Диоды для зарядного устройства аккумуляторов: Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема.

Содержание

Главная страница              Ст

Главная страница              Ст

         ПРОСТЕЙШЕЕ   ЗАРЯДНОЕ  УСТРОЙСТВО  для зарядки  автомобильных аккумуляторов

                                      ВАРИАНТ  А , с использованием понижающего трансформатора

Состоит из :

- понижающего трансформатора , одна обмотка которого рассчитана на напряжение 220 вольт , а другая (одна из других) на напряжение от 12 до 50 вольт , мощностью 25...100 Вт;  можно использовать трансформаторы с обмоткой , рассчитанной на 380...440 В ;

- автомобильной лампы 12 вольт  21...60 ватт ;

- диода выпрямительного на ток 5...50 ампер и обратное напряжение 100...1000 вольт , например Д242...Д247 , КД203 , КД206 , КД210 и пр.

                  Принципиальная электрическая схема выглядит так:

Ток зарядки аккумулятора будет составлять грубо (12...50 - 12)*21.

..60/12/12/2 = 0,5...8 ампера

Практически я брал трансформатор 220/24 В , лампу 21 Вт , диод КД203Д  (взял , что было в наличии). Ток зарядки около 1А.  Пользуюсь таким зарядником много лет и не жалуюсь. Вот фото практического использования ( ток зарядки относительно небольшой и открывать крышку АКБ не вижу смысла):

 

 Если хочется увеличить зарядный ток и имеются четыре диода , можно сделать зарядный выпрямитель по мостовой схеме , при этом зарядный ток по сравнению с предыдущей схемой будет больше в два раза :

ВНИМАНИЕ !!!    МЕРЫ  ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ :

- во избежание взрыва гремучей смеси сначала отключайте зарядное устройство от сети , и только потом отсоединяйте от аккумулятора

- при зарядке( подзарядке ) аккумулятора непосредственно на автомобиле необходимо снять хотя бы одну клемму с выводов аккумулятора ( проще клемму "-" , соединенную с "массой" кузова ) ;

- при работе с сетевым напряжением 220 В соблюдайте осторожность , используйте целые сетевые вилки , желательно использовать УЗО или при наличии евро-розетки ( розетки с заземляющим контактом) заземлить корпус трансформатора :

  


 

                                               ВАРИАНТ  Б , бестрансформаторное :

 

Состоит из диода и лампы на 220 вольт :

 

      Диод - с обратным напряжением не менее 400 вольт и током не менее 2 ампера , например Д233, Д246,Д247,КД203,ДЛ112 и пр. ;

       Лампа 220 В , 100...200 Вт

 

 

 

Ток зарядки примерно (220 - 12)*100...200/220/220/2 = 0,2...0,5 А  

  Мало ?  Тогда можно несколько усложнить схему , сделав мостовой выпрямитель :

Ток зарядки будет приблизительно (220 - 12)*100...200/220/220 = 0,5...1 А

 Все равно мало ?  Тогда можно использовать лампу 500 или 1000 Вт ( диаметр цоколя 40 мм , используется для освещения в промпредприятиях) или вместо лампы другой электробытовой прибор мощностью 500...1000 Вт (например утюг) . Ток зарядки будет 2...4 ампера.

ВНИМАНИЕ !!!   МЕРЫ  ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ :

- Устройство находится под высоким напряжением , при зарядке не прикасайтесь к выводам и даже к пластмассовому корпусу аккумулятора , т.к. на корпусе может быть тонкий невидимый слой электролита , проводящий ток          

  - при работе с сетевым напряжением 220 В соблюдайте осторожность , используйте целые сетевые вилки , желательно использовать УЗО  

 - не заряжайте таким устройством аккумулятор непосредственно на автомобиле , лучше снимите с авто и поставьте на какую-либо непроводящую ток подставку                                                     

Главная страница              Страница  МОЁ АВТО              Раздел  ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ     Раздел ДВИГАТЕЛЬ 

Самое простое зарядное устройство для аккумулятора простейшее зарядное устройство зарядное устройство в домашних условиях зарядное устройство в гаражных условиях зарядное устройство из доступных деталей зарядное устройство из бросовых деталей зарядное устройство для гаража зарядное устройство для автомобиля зарядное устройство для авто самое лучшее зарядное устройство самое надежное зарядное устройство самое простейшее зарядное устройство однополупериодное зарядное устройство однополупериодный выпрямитель для зарядки аккумулятора                                       

 

 

зарядка аккумулятора без зарядного устройства зарядка аккумулятора от сети 220 вольт зарядка аккумулятора от бытовой сети 220 вольт самое простейшее зарядное устройство простейшее зарядное устройство из диодного моста и лампы


Простые зарядники для АКБ | Каталог самоделок

Нередко возникают проблемы с зарядкой АКБ, особенно если под рукой нет зарядного устройства. А зарядить аккумулятор надо срочно. В этом случае и понадобятся знания и смекалка чем, и обеспечит данная статья вас в этом вопросе.

1-й способ – Диод и Лампа.

Данный способ один из самых простейших способов зарядки аккумулятора. Так как зарядное устройство состоит из 2-х частей – обыкновенная лампа и выпрямительный диод. Единственным недостатком этого способа зарядки – это то, что диод срезает исключительно нижний полупериод. Следовательно, на выходе «зарядного устройства» получается не полностью постоянный ток. Но таким способом можно зарядить АКБ.

Компоненты.

Лампочку можно взять в 100 ватт, от мощности лампы зависит ток на выходе. По схеме лампа в сборке предназначена для токогашения.

Диод должен быть рассчитан на ток более 10А! – это обязательно, также рекомендуется диод установить на теплоотвод. Диод на схеме предназначен для выпрямления напряжения, он должен быть рассчитан на напряжение более 400 В.!

В данном случае на нашем зарядном устройстве стоит один диод, это значит, что ток на выходе будет в 2 раза меньше, следовательно время зарядки существенно увеличится. Например с лампочкой в 150 Ватт, полностью разрядившийся аккумулятор будет заряжаться в течение 5-10 часов (даже зимой!!!).  Для увеличения тока, вместо лампочки можно использовать либо обогреватель, либо кипятильник.

2-й способ – Диодный мост и кипятильник.

Вариант с кипятильником работает по такому же принципу, за исключением того, что на выходе ток поучается постоянный.

В данном случае вместо одного диода используется диодный мост, который можно либо купить, либо взять готовый. Диодный мост можно найти на блоках питания от компьютера. Важно в сборке использовать мост с обратным напряжением более 400 вольт, и с током более 5 ампер. Мост устанавливается на теплоотвод.

Диодный мост можно собрать и самому из четырех выпрямительных диодов, но при этом ток и напряжение должно быть таким же, как и на готовом диодном мосту.

ВАЖНО! Не используйте диодные сборки ШОТТКИ, конечно они очень мощные, но так как у них обратное напряжение около 60 вольт – они просто не перенесут такого испытания.

Долго думали и догадались как зарядить севший аккумулятор, когда нет «ЗУ» под рукой

Это способ и необычное устройство помогло мне уехать и добраться до дома, когда аккумулятор сел и не подавал признаки жизни.

Приехали в деревню, где мир ещё «в затишье» и далеко от цивилизации — навестить своих родных. Но как бы не скрашивала радость предвкушения встречи, автомобиль дал знать о себе.

То есть аккумулятор «кончился» после дня простоя и не хотел заводить машину. Может быть он и не разредился полностью, но его емкость «отставляла лучшего» — никак не реагировал и не хотел сам «оживиться». А обратно домой возвращаться нужно и это несколько сотен километров.

Как зарядить аккумулятор с помощью лампы накаливания и диода

Порыскав по деревенским соседям и в сарае, и гараже родственников ничего конкретного для зарядки аккумулятора не нашлось.

Посидев и немного «покумекав» вспомнили и догадались, что когда-то в журнале «Радиолюбитель» писали о простецком зарядном устройстве (ЗУ).

И оно состояло всего лишь из нескольких элементов: лампочки накаливания и диода.

Пусть это и не безопасная схема зарядного устройства АКБ, зато в экстремальных условиях — когда очень надо — оно Вас выручит.

Нашли старый генератор, где забрали от него диод (хотя на сегодня подойдут диоды 1N5408, Д245,1N5400, КД202, 1N5406). Главное, чтобы диод был с допуском в 400 В и выше.

А сама лампа должна быть на 220 В. Чем выше её мощность, тем больше ток зарядки. Так лампа в 1 кВт выдаёт ток в 3-4 Ампера. Сама лампочка выполняет роль гасящего резистора или регулятора тока. А диод — в качестве выпрямителя.

Для более совершенной зарядки можно использовать вместо одного диода сразу же четыре в виде диодного моста или применить в схеме сразу же готовый.

Способ конечно простецкий, но не безопасный — все элементы под напряжением. Так что необходимо пользоваться таким самодельным устройством только в крайних случаях.

При слабом диоде и лампе аккумулятор может заряжаться 15-20 часов. Поэтому стоит учесть и ограничить допуск к нему. А ещё лучше заряжать таким образом лучше в проветриваемом помещении.

К «плюсу» батареи диод подключаем через катод. Анод диода к выходу лампочки. Другой вывод лампы на «плюс» вилки бытовой сети.

А с «минуса» 220 В напрямую к «минусу» аккумулятора. В целях безопасности минусовую клемму следует запитать с «нулём» или заземлить.

Полезно и интересно: Хитрый способ восстановить и «оживить» аккумулятор простыми домашними средствами.

Смотрите схему этого простейшего «ЗУ» (зарядного устройства) в видео:

Так что есть выход решения неожиданной проблемы всегда и зарядить севший аккумулятор можно обычной лампой накаливания через бытовую сеть.

Добра Вам на дороге! Ни жезла — ни ям! Следите за моими новыми публикациями — дальше ещё интереснее будет!

Диоды для пуско зарядного устройства

Это зарядное устройство я сделал для зарядки автомобильных аккумуляторов, выходное напряжение 14.5 вольт, максимальный ток заряда 6 А. Но им можно заряжать и другие аккумуляторы, например литий-ионные, так как выходное напряжение и выходной ток можно регулировать в широких пределах. Основные компоненты зарядного устройства были куплены на сайте АлиЭкспресс.

Вот эти компоненты:

Еще потребуется электролитический конденсатор 2200 мкФ на 50 В, трансформатор для зарядного устройства ТС-180-2 (как распаивать трансформатор ТС-180-2 посмотрите в этой статье), провода, сетевая вилка, предохранители, радиатор для диодного моста, крокодилы. Трансформатор можно использовать другой, мощностью не менее 150 Вт (для зарядного тока 6 А), вторичная обмотка должна быть рассчитана на ток 10 А и выдавать напряжение 15 – 20 вольт. Диодный мост можно набрать из отдельных диодов, рассчитанных на ток не менее 10А, например Д242А.

Провода в зарядном устройстве должны быть толстые и короткие. Диодный мост нужно закрепить на большой радиатор. Необходимо нарастить радиаторы DC-DC преобразователя, или использовать для охлаждения вентилятор.

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Сборка зарядного устройства

Подсоедините шнур с сетевой вилкой и предохранителем к первичной обмотке трансформатора ТС-180-2, установите диодный мост на радиатор, соедините диодный мост и вторичную обмотку трансформатора. Припаяйте конденсатор к плюсовому и минусовому выводам диодного моста.

Подключите трансформатор к сети 220 вольт и произведите замеры напряжений мультиметром. У меня получились такие результаты:

  1. Переменное напряжение на выводах вторичной обмотки 14.3 вольта (напряжение в сети 228 вольт).
  2. Постоянное напряжение после диодного моста и конденсатора 18. 4 вольта (без нагрузки).

Руководствуясь схемой, соедините с диодным мостом DC-DC понижающий преобразователь и вольтамперметр.

Настройка выходного напряжения и зарядного тока

На плате DC-DC преобразователя установлены два подстроечных резистора, один позволяет установить максимальное выходное напряжение, другим можно выставить максимальный зарядный ток.

Включите зарядное устройство в сеть (к выходным проводам ничего не подсоединено), индикатор будет показывать напряжение на выходе устройства, и ток равный нулю. Потенциометром напряжения установите на выходе 5 вольт. Замкните между собой выходные провода, потенциометром тока установите ток короткого замыкания 6 А. Затем устраните короткое замыкание, разъединив выходные провода и потенциометром напряжения, установите на выходе 14.5 вольт.

Защита от переполюсовки

Данное зарядное устройство не боится короткого замыкания на выходе, но при переполюсовке может выйти из строя. Для защиты от переполюсовки, в разрыв плюсового провода идущего к аккумулятору можно установить мощный диод Шоттки. Такие диоды имеют малое падение напряжения при прямом включении. С такой защитой, если перепутать полярность при подключении аккумулятора, ток протекать не будет. Правда этот диод нужно будет установить на радиатор, так как через него при заряде будет протекать большой ток.

Подходящие диодные сборки применяются в компьютерных блоках питания. В такой сборке находятся два диода Шоттки с общим катодом, их нужно будет запараллелить. Для нашего зарядного устройства подойдут диоды с током не менее 15 А.

Нужно учитывать, что в таких сборках катод соединен с корпусом, поэтому эти диоды нужно устанавливать на радиатор через изолирующую прокладку.

Необходимо еще раз отрегулировать верхний предел напряжения, с учетом падения напряжения на диодах защиты. Для этого, потенциометром напряжения на плате DC-DC преобразователя нужно выставить 14.5 вольт измеряемых мультиметром непосредственно на выходных клеммах зарядного устройства.

Как заряжать аккумулятор

Протрите аккумулятор тряпицей смоченной в растворе соды, затем насухо. Выверните пробки и проконтролируйте уровень электролита, если необходимо, долейте дистиллированную воду. Пробки во время заряда должны быть вывернуты. Внутрь аккумулятора не должны попадать мусор и грязь. Помещение, в котором происходит заряд аккумулятора должно хорошо проветриваться.

Подключите аккумулятор к зарядному устройству и включите устройство в сеть. Во время заряда напряжение будет постепенно расти до 14.5 вольт, ток будет со временем уменьшаться. Аккумулятор можно условно считать заряженным, когда зарядный ток упадет до 0.6 – 0.7 А.

Представляю Вашему вниманию мощное пуско-зарядное устройство для заряда автомобильных аккумуляторных батарей напряжением 12 и 24 вольт, а так же запуска двигателей легковых и грузовых автомобилей с соответственными напряжениями.

Его электрическая принципиальная схема:

Источником питания для пуско-зарядного устройства служит 220 вольт промышленной частоты. Мощность, потребляемая от источника может составлять от десятков ватт в режиме заряда (когда аккумуляторы почти заряжены и имеют напряжение 13. 8 – 14.4 вольта или 27.6 – 28.8 вольта для пары, соединённой последовательно) до нескольких киловатт в режиме запуска стартера двигателя авто.

На вводе устройства стоит двухполюсный автоматический выключатель на ток Іном=25 А. Использование именно двухполюсного обусловлено надежностью отключения как фазы так и ноля, так как при подключении через стандартную евровилку (с заземляющим контактом) нет уверенности что однополюсный автоматический выключатель выключит именно фазу и тем самым произойдет обесточивание всего прибора в целом. Данный автоматический выключатель (в моем варианте) установлен в стандартном боксе для установки в стену. Частое включение питания этим выключателем не имеет смысла, а посему и не ставил его на передней (лицевой) панели.

И в режиме «Пуск» и в режиме «Заряд» силовой трансформатор включается одним и тем же магнитным пускателем КМ1, у которого напряжение катушки составляет 220 вольт, а ток, коммутируемый контактами порядка 20-25 ампер.

Самая главная часть пуско-зарядного устройства – силовой трансформатор. Моточных данных силового трансформатора давать не буду, так как не думаю что все бросятся копировать один в один, скажу лишь на что следует, на мой взгляд, обратить внимание. Как уже заметили из схемы – трансформатор имеет вторичную обмотку с ответвлением от средины. Здесь, при расчетах, а потом и на практике необходимо установить напряжение на выходе устройства (зажимах на аккумуляторах – проще крокодилах), учитывая и падение напряжения на диодах (в моем варианте Д161-250) в рамках 13.8-14.4 вольта для режима 12 вольт и 27.6-28.8 для 24 вольтового режима, при токе нагрузки до 30 ампер. Крокодилы использовал от массы сварочного аппарата, соответсвенно плюсовую покрасил в красный цвет.

Режим 12/24 вольта устанавливается контакторами КМ2, КМ3, силовые контакты которых, рассчитанные на 80 ампер, соединены параллельно, что в сумме дает 240 ампер.

В цепи по стороне 12/24 вольта установлен шунт, а в разрыв цепи амперметра – контакты магнитного пускателя режима « Заряд ». Данный амперметр должен измерять ток заряда. Граница шкалы в моем варианте составляют 0…30 А. Цепь замыкается в режиме заряда.

Отдельно хотелось бы поговорить о режиме « Заряд ». Как Вы уже заметили здесь нет схемы управления тока заряда, а он, можно сказать, идет максимальный. Ошибка? Думаю нет. давайте обратимся к электрооборудованию среднестатистического автомобиля. Так вот, там реле регулятор регулирует не ток заряда, а. вгоняет генератор в параметры бортовой сети автомобили, те же 13.8-14.4 вольта, соответственно, если Вы правильно намотаете трансформатор, с учётом падения напряжения на силовых диодах, то уподобите данную схему генератору автомобиля, и, по мере заряда аккумулятора, ток будет только падать.

И, не забывайте, в диодном мосте необходимо учитывать что два диода работают последовательно, то есть падение напряжение необходимо умножить на два.

Из недостатков данной схемы могу выделить лишь зависимость напряжения сети к току заряда. Так как мой вариант будет использоваться на СТО, где мало изменяется напряжение сети и основная его задача запуск грузовых автомобилей с напряжением 24 вольта, то не вижу необходимости в усложнении конструкции. Но решением проблемы может служить установке автотрансформатора, через свободные контакты магнитного пускателя КМ4, параллельно КМ1. С уважением, AZhila.

Зарядно-пусковое устройство представленное в этой статье позволяет запустить автомобиль в зимнее время. Как известно пуск в зимнее время двигателя внутреннего сгорания автомобиля с подсевшим аккумулятором требует много сил и времени.

Плотность электролита, вследствие продолжительного хранения, существенно понижается, а протекающий внутри аккумулятора процесс сульфатации увеличивает внутреннее сопротивление его, тем самым, уменьшая стартовый ток аккумулятора. Плюс ко всему, в зимнее время повышается вязкость моторного масла, что требует от автомобильного аккумулятора большей стартовой мощности.

Как известно, облегчить пуск автомобиля зимой можно несколькими способами:

  • разогреть масло в картере авто;
  • завести машину от другой машины с надежным аккумулятором;
  • завести «с толкача»;
  • применить зарядно-пусковое устройство (ЗПУ).

Вариант с применением пускового устройства более удобен при хранении автомобиля в гараже либо на платной стоянке, где есть возможность подключить пусковое устройство к электросети. Помимо этого данное зарядно-пусковое устройство поможет не только завести авто с севшим аккумулятором, но и быстро восстановить и зарядить его.

В основном в промышленных образцах зарядно-пускового устройства, аккумулятор подзаряжается от источника питания средней мощности имеющий номинальный ток в пределах до 5А, которого, как правило, не хватает для непосредственного отбора тока стартером автомобиля. Несмотря на то что внутренняя емкость автомобильных аккумуляторных ПЗУ весьма велика (у некоторых моделях до 240 А/ч), но все же после нескольких заводов они, так или иначе «садятся», а быстро восстановить их заряд не получится.

Данное зарядно-пусковое устройство, отличается от промышленного прототипа незначительной массой и возможностью в автоматическом режиме поддерживать рабочее состояние аккумулятора ПЗУ, вне зависимости от срока хранения или эксплуатации. Даже если в ПЗУ нет внутреннего аккумулятора, он все равно может кратковременно выдать пусковой ток до 100А. Также существует неплохая схема зарядного устройства для аккумулятора с регулировкой тока заряда.

Для восстановления пластин аккумулятора и снижения температуры электролита во время зарядки, в зарядно-пусковом устройстве предусмотрен режим регенерации. В данном режиме происходит чередования импульсов зарядного тока и пауз.

Принципиальная схема

Схема пускового зарядного устройства содержит симисторный регулятор напряжения (VS1), силовой трансформатор (T1), выпрямитель на мощных диодах (VD3, VD4) и стартерный аккумулятор (GB1). Ток подзарядки выбирается регулятором тока на симисторе VS1, его ток регулируется переменным резистором R2 и зависит от емкости аккумулятора.

Входная и выходная цепи зарядки имеют конденсаторы фильтра, который уменьшает степень радиопомех при работе симисторного регулятора. Симистор VS1 обеспечивает регулировку тока зарядки при разбросе напряжения сети в пределах от 180 до 220 В.

Обвязка симистора состоит из R1-R2-C3 (RC цепь), динистора VD2 и диодного моста VD1. Константа времени RC — цепи влияет на момент открытия динистора (отсчитывая от начало сетевого полупериода), который включен в диагональ выпрямительного моста через ограничительный резистор R4. Выпрямительный мост осуществляет синхронизацию включение симистора в обоих полупериодах сетевого напряжения. В режиме «Регенерация» применяется только один полупериод сетевого напряжения, что способствует отчистке пластин аккумулятора от имеющейся кристаллизации. Конденсаторы С1 и С2 уменьшают степень помех от симистора в сети до приемлемых уровней.

Детали

В зарядно-пусковом устройстве применен силовой трансформатор от телевизора «Рубин». Возможно также использование трансформатора типа ТСА-270. Перед тем как перемотать вторичные обмотки (первичные остаются без изменений), каркасы отделяются от железа, все бывшие вторичные обмотки (до фольги экранов) удаляют, а на освободившееся место наматывают медным проводом сечением 1,8…2,0 мм2 в один слой (до заполнения) вторичные обмотки. В результате перемотки напряжение одной обмотки должно получиться примерно 15… 17 В.

Для визуального контроля зарядного и пускового тока в схему зарядно-пускового устройства введен амперметр с шунтирующим резистором. Сетевой выключатель SA1 должен быть рассчитан на максимальный ток 10 А. Сетевой переключатель SA2 (типа ТЗ или П1Т) позволяет выбрать максимальное напряжение на трансформаторе в соответствии с напряжением сети. Внутреннего аккумулятора марки 6СТ45 или 6СТ50 должно хватить на 3-5 одновременных пусков. Резисторы в ЗПУ можно применить типа МЛТ или СП, конденсаторы С1,С2 — КБГ-МП, C3 – МБГО, С4 — К50-12, К50-6. Диоды Д160 (без радиаторов) можно поменять на другие с допустимым током более 50 А, симистор — типа ТС. Подсоединение ЗПУ к аккумулятору автомобиля необходимо производить мощными зажимами «Крокодил» (на рабочий ток до 200 А). В устройстве важно применить заземление.

Настройка

При настройке к устройству подсоединяется (соблюдай полярность!) внутренний аккумулятор GB1, и испытывается регулировка зарядного тока резистором R2. Затем проверяется зарядный ток в режиме заряда, пуска и регенерации. Если ток не более 10…12А, то ЗПУ находится в рабочем состоянии. При подсоединении зарядно-пускового устройства к аккумулятору автомобиля, ток заряда вначале должен возрасти примерно 2-3 раза, а через 10 — 30 мин понизиться до первоначального значения. После этого переключатель SA3 щелкается в режим «Пуск», и происходит завод двигателя автомобиля. В случае неудачной попытки завести двигатель, производится дополнительная подзарядка в течение 10 — 30 мин, и попытка повторяется.

Простое зарядное для автомобильного аккумулятора

Данное зарядное устройство имеет минимум деталей: понижающий трансформатор, параллельно включенные лампочки, тумблера (включатели), диодный мост и 2-а предохранителя. Я буду ориентироваться что читатель совсем не разбирается на достаточном уровне в электротехнике и буду пытаться подробно рассказать что, как и зачем. И так, вот схема приведена такого устройства ниже:

В самом начале вам нужно будет найти силовой понижающий трансформатор на напряжение 14,5 вольт. Почему 14,5 вольт? Потому что заряжая аккумулятор 12 вольт ему будет не достаточно 12 вольт, т.к. полностью заряженный аккумулятор будет считаться 13-14 вольт. Трансформатор должен быть достаточно мощным, где то 250 ват, не меньше. Ну если конечно вы планируете заряжать аккумулятор током в 1-3 Ампера, то трансформатор можно взять на 150 ват со старого лампового телека – он подойдет. При работе схемы следите за нагревом трансформатора, так как при большом токе заряда вторичная обмотка начинает греться. Если обмотка перегреется, то изолирующий лак на проволоке расплавиться и трансформатор перестанет работать, так как произойдет межвитковое замыкание. Или будет работать не корректно, то есть может уменьшиться напряжение. Предохранитель в цепи служит защитой от случайного короткого замыкания. Ведь бывает такое. Теперь стоит сказать о лампочках: чем больше мощность лампы, тем выше ток заряда будет. Приведена таблица ниже по току и мощностям лампочек:

Ток рассчитывается по закону Ома. ФОРМУЛА: Ток = мощность/напряжение. Ведь лампочка – это как сопротивление, только оно излучает еще и свет. В качестве сопротивления в лампе такой элемент, как нить накаливания, сделанная из вольфрама. При этом лампочка в данном случае служит еще не только как сопротивление, но и как индикатор заряда. Когда аккумулятор начинает заряжаться, то лампочка начинает светится более тускло. Когда аккумулятор будет заряжен, то лампочка будет светится в пол накала. Все лампочки соединены параллельно для удобства управления током заряда. Вот формула чтобы определить общее сопротивление 2-ух параллельно соединенных сопротивлений (лампочек): Сопротивление общ.= (сопротивление первой лампочки + сопротивление второй лампочки)/2. Теперь находим ток: Ток= напряжение/ сопротивление общ. . Сопротивление у лампочки можно померить с помощью мультиметра, настроив его на омметр или обычны омметром. То есть, когда все ключи будут замкнуты, то ток будет проходить максимальный. Ключ (тумблера) ставим на токи 3-5 ампер.

Теперь перейдем к диодному мосту, который выпрямляет переменный ток в постоянный. Диодный мостик наш должен быть обязательно рассчитан на ток зарядки. Если ток зарядки у нас 10 Ампер, то диодный мост должен быть на ток не меньше 10А ну и соответственно на напряжение тоже должен быть рассчитан. Диодный мост можно купить на радиорынке. Или собираем диодный мост из диодов и диоды ставим любые, но чтобы соответствовали току и напряжению. Тут в этой схеме можно даже использовать одно полупериудный выпрямитель (для экономии диодов), тут 4 диода в принципе ни к чему. Аккумулятору без разницы с какими пульсациями будет поступать ток зарядки. Одно полупериудный выпрямитель – это то есть устанавливаем один диод в разрыв любой из линий на 10-15 Ампер. Далее следует поставить предохранитель, который защитит вашу цепь от короткого замыкания. И в итоге можно подключать аккумулятор к зарядке. Для контроля тока рекомендую установить амперметр в разрыв цепи. И тогда переключая лампочки, мы сможем увидеть реальный ток заряда аккумулятора. При зарядке мы будем наблюдать, как лампочки будут постепенно тухнуть – это будет считаться, что аккумулятор заряжается. Учтите, что при включении каждой паралельно включенной лампочки ток примерно возрастает на 1,6 Ампера.

Так же, рекомендую установить параллельно в цепь светодиод с последовательно включенным резистором. Светодиод будет сигнализировать о включенном зарядном. Резистор будет служить в качестве ограничителя тока, значит, мы можем регулировать яркость светодиода, изменяя сопротивление резистора. Резистор последовательно соединенный с светодиодов включаем параллельно в цепь первичной обмотки трансформатора . Резистор брать порядка 220 кОм, ведь 220 вольт все-таки… В простом варианте заражать аккумулятор емкостью 60 Ампер/час можно без тумблеров через одну лампочку в 60 ват. Можно взять 3 лампочки по 20 ват и соединить последовательно – то же самое выйдет, или взять две лампочки по 120 ват и соединить параллельно – выйдет так же 60 ватт. Теперь немного о зарядке. Если вы включили две лампочки и оди достаточно так светятся ярко, то аккумулятор полностью разряжен. Нужно аккумулятор зарядить до тех пор, пока не начнут лампочки гореть тускло. Как только лампочки начали светится тускло, то включаем еще один тумблер и у нас ток возрастает на 1,6 Ампера. Лампочки при этом начинают все три светиться ярче, так как сопротивление стало меньше по закону ома. И так включаем до конца.

Все устройство готово. Это самое простое зарядное устройство, которое есть вообще. Но помните, что это фактически самое простое зарядное и в нем нету защиты от перезаряда и прочих выкрунтасов, так что вам постоянно требуется следить за нагревом элементов. Обязательно следите за показанием цифр на амперметре, следите за аккумулятором и напряжением на аккумуляторе, следите за диодным мостом чтобы не грелся и слегка посматривайте за трансформатором (тоже может греться). Если диодный мост греется, то установите на диодный мост радиатор (теплоотвод). При этом очень хорошо будет помазать термопастой теплоотвод и сам диодный мост, а потом плотно прижать. Ведь через пасту диоду будет легде отдавать тепло радиатору, что спасет жизнь диодного мостика. ))) Если у вас установлен диод или диоды, то есть специальные радиаторы такие полоской под диоды. Их просто прикручиваем болтами и все.

И напоследок

А мой совет, если у вас есть знания в области электроники и элекротехники, то лучше соберите импульсное зарядное устройство с защитой от короткого замыкания, перегрузок, переплюсовки, перезаряда, не дозаряда схему – она будет на много надежней данной представленной. Ведь если в данной схеме попутать плюс с минусом и поставить заряжать, то вы рискуете выкинуть этот аккумулятор.

Схемы зарядных устройств для автомобильного аккумулятора: сборка своими руками

Немного полезной информации

Аккумулятором называется накопитель электрического заряда. Во время подачи на него электрического напряжения, происходит накопление энергии, что объясняется химическими изменениями внутри батареи. При подключении источника потребления можно наблюдать обратный процесс, который обусловлен обратным химическим изменением, создающим напряжение в области клеммов устройства. Через нагрузку происходит прохождение тока. То есть, чтобы получить напряжение от аккумуляторной батареи, следует сначала ее зарядить.

Сам процесс заряда батареи происходит по определенным правилам и зависит от вида аккумулятора. Из-за нарушения данных правил возможно уменьшение срока эксплуатации батареи, а также ее емкости.

Именно поэтому параметры для зарядного устройства к автомобильному аккумулятору должны подбираться строго индивидуально, для определенного носителя энергии.

Это возможно в случае со сложными зарядными устройствами, имеющими регулируемые параметры, а также приобретая отдельное ЗУ специально под определенную батарею. Но есть более универсальный и практичный вариант – сделать зарядное устройство своими руками.

Немного теории об аккумуляторах

Любой аккумулятор (АКБ) — накопитель электрической энергии. При подаче на него напряжения энергия накапливается, благодаря химическим изменениям внутри батареи. При подключении потребителя происходит противоположный процесс: обратное химическое изменение создаёт напряжение на клеммах устройства, через нагрузку течёт ток. Таким образом, чтобы получить от батареи напряжение, его сначала нужно «положить», т. е. зарядить аккумулятор.

Практически любой автомобиль имеет собственный генератор, который при запущенном двигателе обеспечивает электроснабжение бортового оборудования и заряжает аккумулятор, пополняя энергию, потраченную на пуск мотора. Но в некоторых случаях (частый или тяжёлый запуск двигателя, короткие поездки и пр.) энергия аккумулятора не успевает восстанавливаться, батарея постепенно разряжается. Выход из создавшегося положения один — зарядка внешним зарядным устройством.

Как узнать состояние батареи


Чтобы принимать решение о необходимости зарядки, нужно определить, в каком состоянии находится АКБ. Самый простой вариант — «крутит/не крутит» — в то же время является и неудачным. Если батарея «не крутит», к примеру, утром в гараже, то вы вообще никуда не поедете. Состояние «не крутит» является критическим, а последствия для аккумулятора могут быть печальными.

Оптимальный и надёжный метод проверки состояния аккумуляторной батареи — измерение напряжения на ней обычным тестером. При температуре воздуха около 20 градусов зависимость степени зарядки от напряжения на клеммах отключённой от нагрузки (!) батареи следующая:

  • 12.6…12.7 В — полностью заряжена;
  • 12.3…12.4 В — 75%;
  • 12.0…12.1 В — 50%;
  • 11.8…11.9 В — 25%;
  • 11.6…11.7 В — разряжена;
  • ниже 11.6 В — глубокий разряд.

Нужно отметить, что напряжение 10.6 вольт — критическое. Если оно опустится ниже, то «автомобильная батарейка» (особенно необслуживаемая) выйдет из строя.

Правильная зарядка

Существует два метода зарядки автомобильной батареи — постоянным напряжением и постоянным током. У каждого свои особенности и недостатки:


  • Зарядка постоянным напряжением — годится для восстановления заряда не полностью разряженных батарей, напряжение на клеммах которых не ниже 12.3 В. Процесс заключается в следующем: к клеммам батареи подключают источник постоянного тока напряжением 14.2–14.7 В. Окончание процесса контролируют по току потребления: когда он упадёт до нуля, зарядка считается оконченной. Недостаток такого способа — возможно большой начальный зарядный ток; чем сильнее батарея разряжена, тем выше ток. Преимущества метода очевидны — вам не нужно постоянно регулировать ток зарядки, аккумулятору не грозит перезарядка, если вы про него забудете.
  • Зарядка постоянным током — самый распространённый и надёжный способ. В этом режиме ЗУ выдаёт постоянный ток, равный 1/10 ёмкости батареи. Окончание процесса зарядки определяется по напряжению на батарее — когда оно достигнет 14.7 В, заряжать батарею прекращают. Недостаток такого метода — батарею можно испортить, не сняв вовремя с зарядки.

Как должна осуществляться зарядка аккумулятора?

Заряжать аккумулятор необходимо по определенным правилам, которые помогут продлить эксплуатационный срок данному устройству. Нарушение одного из пунктов может спровоцировать преждевременную поломку деталей.

Параметры зарядки должны подбираться в соответствии с характерными особенностями автомобильного аккумулятора. Этот процесс позволяет регулировать специализированное устройство, которое продается в специализированных отделах. Как правило, оно имеет довольно высокую стоимость, что делает его не доступным для каждого потребителя.

Именно поэтому большинство предпочитает сделать блок питания зарядного устройства своими руками. Перед тем как приступить к рабочему процессу, необходимо ознакомиться с видами зарядок для машины.






Преимущества и недостатки самодельного устройства

Главным преимуществом самодельного зарядного устройства является его дешевизна, даже если вы не имеете всех необходимых деталей, экономия будет ощутимой. Также значительным плюсом является возможность использования ненужных приборов и устройств в качестве источника материалов для самодельного ЗУ.

К недостаткам самодельной зарядки аккумуляторов следует отнести несовершенство в эксплуатации. Увы, но модель не может самостоятельно отключаться при достижении максимального заряда, поэтому вам придется контролировать этот процесс или дополнить изобретение самодельной автоматикой, что под силу опытным радиолюбителям.

Что нужно для ЗУ?

Конструктивно зарядное устройство включает в себя такие элементы:

  • Главным элементом является двухобмоточный трансформатор, если у вас имеется агрегат с большим числом обмоток, можно использовать и его, но остальные катушки окажутся незадействованными. Помимо классических вполне подойдут и импульсные трансформаторы, взятые из китайской электроники.
  • Так как напряжение на выходе из трансформатора получится переменным, а для подзарядки аккумулятора требуется постоянное, вам понадобится выпрямитель. В данном примере мы соберем его самостоятельно из четырех диодов, но если у вас имеется подходящая модель, можете установить ее.
  • В зависимости от расстояния и величины вторичного напряжения, вам могут пригодиться соединительные провода, а для самостоятельной намотки еще и медный проводник в лаковой изоляции.
  • Амперметр и вольтметр для контроля основных величин на выходе, их можно проверять и обычным мультиметром, но это потребует излишних затрат времени, поэтому куда проще установить стационарные приборы.

    Рис. 1: измерение с помощью мультиметра
  • Автоматика отключения может выполняться посредством реле напряжения или тока. Реагирует на заполнение емкости батареи и отключает автоматическое ЗУ. Вместе с реле можно установить автомобильную лампочку или светодиод для регистрации окончания заряда.
  • Переменный резистор или переключатель для регулировки тока во вторичной цепи зарядного агрегата. Необходим, если вы собираетесь использовать зарядное устройство для аккумуляторов разного типа или если вам сложно рассчитать рабочие параметры и их придется подстраивать.


Рис. 2: Пример установки регулировочного резистора

Если вы собираетесь зарядить аккумулятор  одни раз, можно использовать только первые три элемента, для постоянного использования будет удобнее иметь, хотя бы контрольные приборы.   Но, прежде чем собрать все это в единую конструкцию, вам необходимо убедиться, что параметры зарядного устройства после сборки будут соответствовать вашим потребностям. Первым, что должно соответствовать, является трансформатор зарядного приспособления.

Виды зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

В процессе заряда батареи происходит восстановление израсходованной в емкости энергии. С этой целью на клеммы аккумуляторной емкости происходит подача напряжения, которая слегка выше, нежели основные рабочие показатели аккумуляторной батареи. В зависимости от вида зарядного устройства, подаваться может:

  1. Постоянный ток. Средняя длительность такого заряда составляет около 10 часов и более, при этом на протяжении всего времени происходит подача фиксированного тока. Напряжение может изменяться в пределах от 13,8 до 14,4 В в самом начале зарядки, а в конце она может снизиться до отметки в 12,8 В. То есть это постепенный метод накопления емкости батареи, который в ходе эксплуатации держится дольше. Но среди минусов можно выделить необходимость в контроле над процессом, так как важно вовремя выключить ЗУ. В случае перезаряда возможно закипание электролита, что снизит функциональность батареи.
  2. Постоянное напряжение. При таком типе заряда устройство все время подает напряжение в 14,4 В, при этом происходит изменение значений от больших в начале зарядки, до меньших – в конце. Поэтому перезаряд невозможен, разве что в случае если вы оставите ЗУ на несколько дней. Достоинством является меньшее время для заряда (7-8 часов), и возможность оставить ЗУ без присмотра. Но при частом использовании данного метода возможно более быстрое выхождение батареи из строя, в процессе эксплуатации она будет быстрее разряжаться.

Поэтому, если нет необходимости в быстром заряде батареи, лучше отдать предпочтение первому варианту – с постоянным током. А в случае, когда нужно быстро восстановить работоспособность АБ подойдет постоянное напряжение, но не для многоразового пользования.

Если же задаетесь вопросом, какое лучше зарядное устройство сделать своими руками, то здесь однозначно стоит выбрать вариант с подачей постоянного тока. По схеме этот прибор достаточно прост, и состоит из доступных элементов.

Если трансформатор не подходит

Далеко не всегда в гараже или дома вы встретите именно такой трансформатор, который будет питаться от 220В и выдавать на выходных клеммах 13 – 15В. Большинство моделей, используемых в обиходе, действительно имеют первичную катушку на 220В, но на выходе может быть любой  номинал. Чтобы это исправить вам потребуется изготовить новую вторичку.

Для начала пересчитайте коэффициент трансформации по формуле: U1/U2 = N1/N2 ,

где U1 и U2 – напряжение на первичной и вторичной обмотке соответственно;

N1 и N2 – количество витков в первичке и вторичке соответственно.

К примеру, электрическая машина используется в качестве блока питания на 42В, а вы хотите получить для зарядного устройства 14В. Следовательно, вам необходимо при 480 витках в первичке, сделать 31 виток на вторичке зарядного. Этого можно добиться как путем сокращения числа витков, удалив лишние, так и путем намотки новой. Но первый вариант не  всегда подходит, так как сечение обмотки трансформатора может не выдержать силу тока с меньшим числом витков.

U1*I1 = U2*I2 ,

Где U1 и U2 – напряжение на первичной и вторичной обмотке, I 1 и I 2 – ток, протекающий  в первичке и вторичке.

Как видите, с понижением числа витков и напряжения на вторичной обмотке сила тока в ней пропорционально возрастет. Как правило, запаса по сечению не хватает, поэтому после определения силы тока под нее подбирают новый проводник из данных таблицы:

Таблица: выбор сечения, в зависимости от протекающего тока

Медный проводник Алюминиевый проводник
Сечение 

жил. мм2

Ток, А Сечение  жил. мм2 Ток, А
0,5 11
0,75 15
1 17
1.5 19 2,5 22
2.5 27 4 28
4 38 6 36
6 46 10 50
10 70 16 60
16 80 25 85

Если расчетная величина тока на выходе зарядного устройства превышает нужные 10% от емкости аккумулятора, в цепь обязательно включается токоограничивающий резистор, величина которого подбирается пропорционально излишку тока.

Как узнать состояние батареи?

Необходимость в зарядке аккумулятора автомобиля зависит от уровня заряда. И метод проверки, именуемый в народе как «крутит/не крутит» является не самым удачным методом. Если же батарея «не крутит», например, перед выездом, то вы вообще не сможете завести машину, состояние «не крутит»– критическое и может предполагать крайне негативные последствия для самого аккумулятора.

Самым эффективным и безопасным методом является измерение напряжение при помощи самого простого тестера. Так, при температуре воздуха приблизительно около 20 градусов, зависимость степени зарядки от напряжения на клеммах отключенного от нагрузки аккумулятора такова:

  • 12,6-12,7 – батарея полностью заряжена;
  • 12,3-12,4 – уровень заряда составляет около 75%;
  • 12,0-12,1 – приблизительно 50%;
  • 11,8-11,9 – 25%;
  • 11,6-11,7 – батарея находится в разряженном состоянии;
  • если же показатель находится ниже отметки в 11,6 В, то это означает глубокий разряд.

Все вышеперечисленные показатели измеряются в вольтах.

Показатель в 10,6 Вольт является критическим, и если уровень еще больше снизится, то аккумуляторная батарея, особенно которая давно обслуживалась, просто выйдет из строя.

Нужные параметры при зарядке постоянным током

Уже доказано, что производить заряд автомобильных свинцовых кислотных аккумуляторных батарей (в основном в автомобилях присутствуют именно такие) необходимо при помощи тока, не превышающего показателя в 10% от емкости всей батареи.

Так, в случае емкости АБ в 55 A/ч, максимальная подача тока заряда должна быть 5,5 А. По такому принципу высчитывается максимальный ток для любой батареи. Можно даже немного снизить подачу тока, но в таком случае процесс заряда будет идти немного медленнее. Накопление заряда будет происходить даже в случае, если ток заряда будет ближе к отметке 0,1 А. Но в таком случае для восстановления емкости необходимо будет очень много времени.

Минимальное время заряда АБ при уровне тока в 10% от заряда составляет 10 часов, но это в случае полного разряда батареи, которого допускать недопустимо. Поэтому на фактическое время до полного заряда влияет глубина разряда.

Чтобы произвести расчет примерного времени до полного заряда, следует выяснить разницу между максимальным зарядом (12,8 вольт) и вольтажом на данный момент. Если эту цифру умножить на 10, то можно получить приблизительно время в часах.

Схемы для сборки своими руками

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

Схема зарядки для экстренных случаев

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

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

  1. Источник постоянного напряжения 12—25 вольт.

  2. Сопротивление ограничения тока.

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

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

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

Из блока питания от стационарного компьютера


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

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

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

Схема зарядного устройства из старого трансформатора

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


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

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

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

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

Импульсная зарядка для АКБ


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

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

Варианты самодельных зарядных устройств для АКБ

Перед тем как приступать к разработке зарядного устройства для АКБ, важно понимать, что такой аппарат является самоделкой и может негативно влиять на срок службы аккумулятора. Однако иногда такие аппараты попросту необходимы, так как позволяют существенно сэкономить деньги на приобретении заводских устройств. Рассмотрим, из чего же можно изготовить зарядные аппараты своими руками для аккумуляторов и как это сделать.

Зарядка из лампочки и полупроводникового диода

Этот способ зарядки актуален при таких вариантах, когда нужно завести автомобиль на севшем аккумуляторе в домашних условиях. Для того чтобы это сделать, понадобятся составляющие элементы для сборки аппарата и источник переменного напряжения 220 В (розетка). Схема самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора содержит следующие элементы:

  1. Лампа накаливания. Обычная лампочка, которая ещё именуется в народе как «лампа Ильича». Мощность лампы влияет на скорость заряда аккумулятора поэтому чем больше этот показатель, тем быстрее можно будет завести мотор. Оптимальный вариант – это лампа мощностью 100-150 Вт.
  2. Полупроводниковый диод. Элемент электроники, главным предназначением которого является проведение тока только в одну сторону. Необходимость данного элемента в конструкции зарядки заключается в том, чтобы преобразовывать переменное напряжение в постоянное. Причём для таких целей понадобится мощный диод, который сможет выдержать большую нагрузку. Использовать можно диод, как отечественного производства, так и импортный. Чтобы не покупать такой диод, его можно найти в старых приёмниках или блоках питания.
  3. Штекер для подключения в розетку.
  4. Провода с клеммами (крокодилы) для подключения к АКБ.

Это важно! Перед сборкой такой схемы нужно понимать, что всегда имеется риск для жизни, поэтому следует быть предельно внимательными и осторожными.

Схема подключения зарядного устройства из лампочки и диода к АКБ

Включать штекер в розетку следует только после того, как вся схема будет собрана, а контакты заизолированы. Чтобы избежать возникновения тока короткого замыкания, в цепь включается автоматический выключатель на 10 А. При сборке схемы важно учесть полярность. Лампочка и полупроводниковый диод должны быть включены в цепь плюсовой клеммы аккумулятора. При использовании лампочки в 100 Вт, будет поступать зарядный ток величиной 0,17 А на АКБ. Для зарядки аккумулятора на 2 А понадобится заряжать его на протяжении 10 часов. Чем больше мощность лампы накаливания, тем выше значение зарядного тока.

Это важно! Не рекомендуется использовать лампы накаливания мощностью более 200 Вт, так как диод может сгореть от перегрузки. Оптимальный вариант мощности ламп – это 60-150 Вт.

Заряжать таким устройством полностью севший аккумулятор не имеет смысла, а вот подзарядить при отсутствии заводского ЗУ — вполне реально.

Зарядное устройство для АКБ из выпрямителя

Этот вариант также относится к категории простейших самодельных зарядных устройств. В основу такого ЗУ входят два основных элемента – преобразователь напряжения и выпрямитель. Существует три вида выпрямителей, которые заряжают устройство следующими способами:

  • постоянный ток;
  • переменный ток;
  • ассиметричный ток.

Выпрямители первого варианта заряжают аккумулятор исключительно постоянным током, который очищается от пульсаций переменного напряжения. Выпрямители переменного тока подают пульсирующее переменное напряжение на клеммы аккумулятора. Ассиметричные выпрямители имеют положительную составляющую, а в качестве основных элементов конструкции используются однополупериодные выпрямители. Такая схема имеет лучший результат по сравнению с выпрямителями постоянного и переменного тока. Именно его конструкция и будет рассмотрена далее.

Для того чтобы собрать качественное устройство для зарядки АКБ, понадобится выпрямитель и усилитель тока. Выпрямитель состоит из следующих элементов:

  • предохранитель;
  • мощный диод;
  • стабилитрон 1N754A или Д814А;
  • выключатель;
  • переменный резистор.

Электрическая схема ассиметричного выпрямителя

Для того чтобы собрать схему, понадобится использовать предохранитель, рассчитанный на максимальный ток в 1 А. Трансформатор можно взять от старого телевизора, мощность которого не должна превышать 150 Вт, а выходное напряжение составлять 21 В. В качестве резистора нужно взять мощный элемент марки МЛТ-2. Выпрямительный диод должен быть рассчитан на ток не менее 5 А поэтому оптимальный вариант – это модели типа Д305 или Д243. В основу усилителя входит регулятор на двух транзисторах серии КТ825 и 818. При монтаже транзисторы устанавливаются на радиаторы для улучшения охлаждения.

Сборка такой схемы выполняется навесным способом, то есть на очищенной от дорожек старой плате располагаются все элементы и подключаются между собой с помощью проводов. Её преимуществом является возможность регулировки выходного тока для зарядки АКБ. Недостатком схемы является необходимость найти необходимые элементы, а также правильно их расположить.

Простейшим аналогом представленной выше схемы является более упрощённый вариант, представленныё на фото ниже.

Упрощённая схема выпрямителя с трансформатором

Предлагается воспользоваться упрощённой схемой с применением трансформатора и выпрямителя. Кроме того, понадобится лампочка на 12 В и 40 Вт (автомобильная). Собрать схему не составит труда даже новичку, но при этом важно обратить внимание на то, что выпрямительный диод и лампочка должны быть расположены в цепи, которая подаётся на минусовую клемму АКБ. Недостатком такой схемы является получение пульсирующего тока. Чтобы сгладить пульсации, а также снизить сильные биения, рекомендуется воспользоваться схемой, которая представлена ниже.

Схема с диодным мостом и сглаживающим конденсатором уменьшает пульсации и снижает биение

Зарядное устройство из блока питания компьютера: пошаговая инструкция

В последнее время популярностью пользуется такой вариант автомобильной зарядки, который можно изготовить самостоятельно, воспользовавшись компьютерным блоком питания.

Первоначально понадобится рабочий блок питания. Для таких целей подойдёт даже блок, имеющий мощность 200 Вт. Он выдаёт напряжение 12 В. Его будет недостаточно, чтобы зарядить АКБ, поэтому немаловажно повысить это значение до 14,4 В. Пошаговая инструкция изготовления ЗУ для АКБ из блока питания от компьютера выглядит следующим образом:

  1. Первоначально выпаиваются все лишние провода, которые выходят из блока питания. Оставить нужно только зелёный провод. Его конец нужно припаять к минусовым контактам, откуда выходили чёрные провода. Делается эта манипуляция для того, чтобы при включении блока в сеть, сразу запускалось устройство.

    Конец зелёного провода необходимо припаять к минусовым контактам, где находились чёрные провода

  2. Провода, которые будут подключаться к клеммам аккумулятора, необходимо припаять к выходным контактам минуса и плюса блока питания. Плюс припаивается на место выхода жёлтых проводов, а минус на место выхода чёрных.
  3. На следующем этапе необходимо реконструировать режим работы широтно-имульсной модуляции (ШИМ). За это отвечает микроконтроллер TL494 или TA7500. Для реконструкции понадобится нижняя крайняя левая ножка микроконтроллера. Чтобы к ней добраться, необходимо перевернуть плату.

    За режим работы ШИМ отвечает микроконтроллер TL494

  4. С нижним выводом микроконтроллера соединены три резистора. Нас интересует резистор, который соединён с выводом блока 12 В. Он отмечен на фото ниже точкой. Этот элемент следует выпаять, после чего измерить значение сопротивления.

    Резистор, обозначенный фиолетовой точкой, необходимо выпаять

  5. Резистор имеет сопротивление около 40 кОм. Он подлежит замене на резистор с иным значением сопротивления. Чтобы уточнить величину необходимого сопротивления, требуется первоначально к контактам удалённого резистора припаять регулятор (переменный резистор).

    На место удалённого резистора припаивают регулятор

  6. Теперь следует устройство включить в сеть, предварительно подключив к выходным клеммам мультиметр. Изменяется выходное напряжение при помощи регулятора. Нужно получить значение напряжения в 14,4 В.

    Выходное напряжение регулируется переменным резистором

  7. Как только значение напряжения будет достигнуто, следует выпаять переменный резистор, после чего измерить полученное сопротивление. Для вышеописанного примера его значение составляет 120,8 кОм.

    Полученное сопротивление должно составлять 120,8 кОм

  8. Исходя из полученного значения сопротивления, следует подобрать аналогичный резистор, после чего запаять его на место старого. Если найти резистор такой величины сопротивления не удаётся, то можно подобрать его из двух элементов.

    Последовательная пайка резисторов суммирует их сопротивление

  9. После этого проверяется работоспособность устройства. По желанию к блоку питания можно установить вольтметр (можно и амперметр), что позволит контролировать напряжение и ток зарядки.

Общий вид зарядного устройства из блока питания компьютера

Это интересно! Собранное ЗУ имеет функцию защиты от тока короткого замыкания, а также от перегрузки, однако оно не защищает от переполюсовки, поэтому следует припаивать выводящие провода соответствующего цвета (красный и чёрный), чтобы не перепутать.

При подключении ЗУ к клеммам АКБ будет подаваться ток около 5-6 А, что является оптимальным значением для устройств ёмкостью 55-60А/ч. На видео ниже показано, как сделать ЗУ для АКБ из блока питания компьютера с регуляторами напряжения и тока.

Простая схема зарядного устройства

Из чего можно сделать зарядное устройство? Все детали и расходные материалы, можно использовать из старых бытовых приборов.




Для этого понадобится:

Понижающий трансформатор. Он имеется в старых ламповых телевизорах. Он помогает понизить 220 В до необходимых 15 В. На выходе трансформатора получится переменное напряжение. В дальнейшем его рекомендуется выпрямить. Для этого понадобится выпрямляющий диод. На схемах как сделать зарядное устройство своими руками, изображен чертеж соединений всех элементов.

Диодный мост. Благодаря ему получают отрицательное сопротивление. Ток получается пульсирующим, но контролируемым. В некоторых случаях применяют диодный мост со сглаживающим конденсатором. Он обеспечивает постоянный ток.

Расходные элементы. Здесь присутствуют предохранители, а также измерители. Они помогают контролировать весь процесс подачи заряда.

Мультиметр. Он будет указывать на перепады мощности в процессе зарядки автомобильного аккумулятора.

Единственным недостатком этого способа, является отсутствие возможности контролировать параметры подаваемой мощности. Здесь важно получить заряд в пределах 15 В. Чтобы ток получился намного больше, рекомендуется использовать дополнительный резистор.

Это устройство в процессе работы будет сильно греться. Предотвратить перегревание установки поможет специальный кулер. Он будет контролировать скачки мощности. Его используют вместо диодного моста. На фото зарядного устройства своими руками запечатлено готовое оборудование для дозарядки автомобильного аккумулятора.

Регулировать процесс можно путем изменения сопротивления. Для этого используют подстроечный резистор. Это способ применяют в большинстве случаев.

Сделать ручную регулировку подающего тока можно при помощи двух транзисторов и подстроечного резистора. Эти детали обеспечивают равномерную подачу постоянного напряжения и обеспечивают правильный уровень напряжения на выходе.В интернете представлено множество идей и инструкций как сделать зарядное устройство.

Источники

  • https://pro-instrymenti.ru/elektronika/zaryadnoe-ustrojstvo-svoimi-rukami-dlya-avtomobilnogo-akkumulyatora-shema/
  • https://pochini.guru/tehnika/zaryadnoe-ustroystvo
  • https://clubsamodelok.ru/zaryadnoe-ustrojstvo-svoimi-rukami/
  • https://www.asutpp.ru/zaryadnoe-ustroystvo-dlya-avtomobilnogo-akkumulyatora-svoimi-rukami.html
  • https://tokar.guru/stanki-i-oborudovanie/shemy-zaryadnyh-ustroystv-dlya-avtomobilnyh-akkumulyatorov.html
  • https://carnovato.ru/zaryadnye-ustrojstva-svoimi-rukami/

[свернуть]

Прекращаем ставить диод / Хабр


Нет, это не очередной «вечняк»

После прочтения статьи о защите электрических схем от неправильной полярности питания при помощи полевого транзистора, я вспомнил о том, что давно имею не решенную проблему автоматического отключения аккумулятора от зарядного устройства при обесточивании последнего. И стало мне любопытно, нельзя ли применить подобный подход в другом случае, где тоже испокон века в качестве запорного элемента использовался диод.

Эта статья является типичным гайдом по велосипедостроению, т.к. рассказывает о разработке схемы, функционал которой уже давно реализован в миллионах готовых устройств. Поэтому просьба не относится к данному материалу, как к чему-то совсем утилитарному. Скорее это просто история о том, как рождается электронное устройство: от осознания необходимости до работающего прототипа через все препятствия.

Зачем все это?


При резервировании низковольтного источника питания постоянного тока самый простой путь включения свинцово-кислотного аккумулятора – это в качестве буфера, просто параллельно сетевому источнику, как это делалось в автомобилях до появления у них сложных «мозгов». Аккумулятор хоть и работает в не самом оптимальном режиме, но всегда заряжен и не требует какой-либо силовой коммутации при отключении или включении сетевого напряжения на входе БП. Далее более подробно о некоторых проблемах такого включения и попытке их решить.

История вопроса


Еще каких-то 20 лет назад подобный вопрос не стоял на повестке дня. Причиной тому была схемотехника типичного сетевого блока питания (или зарядного устройства), которая препятствовала разряду аккумулятора на его выходные цепи при отключении сетевого напряжения. Посмотрим простейшую схему блока с однополупериодным выпрямлением:

Совершенно очевидно, что тот же самый диод, который выпрямляет переменное напряжение сетевой обмотки, будет препятствовать и разряду аккумулятора на вторичную обмотку трансформатора при отключении питающего напряжения сети. Двухполупериодная мостовая схема выпрямителя, несмотря на несколько меньшую очевидность, обладает точно такими же свойствами. И даже использование параметрического стабилизатора напряжения с усилителем тока (такого, как широко распространенная микросхема 7812 и ее аналоги), не меняет ситуацию:

Действительно, если посмотреть на упрощенную схему такого стабилизатора, становится понятно, что эмиттерный переход выходного транзистора исполняет роль все того же запорного диода, который закрывается при пропадании напряжения на выходе выпрямителя, и сохраняет заряд аккумулятора в целости и сохранности.

Однако в последние годы все изменилось. На смену трансформаторным блокам питания с параметрической стабилизацией пришли более компактные и дешевые импульсные AC/DC-преобразователи напряжения, которые обладают гораздо более высоким КПД и соотношением мощность/вес. Вот только при всех достоинствах, у этих источников питания обнаружился один недостаток: их выходные цепи имеют гораздо более сложную схемотехнику, которая обычно никак не предусматривает защиту от обратного затекания тока из вторичной цепи. В результате, при использовании такого источника в системе вида “БП -> буферный аккумулятор -> нагрузка”, при отключении сетевого напряжения аккумулятор начинает интенсивно разряжаться на выходные цепи БП.

Простейший путь (диод)


Простейшее решение состоит в использовании диода с барьером Шоттки, включенного в разрыв положительного провода, соединяющего БП и аккумулятор:

Однако основные проблемы такого решения уже озвучены в упомянутой выше статье. Кроме того, такой подход может быть неприемлемым по той причине, что для работы в буферном режиме 12-вольтовому свинцово-кислотному аккумулятору нужно напряжение не менее 13.6 вольт. А падающие на диоде почти пол вольта могут сделать это напряжение банально недостижимым в сочетании с имеющимся блоком питания (как раз мой случай).

Все это заставляет искать альтернативные пути автоматической коммутации, которая должна обладать следующими свойствами:

  1. Малое прямое падение напряжения во включенном состоянии.
  2. Способность без существенного нагрева выдерживать во включенном состоянии прямой ток, потребляемый от блока питания нагрузкой и буферным аккумулятором.
  3. Высокое обратное падение напряжения и низкое собственное потребление в выключенном состоянии.
  4. Нормально выключенное состояние, чтобы при подключении заряженного аккумулятора к изначально обесточенной системе не начинался его разряд.
  5. Автоматический переход во включенное состояние при подаче напряжения сети вне зависимости от наличия и уровня заряда аккумулятора.
  6. Максимально быстрый автоматический переход в выключенное состояние при пропадании напряжения сети.

Если бы диод являлся идеальным прибором, то он без проблем выполнил все эти условия, однако суровая реальность ставит под сомнение пункты 1 и 2.

Наивное решение (реле постоянного тока)


При анализе требований, любому, кто хоть немного «в теме», придет мысль использовать для этой цели электромагнитное реле, которое способно физически замыкать контакты при помощи магнитного поля, создаваемого управляющим током в обмотке. И, наверное, он даже набросает на салфетке что-то типа этого:

В этой схеме нормально разомкнутые контакты реле замыкаются только при прохождении тока через обмотку, подключенную к выходу блока питания. Однако если пройтись по списку требований, то окажется, что эта схема не соответствует пункту 6. Ведь если контакты реле были однажды замкнуты, пропадание напряжения сети не приведет к их размыканию по той причине, что обмотка (а с ней и вся выходная цепь БП) остается подключенной к аккумулятору через эти же контакты! Налицо типичный случай положительной обратной связи, когда управляющая цепь имеет непосредственную связь с исполнительной, и в итоге система приобретает свойства бистабильного триггера.

Таким образом, подобный наивный подход не является решением проблемы. Более того, если проанализировать сложившуюся ситуацию логически, то легко можно прийти к выводу, что в промежутке “БП -> буферный аккумулятор” в идеальных условиях никакое другое решение кроме вентиля, проводящего ток в одном направлении, быть просто не может. Действительно, если мы не будем использовать какой-либо внешний управляющий сигнал, то что бы мы не делали в этой точке схемы, любой наш коммутирующий элемент, однажды включившись, сделает неотличимым электричество, создаваемое аккумулятором, от электричества, создаваемого блоком питания.

Окольный путь (реле переменного тока)


После осознания всех проблем предыдущего пункта, «шарящему» человеку обычно приходит в голову новая идея использования в качестве односторонне проводящего вентиля самого блока питания. А почему бы и нет? Ведь если БП не является обратимым устройством, и подведенное к его выходу напряжение аккумулятора не создает на входе переменного напряжения 220 вольт (как это и бывает в 100% случаев реальных схем), то эту разницу можно использовать в качестве управляющего сигнала для коммутирующего элемента:

Бинго! Выполняются все пункты требований и единственное, что для этого нужно – это реле, способное замыкать контакты при подаче на него сетевого напряжения. Это может быть специальное реле переменного тока, рассчитанное на сетевое напряжение. Или обычное реле со своими мини-БП (тут достаточно любой беcтрансформаторной понижающей схемы с простейшим выпрямителем).

Можно было бы праздновать победу, но мне это решение не понравилось. Во-первых, нужно подключать что-то непосредственно к сети, что не есть гуд с точки зрения безопасности. Во-вторых, тем, что коммутировать это реле должно значительные токи, вероятно, до десятков ампер, а это делает всю конструкцию не такой тривиальной и компактной, как могло показаться изначально. Ну и в-третьих, а как же такой удобный полевой транзистор?

Первое решение (полевой транзистор + измеритель напряжения аккумулятора)


Поиски более элегантного решения проблемы привели меня к осознанию того факта, что аккумулятор, работающий в буферном режиме при напряжении около 13.8 вольта, без внешней «подпитки» быстро теряет исходное напряжение даже в отсутствии нагрузки. Если же он начнет разряжаться на БП, то за первую минуту времени он теряет не менее 0.1 вольта, чего более чем достаточно для надежной фиксации простейшим компаратором. В общем, идея такова: затвором коммутирующего полевого транзистора управляет компаратор. Один из входов компаратора подключен к источнику стабильного напряжения. Второй вход подключен к делителю напряжения блока питания. Причем коэффициент деления подобран так, чтобы напряжение на выходе делителя при включенном БП было примерно на 0.1..0.2 вольта выше, чем напряжение стабилизированного источника. В результате, при включенном БП напряжение с делителя всегда будет преобладать, а вот при обесточивании сети, по мере падения напряжения аккумулятора, оно будет уменьшаться пропорционально этому падению. Через некоторое время напряжение на выходе делителя окажется меньше напряжения стабилизатора и компаратор при помощи полевого транзистора разорвет цепь.

Примерная схема такого устройства:

Как видно, к источнику стабильного напряжения подключен прямой вход компаратора. Напряжение этого источника, в принципе, не важно, главное, чтобы оно было в пределах допустимых входных напряжений компаратора, однако удобно, когда оно составляет примерно половину напряжения аккумулятора, то есть около 6 вольт. Инверсный вход компаратора подключен к делителю напряжения БП, а выход – к затвору коммутирующего транзистора. Когда напряжение на инверсном входе превышает таковое на прямом, выход компаратора соединяет затвор полевого транзистора с землей, в результате чего транзистор открывается и замыкает цепь. После обесточивания сети, через некоторое время напряжение аккумулятора понижается, вместе с ним падает напряжение на инверсном входе компаратора, и когда оно оказывается ниже уровня на прямом входе, компаратор «отрывает» затвор транзистора от земли и тем самым разрывает цепь. В дальнейшем, когда блок питания снова «оживет», напряжение на инверсном входе мгновенно повысится до нормального уровня и транзистор снова откроется.

Для практической реализации данной схемы была использована имеющаяся у меня микросхема LM393. Это очень дешевый (менее десяти центов в рознице), но при этом экономичный и обладающий довольно неплохими характеристиками сдвоенный компаратор. Он допускает питание напряжением до 36 вольт, имеет коэффициент передачи не менее 50 V/mV, а его входы отличаются довольно высоким импедансом. В качестве коммутирующего транзистора был взят первый из доступных в продаже мощных P-канальных MOSFET-ов FDD6685. После нескольких экспериментов была выведена такая практическая схема коммутатора:

В ней абстрактный источник стабильного напряжения заменен на вполне реальный параметрический стабилизатор из резистора R2 и стабилитрона D1, а делитель выполнен на основе подстроечного резистора R1, позволяющего подогнать коэффициент деления под нужное значение. Так как входы компаратора имеют весьма значительный импеданс, величина гасящего сопротивления в стабилизаторе может составлять более сотни кОм, что позволяет минимизировать ток утечки, а значит и общее потребление устройства. Номинал подстроечного резистора вообще не критичен и без каких-либо последствий для работоспособности схемы может быть выбран в диапазоне от десяти до нескольких сотен кОм. Из-за того, что выходная цепь компаратора LM393 построена по схеме с открытым коллектором, для ее функционального завершения необходим также нагрузочный резистор R3, сопротивлением несколько сотен кОм.

Регулировка устройства сводится к установке положения движка подстроечного резистора в положение, при котором напряжение на ножке 2 микросхемы превышает таковое на ножке 3 примерно на 0.1..0.2 вольта. Для настройки лучше не лезть мультиметром в высокоимпедансные цепи, а просто установив движок резистора в нижнее (по схеме) положение, подключить БП (аккумулятор пока не присоединяем), и, измеряя напряжение на выводе 1 микросхемы, двигать контакт резистора вверх. Как только напряжение резким скачком упадет до нуля, предварительную настройку можно считать завершенной.

Не стоит стремиться к отключению при минимальной разнице напряжений, потому что это неизбежно приведет к неправильной работе схемы. В реальных условиях напротив приходится специально занижать чувствительность. Дело в том, что при включении нагрузки, напряжение на входе схемы неизбежно просаживается из-за не идеальной стабилизации в БП и конечного сопротивления соединительных проводов. Это может привести к тому, что излишне чувствительно настроенный прибор сочтет такую просадку отключением БП и разорвет цепь. В результате БП будет подключаться только при отсутствии нагрузки, а все остальное время работать придется аккумулятору. Правда, когда аккумулятор немного разрядится, откроется внутренний диод полевого транзистора и ток от БП начнет поступать в цепь через него. Но это приведет к перегреву транзистора и к тому, что аккумулятор будет работать в режиме долгого недозаряда. В общем, окончательную калибровку нужно проводить под реальной нагрузкой, контролируя напряжение на выводе 1 микросхемы и оставив в итоге небольшой запас для надежности.

В результате практического испытания были получены такие результаты. Сопротивление в открытом состоянии соответствует проходному сопротивлению из даташита на транзистор. В закрытом состоянии паразитный ток во вторичной цепи БП измерить не удалось ввиду его незначительности. Потребляемый ток в режиме работы от аккумулятора составил 1.1 мА, причем он практически на 100% состоит из тока, потребляемого микросхемой. После калибровки под максимальную нагрузку, время срабатывания без нагрузки вышло почти 15 минут. Столько времени понадобилось моему аккумулятору, чтобы разрядиться до того напряжения, которое поступает от БП на устройство под полной нагрузкой. Правда, отключение при полной нагрузке происходит почти сразу (менее 10 секунд), но это время зависит от емкости, заряда, и общего «здоровья» аккумулятора.

Существенными недостатками этой схемы являются относительная сложность калибровки и необходимость мириться с потенциальными потерями энергии аккумулятора ради корректной работы.

Последний недостаток не давал покоя и после некоторых обдумываний привел меня к мысли измерять не напряжение аккумулятора, а непосредственно направление тока в цепи.

Второе решение (полевой транзистор + измеритель направления тока)


Для измерения направления тока можно было бы применить какой-нибудь хитрый датчик. Например, датчик Холла, регистрирующий вектор магнитного поля вокруг проводника и позволяющий без разрыва цепи определить не только направление, но и силу тока. Однако в связи с отсутствием такого датчика (да и опыта работы с подобными девайсами), было решено попробовать измерять знак падения напряжения на канале полевого транзистора. Конечно, в открытом состоянии сопротивление канала измеряется сотыми долями ома (ради этого и вся затея), но, тем не менее, оно вполне конечно и можно попробовать на этом сыграть. Дополнительным доводом в пользу такого решения является отсутствие необходимости в тонкой регулировке. Мы ведь будем измерять лишь полярность падения напряжения, а не его абсолютную величину.

По самым пессимистичным расчетам, при сопротивлении открытого канала транзистора FDD6685 около 14 мОм и дифференциальной чувствительности компаратора LM393 из колонки “min” 50 V/mV, мы будем иметь на выходе компаратора полный размах напряжения величиной 12 вольт при токе через транзистор чуть более 17 mA. Как видим, величина вполне реальная. На практике же она должна быть еще примерно на порядок меньше, потому что типичная чувствительность нашего компаратора равна 200 V/mV, сопротивление канала транзистора в реальных условиях с учетом монтажа вряд ли будет меньше 25 мОм, а размах управляющего напряжения на затворе может не превышать трех вольт.

Абстрактная реализация будет иметь примерно такой вид:

Тут входы компаратора подключены непосредственно к плюсовой шине по разные стороны от полевого транзистора. При прохождении тока через него в разных направлениях, напряжения на входах компаратора неизбежно будут отличаться, причем знак разницы будет соответствовать направлению тока, а величина – его силе.

На первый взгляд схема оказывается предельно простой, однако тут возникает проблема с питанием компаратора. Заключается она в том, что мы не можем запитать микросхему непосредственно от тех же цепей, которые она должна измерять. Согласно даташиту, максимальное напряжение на входах LM393 не должно быть выше напряжения питания минус два вольта. Если превысить этот порог, компаратор прекращает замечать разницу напряжений на прямом и инверсном входах.

Потенциальных решений возникшей проблемы два. Первое, очевидное, заключается в повышении напряжения питания компаратора. Второе, которое приходит в голову, если немного подумать, заключается в равном понижении управляющих напряжений при помощи двух делителей. Вот как это может выглядеть:

Эта схема подкупает своей простотой и лаконичностью, однако в реальном мире она, к сожалению, не реализуема. Дело в том, что мы имеем дело с разницей напряжений между входами компаратора всего в единицы милливольт. В то же время разброс сопротивлений резисторов даже самого высокого класса точности составляет 0.1%. При минимально приемлемом коэффициенте деления 2 к 8 и разумном полном сопротивлении делителя 10 кОм, погрешность измерения будет достигать 3 mV, что в несколько раз превышает падение напряжения на транзисторе при токе 17 mA. Применение «подстроечника» в одном из делителей отпадает по той же причине, ведь подобрать его сопротивление с точностью более 0.01% не представляется возможным даже при использовании прецизионного многооборотного резистора (плюс не забываем про временной и температурный дрейф). Кроме того, как уже писалось выше, теоретически эта схема вообще не должна нуждаться в калибровке из-за своей почти «цифровой» сущности.

Исходя из всего сказанного, на практике остается только вариант с повышением напряжения питания. В принципе, это не такая уж и проблема, если учесть, что существует огромное количество специализированных микросхем, позволяющих при помощи всего нескольких деталей соорудить stepup-преобразователь на нужное напряжение. Но тогда сложность устройства и его потребление возрастет почти вдвое, чего хотелось бы избежать.

Существует несколько способов соорудить маломощный повышающий преобразователь. Например, большинство интегральных преобразователей предполагают использование напряжения самоиндукции небольшого дросселя, включенного последовательно с «силовым» ключом, расположенным прямо на кристалле. Такой подход оправдан при сравнительно мощном преобразовании, например для питания светодиода током в десятки миллиампер. В нашем случае это явно избыточно, ведь нужно обеспечить ток всего около одного миллиампера. Нам гораздо более подойдет схема удвоения постоянного напряжения при помощи управляющего ключа, двух конденсаторов, и двух диодов. Принцип ее действия можно понять по схеме:

В первый момент времени, когда транзистор закрыт, не происходит ничего интересного. Ток из шины питания через диоды D1 и D2 попадает на выход, в результате чего на конденсаторе C2 устанавливается даже несколько более низкое напряжение, чем поступает на вход. Однако если транзистор откроется, конденсатор C1 через диод D1 и транзистор зарядится почти до напряжения питания (минус прямое падение на D1 и транзисторе). Теперь, если мы снова закроем транзистор, то окажется, что заряженный конденсатор C1 включен последовательно с резистором R1 и источником питания. В результате его напряжение сложится с напряжением источника питания и, понеся некоторые потери в резисторе R1 и диоде D2, зарядит C2 почти до удвоенного Uin. После этого весь цикл можно начинать сначала. В итоге, если транзистор регулярно переключается, а отбор энергии из C2 не слишком велик, из 12 вольт получается около 20 ценой всего пяти деталей (не считая ключа), среди которых нет ни одного намоточного или габаритного элемента.

Для реализации такого удвоителя, кроме уже перечисленных элементов, нам нужен генератор колебаний и сам ключ. Может показаться, что это уйма деталей, но на самом деле это не так, ведь почти все, что нужно, у нас уже есть. Надеюсь, вы не забыли, что LM393 содержит в своем составе два компаратора? А то, что использовали мы пока только один из них? Ведь компаратор – это тоже усилитель, а значит, если охватить его положительной обратной связью по переменному току, он превратится в генератор. При этом его выходной транзистор будет регулярно открываться и закрываться, отлично исполняя роль ключа удвоителя. Вот что у нас получится при попытке реализовать задуманное:

Поначалу идея питать генератор напряжением, которое тот сам фактически и вырабатывает при работе, может показаться довольно дикой. Однако если присмотреться внимательнее, то можно увидеть, что изначально генератор получает питание через диоды D1 и D2, чего ему вполне достаточно для старта. После возникновения генерации начинает работать удвоитель, и напряжение питания плавно возрастает примерно до 20 вольт. На этот процесс уходит не более секунды, после чего генератор, а вместе с ним и первый компаратор, получают питание, значительно превышающее рабочее напряжение схемы. Это дает нам возможность непосредственно измерять разность напряжений на истоке и стоке полевого транзистора и достичь-таки своей цели.

Вот окончательная схема нашего коммутатора:

Пояснять по ней уже нечего, все описано выше. Как видим, устройство не содержит ни одного настроечного элемента и при правильной сборке начинает работать сразу. Кроме уже знакомых активных элементов добавились только два диода, в качестве которых можно использовать любые маломощные диоды с максимальным обратным напряжением не менее 25 вольт и предельным прямым током от 10 mA (например, широко распространенный 1N4148, который можно выпаять из старой материнской платы).

Эта схема была проверена на макетной плате, где доказала свою полную работоспособность. Полученные параметры полностью соответствуют ожиданиям: мгновенная коммутация в оба направления, отсутствие неадекватной реакции при подключении нагрузки, потребление тока от аккумулятора всего 2.1 mA.

Один из вариантов разводки печатной платы тоже прилагается. 300 dpi, вид со стороны деталей (поэтому печатать нужно в зеркальном отражении). Полевой транзистор монтируется со стороны проводников.

Собранное устройство, полностью готовое к монтажу:

Разводил старым дедовским способом, поэтому вышло немного криво, однако тем не менее девайс уже несколько дней исправно выполняет свои функции в цепи с током до 15 ампер без всяких признаков перегрева.

Архив с файлами схемы и разводки для EAGLE.

Спасибо за внимание.

Зарядное устройство

Зарядное устройство

Diodes предлагает ряд контроллеров зарядных устройств, которые обеспечивают быстрое и надежное завершение заряда как для никель-кадмиевых, так и для никель-металлгидридных аккумуляторов, для использования в электроинструментах и ​​бытовой электронике. Мы также предлагаем полностью интегрированную микросхему одноэлементного зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов, работающую в режиме зарядки постоянным током-постоянным напряжением (CC / CV) без использования внешних полевых транзисторов или блокирующих диодов.

Часто задаваемые вопросы о зарядном устройстве

Есть ли замена устаревшей детали?

Не все устаревшие детали подлежат прямой замене.Однако мы рекомендуем вам связаться с вашим региональным офисом продаж.

Какие бывают типы джиттера?

Существует несколько типов дрожания, но основными из них являются: межцикловое дрожание, дрожание периода, дрожание полупериода и межпиковое дрожание. Терминологию джиттера можно найти в AB36: Методы измерения джиттера в Кратком описании приложения №36 или прикладной записке № 27.

Что такое свинцовая отделка продуктов Pericom? А что насчет бессвинцовой?

Все продукты Pericom, не содержащие свинца, состоят из 85% Sn и 15% Pb. Продукты без свинца состоят из 100% матового Sn. Бессвинцовые продукты маркируются и заказываются с буквой «E» в конце номера детали.

Где я могу найти значения среднего времени до отказа (MTBF) или времени до отказа (FIT) для продуктов Pericom?
Данные

FIT и MTBF можно найти на веб-странице Pericom Quality.

Где я могу найти информацию о вашей бессвинцовой и «зеленой» упаковке?
Информацию о

без свинца (Pb) и экологичности можно найти в отдельных таблицах данных или на странице без свинца и экологичности.

{{/если}} Мин. {{еще}}

НЕТ

{{/если}}

{{#each facet_items}} {{> 'шаблон-диапазон-слайдер'}} {{/каждый}}

{{/если}} {{#if facets [i] .FieldType! = 'Диапазон' &&! facet_items.isBoolean && (facet_items.length || unified_facet_results || facets [i] .Title == 'Part Number')}} {{/если}} {{/каждый }} {{#if have_boolean_facet ()}} {{/если}}

{{{Facets [i] .DisplayTitle? facets [i] .DisplayTitle: facets [i] .Title}}} {{#if facet_items [0] .chosen}} {{#each facet_items: j}} : {{значение}} {{/каждый}} {{/если}}

{{#if facets [i].FieldType == 'SearchFilter'}} {{еще}} {{#each facet_items: j}} {{> facet_item}} {{/каждый}} {{/если}}

{{#each facet_lists}} {{#if this.facet_items.isBoolean}} {{#each facet_items}} {{> facet_item}} {{/каждый}} {{/если}} {{/каждый}}

Замена селенового выпрямителя в зарядном устройстве для старых автомобилей

Это мой первый пост здесь, и я просто натыкаюсь на ваш пост, так как мне нравится искать автомобильные зарядные устройства.Ответить на два вопроса и предложить способ улучшить зарядное устройство с минимальными изменениями (в конце).

Q1 : Можно ли заменить селеновые выпрямители кремниевыми?

A1 : Определенно ДА, на самом деле, большинство подобных ремонтов должны заменить. Это будет апгрейд, улучшающий работу любого зарядного устройства. НО следует позаботиться о том, чтобы правильно выбрать размер выпрямителя. Я считаю, что выбранный мост KBPC2510 достаточно надежен для вашего зарядного устройства, так как он рассчитан на 25 А, а на передней панели указано 10–12 ампер.

Q2 : Почему напряжение кажется выше ожидаемого, как вы измерили и сказали: «Настройка 6 В и 12 В дала мне разомкнутую цепь 6,9 В / 11,9 В, а при подключении к батарее выходы выросли с 6,8 до 8 В для батареи 6 В и 14-15,8 В.

A2 : Похоже, ваше старое зарядное устройство в основном состоит из трансформатора и выпрямителя. В нем нет фильтрующих конденсаторов или регулирующих компонентов. Этот случай может быть подтвержден, поскольку вы могли измерить напряжение «холостого хода» с помощью мультиметра в напряжении постоянного тока, когда измеряется среднее значение постоянного напряжения , которое может несколько отличаться от реального среднеквадратичного значения.Выпрямленный синусоидальный сигнал со средним значением 11,9 В имеет ПИКОВОЕ значение, которое в Sqrt (2) раз больше: V_peak = 1,414 x V_avg = 1,414 x 11,9 В = 16,8 В Но у мостового выпрямителя падение напряжения на двух диодах (2 x 0,7 В), поэтому максимальное ожидаемое напряжение зарядки составляет:

V_max12 = V_peak - 1,4 В = 15,4 В

Если вы повторите это для настроек 6 В, вы найдете:

V_max6 = (6,9 x 1,414) - 1,4 = 8,3 В

Эти небольшие различия между рассчитанными выше и вашими измеренными значениями могут быть вызваны [Среднее x среднеквадратичное значение] и небольшими отклонениями в характеристиках диодов.Таким образом, батарея ведет себя как большой конденсатор, а напряжение батареи близко к пиковым расчетным напряжениям.

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ с таким зарядным устройством - и способы их устранения:

  1. Не имеет защиты от короткого замыкания. Ситуация может ухудшиться, если старый трансформатор имеет слишком большой размер и может выдавать токи короткого замыкания более 25-30 А. Это привело бы к перегрузке по току для современных мостовых выпрямителей, менее прощающих злоупотребления (и порки), чем оригинальные селеновые.
  2. Не имеет защиты от обратной полярности. Это также может привести к серьезной перегрузке по току и повреждению кремниевого мостового выпрямителя.
  3. Не ограничивает ток для глубоко разряженных аккумуляторов.
  4. Конечное напряжение зарядки может быть слишком высоким, что может привести к выделению газа в аккумуляторе и сокращению срока его службы.

Возможные решения на случай непредвиденных обстоятельств , в то время как сохраняя свою первоначальную и старинную простоту и прочность:

  1. Установите фары 12 В последовательно - Установка 2 или 3 ламп дальнего света параллельно между ними (каждая около 50 Вт), последовательно с одним из кабелей зарядного устройства, может ограничить максимальный ток зарядки до менее 8 А или 12 А.Это защищает от короткого замыкания клемм = лампы загораются с полной яркостью 90%. Это также защищает, если клеммы в батарее подключены с обратной полярностью, лампы будут включаться, даже если зарядное устройство отключено (выключено), или лампы будут гореть «слишком ярко», если зарядное устройство уже включено. Это также ограничивает конечный ток зарядки и дает больше времени для отключения зарядного устройства при достижении желаемого напряжения батареи.
  2. Установить последовательно дополнительные выпрямительные диоды - Измерено 15.4–15,8 В - это слишком много для зарядки большинства аккумуляторов на 12 В. Конечное напряжение должно составлять около 14,4 В для объемной зарядки. Один из способов добиться этого - использовать такое же падение напряжения от 0,7 В до 1,4 В с помощью другого мостового выпрямителя, выбрав
    • от отрицательного к положительному (2 диода последовательно, работающих параллельно), чтобы получить падение 1,4 В, или
    • от закороченных клемм переменного тока к положительной клемме (2 диода параллельно) для 0,7 В.

Примечание для Управление перегревом:

Оба выпрямительных моста должны иметь теплоотвод, возможно, даже с принудительной конвекцией (охлаждение вентилятором.) Тепло, выделяемое фарами, также выиграет от принудительной конвекции.

Надеюсь, эти комментарии помогут вам и другим товарищам.

Контроллер идеальных диодов

исключает необходимость использования диодов, расходующих энергию, в приложениях питания OR-ing

Многие современные электронные устройства нуждаются в средствах для автоматического и плавного переключения между источниками питания по запросу при вставке или удалении любого источника. LTC4412 позволяет подключать несколько источников питания с низкими потерями для увеличения срока службы батарей и низкого самонагрева.LTC4412 управляет внешними P-канальными переключателями питания MOSFET, чтобы создать почти идеальную диодную функцию для приложений переключения питания или приложений управления PowerPath с распределением нагрузки. В проводящем режиме падение напряжения на полевом МОП-транзисторе обычно составляет всего 20 мВ. Он также обеспечивает схему контроля мощности и внешнее управление для интеграции с другими частями системы управления питанием. Малое количество компонентов приводит к низкой общей стоимости системы и, с его 6-выводным корпусом ThinSOT , компактным дизайнерским решением.Он достаточно универсален, чтобы его можно было использовать в различных приложениях с диодными ИЛИ.

Для приложений с батарейным питанием, которые также могут питаться от настенного адаптера или другого «вспомогательного» источника питания, нагрузка автоматически отключается от батареи при подключении вспомогательного источника, так что ток не потребляется от батареи. Когда вспомогательный источник отключен, работа возвращается обратно к батарее. Имеется сигнал наличия адаптера переменного тока. LTC4412 также имеет встроенную защиту от обратного питания.Несколько LTC4412 могут быть объединены вместе, чтобы обеспечить распределение нагрузки между несколькими батареями или позволить заряжать несколько батарей от одного зарядного устройства. Точно контролируемое идеальное поведение диодов LTC4412 имеет решающее значение для поддержания баланса тока, когда несколько батарей разряжаются или заряжаются при подключении к одной нагрузке или источнику.

Преимущества контроллера PowerPath идеального диода LTC4412 показаны на рисунке 1. Прямое падение напряжения идеального диода намного меньше, чем у обычного диода, и обратная утечка тока также может быть меньше для идеального диода.Крошечное падение напряжения в прямом направлении снижает потери мощности и самонагрев, что увеличивает срок службы батареи. Очень низкая обратная утечка по сравнению с диодами Шоттки также полезна в некоторых приложениях.

Рис. 1. LTC4412 Идеальный диодный контроллер в сравнении с характеристиками диода Шоттки.

Широкий рабочий диапазон питания от 2,5 В до 28 В поддерживает работу от одной до шести последовательно соединенных литий-ионных батарей. Типы источников питания, которые можно использовать, включают все те, которые находятся в рабочем диапазоне источника питания.Низкий ток покоя 11 мкА при напряжении питания 3,6 В не зависит от тока нагрузки. LTC4412 также имеет вывод состояния, который можно использовать для включения переключателя питания вспомогательного полевого МОП-транзистора для дополнительной экономии энергии при использовании вспомогательного входа. Его также можно использовать для указания микроконтроллеру наличия вспомогательного источника питания, такого как сетевой адаптер. Входной контакт управления предназначен для расширения приложений до тех, которые могут получить выгоду от внешнего управления, например, от микроконтроллера.

Приложения включают в себя все, что должно получать питание от нескольких входов, в том числе сотовые телефоны, портативные компьютеры, КПК, MP3-плееры и электронные видео- и фотоаппараты, периферийные USB-устройства, многопоточное оборудование с проводным ИЛИ, источники бесперебойного питания для систем сигнализации и аварийной сигнализации, системы с возможностью ожидания, системы, использующие разделение нагрузки между двумя или более аккумуляторами, зарядные устройства для нескольких аккумуляторов и переключатели питания с логическим управлением.

На рисунке 2 показана схема, которая автоматически переключает источник питания между батареей и настенным адаптером (или другими типами входов питания).Входы питания медленно увеличиваются, как показано на рисунке 3, чтобы проиллюстрировать работу схемы. В целях обсуждения нагрузка является чисто резистивной, а термины «первичный» и «вспомогательный» являются произвольными и взаимозаменяемыми.

Рис. 2. Автоматическое переключение питания между батареей и сетевым адаптером.

Рис. 3. Рабочие осциллограммы.

Сначала первичный вход батареи, который питает вывод V IN , увеличивается с 0 В, в то время как вспомогательный вход отсутствует.При напряжении около 0,6 В диод сток-исток P-канального MOSFET-транзистора начинает прямое смещение и подтягивает выход вверх (время B1). Когда на первичном входе достигается напряжение, достаточное для управления затвором полевого МОП-транзистора и питания LTC4412, достигается режим прямого регулирования (B2). Теперь выходное напряжение обычно на 20 мВ (10 мВ мин) ниже входного. Если ток нагрузки изменяется, напряжение на выводе GATE регулируется для поддержания 20 мВ, если ток нагрузки не превышает способность P-канального MOSFET передавать ток с напряжением 20 мВ V DS .Если R ON недостаточно низкий для поддержания прямого регулирования, тогда напряжение затвора достигает земли или ограничивает 7 В ниже более высокого из напряжений на выводах V IN или SENSE. После фиксации полевой МОП-транзистор ведет себя как постоянный резистор с низким сопротивлением, и прямое напряжение немного увеличивается. Во время этого режима работы прямого регулирования контакт STAT представляет собой разомкнутую цепь, и резистор 470 кОм подтягивает напряжение к источнику питания V CC , которое может достигать 28 В.

При подаче сетевого адаптера или другого источника питания, подключенного к вспомогательному входу, напряжение на контакте SENSE возрастает.Напряжение аккумулятора также немного повышается при разгрузке. Когда напряжение SENSE поднимается выше V IN - 20 мВ, LTC4412 подтягивает напряжение GATE, чтобы выключить P-канальный MOSFET (A1). Когда напряжение на SENSE превышает V IN + 20 мВ, вывод STAT потребляет ток 10 мкА, указывая на наличие сетевого адаптера переменного тока. Теперь система находится в режиме обратного выключения. Питание на нагрузку подается через внешний диод, а ток от батареи не поступает. Если теперь удалить основной вход, эффекта не будет (A2).Когда применяется основной вход, а дополнительный вход отключается, схема возвращается к работе от батареи (B3).

Внешний диод используется для защиты от сбоев вспомогательного входа. Вместо диода Шоттки можно использовать кремниевый диод, но это приведет к более высокому рассеянию мощности и нагреву из-за более высокого прямого падения напряжения. Напряжение сетевого адаптера должно быть достаточно высоким, чтобы преодолеть прямое падение напряжения на диодах. Обратите внимание, что внешний полевой МОП-транзистор подключен так, что диод сток-исток будет иметь обратное смещение при подключении входа настенного адаптера.Если на управляющем входе (вывод CTL) установлен высокий уровень, напряжение GATE принудительно повышается до более высокого из напряжений на выводе V IN или выводе SENSE, отключая MOSFET. Также вывод STAT потребляет ток 10 мкА, если он подключен. Эта функция полезна для принудительного переключения нагрузки между двумя источниками питания. Диод сток-исток, присущий полевым МОП-транзисторам, требует, чтобы последовательно соединенные полевые МОП-транзисторы со связанными друг с другом затворами использовались для полной изоляции источника питания.

На рисунке 4 показана прикладная схема для автоматического переключения нагрузки между батареей и настенным адаптером, которая имеет более низкие потери мощности во вспомогательном тракте, чем схема на рисунке 2.Работа аналогична рис. 2, за исключением того, что полевой МОП-транзистор с P-каналом (Q2) заменяет диод. Вывод STAT используется для включения Q2, когда напряжение на выводе SENSE превышает напряжение батареи на 20 мВ. Когда подключен вход настенного адаптера, сначала включается диод сток-исток Q2, чтобы подтянуть вывод SENSE и напряжение нагрузки, после чего включается затвор Q2. После включения Q2 падение напряжения на нем может быть очень низким в зависимости от характеристик полевого МОП-транзистора.

Рис. 4. Автоматическое переключение питания с минимальными потерями между батареей и сетевым адаптером.

На рис. 5 показана прикладная схема для разделения нагрузки на две батареи с автоматическим переключением питания между батареями и настенным адаптером. Какая бы батарея ни могла подавать более высокое напряжение, она обеспечивает ток нагрузки до тех пор, пока она не разрядится до напряжения другой батареи. Затем нагрузка распределяется между двумя батареями, при этом батарея большей емкости обеспечивает пропорционально больший ток нагрузки. При подключении сетевого адаптера оба полевых МОП-транзистора отключаются, и ток нагрузки от батарей не поступает.Контакты STAT предоставляют информацию о том, какой вход подает ток нагрузки. Эту концепцию можно применить к любому необходимому количеству потребляемой мощности.

Рис. 5. Распределение нагрузки на две батареи с автоматическим переключением питания с батарей на сетевой адаптер.

На рисунке 6 показана прикладная схема для автоматической зарядки двух аккумуляторов от одного зарядного устройства. Какая бы батарея ни имела более низкое напряжение, она получает зарядный ток до тех пор, пока оба напряжения батареи не станут равными, тогда обе батареи будут заряжены.Когда оба заряжаются одновременно, аккумулятор большей емкости получает пропорционально больший ток от зарядного устройства. Для литий-ионных аккумуляторов обе батареи достигают напряжения холостого хода зарядного устройства минус напряжение прямой стабилизации 20 мВ. Эта концепция может применяться более чем к двум батареям. Контакты STAT предоставляют информацию о том, какие батареи заряжаются.

Рис. 6. Автоматическая зарядка двух аккумуляторов от одного источника зарядки.

На рисунке 7 показана прикладная схема для переключателя высокого напряжения с логическим управлением, использующего входной контакт управления.Когда на выводе CTL низкий логический уровень, LTC4412 включает полевой МОП-транзистор. Поскольку вывод SENSE заземлен, внутренний контроллер LTC4412 функционирует как компаратор с разомкнутым контуром и подает максимальное напряжение управления затвором на полевой МОП-транзистор. Когда на выводе CTL находится высокий логический уровень, LTC4412 отключает полевой МОП-транзистор, повышая напряжение на затворе до входного напряжения питания, тем самым блокируя питание нагрузки. МОП-транзистор подключен к источнику, подключенному к источнику питания. Это предотвращает подачу напряжения на нагрузку через диод сток-исток, когда полевой МОП-транзистор выключен.

Рис. 7. Выключатель высокого напряжения с логическим управлением.

LTC4412 обеспечивает простой и эффективный способ реализации идеального диодного контроллера с низкими потерями, который продлевает срок службы батареи и значительно снижает самонагрев. Малое количество внешних компонентов напрямую обуславливает низкую общую стоимость системы, а его 6-контактный корпус ThinSOT позволяет создавать компактные конструкторские решения. Он достаточно универсален, чтобы его можно было использовать во множестве диодных цепей ИЛИ, охватывающих широкий диапазон питающих напряжений.

Диоды с разделенным зарядом 70 - 200 А, 2

Низковольтные диоды с разделенным зарядом.

Входы генератора Аккумуляторные батареи Максимальный альтернативный ток Номер детали
1 2 70 D70A2
1 3 70 D70A3
1 2 90 D90A2
1 3 90 D90A3
1 2 130 D130A2
1 3 130 D130A3
1 2 160 D160A2
1 3 160 D160A3
1 2 200 D200A2
1 3 200 D200A3

Все лодки имеют как минимум два аккумуляторных блока, некоторые - три.Это, как правило, аккумулятор для запуска двигателя, аккумуляторная батарея для дома (обратите внимание, что если вы соедините три или четыре батареи вместе в аккумуляторной батарее для дома, это все равно будет одна батарея) и аккумулятор носового подруливающего устройства. После установки на лодке 2-3 аккумуляторных батарей проблема состоит в том, как заряжать их от одного источника переменного тока (или от двух генераторов переменного тока, о которых я расскажу позже).
Есть четыре различных варианта, используемых судостроителями. Ниже приведены варианты с кратким объяснением как положительных, так и отрицательных аспектов.
1) Поворотный переключатель. Этот метод очень устарел и не очень распространен на лодках. Он узнаваем как большой круглый переключатель с четырьмя отмеченными положениями на переключателе. Он отмечен, выключен, 1, 2 и то и другое. Хорошая сторона этой системы в том, что ее легко установить. Плохая сторона заключается в том, что для его работы требуется постоянное вмешательство человека. Неправильная эксплуатация приведет к разрядке или неправильной зарядке всех аккумуляторов и возможному повреждению генератора. Они также имеют тенденцию выходить из строя, если через них пропускают большой длительный ток.Пружина в переключателе может перегреться и потерять натяжение; это приводит к экспоненциальному выходу из строя переключателя, который проявляется в высокой температуре. Когда эти переключатели выходят из строя, они имеют тенденцию плавить пластиковый корпус (если вам повезет). Просто проверяйте температуру переключателя время от времени, касаясь его задней части - она ​​должна быть холодной.
2) Реле раздельного заряда. Эта система устарела и чрезвычайно опасна, если ее не понять и не использовать правильное реле для правильной работы, т.е. реле ограничения тока могут потребоваться по соображениям безопасности.Хорошая сторона заключается в том, что его легко установить и не требуется никаких изменений в стандартной системе двигателя, но он просто соединяет аккумуляторную батарею домашнего хозяйства с аккумуляторной батареей двигателя через реле, которое срабатывает при запуске двигателя.
Плохая сторона (и очень опасная) заключается в том, что реле склонно к перегрузке. Скажем, например, у вас есть реле на 70 А в вашей системе и генератор переменного тока на 55 А, все кажется отличным, но если вы установите инвертор мощностью 1500 Вт, который может потреблять 150 А, и однажды утром бытовая батарея разрядилась.Итак, вы запускаете двигатель для зарядки бытовых аккумуляторов, реле зарядного устройства с разделением на 70 А срабатывает, чтобы генератор переменного тока мог заряжать аккумуляторную батарею. Затем вы загружаете свой инвертор до 150 А, 150 А не будет потребляться от бытовой батареи, потому что он разряжен, но может потребляться от аккумуляторной батареи двигателя (которая полностью заряжена). Это означает, что вы потянете 150 А по кабелю раздельной зарядки и через реле на 70 А. Если вам повезет, вы уничтожите реле, если вам не повезет, вы подожжете перекрестные кабели, следовательно, опасный аспект, реле ограничения Sterling Currint предотвращает эту проблему.(см. ниже) Система должна подходить для той цели, для которой она установлена, а это явно не так.
3) Диоды с разделенным зарядом: используя набор диодов на радиаторе, можно гарантировать отсутствие обратной связи через диод, тем самым гарантируя, что высокие токи от других батарей не протекают по линиям зарядки и не вызывают возгорания. Это наиболее распространенный метод, широко используемый во всем мире, и является стандартом в США по трем причинам: безопасность, безопасность и безопасность, кстати, я сказал безопасность? Однако все далеко не идеально.Большой недостаток системы разделенных диодов - это падение напряжения на диоде (порядка 0,8–1,2 В). Это резко снижает скорость заряда генератора в среднем примерно на 70%, однако это можно легко преодолеть, используя такие продукты, как усовершенствованный регулятор генератора в сочетании с разделенным диодом.
4) 0-вольтовые системы разделения: это электронные устройства, использующие схему управления и управляющие МОП-транзисторы. Конечным результатом является очень низкое падение напряжения на разделительной системе (порядка 0.04 -0,6 В), но обратный ток не допускается из-за работы МОП-транзисторов. Однако на стандартных судовых двигателях гораздо эффективнее использовать более дешевый диод, если установлен усовершенствованный регулятор (см. Характеристики).
5) Система деления напряжения 0,0 В. Новый Pro Split R от Sterling имеет падение напряжения примерно в 10 раз меньше, чем у диода с разделенным зарядом, и в 5 раз меньше падения напряжения в системе MOSFET с падением напряжения 0 В. См. График Pro Split ниже.
Заключение: Тест 1: На рис. 1 мы можем увидеть падение напряжения на различных разделительных системах.Это напрямую связано с возможностью заряжать аккумуляторы, чем больше падение напряжения на устройстве, тем менее эффективен заряд аккумуляторов.
Test 2 показывает явное преимущество использования усовершенствованных стабилизаторов в сочетании с обычным диодом с разделенным зарядом. Усовершенствованный регулятор автоматически компенсирует падение напряжения на диоде, а четырехступенчатая программа высокого заряда дополнительно увеличивает скорость заряда. Проиллюстрированные тесты проводились на батарее на 300 ампер-час, но их можно легко экстраполировать на 400 ампер плюс.
Самая лучшая недорогая система - это стандартный недорогой диод с разделенным зарядом (для безопасности и стоимости) или новый Pro Split R и усовершенствованный регулятор на генераторе для компенсации неисправностей диодов и зарядки при постоянном токе зарядных кривых. Это не только заряжается в 2–3 раза быстрее (при хорошей установке, но намного выше при плохой), но и дает батареям примерно на 100% больше полезной энергии.
Лучшая система, но немного дороже - это новая Pro Split.
Идеальная система для системы с двумя генераторами переменного тока: на самом большом генераторе необходимо установить его непосредственно на батарею бытовых аккумуляторов и подключить к этому генератору усовершенствованный регулятор.На самом маленьком генераторе переменного тока разделите это с помощью диода разделения заряда между аккумуляторной батареей двигателя и бытовой (и любой другой батареей) и добавьте к нему еще один усовершенствованный регулятор. Это обеспечивает максимальную скорость заряда бытовых аккумуляторов.

Диоды блокировки разделения заряда 70-200A, 2-3 выхода

Sterling Power разработала ряд недорогих диодов с разделенным зарядом. Эти диоды имеют улучшенные характеристики по сравнению с обычными диодами и при более низкой стоимости. Разница в устройствах.Все другие производители диодов с разделенным зарядом используют обычные диоды генератора, которые при слабом токе имеют падение напряжения около 0,93. При приближении к полному номинальному току этих диодов падение напряжения увеличивается примерно до 0,95 В. Это приводит к чрезмерным потерям тепла и мощности через диод. Например: обычный генератор с одним входом и двумя выходными батареями, протестированный с устройством Sterling, дал следующие результаты:

Обычные разветвители Разветвитель стерлингов
Передано оружие (A) 30 50 60 70 30 50 60 70
Падение напряжения (В) 0.93 0,95 0,97 1,1 0,78 0,75 0,74 0,74
Падение мощности (Вт) 27,9 47,5 58,2 77 23,4 37,5 44,4 51,8

Защита от обратного зарядного устройства - Maxim Integrated

Аннотация: Комбинация линейного режима одноэлементного зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов (MAX1551) с компаратором (MAX9001) и n-канальным полевым транзистором добавляет уровень защиты от обратного заряда аккумулятора, который защищает одноячеечное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов и аккумулятор от повреждение из-за вставки назад.

Аналогичная версия этой статьи появилась в номере журнала PET от 1 марта 2007 года.

Во многих приложениях с батарейным питанием используются диоды для обратной защиты батарей. Однако диод не всегда защищает зарядное устройство, если батарея вставлена ​​неправильно. Иногда, когда аккумулятор вставляется задом наперед, это может вызвать протекание большого количества тока через схему зарядки, что может привести к разрушению как аккумулятора, так и зарядного устройства. Многие конструкции зарядных устройств полагаются на механические средства, которые позволяют вставлять аккумулятор или вилку питания только в одном направлении.Батареи сотовых телефонов имеют механическую форму, поэтому их можно вставлять в правильной ориентации. Даже шнур зарядного устройства имеет механическую форму, позволяющую вставлять его в одном направлении.

Простая схема на рис. 1 добавляет еще один уровень защиты батареи от обратной полярности и защищает одноэлементное зарядное устройство для литий-ионной батареи и батарею от повреждений из-за обратной вставки. В этой схеме одноэлементное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов с линейным режимом MAX1551 подает зарядный ток на элемент либо от адаптера переменного тока, либо от источника питания USB.Во время нормальной работы на выходе MAX9001 высокий уровень, а полевой транзистор включен. Когда аккумулятор вставляется задом наперед, на выходе MAX9001 становится низкий уровень, и полевой транзистор выключается, тем самым блокируя прохождение тока. Быстрое переключение полевого транзистора удерживает скачок тока на уровне менее 50 мА, и этот скачок длится менее 200 нс перед затуханием, как показано на нижней кривой осциллографа (, рис. 2, ).


Рис. 1. Схема простого обратного предохранителя зарядного устройства.


Рисунок 2.Верхняя кривая моделирует установку батареи, а нижняя кривая - ток, измеренный с помощью токового пробника Tektronix®.

Когда элемент вставляется в обратном направлении, потенциал на инвертирующем выводе MAX9001 увеличивается за пределы напряжения питания. Резистор R1 ограничивает величину тока перенапряжения, протекающего через встроенный диод электростатического разряда (ESD). Можно выбрать резистор большего номинала, чтобы ограничить обратный ток утечки батареи через диоды ESD, но компромисс - более медленная работа и большие переходные процессы.В используемой тестовой цепи V CC = + 5 В и R1 = R2 = 50 кОм. Полевой транзистор нижнего уровня позволяет схеме этого типа работать с многоэлементными батареями, пока входы компаратора находятся в пределах абсолютных номиналов компаратора. Подключение батареи в обратном направлении без внешней защиты приведет к выходу MAX1551 из строя из-за сильного скачка тока.

©, Maxim Integrated Products, Inc.
Содержимое этой веб-страницы защищено законами об авторских правах США и зарубежных стран.Для запросов на копирование этого контента свяжитесь с нами.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4572:
ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ 4572, г. AN4572, AN 4572, APP4572, Appnote4572, Appnote 4572

maxim_web: en / products / analog / amps, maxim_web: en / products / power / battery-management, maxim_web: en / products / interface / signal-line-protection-ics, maxim_web: en / products / power / battery-management / аккумуляторы-мониторы-протекторы-селекторы

maxim_web: en / products / analog / amps, maxim_web: en / products / power / battery-management, maxim_web: en / products / interface / signal-line-protection-ics, maxim_web: en / products / power / battery-management / аккумуляторы-мониторы-протекторы-селекторы

Блокирующий диод - обзор

7 Потери при рассогласовании и блокирующие / байпасные диоды

Ряд проблем возникает в массиве, состоящем из нескольких последовательно или параллельно соединенных модулей.Потери рассогласования могут возникать, например, из-за неравномерного освещения массива или из-за того, что разные модули в массиве имеют разные параметры. В результате выходная мощность массива будет меньше суммы выходных мощностей, соответствующих составляющим модулям. Что еще хуже, некоторые элементы могут быть повреждены из-за избыточного рассеивания мощности в результате так называемого образования горячей точки .

ФЭ-массив в темноте ведет себя как диод при прямом смещении и при прямом подключении к батарее обеспечивает путь разряда для батареи.Этих обратных токов традиционно избегают за счет использования блокирующих (или цепочечных) диодов (рис. 7). Блокирующие диоды также играют роль в предотвращении избыточных токов в параллельно соединенных цепочках. Потери рассогласования, возникающие в результате затенения части последовательной цепочки, показаны на Рисунке 8, на котором показаны ВАХ пяти последовательно соединенных солнечных элементов. Когда одна ячейка заштрихована, текущий вывод строки определяется током из заштрихованной ячейки. В месте короткого замыкания или около него затененная ячейка рассеивает мощность, генерируемую освещенными ячейками в цепочке; если количество ячеек является значительным, возникающий в результате нагрев может повредить стекло, герметик или ячейку.Эту проблему можно решить, используя байпасные диоды. Однако следует отметить, что результирующая ВАХ теперь имеет два локальных максимума, что может отрицательно повлиять на отслеживание точки максимальной мощности.

Рис. 7. Матрица, состоящая из двух цепочек, каждая с блокирующим диодом. Каждый модуль снабжен байпасным диодом. На практике рекомендуется использовать байпасный диод для каждого последовательного соединения 10–15 ячеек [2].

Рис. 8. ВАХ последовательной струны с четырьмя подсвеченными и одной заштрихованной ячейками.(а) Четыре освещенные клетки. (h) Одна заштрихованная ячейка с байпасным диодом. (c) Четыре ячейки с подсветкой и одна ячейка с затемнением, без диода. (d) Четыре освещенных ячейки и одна заштрихованная ячейка с байпасным диодом через заштрихованную ячейку.

Использование блокирующих диодов было предметом обсуждения, и их использование следует оценивать в каждой конкретной ситуации, уделяя особое внимание компромиссу между потерями мощности из-за падений напряжения на диоде и потерями из-за обратных токов в темноте. если диоды опущены.При использовании современных регуляторов заряда и инверторов, отключающих массив в темноте, блокирующие диоды в любом случае могут оказаться лишними.

В качестве иллюстрации на рисунке 9 сравниваются потери, возникающие с использованием и без использования блокирующих диодов, в массиве, показанном на рисунке 9 (a) автономной системы с батареей, без устройства отслеживания точки максимальной мощности. Если никакие диоды не подключены и одна из цепочек находится в темноте, а другая освещена излучением, показанным на Рисунке 9 (d), общая мощность, рассеиваемая в темной цепочке, показана на Рисунке 9 (b).Можно видеть, что мощность, рассеиваемая темной струной, никогда не достигает более 200 мВт, что составляет менее 0,1% от номинальной пиковой мощности массива. Когда включен блокирующий диод, чтобы избежать рассеивания в темной струне, рассеиваемая мощность снижается до уровня десятых долей милливатт. Однако мощность, рассеиваемая самим диодом, намного выше и достигает нескольких ватт, как показано на рисунке 9 (c).

Рис. 9. Потери мощности в течение одного дня в одной из цепочек массива на (а) в результате обратных токов через цепочку в темноте (заштриховано), если блокирующий диод не установлен (б).Мощность, рассеиваемая в блокирующем диоде одной цепочки (в). (d) показывает освещенность, используемую при моделировании. Каждый модуль массива (а) состоит из 32 последовательно соединенных ячеек с номинальной мощностью 45,55 Вт при стандартной AM1,5, 1 кВт / м 2 освещенности.

Это имеет разные последствия для подключенных к сети и автономных систем. Системы, подключенные к сети, обычно имеют функции MPPT, а потеря мощности в диоде снижает доступную выработку электроэнергии, тем самым снижая общую эффективность системы.В автономной системе без MPPT рабочая точка на нагрузке устанавливается напряжением батареи, и - если диодное соединение не выводит рабочую точку за пределы точки максимальной мощности - энергия, подаваемая на нагрузку, остается прежней. Энергия, рассеиваемая в диоде, происходит за счет дополнительной энергии, производимой фотоэлектрической решеткой.

В системах с низким напряжением, однако, существуют опасения по поводу потенциальных опасностей, если не используются предохранители или блокирующие диоды [9], особенно при неисправности или других необычных условиях эксплуатации.Эти проблемы были решены путем моделирования и экспериментальных работ, в результате которых сделан вывод о том, что предохранители могут быть не лучшим решением проблемы и что блокирующие диоды могут быть более надежными.

Рекомендации по установке блокирующих диодов в сетевых системах для ряда стран в Задаче 5 Международного энергетического агентства можно найти в ссылке [10].

Страница не найдена - Австралийский альянс по хранению энергии Австралийский альянс по хранению энергии

12 мая 2021 г., 14:20 Опубликовано Admin

Несмотря на то, что Австралия является мировым лидером в области производства больших аккумуляторных батарей и многих проектов в стадии реализации, все еще существуют вопросы регулирования, финансирования и бизнес-моделей, на которые необходимо ответить.Узнайте от мировых экспертов, куда движутся технологии и какие рынки развиваются, на конференции Charge Conference, которая состоится 29-30 июня…

Подробнее

18 августа 2020, 12:19 Опубликовано Admin

Сидней, АВСТРАЛИЯ - 31 июля 2020 г. - Возможности Австралии по производству литий-ионных (литий-ионных) аккумуляторов для работы в условиях жаркого климата были усилены за счет софинансирования гранта от Advanced Manufacturing Growth Center (AMGC), который был присужден компании Energy Renaissance - первый в Австралии производитель литий-ионных аккумуляторов для коммунальных предприятий.Софинансируемый грант включает согласованные финансовые…

Подробнее

15 июля 2020, 15:57 Опубликовано Admin

Аккумуляторные системы хранения энергии претерпели значительное технологическое развитие и снижение затрат за последнее десятилетие. Спрос на эти системы растет, потому что они могут привести к самообеспечению энергией, компенсировать пиковые нагрузки и обеспечить резервное питание во время отключений электроэнергии. GSES предлагает различные курсы и публикации по темам…

Подробнее

15 июля 2020, 12:16 Опубликовано Admin

13 июля 2020.Scottish Power Renewables, дочерняя компания Iberdrola в Великобритании, заключила с Ingeteam контракт на поставку самой большой в истории системы хранения на ионно-литиевых батареях. Этот проект обеспечит поддержку крупнейшей в Великобритании наземной ветряной электростанции в Уайтли недалеко от Глазго. Емкость его хранения составит 50…

ед.

Подробнее

17 июня 2020, 13:09 Опубликовано Admin

Сидней, Австралия, xx апрель 2020 г. - Австралийская программная платформа для возобновляемых источников энергии Evergen завершила сбор средств серии A с помощью краудфандинговой платформы VentureCrowd в дополнение к обязательствам со стороны Artesian и AMP Capital.С тех пор, как в октябре 2019 года началось повышение серии A, Evergen собрала чуть более 6 миллионов долларов -…

Подробнее

17 июня 2020 г., 11:00 Опубликовано Admin

EVO Power, производитель ESS из Мельбурна, готовится к запуску своей последней линейки ESS-решений, предназначенных для предоставления спроектированных и совместимых решений хранения для предприятий по установке солнечных батарей и батарей. EVO Power запустит линейку решений BESS PRIME с августа с решениями для автономных сетей, жилых домов и…

Подробнее

19 мая 2020, 11:24 Опубликовано Admin Энергетические сети

планируют построить будущую энергосистему, которая сможет надежно поддерживать двусторонние потоки электроэнергии и позволит клиентам получать максимальную отдачу от своих солнечных батарей и солнечных батарей на крыше.В позиционном документе, опубликованном сегодня Energy Networks Australia, рассматривается, как лучше всего управлять энергетической системой Австралии для поддержки…

Подробнее

19 мая 2020, 11:18 Опубликовано Admin

Австралийский производитель Selectronic Australia запустил новую технологическую возможность под названием Powerchain для создания систем хранения энергии мощностью до 240 кВт и до 480 кВт управляемой солнечной энергии с подключением по переменному току, используя свой двунаправленный инвертор SP PRO.Powerchain позволяет подключать до четырех однофазных аккумуляторных инверторов SP PRO на…

Подробнее

19 мая 2020, 18:41 Опубликовано Admin

2020 год был объявлен многими годом создания ванадиевой батареи с окислительно-восстановительным потоком (VRFB). Несмотря на воздействие глобальной пандемии, этот прогноз начинает приносить плоды, и год истек только наполовину. VRFB был изобретен в 1980-х годах в Университете Нью-Йорка…

Подробнее

28 апреля 2020, 14:18 Опубликовано Admin

Австралийская компания по хранению энергии Redflow Limited (ASX: RFX) получила второй заказ на свои цинк-бромные проточные батареи ZBM2 для развертывания новозеландской Rural Connectivity Group (RCG).Redflow, которая поставила первые восемь батарей для использования RCG в ноябре 2019 года, получила следующий заказ на…

Подробнее

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *