Схема зарядного устройства на транзисторах для автомобильного аккумулятора: Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора на Attiny25. Схема и описание

Содержание

Зарядные устройства на полевых транзисторах схемы

На рисунке представлена простая и надежная схема зарядного уст-ва для аккумуляторной батареи автомобиля. На вход зарядного уст-ва подается переменное напряжение с трансформатора мощностью не Вт и с напряжением на вторичной обмотке В. Ток первоначальный зарядного устройства 4,1А и постепенно понижается по мере зарядки аккумулятора, как только напряжение аккумуляторе достигнет 13,5В, ток уменьшится до нуля. R1 определяет начальный ток зарядки аккумулятора, R2 ограничивает напряжение до которого будет заряжаться аккумулятор 13,5В. R1 R2 могут быть проволочными или другими мощностью 5Вт и более. Транзистор и микросхему необходимо установить желательно на отдельные теплоотводы соответствующей мощности.


Поиск данных по Вашему запросу:

Зарядные устройства на полевых транзисторах схемы

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Электронный Трансформатор на Полевых Транзисторах

Защита зарядного устройства от неверной полярности подключения аккумулятора


Новокузнецк, Кемеровская обл. Логин: Пароль Забыли? Практические схемы универсальных зарядных устройств для аккумуляторов. Практика Блоки питания. Константин riswel.

Список всех статей. Профиль riswel. Перепаял множество схем самых различных по разным поводам и просто, — для интереса, — и своих, и чужих. За 18 лет работы в Северо-Западном Телекоме изготовил много различных стендов для проверки различного ремонтируемого оборудования. Сконструировал несколько, различных по функционалу и элементной базе, цифровых измерителей длительности импульсов. Более ти рацпредложений по модернизации узлов различного профильного оборудования, в т.

С давних пор все больше занимаюсь силовой автоматикой и электроникой. Почему я здесь? Да потому, что здесь все — такие же, как я. Здесь много для меня интересного, поскольку я не силен в аудио-технике, а хотелось бы иметь больший опыт именно в этом направлении. Читательское голосование Статью одобрили 77 читателей. Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем. У меня скопилось около двух десятков Li-Ion батарей от плееров, бритв, телефонов.

Это и послужило Li-ion и Li-polymer аккумуляторы в наших конструкциях Прогресс идет вперед, и на смену традиционно используемым NiCd никель-кадмиевым и NiMh Автоматическое зарядно-тренирующее и измеряющее устройство для вольтовых герметичных аккумуляторов PIC12F Часть Привет всем датагорцам и гостям Датагории! Предлагаю схемку простого в изготовлении и наладке Зарядное устройство с циклическим током для восстановления кислотных аккумуляторных батарей, батареек АА, ААА, Крона и никель-кадмиевых аккумуляторов Заряд кислотных аккумуляторных батарей сопряжен с выделением сероводородных соединений, эти Аналог мощного стабилитрона как тестовая нагрузка для проверки зарядных устройств автомобильных аккумуляторов При переделке компьютерных импульсных блоков питания далее — ИБП под зарядные устройства для В этой статье хотелось поделиться еще одним вариантом переделки компьютерных импульсных блоков Простое зарядное устройство-автомат на LM с фиксированным током зарядки и ограничением напряжения Зарядное устройство для щелочных и свинцовых аккумуляторов ёмкостью до Ампер-час, для Приветствую, сограждане!

Несколько лет назад мне был дарован очень интересный девайс, который тогда Хрусталев Д. Автор: Хрусталев Д. Практические схемы высококачественного звуковоспроизведения. Атаев Д. Аккумуляторы Джи Пи. Здравствуйте, дорогие единомышленники! Джи Пи — увидел — купи! Комментарий 1 от , Ответить С нами с Константин, спасибо за статью!

Хорошо изложен материал, для себя почерпнул основы по конструированию силовой электроники. Буквально на прошлой неделе восстанавливал, вышедший из строя зарядное устройство для свинцовых аккумуляторов BATIUM, «голову сломал», сейчас читаю вашу статью как энциклопедию! Ну , и как пожелание — продолжить серию аналогичных статей с применением микроконтроллеров, чтобы иметь возможность выставлять разные режимы заряда аккумулятора.

Комментарий 2 от , В конструкциях использовались китайские вольтметры они же использовались и в качестве амперметров после небольшой доработки. Комментарий 3 от , Chugunov , Да, конечно. Все очень просто.

На плате именно этого вольтметра предусмотрены такие изменения путем перепайки сопротивления к из одного места — в другое. К сожалению, под рукой у меня сейчас уже нет этого или такого же вольтметра, поэтому это и все остальное — по памяти. После такой переделки питание вольтметра может быть фиксированным В , а измерять можно до В. Для измерения тока напряжение на шунте сопротивление на входе вольтметра то, которое перепаивали, развязывая вход от питания следует уменьшить раз в 20 насколько помню и подстроечным резистором на плате вольтметра откалибровать по образцовому прибору.

Вот, собственно, и все. Комментарий 4 от , Ответить С нами с — 0 комментариев 0 публикаций. Какая необходимость использвать р-канальные irf? Это критично или просто «под руку попались»? Ведь N-канальные более распостранены. Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.

Вспоминаем закон Ома. Что получим, разделив напряжение на силу тока? Ответы здесь! Все рубрики. Датагорский Форум 21 Страна советов! Расширенный поиск Все последние новости Мобильная версия сайта. Автор AlexD, Автор Discover, Автор Termen, Автор voevoda, Автор Lektor, Автор MVV, Автор picap, Автор AlexGround, Автор Kuzmin, Автор datagor, Автор Chugunov, Автор еще один max, Автор AAKA, Автор diystatic, Автор titpol, Автор Wishmaster, Автор Datagor, Автор Dimonos, Автор vladimirm2, Автор korjavy, Автор Romik, Автор TANk, Автор ultra-nn, Автор Yamazaki, Автор CollSpack, Автор Sanechek, Автор basilevscom, Автор tarip, Автор RomanSt, Автор Tank,


Уважаемый Пользователь!

В первой части статьи были рассмотрены особенности заряда автомобильных аккумуляторов и основные требования к зарядным устройствам. На основании этих требований разработана электрическая принципиальная схема простого зарядного устройства рис. Зарядное устройство состоит из триггера Шмитта на транзисторах V1V2, ключа на транзисторе V3, узла управления мощными тиристорами с регулировкой тока заряда R2V4 и выпрямителя V5V6. Рассмотрим работу зарядного устройства. Если к его выходным клеммам не подключен аккумулятор или они случайно замкнуты, то на ключевой транзистор V3 не поступает никакого напряжения, он закрыт и, следовательно, закрыты и мощные тиристоры выпрямителя. Таким образом, зарядное устройство не боится коротких замыканий по выходу, так как схема управления тиристорами питается от заряжаемого аккумулятора.

Принципиальные схемы автомобильных зарядных устройств. транзистора использовать мощные силовые N- канальные полевые транзисторы.

Защита от переполюсовки зарядного устройства

Как правило, во всех зарядных устройствах, регулировка тока зарядки осуществляется мощным тиристором или транзистором которые установлены на большом радиаторе и занимающие много места и не малые по весу. Соответственно из-за больших нагревов регулирующих элементов уменьшается коэффициент полезного действия и надежность всего узла. В автомобильном зарядном устройстве, которое предлагается в этой статье, эти недостатки устранены. Схема автомобильного зарядного устройства работающего по принципу импульсного регулятора тока представлена на рисунке ниже. Резистором R3 регулируется скважность импульсов вырабатываемых данным блоком. Элементы DD1. А полевой транзистор VT1 это регулятор тока. При параметрах деталей, которые указаны на схеме, частота вырабатываемых импульсов будет составлять около 13 килогерц.

Схема зарядного устройства на транзисторе

Наконец-то дошли руки сделать себе зарядное для аккумулятора. Вернее удалось собрать все необходимые комплектующие для данного зарядного. Ставилась задача собрать устройство из имеющихся на работе комплектующих образцов, неликвидов и т. Работа связана с поставками импортной электротехники. Итак, исходные данные:.

Тиристорное зарядное устройство 12 вольт с электронной защитой. Выпрямительные диоды в зарядных приспособлениях могут быть выведены из строя при случайном замыкании выходных клемм либо неверном включении АКБ.

зарядное устройство

Новокузнецк, Кемеровская обл. Логин: Пароль Забыли? Практические схемы универсальных зарядных устройств для аккумуляторов. Практика Блоки питания. Константин riswel.

Генератор стабильного тока для зарядки аккумуляторов, блок питания

Ремонт телефона. Авто аккумуляторы. Свежая информация и актуальный прайс. Забыл пароль? Ремонт телефона Недорогой ремонт смартфонов! Авто аккумуляторы Авто аккумуляторы. Недавно потребовалось собрать зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Для этой цели решил использовать компактный электронный трансформатор на ватт.

Схема зарядного устройства на транзисторе поступает логический ноль, запирается полевой транзистор VT5 (КПБ), ограничивая ток зарядки.

Гаджеты для зарядки аккумуляторов

Зарядные устройства на полевых транзисторах схемы

Защита от переполюсовки зарядного устройства вещь очень полезная, а иногда и необходимая. Защита от переполюсовки зарядного устройства на реле или тиристоре имеют свои недостатки. Схемы на тиристоре довольно практичные и простые, но имеют потери напряжения на самом тиристоре около 2В, а в некоторых автомобильных зарядных при использовании такой схемы уже нечем будет заряжать АКБ.

Зарядное устройство на полевом инверторе

Кравцова Виталия Николаевича. Представленные конструкции уникальны. Ниже рассмотрена схема такого устройства. Как это сделать? Остальные схемы смотри далее:. Зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов главная страница раздела зарядных устройств для автомобилей.

Традиционные зарядные устройства прошлых лет имеют недостатки, они обладают большими габаритами и весом. В последние годы при изготовлении источников питания, радиолюбители огромное предпочтение отдают импульсникам.

Малогабаритное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов

Здравствуйте Сергей! Спасибо, что не отказываете в помощи новичкам и даете понятное описание работы устройства! Перед сборкой хочу посоветоваться. Если нужно заряжать АБ напряжением 3В то схема может не сработать? И еще, для сигнализации не правильного подключения, можно ли в цепь делителя R2-R4 включить встречно-паралельно диоды, один из которых светодиод?

Радиотехника

Заряжать аккумуляторы можно от любого источника постоянного напряжения, обеспечивающего требуемую ве-личину зарядного тока. Таким образом, зная емкость аккумулятора, легко определить рекомендуемый заводом-изготовителем ток через зарядное. Так, например, для аккумуляторов типа Д-0,06 емкостью 60 мА часов ток через зарядное равен 6 мА; аналогично, для аккумуляторов типа Д-0,12 — 12 мА, а типа Д-0,2 — 20 мА и т.


Автомобильное зарядное на транзисторах

Это автомобильное зарядное устройство может быть использовано для зарядки 12В и 6В аккумуляторов авто или скутера. Если оно использует трансформатор, который может выдать ток 4 — 5А при напряжении в пределах 12,6 — 16V, тогда можно вообще избавиться от переключателя для 6V или 12V батареи.

Схема принципиальная автомобильного зарядного на транзисторах

В этой схеме ток зарядки аккумулятора автоматически ограничивается до 4.2A. Если напряжение на R1 (ток 4A через него) есть 600mV, то транзистор T1 начинает открываться. Избыточный зарядный ток блокируется, поскольку напряжение базы мощных транзисторов делается ограниченным. Разница между приложенным током нагрузки (в коллекторе T4) и реальным напряжением батареи сбалансировано через коллектор-эмиттер T4.

Потребляемая мощность регулируемого транзистора Т4 (2N3055) — это произведение тока нагрузки и падения напряжения на нём. При зарядке 6V аккумулятора автомобиля это значение достигает максимум 40 ватт. Выпрямительные диоды должны быть в состоянии обеспечить 5A на 40В. T4 — 2N3055 должен быть смонтирован на хорошем радиаторе для отвода тепла. А напоследок некоторые полезные рекомендации по техобслуживанию для увеличения жизни батареи вашего автомобиля.

Советы по техобслуживанию АКБ

  1. Всегда заряжайте батареи с крышками на открытом пространстве.
  2. Заполняйте батарею дистиллированной водой ещё до зарядки. Это уменьшает пространство для накопления газа.
  3. Следите чтоб не было горючих газов или жидкостей вблизи заряжаемой батареи, особенно в ваше отсутствие.
  4. Зарядное устройство должно быть подключено к розетку только после подключения к клеммам аккумуляторной батареи. Это предотвращает образование искр в контактах (при подсоединении проводов).
  5. Не помещайте никакие металлические предметы на аккумулятор, чтобы предотвратить случайное короткое замыкание.
  6. Всегда отсоедините отрицательный вывод АКБ первым.
  7. Ржавчина и окалина, образовывающаяся на клеммах АКБ, создает высокое сопротивление, что приводит к уменьшению тока заряда.
  8. Всегда предпочтительно использовать обычный трансформатор в основе зарядного устройства.
  9. Снимайте зажимы с аккумулятора только после отключения зарядки от сети переменного тока 220В.

Зарядное устройство на транзисторах IRF540 • HamRadio

Зарядное устройство на транзисторах IRF540 в качестве примера приведу очень простое зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов, которое использует переключающие свойства транзисторов NF-MOSFET серии IRF540 для регулирования тока зарядки. Принципиальная схема зарядное устройство на транзисторах IRF540 показана на рисунке.

Вторичное выходное напряжение от сетевого трансформатора 16В и током 6А подается на входные клеммы P1 печатной платы, затем оно выпрямляется двумя мостовым выпрямителем на диодах D1-D4 и сглаживается электролитическим конденсатором C1. Зарядный ток регулируется двумя силовыми транзисторами N-MOS типа IRF540 (T1, T2), которые соединены параллельно. Транзисторы открываются положительными импульсами напряжения, которые формируются выпрямлением переменного напряжения с клеммной колодки P1 при помощи диодов D5 и D6.

Ток зарядки регулируется потенциометром R3. Подстроечный резистор R1 устанавливает максимальный ток, а R2 минимальный (он может быть практически равен нулю) зарядного тока (настройки обоих потенциометров взаимодействуют). От регулирующего потенциометра R3 импульсы управления подаются на управляющие электроды транзисторов T1 и T2 через диод D7. Резистор R6 формирует нагрузку диода D7, стабилитрон D8 вместе с резисторами R4 и R5 защищают управляющие электроды транзисторов от чрезмерного напряжения.

Силовой диод D9 вместе с предохранителем F1 (F 5 A) защищает зарядное устройство в случае неправильно подключенной (с обратной полярностью) батареи. Предохранитель F1 не показан на схеме на рисунке и подключен к цепи зарядного тока за клеммной колодкой P2 (но все же дорисовал предохранитель что бы не вводить в заблуждение). Среднее значение зарядного тока измеряется амперметром AMP1 с диапазоном 10А. Печатная плата зарядное устройство на транзисторах IRF540 приведена на рисунке, а также расположение компонентов на следующем в тексте статьи.

Оба транзистора установлены на общем радиаторе. Не плохо применить вентилятор охлаждения. Измеритель AMP1 можно использовать любой подходящий с диапазоном измерения 10А. Перед вводом в эксплуатацию зарядного устройства установите подстроечный резистор R1 в среднее положение, а R2 на наименьшее сопротивление и ползунок потенциометра R3 повернуть к общему проводу. Например, к выходу зарядного устройства подключаем автомобильную лампу мощностью 12В / 45 до 55 Вт.

После включения зарядного устройства медленно увеличивайте напряжение на управляющих электродах транзисторов T1 и T2 при помощи потенциометра R3. Транзисторы должны открываться при напряжении около 2,5В. Все это контролируем по амперметру AMP1 по мере увеличения выходного тока. Когда амперметр отреагирует на изменение тока, мы можем отключить лампочку нагрузки.

Далее возвращаем потенциометр R3 в исходное положение, подключаем заряженную свинцово-кислотную батарею и постепенно увеличиваем зарядный ток до 6А. Установите максимальный выбранный зарядный ток с помощью подстроечного резистора R1 и минимальный R3. Рекомендуется повторить настройку подстроечников несколько раз, так как изменение положения бегунка каждого из резисторов влияет на оба предела зарядного тока (минимальный, максимальный). Зарядное устройство очень простое и работает при первом включении. Ток зарядки почти постоянен до конца цикла зарядки (немного уменьшается к концу зарядки).

Схема импульсного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов

На чтение 8 мин Просмотров 280 Опубликовано

У каждого автолюбителя есть зарядное устройство для АКБ 12 В. Все эти старые зарядки с различным успехом работают и выполняют свои функции, но есть у них общий недостаток – слишком большие габариты и вес. Это не удивительно, ведь один только силовой трансформатор на 200 ватт может весить до 5 кг. Поэтому и задумал собрать импульсное зарядное для автоаккумулятора. На просторах инета, точнее на форуме Kazus нашел схему этого ЗУ.

Схема принципиальная ЗУ – клик для увеличения размера

Собрал, работает прекрасно! Заряжал автомобильный аккумулятор, настроил зарядник на 14.8 в и на ток около 6 А, перезаряда или недозаряда нет, при достижении и напряжения на клемах аккумулятора 14.8 в, ток зарядки падает автоматически. Также заряжал гелиевый свинцовый аккумулятор от бесперебойника ПК – нормально. Замыканий на выходе данный зарядник не боится. А вот от переполюсации надо защиту делать, сам сделал на реле.

Печатная плата, даташиты на некоторые радиоэлементы и другие файлы смотрите на форуме.

В общем всем советую его сделать, так как у этого ЗУ много преимуществ: малые размеры, база радиоэлементов не дефицит, многое можно купить и в том числе готовый импульсный трансформатор. Сам его приобрёл в интернет магазине – прислали быстро и дёшево. Оговорюсь сразу, вместо диода Шоттки VD6 (термостабилизация), поставил просто сопротивление на 100 Ом, зарядное и с ним работает прекрасно! Схему собрал и испытал: Demo .

Разделы сайта

DirectAdvert NEWS

Друзья сайта

Осциллографы

Мультиметры

Купить паяльник

Статистика

Импульсное ЗУ для автомобильных аккумуляторов с током до 7 Ампер.

Импульсное зарядное устройство_схема_описание

Для радиолюбителей, отдающих предпочтение импульсной технике, предлагаем ознакомиться с принципиальной схемой малогабаритного зарядного устройства, способного заряжать аккумуляторы током до 7 Ампер, при этом ток потребления устройством от сети 220 Вольт не превышает 2 Ампер, и остается работоспособным при снижении питающего напряжения примерно до 170 Вольт.

Принципиальная схема зарядного устройства изображена на следующем рисунке:

Установив необходимый ток заряда, данным устройством можно заряжать не только автомобильные, но и другие аккумуляторы, например, блоков бесперебойного питания, аккумуляторы электроинструмента, и т.д. Зарядный ток контролируется с помощью встроенного амперметра, в роли которого можно использовать стрелочный индикатор от магнитофона с соответствующим шунтом, и шкалой, отградуированной в амперах.

Вернемся к принципиальной схеме. Входная часть – высоковольтная. На входе стоит выпрямитель D1, рассчитанный на ток до 10 Ампер, и пара сглаживающих емкостей С1 и С2. Выпрямленное напряжение получается порядка 290 Вольт. На транзисторах Т1 и Т2 собран блокинг-генератор, на выходе которого стоит импульсный трансформатор. Обмотка III является нагрузкой генератора, обмотки II и IV обеспечивают поочередное открывание транзисторов генератора, частота которого лежит в пределах 25…30 кГц. Диоды D2 и D3 обеспечивают защиту транзисторных ключей от пробоя обратным напряжением, это связано с индуктивными выбросами, которые могут возникать в импульсном трансформаторе. R2 и R3 стоят как ограничители тока, протекающего через ключи, а резисторы R4 и R5 – ограничители токов баз Т1 и Т2 соответственно.

Далее по схеме идет низковольтная часть. С обмоток импульсного трансформатора V и VI
Переменное напряжение поступает на выпрямитель D4, фильтруется емкостью С4 и поступает на ШИМ-регулятор (транзисторы Т3 и Т4). Переменный резистор изменяет скважность импульсов, которыми управляется полевой транзистор Т5. От номиналов емкостей С6 и С7 зависит частота генерации широтно-импульсного модулятора, она должна лежать в диапазоне 5…7 кГц.

Лампа HL1 – визуальный контроль работы зарядного устройства.
На низковольтном выпрямителе получается порядка 18 Вольт, поэтому последовательно с вентилятором, рассчитанным на напряжение 12 Вольт, включен резистор номиналом 10 Ом.

Чуть не забыли написать про кнопку S1. С ее помощью производится запуск генератора, и, соответственно пуск зарядного устройства в работу. Эта кнопка не фиксированная, запуск осуществляется коротким нажатием, то есть импульсом. Если на выходе будет короткое замыкание, генерация сорвется, и блокинг-генератор прекратит работу. После устранения КЗ пусковая кнопка нажимается заново.

Основой для намотки служит ферритовое кольцо, наружный диаметр которого 30 мм. Параметры намотки следующие:

● Обмотка III – 140 витков, провод ПЭЛ-0,31 мм, мотается первой, далее слой фторопластовой ленты.

● Обмотки I, II, IV – по 2 витка каждая, можно использовать жилы от телефонного кабеля.

● Обмотки V, VI – по 18 витков каждая, диаметр провода 3,6 мм. Для удобства в намотке скрутите жгут из 20-ти жил провода диаметром 0,18 мм, намотать будет гораздо легче. Для скручивания жгута используйте шуруповерт.

В результате должно получиться примерно так:

Импульсный трансформатор для зарядного устройства

Ключевые транзисторы Т1 и Т2 – биполярные, типа MJE13007, устанавливаются на небольшие радиаторы. Можно заменить на EN13007, EN13009.
Транзисторы Т3 и Т4 – биполярные, 2SC1815. Можно заменить на КТ315.
Транзистор T5 – полевой, типа N302AP, тоже можно установить на небольшой радиатор.
Диодный мост D1 – KBP208G, или аналогичный на ток 10 Ампер.
Диоды D2 и D3 – 1N4007, можно заменить на отечественные КД226Д.
Резисторы R1, R4, R5, R7, R8, R9, R10, R11, R12 – типа МЛТ-0,25.
Резисторы R2, R3, R6 – типа МЛТ-0,5.
Конденсаторы С1 и С2 – 33 мкФ, на напряжение не ниже 250 Вольт.
Конденсатор С3 – 2200 пФ на 400 Вольт.

Ниже на снимках показан внешний вид печатной платы:

Печатная плата зарядного устройства

Печатная плата зарядного устройства_сторона элементов

. Печатную плату в формате LAY и принципиальную схему можно скачать одним файлом по прямой ссылке с нашего сайта. Размер файла архива – 0,045 Mb.

Далее на снимках показана собранная печатная плата (вид со стороны элементов, и вид со стороны дорожек):

Импульсное зарядное устройство в сборе

. Будьте аккуратны при отладке зарядного устройства, помните, что входные цепи находятся под напряжением питающей сети, ведь правила электробезопасности еще никто не отменял.

Такой блок питания был создан после того, как сгорел мой лабораторный БП, который прослужил всего пару месяцев. Было решено из подручных средств собрать мощный сетевой ИБП, который при желании можно было использовать в качестве зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов.

За основу была взята схема полумостового инвертора на драйвере IR2153. По идее, такой инвертор можно собрать из подручного хлама, почти все основные компоненты можно снять из компьютерного блока питания.

На входе питания собран простой сетевой фильтр, пленочные конденсаторы 0,1мкФ подобраны с рабочим напряжением 400 Вольт до и после дросселя, сам дроссель выпаян из платы компьютерного блока питания. На кольце намотаны две независимые обмотки проводом 0,9мм, количество витков каждой обмотки – 10.

Термистор на входе питания защищает полевые ключи от бросков напряжения во время включения схемы.
Диодный мост – можно взять готовый или же собрать из 4-х выпрямительных диодов с обратным напряжением не менее 400 вольт и током 1,5-3 А, в моем случае использован готовый диодный мост на 600 Вольт 4А.

От емкости электролитов зависит основная мощность, электролиты легко можно найти в любом компьютерном блоке питания. Мощность инвертора с таким раскладом компонентов составляет порядка 200ватт.

Трансформатор тоже был взят готовый, от того же компового блока питания. Поскольку ИБП должен работать в качестве лабораторного БП, то диапазон выходных напряжений должен быть широким. Трансформатор от компьютерного БП позволяет получить 24 Вольт без переделок, чего вполне достаточно для штатных радиолюбительских дел. Увеличить выходное напряжение можно двумя способами – повышением рабочей частоты генератора или же перемоткой импульсного трансформатора.

Ограничительный резистор 47К брать с мощностью 2 ватт, он обеспечивает питание микросхемы, номинал резистора может отклоняться на 10% в ту или иную сторону.
В качестве диодного выпрямителя использована мощная сборка Шоттки, которая в себе содержит два мощных диода по 30А.

После выпрямителя напряжение сглаживается конденсатором 50Вольт 1000мкФ, чего вполне достаточно, но при желании можно увеличить емкость.

Полевые ключи обязательно должны быть высоковольтными, можно использовать ключи типа IRF740/IRF840 и другие.
Хочу также заметить, что мощность такого блока питания можно поднять до 400 ватт, при этом заменяя только электролиты, крайне не советую повышать мощность более 500 ватт.

Какой же блок питания без защиты от КЗ? Изначально думал реализовать защиту в первичной цепи схемы, но это будет уже трудно настраиваемая схема, поскольку у многих возникают проблемы связанные именно с защитой, а поскольку изначально мне захотелось собрать устройство, которое бы могли повторить радиолюбители не имеющие нужного опыта работы с ИИП, то решил отказаться от идеи, этим не портить и не усложнять основную схему.

Сама защита реализована на отдельной плате, состоит из двух транзисторов. Номиналом шунта можно грубо настроить ток срабатывания защиты, номиналом переменника, можно более точно настроить на нужный ток срабатывания.

При КЗ и перегрузке блока питания, загорится индикатор и питание отключается, блок выходит из защиты моментально, при отсутствии кз или перегруза на выходе.

Полевой транзистор практически любой, с током 20-100A, можно использовать ключи типа irfz44, irfz40, irfz24, irfz46, irfz48, irf3205 и другие.
Регулятор мощности – одна из важнейших частей блока питания. За основу взял схему ШИМ регулятора, поскольку такое управление имеет очень много плюсов.

.

ШИМ – регулятор построен на таймере 555 и мощном ключе IRFZ44, напряжение плавно можно регулировать от . до максимального выходного напряжения с трансформатора.

Данный блок справляется с любыми задачами, которые могут возникнуть в радиолюбительской практике – легкий, мощный и компактный, вольт/амперметр будет цифровым, заказан отдельно на интернет магазине, будет установлен на блок в ближайшее время.

Девайсы. Прототип зарядного устройства VERTER для автомобильного аккумулятора

Это зарядное устройство является прототипом для более совершенного девайса и предназначено для автоматической зарядки свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов постоянным током 6А или 3А. Устройство реализовывает такие функции как заряд, разряд, тренировка, десульфация и расчет емкости аккумулятора. Предусмотрено подключение к ПК для снятия зарядных кривых. Подробное описание работы устройства см. тут.
Общий вид зарядного устройства VERTER

Силовая часть собрана по схеме:


Cхема силовой части зарядного устройства VERTER

В качестве трансформатора Tr1 использован советский ТС-180-2 от старого черно-белого телевизора. Трансформатор был перемотан — собран из двух аналогичных для получения на выходе 24В 5А.


Советский трасформатор ТС-180-2

Выпрямительные диоды VDS2 силовой части любые, с максимальным прямым током до 10А, например КД213А или Д242А. Я использовал КД213А установленные на радиатор.


Выпрямительный мост из диодов КД213А

Нагрузочное сопротивление R15 — две 12-и вольтовые автомобильные лампы.


Нагрузочное «сопротивление»

Стабилизатор постоянного тока построен на LM317 (аналог КР14ЕН12А) и мощных n-p-n транзисторах 2SC5570, изъятых из строчной развертки ЭЛТ мониторов. В качестве транзисторов можно (лучше?) использовать транзисторы TIP35. КРЕН и транзисторы укреплены на общем радиаторе размером 5х4х14 см. Крепление выполняется с помощью винтов М3 через слюдяной изолятор с применением термопроводящей пасты. Для дополнительного охлаждения радиатор обдувается 12-и вольтовым вентилятором от компьютерного блока питания.


Источник тока на мощных транзисторах

Низкоомные сопротивления R14, R12 изготовлены из вольфрамовой проволоки диаметром около 0,15 мм смотанной в жгут из 8 жил. Сопротивление подбиралось опытным путем. В качестве нагрузки источника тока КРАТКОВРЕМЕННО подключался мультиметр, настроенный на измерение постоянного тока 20А.


Мощные низкоомные сопротивления источника тока

Схема цифровой части:


Cхема цифровой части зарядного устройства VERTER

Питается схема через импульсные стабилизаторы IC1 и IC3 LM2576ADJ: 12В для питания реле, 5В для работы цифровой части. Используя другую низковольтную обмотку трансформатора, питание схемы можно построить и на линейных стабилизаторах типа 7812 (12В) и 7805 (5В), укрепленных на небольших радиаторах. Для этого в схеме предусмотрен отдельный выпрямительный диодный мост VDS1.

Реле К1-К4 — 12-и вольтовые для управления нагрузкой до 10A.

Схему можно упростить, если исключить резервное реле K1 и светодиоды HL1-HL4, а вместо двух управляющих транзисторов (КТ315, КТ940) использовать один составной, например BC517.

Печатная плата цифровой части разработана в программе Sprint-Layout 5.0 и изготовлена по технологии ЛУТ.


Печатная плата цифровой части зарядного устройства VERTER

Корпус — обрезанный задний кожух от ЭЛТ монитора. Дно — фанера толщиной 4 мм (но надо толще, т.к девай получился достаточно тяжелым):


Корпус зарядного устройства VERTER

Эмуляция работы устройства в Proteus:


Эмуляция работы зарядного устройства VERTER

Прошивка микроконтроллера выполняется на плате через разъем v4 программатором USBASP в следующей последовательности: сначала, на пониженной частоте программируются фьюзы (файл fuseprog.bat), за тем програматтор переводится в режим программирования на «нормальной» скорости и запускается bat-файл progprog.bat.

Посмотреть подробное описание работы устройства
Скачать архив зарядного устройства VERTER одним файлом.

Архив содержит:

  • Схему силовой части зарядного устройства VERTER.
  • Схему цифровой части зарядного устройства VERTER.
  • Печатную плату цифровой части зарядного устройства VERTER в формате *.lay.
  • Проект Proteus для эмуляции работы зарядного устройства VERTER.
  • Файлы *.hex и *.eep для прошивки микроконтроллера.
  • Программу avrdude для быстрого программирования микроконтроллера.

  • PS. Почему VERTER? Потому что понимает как «правильно» заряжать аккумулятор и похоже на голову робота.

    Все своими руками Зарядное для авто со стабилизацией тока на L200

    Зарядное для авто со стабилизацией тока на L200, с амперметром и вольтметром

    Зарядное устройство, схема которого показана на рисунке 1, предназначено для зарядки автомобильных двенадцати вольтовых аккумуляторов емкостью до 75 ампер-часов.


    Основой данного зарядного устройства является микросхема L200, обеспечивающая стабилизацию, как выходного напряжения, так и тока заряда.

    Мощность, на которую рассчитана данная микросхема в документации, я не нашел. Но ее можно косвенно определить по представленному графику «Безопасная рабочая зона»

    По графику можно определить, например, что при температуре +125⁰С, при токе нагрузки, на который рассчитана данная микросхема — 2А и падении напряжения на ней, равному 18 вольт, микросхема может обеспечить без разрушения мощность, равную 36 Вт. Вообще данная микросхема имеет внутреннюю функцию ограничения максимальной мощности, что очень хорошо.

    Для обеспечения большого зарядного тока в схему введен дополнительный мощный составной транзистор КТ825. При соответствующем размере радиатора данный транзистор может обеспечить зарядный ток в 12,5А, который соответствует току заряда аккумулятора емкость 125 ампер-часов. Прикинуть необходимую площадь теплоотвода можно по монограмме из статьи «Расчет радиаторов» . Данный транзистор можно заменить импортным составным p-n-p транзистором, например, серии TIP145, но у этого транзистора максимальный ток коллектора – 10А.

    В качестве измерительного устройства в схеме применен цифровой вольтамперметр китайского производства из магазина aliexpress.ru. Внешний вид его показан выше на фото1.

    Работа схемы

    При подаче напряжения питания на вход схемы на выходе микросхемы DA1 L200 выводе 5 появляется стабилизированное напряжение. Величина выходного напряжения стабилизатора зависит от соотношения величин резисторов выходного делителя R4 и R5 и вычисляется по формуле 1:

    Из формулы видно, что чем больше величина резистора R4, тем больше выходное напряжение. Исходя из этой формулы, при необходимости, можно вычислить и номиналы резисторов R4,R5. Формулы: два и три соответственно.


    Оперируя этими формулами можно применить и другие номиналы резисторов данного делителя, имеющиеся у вас в наличии. В разумных пределах конечно. Минимально-возможное выходное напряжение схемы равно 2,77 вольта. Это напряжение внутреннего ИОНа стабилизатора напряжения.

    При подключении нагрузки к выходу схемы начинает протекать ток по цепи :Входная клемма — плюс выпрямителя (на схеме не показан) –> резистор R1 –> вход, вывод 1 микросхемы DA1 -> выход DA1, вывод 5 –> резистор R2 –> диод Д1 –> верхний конец нагрузки –> нижний – общий провод –> минус выпрямителя. При прохождении тока через резистор R1, на нем будет образовываться напряжение. При малом токе этого напряжения будет недостаточно для открытия мощного транзистора VT1 и ток нагрузки будет протекать непосредственно через внутренний управляющий резистор микросхемы. При увеличении тока нагрузки, начнет увеличиваться и напряжение между эмиттером и базой VT1, стоящего параллельно микросхеме. Как только оно превысит уровень в 0,7 вольт, он начнет открываться. Таким образом, при больших значениях тока нагрузки основной ток будет течь именно через VT1.

    Микросхема DA1 L200 имеет вывод 2 – вывод лимитирования тока. Величина напряжения между выводами 5 и 2, при которой начинается ограничение тока нагрузки у данной микросхемы равно 0,45В. Исходя из этого, при величине резистора R2 (датчике тока) равной 0,036 Ом максимальный ток ограничения данной схемы будет равен:


    = 0,45/0,036 = 12,5А. Это для случая, если вы будете заряжать 125 аккумуляторы. Транзистор КТ825 такой ток выдержит, с соответствующим теплоотводом, а вот диод VD1, надо заменить на более мощный или поставить два диода в параллель. Диод или диоды так же необходимо снабдить соответствующими теплоотводами. От величины резистора R2 зависит величина максимального тока ограничения.

    Но здесь есть большое НО! Заявленные разработчиком пределы отклонения напряжения ИОН (0,38В… 0,52В)для компаратора тока для китайских производителей, ни чего не значат. При испытаниях данной схемы, у конкретного экземпляра L200, опорное напряжение было равно 0,714В. Значит, в формулу 4 надо вместо 0,45 подставлять значение напряжения ИОН конкретно применяемой микросхемы. Замерить его можно собрав схему и загнав ее в режим стабилизации, измерить напряжение между выводами 2 и 5 L200. Для тока 12,5А при напряжении U2-5, равному 0,714В величина резистора R2 – 0,714/R2 = 0,05712 Ом. При этом возрастет мощность потерь. P = I² • R2 = 8,925 Вт. Имейте это ввиду.

    Для плавной регулировки тока ограничения в сторону уменьшения в схему введен диод Д1 и переменный резистор R3. Благодаря определенной форме своей ВАХ, диод в данной схеме работает, как низковольтный стабилизатор напряжения. Величина падения напряжения на диоде мало зависит от величины проходящего через него тока. Параллельно ему стоит резистор R3, с которого необходимая часть напряжения, падающая на диоде, плюсуется к паданию напряжения на датчике тока, резисторе R2, и подается на вывод 2 DA1. Минимальный ток стабилизации зависит от прямого падения напряжения на конкретном диоде. Например, для диода Д214А это напряжение примерно равно одному вольту, а Д214 – 1,2 вольта.

    Данным устройством можно заряжать не только автомобильные аккумуляторы, но и щелочные. Заряжать можно двумя способами. Зарядка определенным стабильным током за определенное время. Зарядка с ограничением первоначального тока заряда до нужного напряжения.

    Я специально не стал приводить схему выпрямителя, все зависит от вашего выбора, что вы будете заряжать. Например, для зарядки аккумуляторов емкостью 55 ампер-часов с током заряда 5,5 ампера прекрасно подходит унифицированный трансформатор ТН60.

    Успехов. К.В.Ю.

    Скачать статью

    Скачать “Зарядное_для_авто_со_стаб_тока_на_L200” Зарядное_для_авто_со_стаб_тока_на_L200_с_ампер_и_вольт.rar – Загружено 1422 раза – 111 КБ

    Просмотров:5 856


    АВТОМОБИЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО

    В последнее время появляется всё больше разных специализированных микросхем – контроллеров для зарядки аккумуляторов в автомобильных зарядных устройствах и не только. Прямо уже целые процессоры стали делать. Когда у меня возникла необходимость сделать автомобильное зарядное устройство для свинцового аккумулятора, тоже решил отправиться на радиорынок, для приобретения такой микросхемы – MAX713.

    Но узнав, сколько долларов будет стоить это чудо техники понял, что самостоятельная сборка такого автомобильного зарядного устройства теряет всякий смысл – проще немного доплатить и купить готовое. Поэтому было решено собрать зарядное устройство на доступных элементах и как оказалось ничуть не хуже функционирующего.

    Для этих целей взял известную схему автоматического зарядного устройства для автомобильных свинцовых аккумуляторов.

    Принцип работы: ток заряда, через батарею в зависимости от напряжения на ней, регулируется транзистором VT3, коллекторным напряжением которого управляется индикатор заряда на светодиоде – по мере заряда ток уменьшается и светодиод постепенно гаснет, и мощный составной транзистор, на VT4, VT5, VT6. Резистор R3 ограничивает максимальный зарядный ток, поэтому он должен быть достаточно мощным, не менее 10 Вт.

    Момент полного заряда батареи и уменьшение зарядного тока до нуля, определяет необходимое напряжение на ней. Необходимо устанавливать порог заряда около 13.8 В, при котором обеспечивается зарядка на полную емкость батареи.
    Этот порог устанавливается резистором 10к. Транзисторы 814, 815 и КТ805 на выход.

    Корпус автомобильного зарядного устройства делаем из любого прочного изоляционного материала. И на нём будет установлен амперметр, вольтметр (на всякий случай) и два светодиода – питание и заряд.

    Таким зарядным устройством пользуюсь уже год – всё отлично заряжает. Зарядный ток выставляю в пределах 0.1 – 0.2 С, где С – паспортная ёмкость аккумулятора. Материал предоставил ZU77.

    ФОРУМ по зарядным устройствам.

    Схема автоматического зарядного устройства с одним транзистором

    Последнее обновление by Swagatam

    Эта схема дешевого зарядного устройства с одним транзистором предназначена для автоматического отключения питания аккумулятора, как только аккумулятор полностью зарядится. уровень.

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

    Работа схемы

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

    Учитывая, что аккумулятор, который необходимо зарядить, представляет собой аккумулятор на 12 В, мы знаем, что рекомендуется заряжать аккумулятор до тех пор, пока его напряжение не достигнет 13,9–14,3 В.

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

    Как отрегулировать отсечку порогов

    Эта регулировка становится точкой срабатывания цепи по высокому напряжению и используется для отключения напряжения зарядки аккумулятора, когда он полностью заряжен или его напряжение достигает примерно 14 вольт.

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

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

    Обычно транзистор общего назначения, подобный показанному (BC547), при настройке на включение при напряжении 14 вольт может иметь нижний порог около 10 вольт, когда он может просто выключиться.

    Такая большая разница напряжений между верхним установленным порогом и нижним естественным порогом обусловлена ​​большим гистерезисом конструкции. Это действует как естественный гистерезис в конструкции.

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

    Разрядка аккумулятора до 10 вольт может привести к необратимому разряду аккумулятора и сокращению срока его службы. . Поэтому, чтобы устранить эту проблему, в схеме нужно было как-то уменьшить уровень гистерезиса. Это делается введением пары диодов на эмиттер транзистора.

    Мы знаем, что обычно на диодах 1N4007 падает около 0,7 вольта, а на двух диодах общее напряжение составляет 1,4 вольта. Включив два диода последовательно с эмиттером транзистора, мы заставим транзистор выключиться 1.на 4 В раньше своего нормального заданного предела в 10 вольт.

    Таким образом, теперь нижний порог срабатывания схемы становится 10 + 1,4 = 11,4 вольт, что можно считать вполне приемлемым для аккумулятора и для автоматического перезапуска процесса зарядки.

    После обновления обоих пороговых значений в соответствии со стандартными требованиями к зарядке у нас теперь есть автоматическое зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов, которое не только дешево построить, но и достаточно умно, чтобы очень эффективно заботиться об условиях заряда аккумулятора.

    Принципиальная схема

    Перечень деталей для предложенной однотранзисторной схемы автоматического зарядного устройства

    R1 = 4K7
    P1 = 10K предустановлено,
    T1 = BC547B,
    Реле = 12В, 400 Ом, SPDT,
    TR1 =, 0 — 1 ток 1/10 Ач батареи
    Мостовые диоды = равны номинальному току трансформатора
    ,
    Эмиттерные диоды = 1N4007,
    C1 = 100 мкФ/25 В

    Конструкция печатной платы

    Цепь зарядного устройства для автомобильного аккумулятора 6 В или 12 В

    Схема была разработана для создания практичного механизма, который может легко и автоматически заряжать аккумуляторы с номинальным напряжением 6 В или 12 В, используемые в автомобилях.

    • BC557 — Транзисторы общего назначения PNP, используемые для усиления и переключения из-за их низкого тока и низкого напряжения
    • BC547 — малосигнальные транзисторы NPN, предназначенные для коммутации и усиления общего назначения благодаря низкому напряжению, малому току и трем различным вариантам усиления
    • BD139 — силовой транзистор NPN, используемый в драйверных каскадах в усилителях Hi-Fi и телевизионных схемах из-за его низкого напряжения при максимуме 80 В и высокого тока при максимуме 1,5 А
    • 2N3055 — дополнительный планарный NPN-транзистор на кремниевой эпитаксиальной основе, установленный в металлический корпус Jedec TO-3 для использования в качестве силового транзистора

    Одним из важных факторов в работе этой схемы является использование трансформатора, обозначенного как T1, который имеет отличное сопротивление и изоляцию от коротких замыканий, что делает его хорошего качества.Он отвечает за передачу электрической энергии или переменного тока из одной цепи в другую через проводники, соединенные индуктивно. Трансформатор состоит из двух или более катушек проводящего элемента, подобного проволоке, намотанной вокруг сердечника, в котором магнитное поле создается переменным током в одной колонке. Это индуцирует такой же ток в других катушках.

    Транзистор Q1 проходит через делитель напряжения R1 и R2, а подстроечный резистор TR1 и резистор R4 функционируют как регулируемый источник тока.Пара силовых транзисторов Дарлингтона Q5 и Q6 управляется током через резистор R9. Пара Дарлингтона устроена таким образом, что коллекторы обоих транзисторов соединены вместе, а эмиттер первого транзистора напрямую соединен с базой второго или выходного транзистора. Ток базы выходного транзистора равен току эмиттера входного транзистора. Зарядное устройство автомобильного аккумулятора обычно имеет напряжение от 6 В до 8 В, а ток составляет около 1,2 А, который обрабатывается триммером TR1.Поскольку батарея заряжается медленно, напряжение постепенно увеличивается, пока не достигнет 7 В, что приведет к тому, что D1 станет проводящим. Увеличение напряжения приводит к уменьшению напряжения на R3, что заставляет Q1 проводить. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока цепь не достигнет 6 А. Транзистор Q4 будет управляться падением напряжения через R10. Поскольку транзистор Q5 заземлен, избыточный ток через него останется постоянным для модификации.

    Когда подаваемая зарядка достигает 14,4 В, срабатывает цепь, параллельная аккумулятору, состоящая из R6, D2, D6 и D8.Индикация полной зарядки аккумулятора будет отображаться на светодиоде D8, когда он загорится одновременно с завершением зарядки. Это также приведет к включению Q2 из-за падения напряжения на R6. Некоторые токи в базе Q5 будут заземлены Q3, поскольку он проводит. Ток через базу Q5 будет очень минимальным, когда напряжение достигнет около 15 В, что остановит зарядку аккумулятора. Для защиты батареи от короткого замыкания или высокого напряжения используются диоды D5 и D6, а диоды D6 используются для защиты от неправильной установки полюсов батареи.В случае возникновения ошибки D9 включится для индикации. Диод D2 с напряжением 6,8 В можно закоротить замыканием переключателя S2 для зарядки аккумулятора 6 В.

    Ток заряда 1,2 А регулируется подстроечным резистором TR1 с использованием батареи 6 В. Амперметр номиналом 10 А подключается каскадом к аккумулятору. При отсутствии батареи на 6 В можно использовать зарядное устройство, которое будет проходить через амперметр для достижения регулировки TR1 до 1,2 А. При использовании батареи на 12 В переключатель S2 будет разомкнут во время регулировки.Значения диодов D2 и D3 должны быть точными, чтобы защитить батарею от перезарядки. Допустимое значение 100 мВ можно рассматривать как отклонение напряжения. Если TR1 недостаточно и регулировка тока вызывает затруднения, значение R4 можно изменять до тех пор, пока требуемый зарядный ток не станет равным 1,2 А. Два параллельных резистора, образованных R10, размещены на соответствующем расстоянии от печатной платы, Q5 и Q6, поскольку его температура повышается во время работы. По этой причине Q5 и Q6 вместе с перемычкой B1 следует размещать на радиаторе с изоляцией подходящим кремниево-слюдяным конденсатором.Поскольку ток в цепи большой, печатную плату и мост следует соединять толстыми и короткими кабелями, а также использовать достаточно широкую печатную плату. Весь контур должен быть заключен в металлический корпус с размерами, обеспечивающими достаточную вентиляцию.

    Очень важно отметить, что работа с батареями всегда сопряжена с опасностью взрыва, поэтому необходимо правильно обращаться с ними и соблюдать осторожность.

    Теория, лежащая в основе конструкции этой цепи, может применяться не только для зарядки аккумуляторов автомобилей, но также и для мотоциклов, личных плавсредств, таких как гидроциклы, лодки и яхты, аккумуляторов снегоходов, мотороллеров, газонокосилок, внедорожников, жилых автофургонов и т. д. морское применение, инвалидное кресло и мотороллер, ИБП/телекоммуникации, широкополосное и кабельное телевидение, солнечный глубокий цикл, четырехколесный транспорт, квадроцикл и квадроцикл.

    Схема защиты от перезарядки батареи с автоматическим отключением (часть 4/9)

    Большинство современных устройств работают от батарей. Аккумулятор хранит заряд, а затем подает этот заряд для питания любого электронного устройства. Хотя батареи удобны в использовании, их использование также требует некоторых мер предосторожности. Основной проблемой при использовании аккумуляторов является их чрезмерная разрядка и перезарядка. Обе эти проблемы влияют на срок службы батареи и напрасно обходятся конечному пользователю. Эти вопросы также часто игнорируются пользователями.Неправильное обращение с батареями сокращает срок их службы и даже может привести к взрыву. Это в конечном итоге увеличивает стоимость обслуживания электронных устройств.

    В этом электронном проекте схема на основе стабилитрона будет разработана для защиты аккумулятора от перезарядки. Когда аккумулятор заряжается, напряжение на его выводах, то есть напряжение между анодом и катодом аккумулятора, увеличивается. При полной зарядке напряжение на клеммах достигает пикового значения, что свидетельствует о 100-процентной зарядке.Зарядка батареи выше ее полного уровня приводит к необратимому или временному повреждению батареи.

    Возможно, что чрезмерная зарядка может привести к тому, что аккумулятор снова потеряет способность перезаряжаться, или даже аккумулятор может взорваться из-за перезарядки. Таким образом, процент или уровень заряда батареи оценивается по ее напряжению на клеммах. Батарея должна быть отключена от цепи зарядного устройства после обнаружения пикового напряжения на клеммах или после полной зарядки батареи. Поэтому должна быть схема защиты, которая может контролировать уровень зарядки батареи, определяя напряжение на клеммах, и защищать батарею. от перезарядки, разорвав соединение аккумулятора с зарядным устройством.

    В этом электронном проекте разработана силовая цепь, которая определяет верхний предел напряжения на клеммах с помощью подходящего стабилитрона и отключает соединение батареи с нагрузочным устройством с помощью реле. Схема включает в себя секцию светодиодного индикатора, который также загорается, когда батарея заряжается до пикового значения и не требует подзарядки.

    Конкретно в данном проекте в качестве блока питания будут взяты два последовательно соединенных литий-ионных аккумулятора.В большинстве широко используемых портативных электронных устройств, таких как ноутбуки, смартфоны и другие, используются литий-ионные аккумуляторы с пиковым пределом напряжения на клеммах 4,2 В. Поскольку в этом проекте для питания используются аккумуляторы с пределом отсечки 4,2 В, то при последовательном подключении двух аккумуляторов порог отсечки устанавливается на уровне 8,4 В. Практически схема защиты, разработанная в этом проекте электроники, отключает аккумулятор от зарядное устройство, когда напряжение аккумулятора превышает 8,37 В.

    Итак, схема стабилитрона с падением напряжения 8.4 В в условиях обратного смещения используется для определения предела отсечки в конструкции схемы. Схема Зенера может быть спроектирована несколькими способами. Можно использовать один стабилитрон или комбинацию стабилитронов для достижения желаемого падения напряжения в условиях обратного смещения. Другой вариант — использовать обычный диод в сочетании со стабилитроном, который используется в этом проекте. Диодная схема будет использоваться для управления переключающим транзистором, который будет управлять реле.

    Поскольку напряжение на клеммах аккумулятора превысит 8.4 В, диодная цепь перейдет в состояние проводимости, срабатывая переключающий транзистор и изменяя состояние реле, чтобы отключить питание от зарядного устройства. После понимания функционирования этого проекта схемы защиты для других пределов отключения также могут быть разработаны путем правильного выбора стабилитрона и реле с той же схемой.

    Необходимые компоненты

    Рис. 1: Список компонентов, необходимых для схемы защиты от перезарядки аккумулятора с автоматическим отключением

    Блок-схема —

    Рис.2: Блок-схема устройства защиты от перезарядки аккумулятора

    Соединения цепи —

    Схема, разработанная в этом проекте, имеет следующие участки цепи –

    1) Цепь стабилитрона для определения напряжения отключения аккумулятора

    2) Транзисторная цепь для управления реле

    3) Диодная схема защиты от обратного тока

    4) Схема светодиодного индикатора полной зарядки аккумулятора

    1) Схема на стабилитроне – Схема на стабилитроне может быть построена несколькими способами.Рассмотрим три варианта оформления схемы стабилитрона —

    a) Взяв стабилитрон, эквивалентный желаемому напряжению отключения. Поскольку схема стабилитрона будет использоваться для срабатывания переключающего транзистора, необходимо учитывать падение напряжения на транзисторе. Можно использовать один стабилитрон, имеющий пиковое обратное напряжение, эквивалентное требуемому падению напряжения за вычетом падения напряжения на схеме переключающего транзистора. Таким образом, номинал требуемого падения напряжения можно рассчитать следующим образом –

    Напряжение отключения, Vcut = 8.4 В

    Vcut = падение напряжения на стабилитроне (D1) + падение напряжения на транзисторе (Q1) (Vbe)

    8,4 = падение напряжения на стабилитроне (D1) + 0,7

    Падение напряжения на стабилитроне = 8,4 -0,7

    Падение напряжения на стабилитроне = 7,7 В

    Таким образом, для включения напряжения 8,4 В следует выбрать стабилитрон с номиналом 7,7 В.

    б) Взяв комбинацию стабилитронов – Так как падение напряжения в цепи стабилитрона должно быть 7.7 В. Таким образом, если стабилитрон с точным номинальным пиковым обратным напряжением 7,7 В недоступен, можно использовать комбинацию последовательно соединенных стабилитронов. Например, можно использовать два стабилитрона с номиналом 3 В и 4,7 В.

    c) При использовании обычного диода со стабилитроном. Падение напряжения в цепи стабилитрона можно согласовать с 7,7 В, подключив типовой диод с прямым смещением последовательно со стабилитроном. Например, стабилитрон на 7 В можно включить последовательно с диодом 1N4007. Диод 1N4007 имеет прямое падение напряжения равное 0.7 В, поэтому он обеспечит дополнительное падение на 0,7 В. Это даст точные 7,7 В, необходимые для отключения напряжения в цепи. Тот же метод используется в конструкции этой батареи для защиты от перезарядки.

    Обычный диод подключен в конфигурации прямого смещения, его анод подключен к аноду батареи, а катод — к катоду стабилитрона. Стабилитрон включен последовательно с нормальным диодом в конфигурации с обратным смещением, при этом анод соединен с базой переключающего транзистора, а катод с катодом нормального диода.Пока напряжение на клеммах батареи не будет ниже предела отсечки и пикового обратного напряжения стабилитрона, стабилитрон будет оставаться в непроводящем состоянии, но по мере того, как напряжение на клеммах поднимется выше порога отсечки и пикового обратного напряжения стабилитрона стабилитрон, он перейдет в состояние проводимости.

    2) Транзисторная схема – Транзисторная схема используется для управления реле. Переключающий транзистор используется в качестве переключателя на стороне высокого напряжения в схеме, где транзистор работает как логический инвертор.Анод стабилитрона подключен к базе транзистора Q1, эмиттер транзистора Q1 подключен к земле, а коллектор транзистора подключен к катушке реле, которая управляет питанием от зарядного устройства.

    3) Диодная цепь – Диодная цепь подключена параллельно катушке реле для защиты от обратного тока от реле. Обратный ток разряда катушки реле может привести к необратимому повреждению аккумулятора, поэтому эта диодная схема используется для защиты от обратного тока.

    4) Цепь светодиодного индикатора – Цепь светодиодного индикатора подключается к размыкающему контакту реле. Когда транзисторная схема переключает реле в размыкающую точку, светодиод смещается в прямом направлении, поскольку анод светодиода подключается к размыкающей точке реле, а катод подключается к земле. Токоограничивающий резистор включен последовательно со светодиодом, чтобы избежать повреждения светодиода чрезмерным напряжением.

    Как работает схема –  

    Рис.3: Прототип устройства защиты от перезарядки аккумулятора, разработанный на макетной плате

    Схема основана на работе стабилитрона. Если стабилитрон подключен в конфигурации с обратным смещением и напряжение на его катоде ниже напряжения пробоя, то стабилитрон действует как разомкнутая цепь. Но когда на его катодный вывод подается напряжение выше пробоя стабилитрона, стабилитрон начинает проводить от катода к аноду в условиях обратного смещения. Поскольку стабилитрон также может работать при обратном смещении, эта функция стабилитрона полезна для определения уровня напряжения батареи.

    Две литий-ионные батареи соединены последовательно, поэтому общее пиковое напряжение на их клеммах составляет 8,4 В. Когда две литий-ионные батареи будут подключены к зарядному устройству, возможны два случая:

    Напряжение на клеммах аккумулятора может быть ниже 8,4 В. Когда напряжение аккумулятора ниже 8,4 В, напряжение на катоде стабилитрона (D1) будет ниже 6,8 В. Диод D1 начнет проводить, и на D1 и D1 произойдет падение напряжения. Q1. В этом случае стабилитрон останется в непроводящем состоянии и не будет проводить ток от катода к аноду (как показано на рисунке ниже).Поскольку база транзистора Q1 подключена к аноду стабилитрона (как показано на рисунке ниже). Таким образом, база транзистора Q1 не получит требуемого напряжения и будет работать как разомкнутая цепь. Таким образом, транзистор Q1 работает как логический инвертор. Когда стабилитрон находится в непроводящем состоянии и на базе транзистора недостаточно напряжения, ток коллектора замыкается на землю через эмиттер, и напряжение на коллекторе падает.

    Практически наблюдается, что хотя стабилитрон ниже 8.25 В не будет проводить, но все же есть некоторый ток (в микроамперах), который течет от его катода к аноду, этот ток является током утечки стабилитрона.

    Рис. 4. Принципиальная схема, показывающая секцию стабилитрона устройства защиты от перезарядки аккумулятора

    Как правило, когда ток на базе транзистора начинает увеличиваться, он действует как переменное сопротивление, значение этого сопротивления начинает уменьшаться по мере увеличения тока. С учетом транзистора BC547 напряжение между базой и эмиттером находится в пределах 0.65 В до 0,7 В, то транзистор будет действовать как короткое замыкание. Транзистор (BC457) имеет минимальное усиление 110, поэтому база транзистора требует очень меньшего тока для проводимости. Таким образом, транзистор Q1 будет усиливать микроамперный ток утечки в миллиамперах, и ток в миллиамперах начнет течь от коллектора к эмиттеру (как показано на рисунке ниже). Таким образом, ток утечки из стабилитрона также включает транзистор Q1. Но в этом состоянии Q1 не полностью включен, так как база-эмиттер до сих пор не достигает 0.65 В.

    Рис. 5: Принципиальная схема, показывающая работу переключателя High Side в устройстве защиты от перезарядки аккумулятора

    Коллектор транзистора Q1 обеспечит заземление реле (RL1), чтобы реле могло быть активировано. Но в этом случае, поскольку Q1 не полностью включен, будет некоторое падение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора Q1. Следовательно, в этом случае реле не сработает, а аккумулятор останется в состоянии зарядки через зарядное устройство. Выходной светодиод также остается в выключенном состоянии (как показано на рисунке ниже).

    Рис. 6: Принципиальная схема, показывающая практичный переключатель верхней стороны, работающий в устройстве защиты от перезарядки аккумулятора

    Другим случаем может быть, когда напряжение на клеммах батареи может быть ниже 8,37 В. Когда напряжение батареи станет выше 8,37 В, диод D1 начнет открываться, а стабилитрон выйдет из строя. Таким образом, в этом состоянии стабилитрон позволяет току течь от его катода к анодным клеммам (как показано на рисунке ниже).

    Рис. 7. Принципиальная схема, показывающая работу стабилитрона в устройстве защиты от перезарядки аккумулятора

    Поскольку база транзистора Q1 подключена к аноду стабилитрона (как показано на рисунке ниже).Таким образом, транзистор Q1 начнет проводить и действовать как короткое замыкание. Следовательно, весь ток коллектора Q1 получит короткий путь и начнет течь от коллектора Q1 к его эмиттеру и, наконец, к земле.

    Рис. 8: Принципиальная схема, показывающая работу реле при защите от перезаряда аккумулятора

    Таким образом, разница напряжений между коллектором и эмиттером равна нулю, так как весь ток стекает на землю. Это активирует реле. Следовательно, зарядное устройство, которое находится на NC (нормально замкнутом) контакте, отключится от аккумулятора.Светодиод на NO (нормально разомкнутом) контакте реле загорается и указывает на перезарядку аккумулятора.

    Рис. 9: Принципиальная схема, показывающая полную работу защиты от перезарядки аккумулятора

    Использование последовательного сопротивления (R1) со стабилитроном и другими компонентами

    Для стабилитрона требуется последовательное сопротивление, которое ограничивает протекание через него тока выше его номинального тока, это предотвратит перегрев стабилитрона.С помощью последовательного сопротивления стабилитрон также может обеспечить регулируемое напряжение на выходе. Сопротивление R2 подключено к коллектору транзистора Q1, а сопротивление R3 подключено к светодиоду. Целью этих сопротивлений является ограничение тока от транзистора и светодиода. Это предотвратит любые повреждения компонентов.

    Выбор последовательного сопротивления стабилитрона (R1)

    В этом проекте используется стабилитрон с номинальным напряжением 6,8 В. Когда напряжение превысит 8.4 В, то схема отключит аккумулятор от зарядного устройства. Хотя увеличение напряжения очень мало, но на всякий случай максимальное отсечное напряжение можно принять равным 8,5 В. Последовательное сопротивление стабилитрона можно рассчитать по следующему уравнению –

    .

    R1 = (Вс-Вз)/Из

    Где Vs = максимальное напряжение питания

    Vz = (Общее напряжение на стабилитроне (D2) + диод 1N4007 (D1) + падение на сопротивлении стабилитрона (R1) + транзистор (Q1))

    Iz = ток Зенера

    Для расчета значения сопротивления R1 ток Зенера можно рассчитать следующим методом –

    Максимальная рассеиваемая мощность стабилитрона, Pz = 250 мВ

    Vз =8.4 В

     Максимальный ток Зенера, Iz можно рассчитать следующим образом

    Пз = Вз * Из

    Из=Пз/Вз

    Iz = 0,25/8,4 В

    Iz = 29 мА (прибл.)

     Теперь по приведенному выше уравнению сопротивление можно рассчитать как

    Vs = 8,5 В

    R1 = (Вс-Вз)/Из

    R1 = (8,5-8,4)/0,029

    R1 = 3,5 Ом (прибл.)

    Но в эксперименте сопротивление R1 взято 5 Ом просто на всякий случай. Выбор последовательного сопротивления стабилитрона должен быть выбран с умом, чтобы он не позволял току превышать номинал стабилитрона.Поскольку больший ток навсегда повредит стабилитрон.

    Различные показания напряжения, снятые с цепи, сведены в следующую таблицу –

    Рис. 10: Таблица, в которой перечислены различные показания напряжения, взятые из цепи

    Проверка практического значения напряжения отключения может быть определена по падению напряжения на других компонентах с использованием следующего уравнения –

    Практические наблюдения, Vcut = падение напряжения на стабилитроне (D2) + падение напряжения на транзисторе (Q1) (Vbe) + падение напряжения на последовательном сопротивлении (R1) + падение напряжения на диоде (D1)

    В приведенном выше уравнении при добавлении диода (D1) также падает падение, которого нет в теоретических наблюдениях

    Практическое наблюдение, Vcut= 6.8 + 0,68  + 0,2 + 0,69

    Практические наблюдения, Vcut= 8,37 В

    Из приведенного выше практического наблюдения можно сделать вывод, что практическое напряжение, при котором батарея отключается от зарядного устройства, составляет 8,37 В. Таким образом, батарея отключается, когда напряжение каждой литий-ионной батареи составляет примерно 4,2 В. .

    Использование диода (D3)

    Поскольку внутри реле есть катушка индуктивности, эта катушка накапливает некоторый заряд, когда реле активируется или подается питание.Когда реле обесточивается, полярность реле меняется на противоположную, и из катушки потечет обратный ток, что может повредить цепь. Поэтому в реле используется диод (D3) для защиты цепи от обратного тока, когда реле обесточено. Этот диод известен как обратный диод или диод свободного хода. Катушка индуктивности будет разряжаться через этот диод, и это защитит другие схемы от обратного тока.

    Важно, чтобы номинальное напряжение реле было меньше напряжения отключения батареи.Например, если в схеме используется реле на 9В, то оно никогда не запитается при 8,4В. Поэтому в схеме используется реле на 5В.

    Принципиальные схемы



    В рубрике: Electronic Projects

     


    Цепь зарядного устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов — различные стратегии зарядки

    Схема зарядного устройства свинцово-кислотного аккумулятора является ценным источником питания для большинства систем, и вы найдете его в аккумуляторе мотоцикла. Кроме того, это упрощенная схема, которая облегчает зарядку обычных 12-вольтовых аккумуляторов SLA.

    Следовательно, это необходимо для зарядки систем резервного питания. Различные производители аккумуляторов предлагают различные методы зарядки. Однако суть в том, что основной системой является схема зарядного устройства свинцово-кислотного аккумулятора.

    Ознакомьтесь с подробной презентацией схемы для дальнейшего понимания.

    Что такое схема зарядного устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов?

    Рис. 1: Замена автомобильного аккумулятора

    Схема зарядного устройства свинцово-кислотных аккумуляторов используется для зарядки стандартных систем резервного питания.Для такой батареи потребуется источник питания с ограничением по току, который поддерживает постоянное напряжение на своих клеммах, и вы должны подавать на него правильный ток. Подача такого тока с требуемой скоростью — вот где эта схема пригодится. Он обеспечит достаточный заряд аккумулятора и отключится, когда он будет завершен.

    Важные параметры, которые следует учитывать при создании схемы

    Рисунок 2: Механик меняет свинцово-кислотную батарею 12 В

    На всех аккумуляторах указано напряжение, указанное на аккумуляторе, и оно зависит от размера аккумулятора.Следовательно, чтобы сохранить батарею в рабочем состоянии, убедитесь, что вы подаете фактическое напряжение батареи.

    В противном случае вам не избежать выхода из строя аккумулятора.

    Также обратите внимание, что для всех аккумуляторных технологий существуют важные параметры, которые следует учитывать. Каждое зарядное устройство должно соответствовать каждому из следующих требований: 

    • Поскольку нерегулируемый блок питания портит аккумулятор, зарядное устройство должно обеспечивать постоянный ток. Если ток уменьшится, батарея будет недозаряжена.
    • Он должен обеспечивать уровень напряжения батареи не менее чем на 17 % больше, чем указанное напряжение батареи.
    • Хотя это и не является обязательным требованием, он должен иметь подзаряд, а его суть заключается в предотвращении саморазряда аккумулятора.
    • Он должен снижать текущий уровень, когда батарея достигает порогового уровня.

    Компоненты цепи зарядного устройства свинцово-кислотного аккумулятора

    Принципиальная схема

    Вот полная схема процесса зарядки аккумулятора.

    Рисунок 3: Цепь зарядного устройства свинцово-кислотного аккумулятора

    Компоненты

    Для сборки систем заряда резервных батарей вам потребуются следующие детали: 

    • Мостовой выпрямитель: преобразует входной переменный ток в постоянный.Следовательно, очень важно обеспечить правильный тип тока.
    • Резисторы: помогают контролировать текущие уровни.
    • Два диода — стабилитрон и 1N4007: они будут полезны, когда цепь достигнет напряжения срабатывания.
    • Зеленый светодиод или любой светодиодный дисплей.
    • Потенциометр: показывает разность потенциалов цепи.
    • Реле 12 В: поддерживает работу цепи даже при отключении питания.
    • Микросхема LM 317: облегчает поддержание постоянного напряжения.Следовательно, это важно для увеличения срока службы батареи.
    • Регулятор напряжения A 7815: Это один из распространенных типов регуляторов напряжения. Он выдает постоянное напряжение 15В.

    Калибровка схемы

    Прежде чем объяснять процесс зарядки аккумулятора, давайте сначала посмотрим, как откалибровать схему. Для этого процесса вам потребуется настольный источник питания.

    Рисунок 4: Свинцово-кислотный аккумулятор с логотипом производителя

    Во время калибровки убедитесь, что источник питания постоянного тока имеет значение 14.5В. Подключите питание к положительным и отрицательным клеммам цепи. Установите перемычку в режим калибровки и поворачивайте ручку потенциометра, пока ваш светодиод не станет красным. Как только вы достигнете этого уровня, отключите источник питания и установите перемычку в рабочий режим. Теперь ваша схема готова к использованию, и вы можете подключить ее к источнику питания переменного или постоянного тока.

    Также обратите внимание на следующее: 

    1. Мы установили источник питания на 14,5 В, что является точкой срабатывания цепи.Когда вы установите схему на эту точку, вы достигнете примерно 75% процента заряда.
    2. Вы можете повысить процент заряда до более высокого значения, например до 100%. Однако для этого вам потребуется исключить регулятор напряжения. Он установит напряжение срабатывания примерно на 16 В. Тем не менее, избегайте такой настройки, так как она подает на батарею около 18 В.

    Рис. 5. Проверка работоспособности свинцово-кислотного аккумулятора

    Описание схемы

    Обратите внимание на следующее для этой цепи: 

    • Вы подключите напряжение постоянного тока к входу напряжения регулятора напряжения.Блок питания будет заряжать аккумулятор через резистор и реле.
    • Зенеровский диод становится активным, когда цепь достигает напряжения срабатывания. Цель состоит в том, чтобы убедиться, что транзистор имеет достаточное базовое напряжение.
    • Результатом описанного выше процесса является активация транзистора. Следовательно, он получит высокую производительность. Также сигнал подскажет, что реле включится, что отключит аккумулятор.

    Различные способы зарядки с помощью схемы зарядного устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов

    Вы можете использовать различные способы зарядки цепи свинцово-кислотного аккумулятора.Ниже мы подробно рассмотрим каждый из них.

    Использование одного операционного усилителя

    Рисунок 6: Промышленные свинцово-кислотные аккумуляторы

    Вот простые шаги, чтобы понять работу этой схемы. Сначала вы настроите систему, выполнив три простых шага. Например, фаза питания. На этом этапе вам понадобится сеть мостового выпрямителя и трансформатор.

    Во время настройки можно игнорировать установку накопительного конденсатора последовательно с мостовым выпрямителем.Тем не менее, чтобы улучшить выход постоянного тока, рассмотрите возможность его ввода. Для этого лучше всего подойдет конденсатор 1000 мкФ/25 В.

    Также не забудьте подключить выход системы к аккумулятору, который вы хотите зарядить.

    Далее необходимо подключить компаратор напряжения 741 IC, суть его заключается в определении напряжения аккумулятора в процессе заряда. Подключите эту микросхему к аккумулятору, но не забудьте использовать предустановку 10K в соединении.

    Предустановка будет полезна для облегчения возврата микросхемы в исходное положение, когда батарея полностью разрядится.

    Было бы полезно, если бы вы также подключили микросхему к сети делителя напряжения. Компоненты этой сети будут включать стабилитрон на 6 В и резистор на 10 кОм.

    Также подключите выход микросхемы к каскаду драйвера реле. На этом этапе вам понадобится транзистор для управления схемой.

    Вот что происходит при подключении цепи:  При нажатии переключателя это облегчает обход реле. Следовательно, курс продолжается, хотя и ненадолго.

    Затем микросхема определит напряжение батареи. Поскольку уровни низкие, микросхема предложит создать общий логический выход. В результате реле и транзистор включатся. Роль реле здесь состоит в том, чтобы удерживать эту мощность, чтобы цепь оставалась работоспособной, даже если переключатель выключен. Таким образом, аккумулятор начнет заряжаться.

    Когда уровень заряда приближается к 14В, микросхема снова определяет это. Соответственно, он переключается на высокий логический выход. В ответ транзистор выключит реле.В этот момент цепь отключится, и она останется выключенной, пока вы снова не включите ее, так как она находится на максимальной зарядной емкости.

    Зарядное устройство 12 В, 24 В / 20 А с двумя операционными усилителями

    Рисунок 8: Проверка уровней напряжения свинцово-кислотной батареи

    Вот второй вариант. Он будет работать по тому же принципу, что и первый.

    При отсутствии батареи цепь будет выключена. Реле во время этой фазы отключает соединение.

    Теперь рассмотрим случай, когда вы подключаете незаряженную батарею к цепи. Цепь включится. Далее микросхема обнаружит низкий потенциал и предложит начать процесс зарядки.

    Однако обратите внимание, что в этой схеме два операционных усилителя работают в тандеме. Они облегчают процесс гистерезиса во время зарядки, и оба также работают, чтобы обратить процесс гистерезиса, когда уровень заряда батареи падает до другого низкого уровня.

    С использованием микросхемы 7815

    Рисунок 9: Несколько ICS

    Аккумулятор можно заряжать без использования реле или микросхемы.Для этого вам понадобится схема эмиттерного повторителя. Это означает, что эмиттер разрешает работу транзистора только в том случае, если его потенциал ниже потенциала базы. Действие произойдет, когда потенциал эмиттера упадет примерно на 0,7 В.

    Использование микросхемы IC 7815 заключается в обеспечении регулируемого напряжения 15 В. В результате разность потенциалов будет составлять разницу между 15В и 0,7В. Следовательно, 15 В – 0,7 В равно 14,3 В. Следовательно, 14,3 В — это порог, при котором аккумулятор отключается и прекращает зарядку.

    Цепь зарядного устройства свинцово-кислотного аккумулятора 12 В 100 Ач

    Также можно создать эту схему с помощью ИМС 78х22А. Тем не менее, было бы полезно внимательно следить за напряжением системы, прежде чем подключать ее к аккумулятору. Цель состоит в том, чтобы гарантировать совместимость.

    При подключении потребуется несколько диодов. Четыре из них могут быть 1N4007. Кроме того, убедитесь, что остальные имеют ток в десять ампер и выше. Этого можно добиться, подключив диоды типа 6A4.

    Так же в этой схеме установка радиатора обязательна для эффективного отвода тепла, а он облегчит эффективную работу конечно.

    Цепь зарядного устройства свинцово-кислотной батареи IC 555

    Рисунок 10: Автомобильный аккумулятор

    Наконец, эта форма схемы поможет вам зарядить аккумулятор любого размера. Вы можете подключить его двумя основными способами, включая следующие: 

    .
    Использование IC 555 в качестве контроллера IC

    В этой схеме ваш IC 555 будет работать как компаратор, облегчая сравнение условий заряда батареи. Источник питания также не является сложным, и все, что вам нужно, это мостовая сеть.Кроме того, при выборе номинала диода учитывайте ток заряда аккумулятора.

    Всегда следите за тем, чтобы номинал диода в два раза превышал ток заряда аккумулятора. Кроме того, вы должны обеспечить, чтобы номинальная мощность аккумулятора в ампер-часах в десять раз превышала ток зарядки.

    IC 555 Зарядка батареи в зависимости от тока

    Рисунок 11: Автомобильный аккумулятор 12 В

    Подключите эту цепь в качестве системы фиксации сброса. Когда вы впервые подаете питание на систему, она сначала не запустится, и в этот момент она отключит контакт реле.Также обратите внимание, что батарея в данном случае загружена.

    Далее при включении реле оно будет подсказывать переключение цепи. В результате будет течь ток. Как и на других курсах, реле будет изменять коэффициент усиления в зависимости от ветра.

    Заключение

    Цепь зарядного устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов является одной из основных электронных систем, и если бы она у вас была, вы могли бы помочь в зарядке аккумуляторных систем всех свинцовых аккумуляторов. Таким образом, мы предоставили вам всю важную информацию для полного понимания принципов его работы.

    Мы ваш надежный сайт для получения информации об электронных компонентах. Обращайтесь к нам в любое время, когда у вас есть вопросы, и мы ответим мгновенно.

    Как сделать схему зарядного устройства суперконденсатора

    Термин Суперконденсаторы и его возможное использование в электромобилях, смартфонах и устройствах IoT широко рассматриваются в последнее время, но сама идея суперконденсатора восходит к 1957 году, когда она была компания General Electric впервые провела эксперимент по увеличению емкости своих конденсаторов.За прошедшие годы технология суперконденсаторов значительно улучшилась, и сегодня они используются в качестве резервных батарей, блоков солнечной энергии и других приложений, где требуется кратковременное повышение мощности. Многие ошибочно считают суперконденсаторы заменой батареи в долгосрочной перспективе, но, по крайней мере, с сегодняшними технологиями суперконденсаторы — это не что иное, как конденсаторы с высокой зарядной емкостью, вы можете узнать больше о суперконденсаторах из наших предыдущих статей.

    В этой статье мы узнаем , как безопасно заряжать такие суперконденсаторы, разработав простую схему зарядного устройства , а затем используем ее для зарядки нашего суперконденсатора, чтобы проверить, насколько хорошо он удерживает энергию.Подобно аккумуляторным элементам, суперконденсатор также может быть объединен в блоки питания конденсаторов, подход к зарядке банка питания конденсаторов отличается и выходит за рамки этой статьи. Здесь будет использоваться простой и общедоступный монетный суперконденсатор 5,5 В 1F, который выглядит как монета. Мы узнаем , как заряжать суперконденсатор монетного типа и использовать его в подходящих приложениях .

     

    Зарядка суперконденсатора

    Сравнивая суперконденсатор с батареей, суперконденсаторы имеют низкую плотность заряда и худшие характеристики саморазряда , но все же с точки зрения времени зарядки, срока годности и цикла зарядки суперконденсаторы превосходят аккумуляторы.В зависимости от доступного зарядного тока суперконденсаторы могут быть заряжены менее чем за минуту, а при правильном обращении могут прослужить более десяти лет.

    По сравнению с батареями суперконденсаторы имеют очень низкое значение ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), что позволяет более высокому значению тока протекать через конденсатор, что позволяет ему быстрее заряжаться или разряжаться большим током. Но из-за этой способности работать с большим током суперконденсатор должен безопасно заряжаться и разряжаться, чтобы предотвратить тепловой разгон.Когда дело доходит до зарядки суперконденсатора, есть два золотых правила: конденсатор должен заряжаться с соблюдением правильной полярности и напряжением, не превышающим 90% от его общего напряжения емкости.

    Суперконденсаторы

    , представленные сегодня на рынке, обычно рассчитаны на 2,5 В, 2,7 В или 5,5 В. Точно так же, как литиевый элемент, эти конденсаторы должны быть соединены последовательно и параллельно для формирования высоковольтных аккумуляторных батарей. В отличие от батарей, конденсатор при последовательном соединении будет обратно суммировать свое общее номинальное напряжение, что приводит к необходимости добавлять больше конденсаторов для формирования батарейных блоков достойной стоимости.В нашем случае у нас есть конденсатор 5,5 В 1F, поэтому напряжение зарядки должно составлять 90% от 5,5, что составляет где-то около 4,95 В.

     

    Энергия, хранящаяся в суперконденсаторе

    При использовании конденсаторов в качестве элементов накопления энергии для питания наших устройств важно определить энергию, хранящуюся в конденсаторе, чтобы предсказать, как долго устройство может быть запитано. Формулы для расчета энергии, хранящейся в конденсаторе, могут быть даны как E=1/2CV 2 . Итак, в нашем случае для 5.Конденсатор 5V 1F при полной зарядке запасенной энергии составит

      Е = (1/2)* 1 * 5,5  2  
      E= 15 Дж  

     

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

      Энергия = 2,5 х (10/60*60)
    Энергия = 0,00694 ватт-час или 25 джоулей  

     

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

     

    Определение полярности суперконденсатора

    Когда дело доходит до конденсаторов и батарей, мы должны быть очень осторожны с их полярностью.Конденсатор с обратной полярностью, скорее всего, нагреется и расплавится, а иногда и в худшем случае взорвется. Конденсатор, который у нас есть, представляет собой монету, полярность которого указана маленькой белой стрелкой, как показано ниже.

     

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

    Основываясь на номинальном токе RPS, вы можете заметить, что конденсатор заряжается в течение нескольких секунд, и как только он достигает 5,5 В, он перестает потреблять ток. Этот полностью заряженный конденсатор теперь можно использовать в соответствующем приложении, прежде чем он саморазрядится.

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

     

    Необходимые материалы
    • Адаптер 12 В
    • ИС регулятора напряжения LM317
    • ЛМ311
    • ИРФЗ44Н
    • BC557 PNP-транзистор
    • Светодиод
    • Резистор
    • Конденсатор

     

    Принципиальная схема

    Полная принципиальная схема для этой цепи зарядного устройства суперконденсатора приведена ниже.Схема была нарисована с помощью программного обеспечения Proteus, ее моделирование будет показано позже.

     

    Схема питается от адаптера 12В; Затем мы используем LM317 для регулирования 5,5 В для зарядки нашего конденсатора. Но эти 5,5 В будут подаваться на конденсатор через полевой МОП-транзистор, действующий как переключатель. Этот переключатель закроется только в том случае, если напряжение конденсатора меньше 4,86 ​​В, так как конденсатор заряжается, а напряжение увеличивается, переключатель размыкается и предотвращает дальнейший заряд батареи.Это сравнение напряжения выполняется с использованием операционного усилителя, и мы также используем PNP-транзистор BC557 для свечения светодиода, когда процесс зарядки завершен. Принципиальная схема, показанная выше, разбита на сегменты ниже для пояснения.

     

    Регулятор напряжения LM317:

     

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

     

    Компаратор операционных усилителей:

     

    Мы использовали микросхему компаратора LM311 для сравнения значения напряжения суперконденсатора с фиксированным напряжением. Это фиксированное напряжение подается на контакт № 2 с помощью схемы делителя напряжения. Резисторы 2.2k и 1.5k понижают напряжение 4.86V из 12V. Это 4,86 ​​В сравнивается с опорным напряжением (напряжением конденсатора), которое подключено к контакту 3. Когда опорное напряжение меньше 4,86 ​​В, выходной контакт 7 становится высоким с 12 В с подтягивающим резистором 10 кОм. Затем это напряжение будет использоваться для управления МОП-транзистором.

     

    МОП-транзистор и BC557:

     

    IRFZ44N MOSFET используется для подключения суперконденсатора к зарядному напряжению на основе сигнала от операционного усилителя.Когда операционный усилитель становится высоким, он выводит 12 В на контакт 7, который включает MOSFET через его базовый контакт, аналогично, когда операционный усилитель становится низким (0 В), MOSFET будет открыт. У нас также есть PNP-транзистор BC557 , который включает светодиод, когда MOSFET выключен, указывая на то, что напряжение на конденсаторе превышает 4,8 В.

     

    Моделирование схемы зарядного устройства суперконденсатора

    Для имитации схемы я заменил батарею переменным резистором, чтобы обеспечить переменное напряжение на контакте 3 операционного усилителя.Суперконденсатор заменен светодиодом, чтобы показать, включен он или нет. Результат моделирования можно найти ниже.

     

    Как вы можете видеть при использовании пробников напряжения, когда напряжение на инвертирующем контакте ниже, чем на неинвертирующем контакте, операционный усилитель становится высоким с 12 В на контакте 7, который включает MOSFET и, таким образом, заряжает конденсатор (желтый светодиод). Эти 12 В также запускают транзистор BC557, чтобы выключить зеленый светодиод. Когда напряжение конденсатора (потенциометра) увеличится, загорится зеленый светодиод, поскольку операционный усилитель будет выдавать 0 В, как показано выше.

     

    Зарядное устройство суперконденсатора на оборудовании

    Схема довольно проста и может быть построена на макетной плате, но я решил использовать плату Perf, чтобы в будущем я мог повторно использовать схему при каждой попытке зарядить мой суперконденсатор. Я также намереваюсь использовать его вместе с солнечной панелью для портативных проектов, поэтому попытался сделать его как можно меньше и жестче. Моя полная схема после пайки на пунктирной плате показана ниже .

     

    Две женские палочки берга можно постучать с помощью булавок из кожи крокодила, чтобы зарядить конденсатор.Желтый светодиод указывает на питание модуля, а синий светодиод указывает на состояние зарядки . После завершения процесса зарядки светодиод загорится, в противном случае он останется выключенным. Как только схема будет готова, просто подключите конденсатор, и вы должны увидеть, как синий светодиод погаснет, а через некоторое время он снова станет высоким, указывая на то, что процесс зарядки завершен. Вы можете увидеть плату в состоянии зарядки и в заряженном состоянии ниже.

     

     

    Полную работу можно найти в видео, указанном внизу этой страницы, если у вас есть какие-либо проблемы с его работой, отправьте их в разделе комментариев или используйте наши форумы для других технических вопросов.

     

    Усовершенствования конструкции

    Схема, представленная здесь, является грубой и работает по своему назначению; здесь обсуждаются несколько обязательных улучшений, которые я заметил после сборки. BC557 нагревается из-за 12 В на его базе и эмиттере, поэтому вместо BC557 следует использовать высоковольтный диод.

    Во-вторых, при зарядке конденсаторов компаратор напряжения измеряет изменение напряжения, но когда MOSFET отключается после зарядки, операционный усилитель определяет низкий коэффициент усиления по напряжению и снова включает полевой транзистор, этот процесс повторяется несколько раз, прежде чем операционный усилитель полностью выключится. .Запирающая схема на выходе операционного усилителя решит проблему.

    Простое зарядное устройство с автоматическим отключением

    Давайте спроектируем зарядное устройство, используя микросхему таймера 555 и некоторое простое оборудование. Если мы хотим, чтобы зарядное устройство всегда было подключено и использовало систему во время зарядки, эта схема будет иметь жизненно важное значение. Чтобы эта схема была простой, давайте выберем адаптер переменного тока в постоянный, доступный в домашнем хозяйстве. Я использую адаптер ТВ-карты, обеспечивающий 5,25 вольт постоянного тока, и я буду использовать литий-ионный аккумулятор сотового телефона на 3,7 вольта.

    Прежде всего, нам нужно спроектировать источник постоянного тока. Это просто сделать с транзистором pnp и резистором.

    Здесь ток ограничен резистором R1-6,8 Ом. Для получения постоянного тока необходимо постоянное напряжение, которое обеспечивается разностью напряжений на трех диодах и переходе эмиттер-база (скажем, 3 х 0,7 – 0,7 = 1,4 В).

    Итак, Ток через резистор равен,

    1,4/6,8 = 205,88 мА

    Теперь нам нужен пусковой механизм для автоматического выключения или включения транзистора pnp.

    Теперь мы включаем npn-транзистор, который может отключать или включать Q1, а другой конец R3 подключается к выводу № 3 микросхемы таймера 555. Разработаем схему управления.

    Теперь у нас есть 2 компаратора и триггер, которые очень важны для этой конструкции. Сначала подключите контакты 8 и 4 к положительной клемме питания. Затем инвертирующий вход Q1 устанавливается на (2 х 5,6/3 =) 3,73 В (прибл.), а неинвертирующий вход Q2 устанавливается на (5,6/3 =) 1,867 В (прибл.). Пусть решает, когда начать зарядку аккумулятора и когда прекратить зарядку.Для батареи сотового телефона мы можем прекратить зарядку, когда она зарядится примерно до 3,7 В, и мы будем считать эти 3,69 В для переключения выхода и пусть 2,9 В будет нижним пределом, после которого батарея начнет заряжаться автоматически. Давайте сделаем простой делитель напряжения для получения верхнего порога и нижнего порогового напряжения. Для более низкого порогового напряжения, когда напряжение батареи становится 2,9 Вольт, нам нужно 1,867 Вольт на контакте №. 2, а для верхнего порогового напряжения нам нужно 3,73 вольта на контакте №. 6. Но это невозможно, так как максимальное напряжение, которое может обеспечить батарея, равно 3.7 В. Так что приходится менять напряжение питания. Мы можем легко использовать стабилитрон или регулятор IC, чтобы сделать напряжение питания 5 вольт.

    Для блока питания 5 вольт у нас есть

    UTP = 2 х 5/3 = 3,33 В (прибл.)

    LTP = 5/3 = 1,667 В (прибл.)

    теперь можно получить 3,33 вольта на контакте №. 6 и 1,667 В на контакте №. 2.

    Для UTP имеем,

    Выбрав b = 1k и b = 10k получим приблизительное значение 3.335 вольт.

    Для LTP имеем,

    Выбрав y = 47K и x = 56k получим приблизительное значение 3.066 вольт.

    Теперь цепь управления может быть включена в предыдущую цепь.

    Вот примерный макет платы Vero.

    Теперь взгляните на другую схему, чтобы было понятно, как модифицировать эту схему для другого типа батареи с другим напряжением. давайте выберем свинцово-кислотную батарею на 6 вольт.

    Вместо R4 и R5 можно использовать переменный резистор, а также вместо R2 и R1 другой.Чтобы зарядить более одной батареи от этой цепи, используйте следующую схему:

    Защита от обратного напряжения для зарядных устройств

    Существует несколько хорошо известных методов обработки реверсивного напряжения источника. Наиболее очевидным является диод от источника к нагрузке, но у него есть недостаток в дополнительной рассеиваемой мощности из-за прямого напряжения диода. Каким бы элегантным он ни был, диод не будет работать в портативных или резервных приложениях, поскольку батарея должна потреблять ток при зарядке и отдавать ток, когда нет.

    Другой подход заключается в использовании одной из схем MOSFET, показанных на рис. 1 .


    Рис. 1
    Обычная защита от обратного хода со стороны нагрузки

    Для цепей со стороны нагрузки этот подход лучше, чем диод, поскольку напряжение источника (батареи) усиливает МОП-транзистор, обеспечивая меньшее падение напряжения и более высокую проводимость. Версия схемы NMOS предпочтительнее версии PMOS из-за более высокой проводимости, более низкой стоимости и большей доступности дискретных транзисторов NMOS.В обеих схемах полевой МОП-транзистор открыт, когда напряжение батареи положительное, и отключается, когда напряжение батареи меняется на противоположное. Физический «сток» МОП-транзистора становится источником электричества, поскольку он имеет более высокий потенциал в версии PMOS и более низкий потенциал в версии NMOS. Поскольку МОП-транзисторы электрически симметричны в области триода, они будут одинаково хорошо проводить ток в обоих направлениях. При таком подходе максимальный номинал VGS и VDS транзистора должен быть больше, чем напряжение батареи.

    К сожалению, этот подход действителен только для цепей со стороны нагрузки и не работает с цепями, которые могут заряжать аккумулятор. Зарядное устройство будет производить питание, повторно включив полевой МОП-транзистор и восстановив соединение с перевернутой батареей. Пример использования версии NMOS показан на рис. 2 , где батарея показана в состоянии неисправности.


    Рисунок 2 Цепь защиты со стороны нагрузки с зарядным устройством

    Когда батарея подключена, а зарядное устройство батареи неактивно, нагрузка и зарядное устройство батареи безопасно отсоединяются от перевернутой батареи.Однако, если зарядное устройство становится активным, например, если подключен входной разъем питания, то зарядное устройство создает напряжение от затвора к истоку NMOS, усиливая его, что приводит к проводимости. Это лучше видно на Рис. 3 .

    Рис. 3

    Нагрузка и зарядное устройство изолированы от обратного напряжения, но защитный полевой МОП-транзистор теперь рассеивает чрезвычайно большую мощность.В этом сценарии зарядное устройство становится разрядником аккумулятора. Схема придет в равновесие, когда зарядное устройство батареи создаст достаточную поддержку затвора для полевого МОП-транзистора, чтобы поглотить ток, подаваемый зарядным устройством. Например, если VTH мощного полевого МОП-транзистора составляет около 2 В, а зарядное устройство может отдавать ток на уровне 2 В, то выходное напряжение зарядного устройства установится на уровне 2 В, а сток МОП-транзистора составит 2 В плюс напряжение батареи. Рассеиваемая мощность МОП-транзистора составляет ICHARGE • (VTH + VBAT), нагревая МОП-транзистор до тех пор, пока он не потечет с печатной платы.Версия этой схемы на PMOS постигла та же участь.

    Ниже представлены две альтернативы предыдущему подходу, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.

    N-канальный полевой МОП-транзистор

    В первом подходе используется блокирующее устройство NMOS, как показано на рис. 4 .


    Рисунок 4 Возможная обратная цепь аккумуляторной батареи

    Алгоритм этой схемы заключается в том, что блокирующий MOSFET должен быть отключен, если напряжение батареи превышает выходное напряжение зарядного устройства.В этой схеме MN1 подключается к нижней стороне соединения между зарядным устройством/нагрузкой и клеммами аккумулятора, как в подходе NMOS, описанном выше.

    Однако транзисторы MP1 и Q1 теперь обеспечивают схему обнаружения, которая отключает MN1, если батарея перевернута. Аккумулятор, подключенный в обратном направлении, поднимет исток МР1 над своим затвором, который подключен к положительной клемме зарядного устройства. Затем сток MP1, в свою очередь, подает ток на базу Q1 через R1. Затем Q1 шунтирует затвор MN1 на землю, предотвращая протекание зарядного тока в MN1.R1 управляет током базы Q1 во время обратного обнаружения, а R2 обеспечивает отвод тока базы Q1 в нормальном режиме. R3 дает Q1 право заземлить вентиль MN1. Делитель напряжения R3/R4 ограничивает напряжение на затворе MN1, чтобы напряжение затвора не падало так сильно во время горячей замены батареи.

    Наихудший случай, когда зарядное устройство батареи уже активно, обеспечивая постоянный уровень напряжения, когда подключена перевернутая батарея. В этом случае MN1 необходимо отключить как можно быстрее, чтобы ограничить время, в течение которого рассеивается большая мощность.Эта версия схемы с R3 и R4 лучше всего подходит для 12-вольтовых свинцово-кислотных приложений, но R4 можно исключить в приложениях с более низким напряжением, таких как 1- и 2-элементные литий-ионные продукты. Конденсатор C1 обеспечивает сверхбыстрый зарядный насос, приводящий в движение затвор MN1 во время обратного подключения батареи. C1 особенно полезен для наихудшего сценария, когда зарядное устройство уже включено, когда происходит обратное подключение батареи.

    Недостатком этой схемы является необходимость дополнительных компонентов и то, что делитель R3/R4 создает небольшую, но непрерывную нагрузку на батарею.

    Большинство этих компонентов крошечные. MP1 и Q1 не являются силовыми устройствами и обычно их можно найти в небольших корпусах, таких как SOT23-3, SC70-3 или даже меньше. MN1 должен быть очень проводящим, так как это проходное устройство, но не обязательно, чтобы он был физически большим. Поскольку он работает в глубоком триоде с большим усилением затвора, его рассеиваемая мощность будет низкой даже для устройства со средней проводимостью. Например, транзисторы менее 100 мОм часто можно найти и в SOT23-3.

    Недостатком транзистора с малым проходом, однако, является то, что дополнительный импеданс, включенный последовательно с зарядным устройством, увеличивает время зарядки во время фазы зарядки постоянным напряжением.Например, если батарея и ее кабели имеют эквивалентное последовательное сопротивление 100 мОм и используется блокирующий транзистор 100 мОм, время зарядки в фазе зарядки постоянным напряжением удвоится.

    Схема обнаружения и отключения MP1 и Q1 не особенно быстро отключает MN1, да и не нужно. Несмотря на то, что в MN1 наблюдается большое рассеивание мощности при обратном подключении батареи, схема выключения просто должна отключить MN1 «в конце концов». Необходимо отключить MN1 до того, как MN1 нагреется настолько, что может быть поврежден.Время отключения в десятки микросекунд, вероятно, нормально. С другой стороны, отключение MN1 до того, как перевернутая батарея получит возможность отключить зарядное устройство и отрицательное напряжение нагрузки, имеет решающее значение, поэтому требуется C1. По сути, эта схема имеет путь отключения как переменного, так и постоянного тока.

    Эта схема была протестирована со свинцово-кислотным аккумулятором и зарядным устройством LTC4015. На рис. 5 показано зарядное устройство в выключенном состоянии, когда происходит горячее подключение обратной батареи. На зарядное устройство и нагрузку не передается обратное напряжение.


    Рисунок 5 Схема защиты NMOS при выключенном зарядном устройстве

    Обратите внимание, что для MN1 требуется номинал VDS, равный напряжению батареи, и номинал VGS, равный половине напряжения батареи. Для MP1 требуется рейтинг VDS и VGS, равный напряжению батареи.

    На Рисунке 6 показан более тяжелый случай, когда зарядное устройство включено и работает, когда происходит горячее подключение обратной батареи. Обратное соединение снижает напряжение на стороне зарядного устройства до тех пор, пока цепи обнаружения и защиты не отключат его, позволяя зарядному устройству безопасно вернуться к уровню постоянного напряжения.Динамика будет варьироваться в зависимости от приложения, и емкость зарядного устройства будет играть ключевую роль в результате. В этом тесте зарядное устройство имело как керамический конденсатор с высокой добротностью, так и полимерный конденсатор с более низкой добротностью.


    Рис. 6 Схема защиты
    NMOS при работающем зарядном устройстве В любом случае рекомендуется использовать алюминиево-полимерные и алюминиево-электролитические конденсаторы

    в зарядном устройстве для повышения производительности при обычном прямом включении аккумуляторной батареи в горячем режиме. Из-за своей чрезвычайной нелинейности чисто керамические конденсаторы дают чрезмерно высокий выброс во время горячей замены, поскольку их емкость падает на 80% при увеличении напряжения от 0 В до номинального напряжения.Эта нелинейность способствует протеканию большого тока при низком напряжении, при этом быстро теряется емкость при повышении напряжения; смертельная комбинация, приводящая к очень высокому скачку напряжения. Опытным путем комбинация керамического конденсатора и менее добротного, стабильного по напряжению алюминиевого или даже танталового конденсатора представляется наиболее надежной комбинацией.

    P-канальный полевой МОП-транзистор

    Второй подход с использованием PMOS-транзистора в качестве защитного устройства показан на рис. 7 .


    Рис. 7 Версия
    PMOS-транзистора с проходным элементом

    В этой схеме MP1 является устройством обнаружения перевернутой батареи, а MP2 — устройством блокировки обратного хода. Положительная клемма батареи сравнивается с выходным сигналом зарядного устройства батареи от истока до напряжения затвора MP1. Если напряжение на клемме зарядного устройства батареи выше напряжения батареи, MP1 отключает первичное проходное устройство MP2. Следовательно, если напряжение батареи снижается ниже уровня земли, очевидно, что устройство обнаружения MP1 отключит проходное устройство MP2, заблокировав его затвор истоком.Он будет предоставлять эту услугу независимо от того, включено ли зарядное устройство и создает зарядное напряжение или отключено при 0 В.

    Преимущество этой схемы состоит в том, что блокирующий PMOS-транзистор MP2 не имеет права передавать отрицательное напряжение на цепь зарядного устройства и нагрузку. Рисунок 8 иллюстрирует это более четко.


    Рисунок 8
    Иллюстрация каскадного эффекта

    Наименьшее достижимое напряжение на затворе MP2 равно 0 В через R1.Даже если сток MP2 протянут глубоко под землю, его источник не будет оказывать значительного давления вниз. Как только напряжение источника падает до VTH транзистора над землей, транзистор устраняет смещение, и его проводимость исчезает. Чем ближе исток к земле, тем более смещенным становится транзистор. Эта характеристика, наряду с простой топологией, делает этот подход более привлекательным, чем показанный ранее подход NMOS. У него есть недостаток, заключающийся в более низкой проводимости и более высокой стоимости транзистора PMOS по сравнению с подходом NMOS.

    Хотя эта схема проще, чем подход NMOS, у этой схемы есть еще один недостаток. Хотя он всегда защищает от обратного напряжения, он не всегда может подключать цепь к аккумулятору. Когда вентили перекрестно связаны, как показано, схема образует запоминающий элемент с фиксацией, который может выбрать неправильное состояние. Хотя этого трудно добиться, существует условие, при котором зарядное устройство вырабатывает напряжение, скажем, 12 В, батарея подключена к более низкому напряжению, скажем, 8 В, а цепь отключена. В этом случае напряжение между истоком и затвором MP1 составляет +4 В, усиливая MP1 и отключая MP2.Этот случай показан на рис. 9 со стабильными напряжениями, указанными на узлах.


    Рисунок 9 Иллюстрация возможного заедания со схемой защиты PMOS

    Для достижения этого условия зарядное устройство должно быть включено при подключении аккумулятора. Если батарея подключена до того, как зарядное устройство включено, затвор MP1 подтягивается батареей, полностью отключая MP1. Когда зарядное устройство включается, оно производит контролируемый ток, а не сильноточный заряд, что снижает вероятность включения MP1 и выключения MP2.

    С другой стороны, если зарядное устройство включено до того, как батарея подключена, затвор MP1 просто следует за выходом зарядного устройства батареи, так как он подтягивается стравливающим резистором R2. Без батареи MP1 вообще не имеет склонности включаться и выключаться MP2.

    Проблема возникает, когда зарядное устройство уже включено и работает, а аккумулятор уже подключен. В этом случае будет мгновенная разница между выходом зарядного устройства и выводом батареи, что будет побуждать MP1 отключать MP2, поскольку напряжение батареи заставляет емкость зарядного устройства ассимилироваться.Это представляет собой состояние гонки между способностью MP2 снимать заряд с конденсатора зарядного устройства и способностью MP1 отключать MP2.

    Эта схема также была протестирована со свинцово-кислотным аккумулятором и зарядным устройством LTC4015. Подключение сильно нагруженного источника питания 6 В в качестве эмулятора батареи к уже включенному зарядному устройству никогда не приводило к состоянию «отключения». Тестирование не было исчерпывающим, и его следует проводить более тщательно в критических приложениях. Даже если цепь защелкнулась, отключение зарядного устройства и его повторное включение всегда приведет к повторному подключению.


    Рис. 10 Схема защиты PMOS при выключенном зарядном устройстве


    Рис. 11 Схема защиты PMOS при работающем зарядном устройстве

    Неисправность можно продемонстрировать, искусственно манипулируя цепью с временным подключением верхней части резистора R1 к выходу зарядного устройства. Однако считается, что эта схема имеет значительно более высокую склонность к соединению, чем к отсутствию. Если сбой подключения действительно становится проблемой, можно разработать схему, которая отключит зарядное устройство для большего количества устройств.Пример показан на более полной схеме Рисунок 12 .


    Рис. 12 Защита от переполюсовки аккумуляторной батареи при более высоком напряжении

    На рис. 10 показан результат работы схемы защиты PMOS при отключенном зарядном устройстве. Обратите внимание, что зарядное устройство и напряжение нагрузки вообще не показывают передачи отрицательного напряжения. На рис. 11 показана эта схема в зловещем состоянии, когда зарядное устройство уже включено, когда перевернутая батарея подключена в горячем режиме.Неотличимо от результатов схемы NMOS, обратная батарея несколько снижает напряжение зарядного устройства и нагрузки, прежде чем схема отключения отключит транзистор MP2.

    В этом варианте схемы транзистор MP2 должен выдерживать VDS, удвоенное напряжение батареи (одно для зарядного устройства и одно для перевернутой батареи) и VGS, равное одному напряжению батареи. MP1, с другой стороны, должен выдерживать VDS при одном напряжении батареи и VGS при удвоенном напряжении батареи.Это требование является неудачным, поскольку номинальное значение VDS всегда превышает номинальное значение VGS для MOSFET-транзисторов. Можно найти транзисторы с допуском VGS 30 В и допуском VDS 40 В, которые подходят для свинцово-кислотных применений. Для поддержки аккумуляторов с более высоким напряжением схема должна быть модифицирована дополнительными стабилитронами и токоограничивающими резисторами.

    На рис. 12 показан пример схемы, которая может работать с двумя последовательно соединенными свинцово-кислотными батареями. D1, D3 и R3 защищают затворы MP2 и MP3 от высокого напряжения.D2 предотвращает прокачку ворот MP3 под землей и выход зарядного устройства вместе с ним, когда перевернутая батарея подключена в горячем режиме. MP1 и R1 обнаруживают, когда в схеме имеется перевернутая батарея или находится в неправильном состоянии защелки отключения, и отключают зарядное устройство батареи, используя отсутствующую функцию RT LTC4015.

    Можно разработать схему защиты от обратного напряжения для приложений на базе зарядных устройств. Некоторые схемы были разработаны и проведены сокращенные испытания с обнадеживающими результатами.Не существует серебряной пули для решения проблемы обратной батареи, но мы надеемся, что показанные подходы дают достаточно вдохновения, чтобы найти простое и недорогое решение.

    Стивен Мартин (Steven Martin) — менеджер по разработке зарядных устройств в компании Analog Devices.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.