использован вольтметр постоянного тока типа М5−2 с пределом измерения 30 В. PA1 — амперметр того же типа с пределом измерения 30 А.

В данной схеме высокий показатель КПД достигнут за счёт применения в качестве токозадающих элементов конденсаторов, которые, как известно, имеют реактивную проводимость и не выделяют на себе тепловой мощности.

Далее будут приведены импульсные (ключевые) зарядные устройства, построенные по другому принципу, но также отличающиеся низким собственным энергопотреблением.

Одними из первых импульсных ЗУ, появившихся на рынке, были тиристорные устройства.
Вообще, тиристор — это прибор достаточно капризный и требующий для надёжной работы соблюдения определённого набора условий. Именно поэтому — большинство простейших схем, приведённых в различных источниках, грешат не очень стабильной работой и необходимостью подбора элементов.

Из числа удачных простых разработок можно привести схему тиристорного зарядного устройства из книги уважаемого Т. Ходасевича «Зарядные устройства», многократно повторённую многочисленной радиолюбительской братвой и изображённую на Рис.3.

Рис.3

Вот что пишет автор:

Зарядное устройство позволяет заряжать авто аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы.
Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, содействует продлению срока службы батареи.
Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от — 35 °С до + 35°С.

Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мост VDI…VD4.
Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VTI, VT2. Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.

Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

Конденсатор С2 — К73-11, ёмкостью от 0,47 до 1 мкФ, или К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.
Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б — КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж — KT50IK, а КТ315Л — на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307. Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или Д226 с любым буквенным индексом.
Переменный резистор R1 — СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.
Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Его можно сделать самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.
Предохранитель F1 — плавкий, но удобно применять и сетевой автомат на 10 А либо автомобильный биметаллический на такой же ток. Диоды VD1… VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).

Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью возле 100 см*. Для улучшения теплового контакта устройств с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.
Вместо тиристора КУ202В подойдут КУ202Г — КУ202Е. Проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.
В приборе может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.
Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (к примеру, при 24… 26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом).

Несмотря на популярность и работоспособность приведённый схемы, при функционировании устройства многие отмечают нехарактерное гудение трансформатора на частотах, отличных от 100 Гц. Связано это с отсутствием чётких и быстрых фронтов/спадов у сигналов, поступающих на управляющий вход тиристора при его включении/выключении, что в свою очередь создаёт условия для возникновения процессов генерации в нагрузке.

Несколько лучше и надёжнее работают импульсные зарядные устройства, в которых коммутирующий элемент выполнен на симметричном (двухполярном) аналоге тиристора — симисторе.
На Рис.4 приведена схема подобного устройства из вышеупомянутой книги Т. Ходасевича.

Рис.4

Описываемое ниже простое зарядное устройство имеет широкие пределы регулирования зарядного тока — практически от 0 до 10А и может быть использовано для зарядки различных аккумуляторов на напряжение 12В.
В основу устройства положен симисторный регулятор с маломощным диодным мостом VD1-VD4 и резисторами R3 и R5. После подключения устройства к сети при плюсовом её полупериоде начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединённые резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде — через те же R1 и R2, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется лишь полярность его зарядки. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод симистора VS1.При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.

Общеизвестно, что управление симистором посредством короткого импульса имеет тот недостаток, что при индуктивной или высокоомной активной нагрузке анодный ток прибора может не успеть достигнуть значения тока удержания за время действия управляющего импульса.

Одной из мер по устранению этого недостатка является включение параллельно нагрузке резистора. В описываемом зарядном устройстве такими резисторами являются резисторы R3 и R5, которые в зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения поочерёдно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора.
Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5, VD6. Этот же резистор формирует импульсы разрядного тока, которые продлевают срок службы АКБ.

Вместо резистора R6 можно установить лампу накаливания на напряжение 12В мощностью 10Вт.
При изготовлении трансформатора задаются следующими параметрами: напряжением на вторичной обмотке 20В при токе 10А.

Несколько упростить описанное выше устройство можно применив в его высоковольтной части динистор (Рис.5).

Рис.5

Данную схему с диаграммами мы подробно рассмотрели на странице ссылка на страницу. Поэтому повторяться не буду, скажу лишь, что наличие снабберной цепи, показанной на схеме синим цветом — обязательно. В качестве нагрузки выступает первичная обмотка сетевого трансформатора.

В современных зарядных устройствах в качестве переключающего (регулирующего) элемента практически повсеместно используются мощные полевые транзисторы. Одно из подобных устройств было подробно описано в журнале Радио №5 2011г на странице 44.

Рис.6

Блок управления зарядным устройством представляет собой импульсный генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2 (см. схему на рис. 6) и позволяющий регулировать скважность импульсов, буферный усилитель — инвертор на элементах DD1.3 и DD1.4 и переключающий регулирующий элемент — полевой транзистор VT1.
При указанных на схеме номиналах элементов частота генератора — около 13 кГц. Так как сопротивление открытого канала транзистора VT1 очень мало (0,017 0м) и работает он в переключательном режиме, при токе зарядки до 5 А транзистор практически не нагревается — рассеиваемая тепловая мощность не превышает 0,55 Вт.
В качестве понижающего использован сетевой трансформатор габаритной мощностью 150 Вт с вторичной обмоткой, обеспечивающей постоянное напряжение 16… 17 В на конденсаторе С1 и зарядный ток до 6 А.
Выпрямительный мост собран на диодах Шоттки, VD1 — сдвоенный SBL4045PT, a VD2 и VD3 — одиночные 10TQ045.
Если вторичную обмотку сетевого трансформатора намотать с отводом от середины, число диодов в выпрямителе и тепловыделение от них можно уменьшить вдвое.
Чертёж платы представлен на Рис.7.

Зарядное устройство на полевом транзисторе

Рис.7

Описанный узел управления также можно использовать в осветительных и нагревательных приборах, для изменения частоты вращения коллекторных электродвигателей. При этом питающее напряжение устройств можно варьировать в широких пределах, определяемых максимально допустимыми параметрами для переключательного транзистора и, конечно же, выпрямителя. В частности, используемый в узле транзистор IRFZ46N имеет максимальную рассеиваемую мощность 107 Вт, максимальный ток через канал 53 А, максимальное напряжение сток—исток 55 В. Возможна его замена транзистором IRFZ44N.
Предлагаемое устройство позволяет регулировать мощность от нуля до максимального значения, а регулирующий транзистор не нуждается в эффективном отведении тепла при увеличении тока нагрузки до 5 А.

Зарядное устройство для автомобильного АКБ. Схемы.

По этой схеме собрать зарядное устройство для аккумулятора автомобиля своими руками сложнее, но она возможна в повторении и тоже не содержит дефицитных деталей. С её помощью допустимо заряжать 12-вольтовые аккумуляторы ёмкостью до 120 А/ч, ток заряда плавно регулируется.

Нажмите на изображение чтобы увеличить

Зарядка батареи производится импульсным током, в качестве регулирующего элемента используется тиристор. Помимо ручки плавной регулировки тока, эта конструкция имеет и переключатель режима, при включении которого зарядный ток увеличивается вдвое.

Режим зарядки контролируется визуально по стрелочному прибору RA1. Резистор R1 самодельный, выполненный из нихромовой или медной проволоки диаметром не менее 0.8 мм. Он служит ограничителем тока. Лампа EL1 — индикаторная. На её месте подойдёт любая малогабаритная индикаторная лампа с напряжением 24–36 В.

Понижающий трансформатор можно применить готовый с выходным напряжением по вторичной обмотке 18–24 В при токе до 15 А (размеры трансформатора внушительные, примерно 15х15х15 см. и выше). Если подходящего прибора под рукой не оказалось, то можно сделать самому из любого сетевого трансформатора мощностью 250–300 Вт. Для этого с трансформатора сматывают все обмотки, кроме сетевой, и наматывают одну вторичную обмотку любым изолированным проводом с сечением 6 мм. кв. Количество витков в обмотке — 42.

Тиристор VD2 может быть любым из серии КУ202 с буквами В-Н. Его устанавливают на радиатор с площадью рассеивания не менее 200 см. кв. Силовой монтаж устройства делают проводами минимальной длины и с сечением не менее 4 мм. кв. На месте VD1 будет работать любой выпрямительный диод с обратным напряжением не ниже 20 В и выдерживающий ток не менее 200 мА.

Настройка прибора сводится к калибровке амперметра RA1. Сделать это можно, подключив вместо аккумулятора несколько 12-вольтовых ламп общей мощностью до 250 Вт, контролируя ток по заведомо исправному эталонному амперметру (мультиметру, авометру).

Совсем элементарная схема простейшего зарядного устройства АКБ автомобилей

Диоды Д 242, Д 242А, конденсатор электролитический 2200 мкф 25 В

Трансформатор силовой

1 обмотка на 220 В, 2 обмотка 15 В от 6 А и можно до 15 А, ТС 180-2 от старого лампового ЧБ телевизора вполне подойдёт.

Данная схема ЗУ имеет большие пульсации на выходе.

Схема ЗУ с автоматическим отключением АКБ

Пусковое устройство

Применение пускового устройства будет особенно полезно автолюбителям, занимающимся эксплуатацией автомобиля в зимнее время года, так как оно продлевает срок службы аккумулятора, а также позволяет без проблем заводить холодный автомобиль зимой, даже при не полностью заряженном аккумуляторе. Из опыта известно, что при минусовой температуре аккумулятор снижает свою отдачу на 25…40%. А если он еще не полностью заряжен, то не сможет обеспечить требуемый для пуска двигателя начальный ток 200 А. Этот ток потребляет стартер в начальный момент раскрутки вала двигателя (номинальный ток потребления стартером около 80 А, но в момент пуска он значительно больше).

Простейшие расчеты показывают, что, для того чтобы пусковое устройство эффективно работало при подключении его параллельно с аккумулятором, оно должно обеспечивать ток не менее 100А при напряжении 10…14В. При этом номинальная мощность используемого сетевого трансформатора Т1 (рис.1) должна быть не менее 800 Вт. Как известно, номинальная рабочая мощность трансформатора зависит от площади сечения магнитопровода (железа) в месте расположения обмоток.

Рис.1.

Сама схема пускового устройства довольно проста, но требует правильного изготовления сетевого трансформатора. Для него удобно использовать тороидальное железо от любого ЛАТРА — при этом получаются минимальные габариты и вес устройства. Периметр сечения железа может быть от 230 до 280 мм (у разных типов автотрансформаторов он отличается). Перед намоткой обмоток необходимо закруглить напильником острые края на гранях магнитопровода, после чего его обматываем лакотканью или стеклотканью.

Первичная обмотка трансформатора содержит примерно 260…290 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,5…2,0 мм (провод может быть любого типа с лаковой изоляцией). Намотка распределяется равномерно в три слоя, с межслойной изоляцией. После выполнения первичной обмотки, трансформатор необходимо включить в сеть и замерить ток холостого хода. Он должен составлять 200…380 мА. При этом будут оптимальные условия трансформации мощности во вторичную цепь.

Если ток будет меньше, часть витков надо отмотать, если больше — домотать до получения указанной величины. При этом следует учитывать, что зависимость между индуктивным сопротивлением (а значит и током в первичной обмотке) и числом витков является квадратичной — даже незначительное изменение числа витков будет приводить к существенному изменению тока первичной обмотки.

При работе трансформатора в режиме холостого хода не должно быть нагрева. Нагрев обмотки говорит о наличии межвитковых замыканий или же продавливании и замыкании части обмотки через магнитопровод. В этом случае намотку придется выполнять заново.

Вторичная обмотка наматывается изолированным многожильным медным проводом сечением не менее 6 кв. мм (например типа ПВКВ с резиновой изоляцией) и содержит две обмотки по 15… 18 витков. Наматываются вторичные обмотки одновременно (двумя проводами), что позволяет легко получить их симметричность — одинаковые напряжения в обоих обмотках, которое должно находиться в интервале 12…13,8В при номинальном сетевом напряжении 220В. Измерять напряжение во вторичной обмотке лучше на временно подключенном к клеммам Х2, Х3 нагрузочном резисторе сопротивлением 5…10 Ом.

Показанное на схеме соединение выпрямительных диодов позволяет использовать металлические элементы корпуса пускового устройства не только для крепления диодов, но и в качестве теплоотвода без диэлектрических прокладок («плюс» диода соединен с крепежной гайкой).

Для подключения пускового устройства параллельно аккумулятору, соединительные провода должны быть изолированными и многожильными (лучше, если медные), с сечением не менее 10 кв. мм (не путать с диаметром). На концах провода, после облуживания, припаиваются соединительные наконечники. Контакты включателя S1 должны быть рассчитаны на ток не менее 5А, например типа Т3.

Зарядно-пусковое устройство Старт УПЗУ-У3 — схема, описание

Устройство предназначено для зарядки аккумулятора током не более 30А, также для пуска стартера дополнительным током 50А при наличии заряженного аккумулятора.

Инструкция к ЗПУ Старт УПЗУ-У3 — Скачать

Зарядное устройство для аккумуляторов своими руками: схемы, типы, порядок работ

Сейчас нет смысла собирать самостоятельно зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов: в магазинах огромный выбор готовых устройств, цены на них приемлемы. Однако не будем забывать о том, что приятно что-то сделать полезное своими руками, тем более что простое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора вполне можно собрать из подручных деталей, и цена его будет копеечной.

Единственное, о чем сразу стоит предупредить: схемы без точной регулировки тока и напряжения на выходе, которые не имеют отсечки тока по окончании заряда, пригодны для зарядки только свинцово-кислотных аккумуляторов. Для AGM и гелевых аккумуляторов использование подобных зарядок приводит к повреждению аккумуляторной батареи!

Содержание

Как сделать простейшее трансформаторное устройство

Схема этого зарядного устройства из трансформатора примитивна, но работоспособна и собирается из доступных деталей – таким же образом сконструированы и заводские зарядные устройства простейшего типа.

По своей сути – это двухполупериодный выпрямитель, отсюда и требования к трансформатору: так как на выходе таких выпрямителей напряжение равно номинальному напряжению переменного тока, помноженному на корень из двух, то при 10В на обмотке трансформатора мы получим 14,1 В на выходе зарядного устройства. Диодный мост берётся любой с прямым током более 5 ампер или собрать его из четырех отдельных диодов, с теми же требованиями к току подбирается и измерительный амперметр. Главное – разместить его на радиаторе, который в простейшем случае представляет собой алюминиевую пластину не менее 25 см2 площадью.

Примитивность такого устройства – не только минус: за счет того, что у него нет ни регулировки, ни автоматического отключения, оно может использоваться для «реанимации» сульфатированных аккумуляторов. Но не нужно забывать и об отсутствии защиты от переполюсовки в этой схеме.

Читайте также: Характеристики автомобильных аккумуляторов

Главная проблема – где найти трансформатор подходящей мощности (не менее 60 Вт) и с заданным напряжением. Можно использовать, если подвернется советский накальный трансформатор. Однако его выходные обмотки имеют напряжение 6,3В, поэтому придется соединять две последовательно, одну из них отмотав так, чтобы в сумме на выходе получить 10В. Подойдет недорогой трансформатор ТП207-3, у которого вторичные обмотки соединяются следующим образом:

Отматываем при этом обмотку между клеммами 7-8.

Простое зарядное устройство с электронной регулировкой

Однако можно обойтись и без отмотки, дополнив схему электронным стабилизатором напряжения на выходе. К тому же такая схема будет удобнее в гаражном применении, так как позволит скорректировать ток заряда при просадках напряжения питания, ее используют и для автомобильных аккумуляторов небольшой емкости при необходимости.

Роль регулятора здесь выполняет составной транзистор КТ837-КТ814, переменный резистор регулирует ток на выходе устройства. При сборке зарядки стабилитрон 1N754A можно заменить советским Д814А.

Схема регулируемого зарядного устройства проста для повторения, и легко собирается навесным монтажом без необходимости в травлении печатной платы. Однако учтите, что полевые транзисторы размещаются на радиаторе, нагрев которого будет ощутим. Удобнее воспользоваться старым компьютерным кулером, подключив его вентилятор к выходам зарядного устройства. Резистор R1 должен иметь мощность не менее 5 Вт, его проще намотать из нихрома или фехраля самостоятельно или соединить параллельно 10 одноваттных резисторов по 10 ом. Его можно и не ставить, но нельзя забывать, что он защищает транзисторы в случае замыкания выводов.

При выборе трансформатора ориентируйтесь на выходное напряжение 12,6-16В, берите либо накальный трансформатор, соединив последовательно две обмотки, либо подбирайте готовую модель с нужным напряжением.

Видео: Самое простое зарядное устройство для АКБ

Переделка зарядного устройства от ноутбука

Однако можно обойтись и без поисков трансформатора, если под руками есть ненужное зарядное устройство от ноутбука – при простой переделке мы получим компактный и легкий импульсный блок питания, способный заряжать автомобильные аккумуляторы. Поскольку нам потребуется получить напряжение на выходе 14,1-14,3 В, ни один готовый блок питания не подойдет, однако переделка проста.
Посмотрим на участок типовой схемы, по которой собраны устройства такого рода:

В них поддержание стабилизированного напряжения осуществляет цепь из микросхемы TL431, управляющей оптопарой (на схеме не показана): как только напряжение на выходе превышает значение, которое задают резисторы R13 и R12, микросхема зажигает светодиод оптопары, сообщает ШИМ-контроллеру преобразователя сигнал на снижение скважности подаваемых на трансформатор импульсов. Сложно? На самом деле все просто смастерить своими руками.

Вскрыв зарядное устройство, находим недалеко от выходного разъема TL431 и два резистора, связанные с ножкой Ref. Удобнее настраивать верхнее плечо делителя (на схеме – резистор R13): уменьшая сопротивление, мы уменьшаем и напряжение на выходе зарядного устройства, увеличивая – поднимаем его. Если у нас ЗУ на 12 В, нам понадобится резистор с большим сопротивлением, если зарядное на 19 В – то с меньшим.

Видео: Зарядка для аккумуляторов авто. Защита от короткого замыкания и переполюсовки. Своими руками

Выпаиваем резистор и вместо него устанавливаем подстроечный, заранее настроенный по мультиметру на то же сопротивление. Затем, подключив к выходу зарядного устройства нагрузку (лампочку из фары), включаем в сеть и плавно вращаем движок подстроечника, одновременно контролируя напряжение. Как только мы получим напряжение в пределах 14,1-14,3 В, отключаем ЗУ из сети, фиксируем движок подстроечного резистора лаком (хотя бы для ногтей) и собираем корпус обратно. Это займет не больше времени, чем Вы потратили на чтение этой статьи.

Есть и более сложные схемы стабилизации, причем их уже можно встретить и в китайских блоках. Например, здесь оптопарой управляет микросхема TEA1761:

Однако принцип настройки тот же: меняется сопротивление резистора, впаянного между плюсовым выходом блока питания и 6 ножкой микросхемы. На приведенной схеме для этого использованы два запараллеленных резистора (таким образом получено сопротивление, выходящее из стандартного ряда). Нам нужно так же впаять вместо них подстроечник и настроить выход на нужное напряжение. Вот пример одной из таких плат:

Путем прозвонки можно понять, что нас интересует на этой плате одиночный резистор R32 (обведен красным) – его нам и надо выпаивать.

В Интернете часто встречаются похожие рекомендации, как сделать самодельное зарядное устройство из компьютерного блока питания. Но учитывайте, что все они по сути – перепечатки старых статей начала двухтысячных, и подобные рекомендации к более-менее современным блокам питания неприменимы. В них уже нельзя просто поднять напряжение 12 В до нужной величины, так как контролируются и другие напряжения на выходе, а они неизбежно «уплывут» при такой настройке, и сработает защита блока питания. Можно использовать зарядные устройства ноутбуков, выдающие единственное напряжение на выходе, они гораздо удобнее для переделки.

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора: мастерим своими руками

Приобрести хороший аппарат не так просто по причине высокой стоимости, а подделок очень много. Для собственников транспортных средств наступление зимнего периода – настоящая пытка по той причине, что аккумуляторы начинают барахлить, выходят из строя. Часто по утрам можно встретить водителей, которые просят «прикурить», вот только не сигарету, а АКБ.

Можно возить с собой портативное зарядное устройство, но не все могут купить такую роскошь. Мобильное ЗУ стоит баснословные суммы, которые не по карману среднестатистическому человеку. О том, как найти выход из положения и что можно смастерить, рассмотрим ниже.

Немного об АКБ

Аккумуляторная батарея необходима автомобилю для того, чтобы дать напряжение с показателем 12,0 Вольт при падении тока от генератора ниже 11,3 Вольт. При отсутствии процесса восстановления (дозарядки) АКБ на свинцовых стенках начинается процесс сульфатации, что приводит к короткому замыканию, потере ёмкости, выходу агрегата из строя.

Чаще всего процесс происходит в зимнее время при частом старте мотора. Вот почему механики настоятельно рекомендуют оставлять технику на ночлег в гараже или крытой стоянке.

Также раз в месяц нужно проводить подзарядку АКБ, а если проживаете в условиях с отрицательными температурами, то лучше два раза. Если вы действительно любите свой автомобиль, то снимите АКБ на ночь и оставьте его до утра в тёплом месте.

Подзарядку следует осуществлять постоянным током, величина которого всегда высчитывается по такой формуле: 0,1 от общей ёмкости батареи. Например, ёмкость АКБ равна 65А, значит, сила тока равна 6,5А.

Но, неоднократные исследования европейского и американского научных центров подтвердили тот факт, что чем меньше сила тока на подзарядке, тем медленнее происходит процесс сульфатации. Иными словами, чем меньше мы даём силу, тем дольше служит аккумулятор.

Автомеханики советуют оставлять батарею на длительный подзаряд на ночь в пределах 2-3 А, не более. Этого вполне будет достаточно для восстановления сил и длительного срока эксплуатации.

Существует и обратная сторона медали, она заключается в процессе десульфатации. То есть, процесс обратный сульфатации. Расписывать принцип его действия можно долго, но вкратце, это когда идёт систематическая перезарядка от стабильного тока.

Например, когда после восстановления заряда 12,8 или 13,3 Вольт, в батарею продолжает поступать ток. В итоге это приводит к закипанию АКБ, пластин, повышению плотности, химический состав электролита меняется, стенки – пластины рушатся.

Современные зарядные и зарядно-пусковые устройства оборудованы специальными датчиками.

Схемы зарядных устройств для аккумулятора автомобиля

Схемы простого зарядного устройства для аккумулятора автомобиля

Сразу отметим, что смастерить можно различной степени сложности зарядку, всё зависит от поставленных целей и мощностных показателей. Зарядное устройство (далее – ЗУ) понадобится каждый день, даже если батарея новая и мощная.

Жизненный пример: поставили машину, забыли выключить магнитолу на ночь, к утру АКБ разряжена. Запустить мотор с утра не получится.

И здесь следует различать: пуск силового агрегата проводится с полуоборота или нужно «маслать» долго и нудно. Это всё к тому, что от этого зависит степень заряда, который следует дать батареи.

Простейший пример: нужен источник постоянного тока с показателем 12 Вольт, а лучше от 12 до 24,5 В. Второй момент: строго ограниченное сопротивление. Подручное средство с такими характеристиками найти несложно.

Во многих семьях имеется портативная техника, цифровые гаджеты. Блок питания в самый раз, вот почему. Напряжение на выходе равно 19,5 вольт, сила тока равна 2,0 А. Внешний штекер – минус, внутренний – плюс.

Ограничителем напряжения может смело выступить автомобильная лампа накаливания. Более мощной перегружать не стоит, так как возможен сбой в работе блока питания.

Далее следует такая схема: входной разъем от блока в качестве минуса – лампа, как ограничитель сопротивления – плюсовая клемма батареи – плюс самого АКБ. В течение одного часа устройство подзарядится так, что силы тока достаточно будет для пуска мотора.

Нет блока питания или жалко использовать его не по назначению, тогда купите один раз выпрямительный диод. Изделие небольшое по размерам и много места не отнимет.

Смастерить ЗУ можно таким способом: снять непосредственно сам аккумулятор с транспортного средства. Создаём цепь, состоящую из точки – розетки (220В) – минусовая сторона диода – сторона со знаком плюс – ограничитель нагрузки – клемма АКБ со знаком минус – плюсовая клемма – вход в 220 В розетки.

Если нет под рукой автолампы, возьмите бытовую лампу на 220В. Достаточно будет 100 Ватт, но не менее. Сила тока будет равна половине ампера. Рассчитать это легко: напряжение умножаем на ток, и будет нам мощность.

За полную ночь такой подзарядки АКБ наберётся сил для прокрутки мотора налегке. Ну, а если вы додумаетесь совместить три лампы подряд, то увеличите силу тока ровно втрое.

Несмотря на такую простоту, неосторожное движение может привести серьёзным последствиям:

перегорит блок питания;

посыплются пластины от замыкания;

прочие нежелательные моменты.

Блок питания для авто

Элементарная схема обычного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора из блока питания выглядит так. Находим сам блок, читаем его величину напряжения, которая колеблется от 5 до 12 Вольт.

У каждой модели разный показатель. Вот на данном этапе многие совершают ошибку, когда не смотрят на показатель. Результат – созданное устройство работает нестабильно, показатели не соответствуют действительности.

Величина в 12 Вольт будет несколько маловата, нужно повысить её до уровня 15 – 16 Вольт. Сделать это можно с помощью подключения стороннего сопротивления в 1,0 кОм. В итоге, изменяем коэффициент передачи и повышаем выходное напряжение.

Самое сложное уже позади, теперь подключаем крокодилы, что это такое объяснять не стоит.

ЗУ трансформаторного типа

Этот вид наиболее распространённый в наше время, так как имеет выше класс безопасности, надёжности, простоты использования. Элементарная схема ЗУ состоит из трансформатора, выпрямительного моста, ограничителя сетевой нагрузки. Через цепь проходит ток большой величины и ограничитель должен быть надёжным и качественным.

Соблюдение безопасности

Любой вид ЗУ должен устойчиво располагаться на огнестойкой поверхности;

обязательно применять индивидуальные средства защиты в виде перчаток, защитных очков, коврика под ноги;

постоянный контроль во время процесса зарядки, хотя бы на начальном этапе тестирования самодельного устройства;

проверять силу тока, напряжение, температуру оборудования. При сильном, нетипичном нагревании, отключить от цепи питания и дать остыть. Найти источник неполадки.

Видео: Делаем простое зарядное устройство для АКБ с авто выключением при полном заряде

Вам также будет интересно почитать:

Зарядные устройства

Доброе время суток. Сегодня речь пойдет об ЗУ для АКБ. ( автоматическом зарядном устройстве для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей) После поездки по городу на своей машине, я поставил ее в гараж и забыл выключить подфарники, и только на третье сутки когда нужно было срочно ехать по делам, я обратил внимание что аккумулятор полностью мертв. И тогда задумался об ЗУ, и тут наткнулся на данную схему. Первоисточник и автор схемы указан в низу статьи.

В этой статье речь пойдет о том, как из компьютерного блока питания формата АТ/АТХ и самодельного блока управления изготовить довольно-таки «умное» зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. К ним относятся т.н. «УПС-овые», автомобильные и другие АКБ широкого применения.

Описание
Устройство предназначено для зарядки и тренировки (десульфатации) свинцово-кислотных АКБ ёмкостью от 7 до 100 Ач, а также для приблизительной оценки уровня их заряда и емкости. ЗУ имеет защиту от неправильного включения батареи (переполюсовки) и от короткого замыкания случайно брошенных клемм. В нём применено микроконтроллерное управление, благодаря чему осуществляются безопасные и оптимальные алгоритмы зарядки: IUoU или IUIoU, с последующей «добивкой» до 100%-го уровня зарядки. Параметры зарядки можно подстроить под конкретный аккумулятор (настраиваемые профили) или выбрать уже заложенные в управляющей программе. Конструктивно зарядное устройство состоит из блока питания АТ/АТХ, который нужно немного доработать и блока управления на МК ATmega16A.
Всё устройство свободно монтируется в корпусе того же блока питания. Система охлаждения (штатный кулер БП) включается/отключается автоматически.
Достоинства данного ЗУ — его относительная простота и отсутствие трудоёмких регулировок, что особенно актуально для начинающих радиолюбителей.

1. 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 — «добивка». На этом этапе отслеживается напряжение на АКБ. Если оно падает ниже 12.7В, включается заряд с самого начала.
Для стартерных АКБ (от 45 Ач и выше) 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 «добивка». Это — четвёртый этап. Процесс заряда проиллюстрирован графиками рис.1 и рис.2.

2. Режим тренировки (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.

3. Режим теста батареи. Позволяет приблизительно оценить степень разряда АКБ. Батарея нагружается током 0,01С на 15 секунд, затем включается режим измерения напряжения на АКБ.

4. Контрольно-тренировочный цикл (КТЦ). 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).
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 — П1 и П2. Настроенные параметры сохраняются в энергонезависимой памяти (EEPROM-е).
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.

Значения настроек:

1. «Алгоритм заряда». Выбирается IUoU или IUIoU. См. графики на рис.1 и рис.2.
2. «Емкость АКБ». Задавая значение этого параметра, мы задаем ток зарядки на первом этапе I=0.1C, где С- емкость АКБ В Ач. (Таким образом, если нужно задать ток заряда, например 4.5А, следует выбрать емкость АКБ 45Ач).
3. «Напряжение U1». Это напряжение, при котором заканчивается первый этап зарядки и начинается второй. По умолчанию задано значение 14.6В.
4. «Напряжение U2». Используется только, если задан алгоритм IUIoU. Это напряжение, при котором заканчивается третий этап зарядки. По умолчанию — 16В.
5. «Ток 2-го этапа I2». Это значение тока, при котором заканчивается второй этап зарядки. Ток стабилизации на третьем этапе для алгоритма IUIoU. По умолчанию задано значение 0.2С.
6. «Окончание заряда I3». Это значение тока, по достижению которого зарядка считается оконченной. По умолчанию задано значение 0.01С.
7. «Ток разряда». Это значение тока, которым осуществляется разряд АКБ при тренировке зарядно-разрядными циклами.

Выбор и переделка блока питания.
В нашей конструкции мы используем блок питания от компьютера. Почему? Причин несколько. Во–первых, это — практически готовая силовая часть. Во-вторых, это же и корпус нашего будущего устройства. В-третьих, он имеет малые габариты и вес. И, в-четвёртых, его можно приобрести практически на любом радиорынке, барахолке и в компьютерных сервисных центрах. Как говорится, дёшево и сердито.
Из всего многообразия моделей блоков питания нам лучше всего подходит блок формата АТX, мощностью не менее 250 Вт. Нужно только учесть следующее. Подходят лишь те блоки питания, в которых применён ШИМ-контроллер TL494 или его аналоги (MB3759, КА7500, КР1114ЕУ4). Можно также применить и БП формата AT, только придется изготовить еще маломощный блок дежурного питания (дежурку) на напряжение 12В и ток 150-200мА. Разница между AT и ATX – в схеме начального запуска. АТ запускается самостоятельно, питание микросхемы ШИМ–контроллера берётся с 12-вольтовой обмотки трансформатора. В ATX для начального питания микросхемы служит отдельный источник 5В, называемый «источник дежурного питания» или «дежурка».

Итак, блок питания имеется. Сначала необходимо его проверить на исправность. Для этого его разбираем, вынимаем предохранитель и вместо него подпаиваем лампу накаливания 220 вольт мощностью 100-200Вт. Если на задней панели БП имеется переключатель сетевого напряжения, то он должен быть установлен на 220В. Включаем БП в сеть. Блок питания АТ запускается сразу, для ATX нужно замкнуть зелёный и чёрный провода на большом разъёме. Если лампочка не светится, кулер вращается, а все выходные напряжения в норме — значит, нам повезло и наш блок питания рабочий. В противном случае, придётся заняться его ремонтом. Оставляем лампочку пока на месте.

Для переделки БП в наше будущее зарядное устройство, нам потребуется немного изменить «обвязку» ШИМ-контроллера. Несмотря на огромное разнообразие схем блоков питания, схема включения TL494 стандартная и может иметь пару вариаций, в зависимости от того, как реализованы защиты по току и ограничения по напряжению. Схема переделки показана на рис.3.

На ней показан только один канал выходного напряжения: +12В. Остальные каналы: +5В,-5В, +3,3В не используются. Их обязательно нужно отключить, перерезав соответствующие дорожки или выпаяв из их цепей элементы. Которые, кстати, нам могут и пригодиться для блока управления. Об этом — чуть позже.
Красным цветом обозначены элементы, которые устанавливаются дополнительно. Конденсатор С2 должен иметь рабочее напряжение не ниже 35В и устанавливается взамен существующего в БП. После того, как «обвязка» TL494 приведена к схеме на рис.3, включаем БП в сеть. Напряжение на выходе БП определяется по формуле: Uвых=2,5*(1+R3/R4) и при указанных на схеме номиналах должно составлять около 10В. Если это не так, придется проверить правильность монтажа. На этом переделка закончена, можно убирать лампочку и ставить на место предохранитель.

Схема и принцип работы.

Схема блока управления показана на рис.4.

Она довольно проста, так как все основные процессы выполняет 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 R10R11, Зарядный и разрядный ток измеряются следующим образом. Падение напряжения с измерительного резистора R8 через делители R5R6R10R11 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 (режим тренировки) 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.

Детали и конструкция.

Микроконтроллер. В продаже обычно встречаются в корпусе DIP-40 или TQFP-44 и маркируются так: ATMega16А-PU или ATMega16A-AU. Буква после дефиса обозначает тип корпуса: «P»- корпус DIP, «A»- корпус TQFP. Встречаются также и снятые с производства микроконтроллеры ATMega16-16PU, ATMega16-16AU или ATMega16L-8AU. В них цифра после дефиса обозначает максимальную тактовую частоту контроллера. Фирма- производитель ATMEL рекомендует использовать контроллеры ATMega16A (именно с буквой «А») и в корпусе TQFP, то есть, вот такие: ATMega16A-AU, хотя в нашем устройстве будут работать все вышеперечисленные экземпляры, что и подтвердила практика. Типы корпусов отличаются также и количеством выводов (40 или 44) и их назначением. На рис.4 изображена принципиальная схема блока управления для МК в корпусе DIP.
Резистор R8 –керамический или проволочный, мощностью не менее 10 Вт, R12- 7-10Вт. Все остальные- 0.125Вт. Резисторы R5,R6,R10 и R11 нужно применять с допустимым отклонением 0.1-0.5%. Это очень важно! От этого будет зависеть точность измерений и, следовательно, правильная работа всего устройства.
Транзисторы T1 и Т2 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.
Диод Шоттки D2 можно взять из того же БП, из цепи +5В, которая у нас не используется. Элементы D2, Т1 иТ2 через изолирующие прокладки от радиатора размещаются на одном радиаторе площадью 40 квадратных сантиметров. Зумер EP1- со встроенным генератором, на напряжение 8-12 В, громкость звучания можно подрегулировать резистором R13.
Жидкокристаллический индикатор – Wh2602 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.

Программа
Управляющая программа содержится в папке «Программа» Конфигурационные биты (фузы) устанавливаются следующие:
Запрограммированы (установлены в 0 это значит там нужно поставить галочки):
CKSEL0
CKSEL1
CKSEL3
SPIEN
SUT0
BODEN
BODLEVEL
BOOTSZ0
BOOTSZ1
все остальные — незапрограммированы (установлены в 1).

Наладка.
Итак, блок питания переделан и выдает напряжение около 10В. При подключении к нему исправного блока управления с прошитым МК, напряжение должно упасть до 0.8..15В. Резистором R1 устанавливается контрастность индикатора. Наладка устройства заключается в проверке и калибровке измерительной части. Подключаем к клеммам аккумулятор, либо блок питания напряжением 12-15В и вольтметр. Заходим в меню «Калибровка». Сверяем показания напряжения на индикаторе с показаниями вольтметра, при необходимости, корректируем кнопками «<» и «>». Нажимаем «Выбор». Далее идет калибровка по току при КУ=10. Теми же кнопками «<» и «>» нужно выставить нулевые показания тока. Нагрузка (аккумулятор) при этом автоматически отключается, так что ток заряда отсутствует. В идеальном случае там должны быть нули или очень близкие к нулю значения. Если это так, это говорит о точности резисторов R5,R6,R10,R11,R8 и хорошем качестве дифференциального усилителя. Нажимаем «Выбор». Аналогично — калибровка для КУ=200. «Выбор». На дисплее отобразится «Готово» и через 3 сек. устройство перейдет в главное меню.
Калибровка окончена. Поправочные коэффициенты хранятся в энергонезависимой памяти. Здесь стоит отметить, что если при самой первой калибровке значение напряжения на ЖКИ сильно отличается от показаний вольтметра, а токи при каком — либо КУ сильно отличаются от нуля, нужно применить (подобрать) другие резисторы делителя R5,R6,R10,R11,R8, иначе в работе устройства возможны сбои. При точных резисторах (с допуском 0,1-0,5%) поправочные коэффициенты равны нулю или минимальны. На этом наладка заканчивается. Если же напряжение или ток зарядного устройства на каком-то этапе не возрастает до положенного уровня или устройство «выскакивает» в меню, нужно ещё раз внимательно проверить правильность доработки блока питания. Возможно, срабатывает защита.

Весь материал одним архивом можно скачать здесь1.87 MB

А вот Фото что получилось у меня.

Вместо лампочки которая стоит в качестве нагрузки можно пременить не сложную схему электроной нагрузки которая отлично работает!

Автор данной разработки: Sergey212

Печатная плата в lay

Обсудить на форуме.

Источник: http://electronics-lab.ru

Простое, тиристорное зарядное устройство для авто АКБ

Всем привет, ранее я показывал схему мощного, тиристорного, зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов, а простая схема, хотя и обладала высокой надёжностью, но была лишена систем защит, наподобие защиты от обратной полярности и короткого замыкания.

Сегодня речь пойдет о тиристорном, зарядном устройстве, но в ней уже имеются вышеупомянутые системы и защиты, таким образом представленная схема практически не убиваемая, одним словом надежная, как автомат Калашникова.

Простое, тиристорное зарядное устройство для авто АКБ

Вообще, зарядные устройства бывают линейными и импульсными.

Линейные, как правило, обладают малым кпд, поэтому силовой элемент — транзистор нуждается в большом радиаторе и дополнительном, активном охлаждении.

Если нужно зарядное устройство на большой ток, либо пуско-зарядное, то нужно смотреть в сторону импульсных схем. Импульсные, зарядные устройства можно разделить на 2 группы, схемы с шим-регулировкой тока заряда и фаза-импульсным способом.

Первый вариант, конечно же хорош, там регулировка мощности производится шим-сигналом, чем больше длительность импульсов, которые управляют силовым ключом, тем больше ток и наоборот.

Но подобные схемы сложны, поскольку в них должен иметься шим-контроллер, узел управления силовыми ключами и мощная выходная часть, также немаловажным фактором является стоимость комплектующих, хорошие, оригинальные, силовые транзисторы стоят дорого, то же самое можно сказать о силовых диодах, которые имеются в таких источниках питания.

Чем мощнее схема, тем больше и затраты, а если планируете собрать пуско-зарядное устройство с большим выходным током, то она здорово ударит по карману, взамен такие схемы могут дать возможность полной регулировки или стабилизации, как выходного напряжения, так и тока, что даст возможность построить универсальные зарядки абсолютно для любых аккумуляторов.

КПД у импульсных схем высокая, за счёт ключевого режима работы силового ключа, он либо открыт, либо закрыт.

Фаза-импульсные регуляторы также являются разновидностью импульсных регуляторов, тот же принцип только управление силового элемента производится низшим сигналом, а путем изменения частоты управляющих импульсов. Такой способ регулировки применим к тиристорам и симисторам, метод регулировки мощности заключается в обрезании начального, синусоидального сигнала.

Фаза-импульсные регуляторы мощности, обладают предельно высокой надежностью, если всё сделано правильно, тут нет шим контроллера, на его месте простой, релаксационный генератор способный вырабатывать управляющие импульсы с регулировкой частоты.

Такие генераторы очень просты и могут быть собраны из подручных компонентов, достоинством таких зарядных устройств являются высокое кпд и то, что они «резиновые», поставили более мощный трансформатор, тиристоры и ВСЁ, мощность схемы может быть любой.

Теперь, что касается нашей схемы…

Это схема промышленного, зарядного устройства Барс-8а,

ничего я не менял, только перевёл схему на импортную, элементную базу, с вашего разрешения будем рассматривать именно её.

Обратите внимание на толстые линии, это силовые, сильноточные цепи, провод для этих линий нужен с большим сечением в зависимости от расчетного тока. В схеме допускается разброс номиналов компонентов на 20%, на работу это особо не повлияет.

Несмотря на то, что вся вторичная цепь низковольтная, напряжение там безопасное. Питается зарядка от сетевого напряжения, поэтому соблюдайте бдительность и правила безопасности при работе с сетевым напряжением.

Первый запуск схемы, осуществляется через страховочную, сетевую лампу накаливания на 40-60 ватт, которая подключается на место предохранителя.

Схема управления собрана на компактной, печатной плате, её можете скачать в конце статьи.

В схеме имеем простой, релаксационный генератор, построенный на двух транзисторах, ещё один транзистор является усилительным. Помимо этих, в схеме имеем ещё два транзистора.

Давайте разберёмся, как это работает…

При подключении устройства в сети ничего не произойдёт, схема не будет работать пока на выходе не подключим заряжаемый аккумулятор. При подключении аккумулятора масса или минус от него поступит на эмиттер первого транзистора, а на базу через светодиод и ограничительный резистор, поступит положительное напряжение, что приведёт к отпиранию транзистора.

В этом случае напряжение появится и на делителе, который состоит из переменного и постоянного резистора, вращением переменного резистора у нас появляется возможность плавно открывать или закрывать второй транзистор, чем сильнее приоткрыт этот транзистор, тем быстрее будет заряжаться конденсатор, именно от скорости заряда этого конденсатора зависит частота импульсов вырабатываемых релаксационным генератором.

Таким образом вращение переменного резистора приводит к изменению частоты импульсов, эти импульсы в свою очередь через диоды поступают на управляющие выводы мощных, силовых тиристоров.

В данной части схемы построен мостовой выпрямитель,

только регулируемый, так как пара диодов выпрямителя заменены тиристорами, остальные два диода обычные, выпрямительные.

Выходное напряжение с этого зарядного устройства — пульсирующие, одни говорят, что это даже хорошо для аккумуляторов и способствует их восстановлению. Коротких замыканий устройство не боится, сугубо по той причине, что без аккумулятора оно не будет включаться вообще, если же аккумулятор включен неправильно, то есть «переполюсовка», то светодиод окажется подключенной анодом к массе и питание попросту не поступит на схему, если всё подключено правильно светодиод светится.

Заработает ли устройство, если заряжаемый аккумулятор сильно разряжен? Заработает, для запуска схемы достаточно и 6 вольт, так что дохлый аккумулятор не помеха.

Теперь о комплектующих.

Все диоды примененные в схеме выбираются с током 1-1.5 ампера, кроме конечно же силовых, но о них поговорим попозже. Первые 4 транзистора можно любые, маломощные с напряжением коллектор-эмиттер желательно от 40 вольт, хотя первый транзистор я поставил более мощный, но в этом нет необходимости.

Управляющий транзистор в ходе работы будет нагреваться, поэтому его необходимо установить на небольшой теплоотвод.

Указанный резистор, необходим с мощностью 1-2 ватта, в ходе работы будет нагреваться, у меня стоит 2-х ватный.

Силовая часть состоит из 2-х диодов и 2-х тиристоров, тут я отдал предпочтение советским компонентам.

Диоды, вот такие ДЧ135-50, в моём случае военная приёмка с индексом 2Ч, идеальный вариант для этих целей, они на 50 ампер.

Корпус у этих диодов отлично отводит тепло и по идее они могут работать на более больших токах.

Тиристоры 2Т142-80 на 80 ампер, также военная приёмка. Напряжение диодов и тиристоров в принципе можно от 40 вольт, но у меня стоят с многократным запасом, тиристоры на 700 вольт, диоды на 600 и в этом нет необходимости, просто такие компоненты были в наличии.

Как вы могли заметить несмотря на компактные размеры и тиристоры, и диоды, очень мощные — это довольно необычно, поскольку мощные, советские радиокомпоненты, как правило, очень громоздкие.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

По поводу охлаждения.

Диоды должны быть установлены на массивный радиатор, а вот для тиристоров радиатор можно поменьше, так как они работают в импульсном режиме, хотя всё зависит от того на какой ток рассчитана ваша схема и какой в целом трансформатор.

Да, и еще не забываем мазать термопасту.

Резисторы на 100 Ом установлены не на плате управления, а припаяны непосредственно на тиристорах.

Силовой трансформатор необходим с напряжением вторичной обмотке не менее 18-20 вольт, этого хватит для зарядки любых автомобильных 12-вольтовых аккумуляторов.

Ток обмотки уже будет зависеть от ваших нужд, 6 ампер хватит для зарядки аккумуляторов с номинальной емкостью 60 ампер-часов, но схема с таким раскладом может обеспечить выходной ток в десятки ампер и всё зависит от трансформатора и силового выпрямителя. Получить можно и сотню ампер, и даже больше, всё зависит от вашей фантазии.

Регулировка зарядного тока очень плавная.

По поводу недостатков, то что схема надежная вы поняли, но она не имеет стабилизации, как и большинство схем на основе тиристора, то есть скачки и перепады сетевого напряжения приведут к увеличению или уменьшению выходного напряжения, поэтому устройство нуждается в некотором зрительном контроле.

Амперметр и вольтметр, вам покажут значение тока заряда и напряжения на аккумуляторе, и определиться нужно именно исходя из показаний приборов, например — если ток заряда 0, но напряжение на аккумуляторе меньше того значения, которое должно быть в полностью заряженном состоянии, то увеличиваем ток вращением регулятора.

Безусловно я согласен, что это неудобно, но поверьте на практике вам не придётся очень часто регулировать ток, если вы заряжаете один и тот же аккумулятор.

Архив к статье скачать…

Автор; АКА Касьян

6 Полезные пояснительные схемы зарядного устройства для сотового телефона постоянного тока

Зарядное устройство для сотового телефона или мобильного телефона постоянного тока — это устройство, которое заряжает мобильный телефон от доступного источника постоянного тока. Устройство преобразует нерегулируемый источник постоянного тока в постоянный ток и постоянное напряжение на выходе, что становится безопасным для любой зарядки мобильного телефона.

В этой статье мы узнаем, как построить схемы зарядного устройства для сотовых телефонов постоянного тока, используя 6 уникальных концепций. Первая концепция использует IC 7805, вторая работает с одним BJT, третья — IC M2575, в четвертом методе мы используем микросхему LM338, 5-я схема показывает, как заряжать несколько мобильных телефонов от одного источника, в то время как Последняя или шестая методика показывает нам, как использовать ШИМ для эффективной зарядки мобильного телефона.

Предупреждение. Несмотря на то, что все концепции проверены и технически верны, автор не несет никакой ответственности за результаты, сделайте это на свой страх и риск.

Введение

Простая схема зарядного устройства сотового телефона постоянного тока является одним из тех сопряжений сотового телефона, который нельзя игнорировать, потому что сотовый телефон был бы мертвым без зарядного устройства.

Обычно цепь зарядного устройства для сотового телефона постоянного тока является неотъемлемой частью пакета сотового телефона, и мы используем ее вместе с нашей сетью переменного тока.

Но что произойдет, если ваш мобильный телефон хватит энергии в середине пути, возможно, когда вы едете или едете на велосипеде по середине шоссе?

Как это работает

В этой статье обсуждается очень простая, но в то же время достаточно эффективная схема зарядного устройства для сотового телефона с постоянным током, которая может быть легко построена дома даже неспециалистом.

Хотя предложенная схема зарядного устройства не будет заряжать ваш сотовый телефон со скоростью, равной обычной зарядке переменного тока в постоянный, тем не менее, она обязательно завершит функцию и не предаст вас наверняка.

Предлагаемая схема зарядного устройства постоянного тока для мобильного телефона может быть понята со следующими пунктами:

Мы все знаем общие характеристики батареи для мобильного телефона, она составляет около 3,7 В и 800 мАч.

Это означает, что сотовому телефону потребуется около 4,5 вольт для начала процесса зарядки.

Однако литий-ионный аккумулятор, который используется в сотовых телефонах, довольно чувствителен к плохим напряжениям и может просто сдуться, что приведет к серьезным проблемам с жизнью и имуществу.

Имея это в виду, внутренняя схема сотового телефона имеет очень строгие размеры.

Параметры просто не допускают какого-либо напряжения, которое может даже немного выходить за пределы характеристик батареи.

Использование универсальной микросхемы 7805 в схеме прекрасно решает вышеуказанную проблему, так что напряжение зарядки на ее выходе идеально подходит для зарядки аккумулятора сотового телефона.

Резистор высокой мощности, подключенный к выходу микросхемы, гарантирует, что ток на сотовом телефоне остается в пределах указанного диапазона, хотя в любом случае это не могло быть проблемой, сотовый телефон просто отказался бы заряжаться, если резистор не был включен.

1) Принципиальная схема зарядного устройства для мобильного телефона постоянного тока

Графическая схема

Вы можете использовать это зарядное устройство для мобильного телефона постоянного тока для зарядки вашего сотового телефона во время чрезвычайных ситуаций, когда нет розеток переменного тока от сети, цепь может питаться от любой 12-вольтовой свинцовой кислоты аккумулятор или аналогичный источник питания постоянного тока

Перечень запасных частей

R1 = 5 Ом, 2 Вт,
C1, C2 = 10 мкФ / 25 В,
D1 = 1N4007,
IC1 = 7805, установлен на радиаторе, батарея
, любые 12 вольт автомобильный аккумулятор

2) Зарядное устройство постоянного тока для сотового телефона с использованием одного транзистора

В следующей конструкции поясняется, что зарядное устройство для сотового телефона постоянного тока с использованием одного BJT, вероятно, является самым простым в своих формах и может быть изготовлен очень дешево и использоваться для зарядки любого стандартного мобильного телефона. от внешнего источника 12 вольт постоянного тока.

Схема работы

Принципиальная схема иллюстрирует довольно простую конструкцию, включающую очень мало компонентов для реализации предлагаемых действий по зарядке сотового телефона.

Здесь основной активной частью является обычный силовой транзистор, который был сконфигурирован с другой активной частью, диодом Zenet, для формирования симпатичной небольшой цепи зарядного устройства сотового телефона постоянного тока.

Резистор является единственным пассивным компонентом, кроме вышеуказанной пары активных частей, которая была связана в цепи.

Таким образом, будет использоваться всего три компонента, и полноценная схема зарядного устройства для сотового телефона будет готова в течение нескольких минут.

Резистор действует как компонент смещения для транзистора, а также действует как «стартер» для транзистора.

Был включен стабилитрон, чтобы запретить транзистору проводить больше, чем указанное напряжение, определяемое напряжением стабилитрона.

Хотя для запуска сотового телефона в идеале требуется всего 4 Вольт, чтобы инициировать процесс зарядки, здесь напряжение стабилитрона и, следовательно, выходное напряжение были зафиксированы на уровне 9 В, поскольку способность этой цепи к размыканию тока не очень эффективна и, вероятно, мощность должна падать до требуемого уровня 4v, когда сотовый телефон подключен к выходу.

Однако ток может быть уменьшен или увеличен путем соответствующего увеличения или уменьшения значения резистора соответственно.

Если сотовый телефон «отказывается» заряжаться, значение резистора может быть немного увеличено, или можно попробовать другое более высокое значение, чтобы заставить сотовый телефон ответить положительно.

Пожалуйста, обратите внимание, что схема была разработана мной на основе только предположений, и схема не была проверена или подтверждена практически.

Принципиальная электрическая схема

3) Использование 1-A простого понижающего импульсного стабилизатора напряжения

Если вас не устраивает зарядное устройство с линейным стабилизатором напряжения, вы можете выбрать этот вариант: 1 Простой понижающий импульсный стабилизатор напряжения на основе ячейки постоянного тока схема зарядного устройства телефона, которая работает по принципу коммутируемого понижающего преобразователя, что позволяет цепи заряжать сотовый телефон с большой эффективностью.

Как это работает

В одном из моих предыдущих постов мы узнали об универсальном стабилизаторе напряжения IC LM2575 от TEXAS INSTRUMENTS.

Как видно, на диаграмме практически не используются какие-либо внешние компоненты для обеспечения работоспособности схемы.

Пара конденсаторов, диод Шоттки и катушка индуктивности всего, что необходимо для создания этой цепи зарядного устройства сотового телефона постоянного тока.

На выходе генерируется точное 5 вольт, которое очень подходит для зарядки мобильного телефона.

Входное напряжение имеет широкий диапазон, прямо от 7 В до 60 В, любой уровень может быть применен, что приводит к требуемым 5 вольт на выходе.

Индуктор введен специально для получения импульсного выхода на частоте около 52 кГц.

Половина энергии от индуктора используется для зарядки сотового телефона, обеспечивая то, что ИС остается включенной только в течение половины периода цикла зарядки.

Это обеспечивает охлаждение микросхемы и ее эффективную работу даже без использования радиатора.

Это обеспечивает энергосбережение, а также эффективную работу всего устройства для предполагаемого применения.

Вход может быть получен из любого источника постоянного тока, например автомобильного аккумулятора.

Вежливость и оригинал: ti.com/lit/ds/symlink/lm2575.pdf

4) Зарядное устройство DC Double для мобильных телефонов

Недавний запрос от одного из моих последователей, г-на Раджи Гилса (по электронной почте), вызвал Чтобы спроектировать схему зарядного устройства с двойным зарядным устройством постоянного тока, которая способна облегчить зарядку многих мобильных телефонов одновременно, давайте узнаем, как создать схему.

Я уже объяснил, что касается пары схем зарядки мобильных телефонов от постоянного тока, но все они предназначены для зарядки одного сотового телефона. Для зарядки более одного мобильного телефона от внешнего источника постоянного тока, такого как автомобильный аккумулятор, требуется сложная схема.

Технические характеристики

Уважаемый сэр. Пожалуйста, скажите мне, какие изменения я должен сделать, чтобы заряжать два мобильных телефона одновременно от вашей «12V АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ С ТЕЛЕФОННОЙ ЗАРЯДКОЙ ТЕЛЕФОНА». (От яркого концентратора) Я использую схему за последние 8 месяцев, это нормально.Пожалуйста, опубликуйте эту статью в своем новом блоге.

Уважаемый сэр, я так много раз пытался опубликовать этот комментарий в своем блоге в «простой схеме зарядного устройства для сотового телефона постоянного тока», но тщетно. Пожалуйста, ответьте здесь ~ Сэр, я использовал другой резистор 10 Ом 2 Вт параллельно с существующим, так как у меня нет резистора с более высокой мощностью. Работает нормально. Большое спасибо, у меня есть одно сомнение, ранее, в ярком концентраторе в той же статье вы сказали использовать резистор 10 Ом, но здесь это 5 Ом, который подходит?

У меня есть еще один вопрос из этой статьи; пожалуйста, направьте меня, можно ли использовать три кремниевых диода 1N4007 вместо одного кремниевого диода 1N5408? Моя цель — разрешить ток 3А только в одном направлении.Но у меня нет диода 3А, то есть 1N5408. Поскольку 1N4007 имеет емкость 1 А, можно использовать три 1N4007 параллельно и аналогично для 5A пять 1N4007 параллельно, потому что у меня есть номер 1N4007

rajagilse

Решение запроса цепи

Привет Rajagilse, используйте следующее зарядное устройство для двух мобильных телефонов постоянного тока Схема приведена ниже:

Hi Raja,

По мере увеличения значения ограничивающего резистора зарядка замедляется, поэтому резистор 5 Ом будет заряжать сотовый телефон быстрее, чем 10 Ом, и так далее.Я проверю проблему с комментариями в моем блоге … однако другие комментарии приходят как обычно! Посмотрим. Спасибо и С уважением.

Перечень деталей

R1 = 0,1 Ом 2 Вт,

R2 = 2 Ом 2 Вт

R3 = 3 Ом 1 Вт

C1 = 100 мкФ / 25 В

C2 = 0,1 дискT1 = BD140 D1 = 1N5408

= 7805

PCB Design

Схема двойного зарядного устройства постоянного тока для сотового телефона была успешно испытана и построена г-ном Аджаем Дуссой на плате, спроектированной для дома, следующие изображения компоновки печатной платы и прототипа были отправлены г-номАджай.

5) Схема зарядного устройства сотового телефона на основе LM338

Следующая схема может использоваться для зарядки до 5 сотовых телефонов одновременно. В схеме используется универсальная ИС LM338 для выработки необходимой мощности. Вход выбирается 6 В, но может достигать 24 В. По этой схеме также можно заряжать один сотовый телефон.
Схема была запрошена г-ном Рамом.

Цепь зарядного устройства для нескольких мобильных телефонов с использованием микросхемы 7805

Любое необходимое количество мобильных телефонов можно заряжать с помощью параллельной микросхемы 7805, как показано на следующем рисунке.Поскольку все интегральные схемы установлены на одном радиаторе, тепло между ними распределяется равномерно, обеспечивая равномерную зарядку для всех подключенных устройств с несколькими мобильными телефонами.

Здесь 5 микросхем используются для зарядки сотовых телефонов среднего размера, можно добавить большее количество микросхем для размещения большего количества мобильных телефонов в зарядной матрице.

6) Использование ШИМ для зарядки аккумулятора сотового телефона

Эта схема может быть легко изготовлена дома любым школьником и использована для демонстрации на его научной выставке.Схема представляет собой простое зарядное устройство для сотового телефона, которое может работать в сочетании с любым источником постоянного тока, от автомобильной или аккумуляторной батареи мотоцикла или от любого обычного адаптера 12 В переменного тока.

В настоящее время мы обнаруживаем, что большинство автомобилей имеют встроенные зарядные устройства для сотовых телефонов, что, безусловно, очень удобно для путешественников, которые в основном остаются на улице, путешествуя в своем автомобиле.

Предлагаемая схема зарядного устройства для сотового телефона так же хороша, как и обычные зарядные устройства, которые устанавливаются внутри автомобилей и велосипедов.

Кроме того, цепь может быть просто интегрирована в собственное транспортное средство, если эта функция изначально не доступна в транспортном средстве.

В качестве альтернативы можно подумать о производстве данного устройства и продаже его на рынке в качестве автомобильного зарядного устройства для сотового телефона, и заработать несколько долларов.

Circuit Operation

Сотовые телефоны, как мы все знаем, по своей природе являются очень сложными гаджетами, и когда дело доходит до зарядки сотовых телефонов, параметры, несомненно, также должны соответствовать очень высоким стандартам.

Зарядные устройства для сотовых телефонов переменного / постоянного тока, которые поставляются с сотовыми телефонами, основаны на SMPS и чрезвычайно хороши в своих выходах, поэтому сотовый телефон так эффективно заряжается ими.

Однако, если мы попытаемся сделать нашу собственную версию, она может вообще потерпеть неудачу, и сотовые телефоны могут просто не реагировать на ток и отображать «не заряжается» на экране.

Аккумулятор сотового телефона нельзя просто заряжать, подавая 4 В постоянного тока, если ток не имеет оптимального размера, и зарядка не начнется.

PWM против линейного

Использование интегральной схемы стабилизатора напряжения для создания зарядного устройства постоянного тока, о котором я говорил в одной из моих предыдущих статей, является хорошим подходом, но микросхема имеет тенденцию нагреваться во время зарядки аккумулятора сотового телефона и, следовательно, требует адекватного теплоотвода, чтобы оставаться спокойным и оперативным.

Это делает устройство немного громоздким и, кроме того, некоторое значительное количество энергии теряется в виде тепла, поэтому конструкцию нельзя считать очень эффективной.

Существующая схема зарядного устройства постоянного тока для постоянного тока, управляемая ШИМ, является выдающейся в своем отношении, потому что использование импульсов ШИМ помогает поддерживать выходной сигнал очень подходящим для схем сотового телефона, а также концепция не предусматривает нагрев устройства вывода, что делает Вся схема действительно эффективна.

Глядя на схему, мы обнаруживаем, что рабочая лошадка IC 555 снова приходит нам на помощь и выполняет важную функцию генерации требуемых импульсов ШИМ.

Вход в схему подается через некоторый стандартный источник постоянного тока, в идеале от автомобильного аккумулятора.

Напряжение питает микросхему, которая мгновенно начинает генерировать импульсы ШИМ и подает ее на компоненты, подключенные к ее выходному выводу № 3.

На выходе силовой транзистор используется для переключения напряжения постоянного тока на его коллекторе непосредственно на сотовый телефон.

Однако только среднее напряжение постоянного тока, наконец, подается на сотовый телефон из-за наличия конденсатора 10 мкФ, который эффективно фильтрует пульсирующий ток и обеспечивает стабильные стандартные 4 вольт для сотового телефона.

После того, как схема построена, необходимо оптимально оптимизировать данную емкость, чтобы на выходе было получено хорошо рассчитанное напряжение, которое может идеально подходить для зарядки мобильного телефона.

Принципиальная схема

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и учебными пособиями.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!

Как создать схему зарядного устройства суперконденсатора

Термин Суперконденсаторы и его возможное использование в электромобилях, смартфонах и устройствах IoT широко обсуждаются в последнее время, но сама идея создания суперконденсатора восходит к 1957 году, когда он был Впервые экспериментировал с General Electric, чтобы увеличить емкость своих конденсаторов. За прошедшие годы технология суперконденсаторов существенно улучшилась, и сегодня она используется в качестве резервной батареи, солнечных батарей и других приложений, где требуется кратковременное повышение мощности.Многие ошибочно полагают, что супер-колпачки заменяют батареи в долгосрочной перспективе, но по крайней мере с современными технологическими суперконденсаторами являются не более чем конденсаторами с высокой зарядной емкостью, вы можете узнать больше о суперконденсаторах из наших предыдущих статей.

В этой статье мы узнаем , как безопасно заряжать такие суперконденсаторы, разработав простую схему зарядного устройства , а затем использовать ее для зарядки нашего суперконденсатора, чтобы проверить, насколько он хорош в удержании энергии. Подобно аккумуляторным элементам, суперконденсатор также может быть объединен для формирования блоков питания конденсатора, подход к зарядке блока питания конденсатора отличается и выходит за рамки данной статьи.Здесь будет использоваться простой и общедоступный суперконденсатор для монеты емкостью 5,5 В 1F, который выглядит как элемент монеты. Мы изучим , как заряжать суперконденсатор типа монеты и использовать его в подходящих приложениях .

Зарядка суперконденсатора

Сравнивая суперконденсатор в некоторой степени с аккумулятором, суперконденсаторы имеют низкую плотность заряда и худшие характеристики саморазряда , но все же с точки зрения времени зарядки, срока годности и суперконденсаторов цикла зарядки превосходят батареи.В зависимости от наличия тока зарядки суперконденсаторов можно зарядить менее чем за минуту , и при правильном обращении они могут работать более десяти лет.

По сравнению с батареями суперконденсаторы имеют очень низкое значение ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), что позволяет более высокому значению тока течь в или из конденсатора, позволяя ему быстрее заряжаться или разряжаться при высоком токе. Но из-за этой способности обрабатывать большой ток, суперконденсатор следует заряжать и разряжать безопасно для предотвращения теплового разгона.Когда дело доходит до зарядки суперконденсатора, есть два золотых правила: конденсатор должен заряжаться с с правильной полярностью и с напряжением, не превышающим , на 90% от его общего напряжения емкости.

Суперконденсаторы на рынке сегодня обычно рассчитаны на 2,5 В, 2,7 В или 5,5 В. Подобно литиевому элементу, эти конденсаторы должны быть соединены последовательно и параллельно для образования высоковольтных аккумуляторных батарей. В отличие от батарей, конденсатор при последовательном соединении будет взаимно суммировать его общее номинальное напряжение, что делает необходимым добавление большего количества конденсаторов для формирования батарейных блоков достойного качества.В нашем случае у нас есть конденсатор 5,5 В 1F, поэтому зарядное напряжение должно составлять 90% от 5,5, что составляет около 4,95 В.

Энергия, хранящаяся в суперконденсаторе

При использовании конденсаторов в качестве элементов накопления энергии для питания наших устройств важно определить энергию, запасенную в конденсаторе, чтобы предсказать, как долго устройство может быть запитано. Формулы для расчета энергии , накопленной в конденсаторе, могут быть заданы как E = 1 / 2CV ². Так что в нашем случае за 5.5В 1F конденсатор при полной зарядке накопленная энергия будет

  E = (1/2) * 1 * 5,5 ² 
  E = 15 Джоулей

Теперь, используя это значение , мы можем рассчитать, как долго конденсатор сможет питать вещи , например, если нам нужно 500 мА при 5 В в течение 10 секунд. Тогда энергия, необходимая для этого устройства, может быть рассчитана по формулам Энергия = Мощность х время . Здесь мощность рассчитывается как P = VI, , поэтому для 500 мА и 5 В мощность равна 2.5 Вт.

  Энергия = 2,5 х (10/60 * 60)
Энергия = 0,00694 Вт или 25 Дж

Из этого можно сделать вывод, что нам понадобится как минимум два из этих конденсаторов параллельно (15 + 15 = 30), чтобы получить блок питания в 30 Дж , которого будет достаточно для питания нашего устройства в течение 10 секунд.

Определение полярности на суперконденсаторе

Когда дело доходит до конденсатора и батарей, мы должны быть очень осторожны с его полярностью.Конденсатор с обратной полярностью, скорее всего, нагревается и плавится, а иногда и взрывается в худшем случае. У нас есть конденсатор типа монеты, полярность которого обозначена маленькой белой стрелкой, как показано ниже.

Я предполагаю, что направление стрелки указывает направление тока . Вы можете думать об этом так: ток всегда течет от положительного к отрицательному, и, следовательно, стрелка начинается с положительной стороны и указывает на отрицательную сторону.Если вы знаете полярность и вам интересно заряжать ее, вы даже можете использовать RPS, установив его на 5,5 В (или 4,95 В для безопасности), а затем подключить положительный вывод RPS к положительному выводу и отрицательный вывод к отрицательному выводу Вы должны увидеть заряженный конденсатор.

На основании текущего значения RPS вы можете заметить, что конденсатор заряжается в течение нескольких секунд, и как только он достигнет 5,5 В, он перестанет потреблять ток. Этот полностью заряженный конденсатор теперь можно использовать в подходящем приложении до его саморазряда.

Вместо использования RPS в этом уроке мы создадим зарядное устройство, которое регулирует 5,5 В от адаптера 12 В, и используем его для зарядки суперконденсатора . Напряжение на конденсаторе будет контролироваться с помощью компаратора операционного усилителя, и как только конденсатор будет заряжен, схема автоматически отключит суперконденсатор от источника напряжения. Звучит интересно, так что давайте начнем.

Необходимые материалы

12В Адаптер
LM317 Регулятор напряжения IC
LM311
IRFZ44N
BC557 PNP Транзистор
LED
Резистор
Конденсатор

принципиальная схема

Полная принципиальная схема для этой суперконденсаторной схемы зарядного устройства приведена ниже.Схема была построена с использованием программного обеспечения Proteus, симуляция которой будет показана позже.

Цепь питается от адаптера 12 В; Затем мы используем LM317 для регулирования 5,5 В для зарядки нашего конденсатора. Но эти 5,5 В будут поданы на конденсатор через полевой МОП-транзистор, действующий в качестве переключателя. Этот переключатель замыкается только в том случае, если напряжение на конденсаторе составляет менее 4,86 В, так как конденсатор получает заряд и увеличивается напряжение, переключатель размыкается и предотвращает дальнейшую зарядку батареи.Это сравнение напряжения выполняется с использованием операционного усилителя, и мы также используем PN55-транзистор BC557 для свечения светодиода, когда процесс зарядки завершен. Представленная выше принципиальная схема разбита на сегменты ниже для пояснения.

LM317 Регулирование напряжения:

Резистор R1 и R2 используется для определения выходного напряжения регулятора LM317 на основе формул Vout = 1,25 x (1 + R2 / R1). Здесь мы использовали значения 1k и 3.3k для регулирования выходного напряжения 5,3 В, которое достаточно близко к 5,5 В. Вы можете использовать наш онлайн-калькулятор для расчета желаемого выходного напряжения на основе значения резистора, имеющегося у вас.

Компаратор операционных усилителей:

Мы использовали ИС компаратора LM311 для сравнения значения напряжения суперконденсатора с фиксированным напряжением. Это фиксированное напряжение подается на вывод № 2 с использованием схемы делителя напряжения. Резисторы 2.2 кОм и 1,5 кОм падает напряжение 4,86 В с 12 В. Это 4,86 вольта по сравнению с реф напряжением (напряжения конденсатора), который подключен к контакту 3. Когда напряжение матча меньше, чем 4.86V выходного контакта 7 будет идти высоко с 12V с нагрузочным резистором 10 кОм. Это напряжение будет затем использоваться для управления MOSFET.

MOSFET и BC557:

IRFZ44N MOSFET используется для подключения суперконденсатора к зарядному напряжению на основе сигнала от операционного усилителя.Когда операционный усилитель поднимается до высокого уровня, он выдает 12 В на вывод 7, который аналогичным образом включает полевой МОП-транзистор через его базовый вывод, когда операционный усилитель понижается (0 В), и МОП-транзистор открывается. У нас также есть PNP-транзистор BC557 , который включит светодиод, когда MOSFET выключен, показывая, что напряжение на конденсаторе больше 4,8 В.

Моделирование цепи зарядного устройства суперконденсатора

Чтобы смоделировать схему, я заменил аккумулятор переменным резистором, чтобы обеспечить переменное напряжение на выводе 3 операционного усилителя.Суперконденсатор заменен светодиодом, показывающим, включен он или нет. Результат моделирования можно найти ниже.

Как вы можете видеть, используя датчики напряжения, когда напряжение на инвертирующем выводе ниже, чем на неинвертирующем выводе, операционный усилитель поднимается до 12 В на выводе 7, что включает МОП-транзистор и, таким образом, заряжает конденсатор (желтый светодиод). Это 12 В также запускает транзистор BC557, чтобы выключить зеленый светодиод. При увеличении напряжения конденсатора (потенциометра) загорится зеленый светодиод, поскольку операционный усилитель будет выдавать 0 В, как показано выше.

Суперконденсаторное зарядное устройство на оборудовании

Схема довольно проста и может быть построена на макетной плате, но я решил использовать Perf-плату, чтобы в будущем можно было повторно использовать схему при каждой попытке зарядить мой суперконденсатор. Я также намерен использовать его вместе с солнечной панелью для портативных проектов, поэтому постарался сделать его как можно более компактным и жестким. Моя полная схема после пайки на плате с точками показана ниже .

Две женские палочки Берга можно постукивать с помощью кеглей аллигатора для зарядки конденсатора.Желтый светодиод указывает на питание модуля, а синий показывает состояние зарядки . После завершения процесса зарядки светодиод загорится, иначе он останется выключенным. Как только цепь будет готова, просто подключите конденсатор, и вы увидите, что синий светодиод погас, и через некоторое время он снова поднимется, что свидетельствует о завершении процесса зарядки. Вы можете увидеть плату в состоянии зарядки и зарядки ниже.

Полное описание работы можно найти в видео, приведенном в нижней части этой страницы, если у вас возникли проблемы с его настройкой, опубликуйте их в разделе комментариев или используйте наши форумы для других технических вопросов.

Улучшения дизайна

Схема, приведенная здесь, является грубой и работает для своей цели; Несколько обязательных улучшений, которые я заметил после сборки, обсуждаются здесь. BC557 нагревается из-за 12 В на его базе и эмиттере, поэтому вместо BC557 следует использовать высоковольтный диод.

Во-вторых, когда конденсатор заряжается, компаратор напряжения измеряет изменение напряжения, но когда MOSFET выключается после зарядки, операционный усилитель ощущает усиление низкого напряжения и снова включает FET, этот процесс повторяется несколько раз, прежде чем операционный усилитель полностью отключается. ,Схема блокировки на выходе операционного усилителя решит проблему.

Одна транзисторная схема автоматического зарядного устройства

Последнее обновление: 25 июля 2019 г. от Swagatam

Эта схема с одним транзисторным дешевым зарядным устройством предназначена для автоматического отключения питания от аккумулятора, как только аккумулятор полностью зарядится уровень.

В этой статье описывается очень простая схема автоматического зарядного устройства с одним транзистором, в которой используется только один транзистор для определения напряжения, а также для автоматического отключения батареи от источника питания, когда она полностью заряжена.

Схема работы

Как показано на схеме, мы видим простую конфигурацию, в которой одиночный транзистор подключен в своем стандартном режиме работы. Функционирование схемы можно понять с помощью следующих пунктов:

Учитывая, что заряжаемая батарея является 12-вольтовой батареей, мы знаем, что рекомендуется заряжать батарею до тех пор, пока она не достигнет значения от 13,9 В до 14,3 Вольт.

Базовое напряжение транзистора регулируется с использованием предустановки P1, так что транзистор просто проводит и управляет реле при напряжении около 14 вольт.

Как отрегулировать пороговое значение

Эта регулировка становится точкой отключения цепи высокого напряжения и используется для отключения напряжения зарядки батареи, когда она полностью заряжается или ее напряжение достигает около 14 вольт.

Нижняя точка отключения цепи не может быть отрегулирована, так как эта схема слишком проста и не включает функцию обнаружения низкого напряжения.

Однако сам транзистор оснащен функцией выключения в случае, если его базовое напряжение становится слишком низким.

Обычно транзистор общего назначения, подобный тому, который показан (BC547) при настройке на включение при 14 В, может иметь нижний порог около 10 В, когда он может быть просто выключен.

Эта большая разность напряжений между высоким установленным порогом и нижним естественным порогом обусловлена большим гистерезисом в конструкции. Это действует как естественный гистерезис в дизайне.

Нижний порог в 10 вольт опасно низок, и мы не можем ждать, пока схема перезапустит процесс зарядки, пока напряжение аккумулятора не упадет до этого опасного уровня в 10 вольт.

Если аккумулятор разрядится до 10 вольт, аккумулятор может разрядиться и сократить срок его службы. , Поэтому, чтобы устранить эту проблему, цепь должна была как-то снизить уровень гистерезиса. Это делается путем введения пары диодов на эмиттер транзистора.

Мы знаем, что обычно диоды 1N4007 будут падать примерно на 0,7 вольт и на два, если их общее значение составит 1,4 вольт. Вставив два диода последовательно с эмиттером транзистора, мы заставляем транзистор отключить 1.4 В раньше, чем его нормальный указанный предел 10 вольт.

Таким образом, теперь нижний рабочий порог цепи становится равным 10 + 1,4 = 11,4 В, что можно считать нормальным для батареи и для автоматического перезапуска процесса зарядки.

Обновив оба порога в соответствии со стандартными требованиями к зарядке, теперь у нас есть автоматическое автомобильное зарядное устройство, которое не только дешевое в изготовлении, но и достаточно умное, чтобы очень эффективно заботиться о состоянии заряда батареи.

Принципиальная электрическая схема

Перечень запасных частей для предлагаемой одной транзисторной схемы автоматического зарядного устройства батареи

R1 = 4K7
P1 = предустановка 10K,
T1 = BC547B,
реле = 12 В, 400 Ом, SPDT,
TR1 = 0 — 14 В, ток 1/10 батареи AH
Мостовые диоды = равно номинальному току трансформатора
, эмиттеров
= 1N4007,
C1 = 100 мкФ / 25 В

Конструкция печатной платы

О Swagatam

Я инженер-электроник ( dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и учебными пособиями.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!

Схема солнечного зарядного устройства с нулевым разрядом

В статье рассматривается простая схема зарядного устройства с малым падением напряжения или нулевым зарядом без микроконтроллера, которая может быть изменена различными способами в соответствии с предпочтениями пользователя. Схема не зависит от микроконтроллера и может быть построена даже неспециалистом.

Что такое зарядное устройство с нулевым разрядом

Солнечное зарядное устройство с нулевым разрядом — это устройство, которое обеспечивает, чтобы напряжение от солнечной панели достигало батареи, не испытывая падения напряжения, вызванного сопротивлением или полупроводниковыми помехами.Схема здесь использует MOSFET в качестве переключателя для обеспечения минимального падения напряжения от подключенной солнечной панели.

Кроме того, схема имеет явное преимущество перед другими типами зарядных устройств с нулевым падением, она не излишне шунтирует панель, следя за тем, чтобы панель могла работать в своей зоне максимальной эффективности.

Давайте разберемся, как можно реализовать эти функции с помощью этой новой идеи, разработанной мной.

Простейшая схема LDO

Вот простейший пример солнечного зарядного устройства LDO, который может быть создан за несколько минут любым заинтересованным любителем.

Эти схемы могут эффективно использоваться вместо дорогих диодов Шоттки для получения эквивалентной нулевой передачи солнечной энергии нагрузке.

P-канальный MOSFET используется в качестве переключателя с нулевым падением LDO. Стабилитрон защищает полевой МОП-транзистор от высокого напряжения солнечной панели выше 20 В. 1N4148 защищает полевой МОП-транзистор от обратного подключения солнечной батареи. Таким образом, этот MOSFET LDO становится полностью защищенным от условий обратной полярности, а также позволяет заряжать батарею без падения напряжения в середине.

Для N-канальной версии вы можете попробовать следующий вариант.

Использование операционных усилителей

Если вы заинтересованы в создании зарядного устройства с нулевым падением с функцией автоматического отключения, вы можете применить его, используя операционный усилитель в качестве компаратора, как показано ниже. В этой конструкции неинвертирующий вывод микросхемы позиционируется как датчик напряжения через ступень делителя напряжения, выполненную R3 и R4.

Обращаясь к предложенной принципиальной схеме зарядного устройства регулятора напряжения с нулевым падением напряжения, мы видим довольно простую конфигурацию, состоящую из операционного усилителя и mosfet в качестве основных активных ингредиентов.

Инвертирующий вывод, как обычно, настроен как опорный вход, используя R2 и стабилитрон.

Предполагая, что заряжаемая батарея — это батарея 12 В, соединение между R3 и R4 рассчитывается так, что оно выдает 14,4 В при определенном оптимальном уровне входного напряжения, которое может быть напряжением разомкнутой цепи подключенной панели.

При подаче солнечного напряжения на показанные входные клеммы, mosfet запускается с помощью R1 и пропускает все напряжение на своем выводе стока, который в конечном итоге достигает соединения R3 / R4.

Здесь мгновенно определяется уровень напряжения, и, если он выше установленного 14,4 В, включает выход усилителя на высокий потенциал.

Это действие мгновенно отключает mosfet, убеждаясь, что дальнейшее напряжение не достигнет его утечки.

Однако при этом напряжение теперь имеет тенденцию падать ниже отметки 14,4 В на переходе R3 / R4, что еще раз побуждает выходной сигнал операционного усилителя понижаться и, в свою очередь, включать МОП-транзистор.

Вышеуказанное переключение повторяется быстро, что приводит к константе 14.4 В на выходе подается на клеммы аккумулятора.

Использование mosfet обеспечивает практически нулевое падение выхода солнечной панели.

D1 / C1 введены для поддержания и поддержания постоянной подачи на контакты питания IC.

В отличие от шунтирующих регуляторов, здесь избыточное напряжение от солнечной панели контролируется путем выключения панели, что обеспечивает нулевую нагрузку на солнечную панель и позволяет ей работать в наиболее эффективных условиях, совсем как в ситуации MPPT.

Цепь солнечного зарядного устройства LDO без микроконтроллера может быть легко модернизирована путем добавления функции автоматического отключения и ограничения по превышению тока.

Принципиальная электрическая схема

ПРИМЕЧАНИЕ. ПОЖАЛУЙСТА, ПОДКЛЮЧИТЕ ПИН-код ИС 7 ПРЯМО С ТЕРМИНАЛОМ СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ (+), В противном случае схема не работает. ИСПОЛЬЗУЙТЕ LM321, ЕСЛИ НАПРЯЖЕНИЕ НА СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ ВЫШЕ 18 В.

Перечень запасных частей

R1, R2 = 10K
R3, R4 = используйте онлайн-калькулятор делителя потенциала для фиксации требуемого напряжения соединения
D2 = 1N4148
С1 = 10 мкФ / 50 В
С2 = 0.22 мкФ
Z1 = должно быть намного ниже, чем уровень заряда выбранного аккумулятора
IC1 = 741
Mosfet = в соответствии с батареей AH и солнечным напряжением.

с использованием N-канального полевого МОП-транзистора

Предложенный низкий выпадение может быть также эффективно реализован с использованием N-канального полевого МОП-транзистора. как указано ниже:

ПРИМЕЧАНИЕ: ПОЖАЛУЙСТА, ПОДКЛЮЧИТЕ ПИН-код # 4 ИС НАПРЯМУЮ К (-) КЛЕММЕНТУ СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ, В противном случае ЦЕПЬ БУДЕТ ПРЕКРАЩАТЬСЯ. ИСПОЛЬЗУЙТЕ LM321 ВМЕСТО 741, ЕСЛИ ВЫХОД ПАНЕЛИ ВЫШЕ 18 В.

Добавление функции управления током

Вторая диаграмма выше показывает, как вышеуказанная конструкция может быть усовершенствована с помощью функции управления током путем простого добавления ступени транзистора BC547 через инвертирующий вход операционного усилителя.

R5 может быть любым резистором низкого значения, например, 100 Ом.

R6 определяет максимально допустимый ток зарядки батареи, который можно установить по формуле:

R (Ом) = 0,6 / I, где I — оптимальная скорость зарядки (в амперах) подключенной батареи.

Доработанная схема зарядного устройства на солнечной батарее с нулевым зарядом:

В соответствии с предложением «jrp4d» вышеописанным конструкциям потребовались серьезные модификации для правильной работы. Я представил окончательно исправленные рабочие проекты для того же самого через показанные ниже диаграммы:

Согласно «jrp4d»:

Привет — я возился с Mosfets (цепями контроля напряжения), и я не думаю, что любая схема будет работать, за исключением случаев, когда напряжение в линии всего на несколько вольт больше, чем целевое напряжение батареи.Для чего-либо, где линия намного больше, чем батарея, Mosfet просто проведет, потому что схема управления не может управлять им.

В обеих цепях одна и та же проблема: с P-каналом операционный усилитель не может управлять затвором достаточно высоко, чтобы его отключить (как это видно из одного сообщения) — он просто передает линейное напряжение прямо через батарею. В версии с каналом N операционный усилитель не может управлять затвором достаточно низко, потому что он работает при более высоком напряжении, чем линия -ve в стороне.

Обе цепи нуждаются в управляющем устройстве, работающем при полном напряжении линии, управляемом операционным усилителем

. Вышеприведенное предложение выглядит правильным и правильным.Самый простой способ устранить вышеуказанную проблему — это напрямую соединить контакт № 7 ИС операционного усилителя с (+) солнечной панели. Это мгновенно решит проблему!

В качестве альтернативы вышеприведенные конструкции могут быть изменены таким же образом, как показано ниже для: На рисунке выше силовой транзистор NPN может представлять собой TIP142 или полевой транзистор IRF540…. и, пожалуйста, удалите D1, так как он просто не требуется.

Использование PNP-транзистора или P-mosfet

Диод D1 может быть удален после подтверждения работы.
На приведенном выше рисунке силовым транзистором может быть TIP147 или IRF9540 mosfet. Транзистор, связанный с R1, может быть транзистором BC557 …… и, пожалуйста, удалите D1, так как он просто не требуется.
Как настроить схему солнечного зарядного устройства LDO
Это очень просто.
Не подключайте электропитание со стороны Mosfet.
Замените аккумулятор с переменным входом питания и отрегулируйте его до уровня зарядки аккумулятора, который должен быть заряжен.
Теперь аккуратно отрегулируйте предустановку pin2 до тех пор, пока светодиод просто не погаснет …. поверните предустановку туда и сюда и проверьте реакцию светодиода, она также должна мигать вкл / выкл соответственно, наконец, отрегулируйте предустановку до точки, где светодиод просто выключается полностью выключен …. закройте пресет.
Ваше солнечное зарядное устройство с нулевой каплей готово и установлено.
Вы можете подтвердить вышеизложенное, применив намного более высокое входное напряжение на стороне mosfet, вы найдете выход на стороне аккумулятора, обеспечивающий идеально регулируемый уровень напряжения, который был ранее установлен вами.
О Swagatam
Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и учебными пособиями.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!