Меню

Регулятор напряжения и тока для зарядного устройства аккумуляторов

Регулятор напряжения и тока для зарядного устройства аккумуляторов

Практически у каждого автовладельца и не только есть так называемый выпрямитель. Об этом чрезвычайно полезном устройстве мы часто вспоминаем зимой, а также когда сталкиваемся с необходимостью заряжать различные аккумуляторы. Это связано с изменением зарядного тока, и, к сожалению, не каждый выпрямитель имеет возможность плавно регулировать ток. Что делать, если мы хотим зарядить небольшой аккумулятор, а у нас есть только выпрямитель? Зарядка через лампочку — это лишь полумеры. В этом случае можно использовать представленную схему регулятора зарядного тока.

Регулятор зарядного тока работает в импульсном режиме, что значительно снижает потери мощности. Меньшие потери мощности означают меньшие габариты устройства и регулируемый ток до 3А. Максимальный ток 2,5. 3А был выбран после анализа емкости имеющихся гелевых аккумуляторов. Принципиальная схема представлена на рисунке.

Микросхема U1A представляет собой генератор с частотой около 8 кГц. На этой частоте работает все устройство. Эта частота не слишком высока, и было бы хорошо ее увеличить, чтобы ограничить размеры дросселя, но, к сожалению, микросхемы LM358 довольно медленные, и дальнейшее увеличение частоты приводит к искажению формы сигнала. Пилообразный сигнал далее через конденсатор С4 поступает на неинвертирующий вход микросхемы U1В, работающей в качестве компаратора.

Диод D3 сдвигает форму сигнала в сторону положительного напряжения. Без этого диода пилообразный сигнал был бы симметричным относительно земли. Форма сигнала на неинвертирующем входе компаратора U1B показана на рисунке.

Транзистор BC327, его назначение — регулировка уровней. К сожалению, несмотря на свои преимущества, микросхема LM358 не может выводить полное напряжение питания. Выходное напряжение будет примерно на 2В ниже, и это может привести к неконтролируемому открытию полевого МОП-транзистора при определенных условиях. Вторая задача ускорить закрытие полевого МОП-транзистора.

Элементы L1 и C6 являются типовыми элементами импульсных схем и предназначены для аккумулирования энергии и фильтрации выходного напряжения. Ну и следует упомянуть микросхему U2B, это источник тока для индикатора. В зависимости от установленного микроамперметра значение R10 следует подбирать так, чтобы показания соответствовали фактическому значению тока. Например, для индикатора, которому требуется полное отклонение 100 мкА, работающего в диапазоне 10 мкА, — этот резистор составляет 10 кОм.

Как вариант схема может быть собрана на печатной плате, представленной на рисунке.

Сборка классическая, используемый дроссель должен иметь соответствующий рабочий ток. В случае проблем с поиском соответствующий дросселя, можно использовать с более низким током (например, 1,5А), уменьшая диапазон регулирования тока, например, путем корректировки элементов в цепи усилителя U2A. Транзистор следует установить на радиатор.

После сборки переходим к настройке и проверки. Нам понадобится блок питания, желательно с ограничением по току, временно заменяющий выпрямитель. Подключите питание (около 15 — 16В) и нагрузку (резистор 100 Ом / 2 Вт). Затем проверяем диапазон регулировки по току. Для этого включаем амперметр и заменяем нагрузочный резистор на лампочку 12В / 40 . 45Вт, поворотом потенциометра Р1 проверяем диапазон регулирования.

Диапазон от 0,3 А до 2,5 А можно считать в норме. В представленной модели использовался дроссель с максимальным током 1,5А, поэтому диапазон регулирования тока ограничивался 1,5 — 1,7А, используемый радиатор подбирался со значительным запасом и в процессе эксплуатации не нагревался. Также рекомендуется защитить схему предохранителем на 5А.

Источник



Регулятор тока для зарядного устройства аккумулятора

Зачастую при изготовлении самодельных зарядных устройств для аккумулятора, а также в дешевых покупных зарядных устройствах, разработчики забывают о такой важной функции как регулятор тока. В большинстве случаев он задается автоматически в зависимости от степени просадки аккумулятора и прочих факторов.

Регулятор тока в свою очередь позволяет выставить необходимое значение тока без просадки напряжения. Это полезно для аккумулятора и не приведет к критическим режимам зарядки, что естественно увеличит его срок службы и предотвратит от не желательных отказов.

Читайте также:  Провод для зарядное устройство от батарейки

Регулятор тока для зарядного устройства аккумулятора

Приведенная схема представляет собой источник тока, для установки ее на зарядное устройство, от схемы нужно отсечь трансформатор и выпрямительный мост и установить обвес на выход зарядного устройства. Принцип действия простой переменником и управляющим транзистором КТ814, управляется силовой транзистор КТ837, с помощью амперметра и подкруткой переменного резистора устанавливается необходимое значения тока ограничения.

Все номиналы указаны на схеме, ваттность переменного резистора должна составлять не менее 1 Вт. Мощность резистор R1 не менее 20 Вт, можно поставить и 10 Вт, но греться будет прилично и скорее всего быстро выйдет из строя. Силовой транзистор КТ837 устанавливаем на теплоотвод. После сборки проверти максимально возможное значение тока, возможно пожжёте пару раз транзистор и резисторы.

Если значение тока не достаточное можно заменить резистор R1 на более низкий номинал, например, 0,33 Ом. Если вам необходимо значение тока в 7 А и выше, транзистор КТ837 уже не подойдет, его необходимо будет заменить на более мощный, например, КТ818ГМ. Остальные резисторы берем мощностью не менее 1 Вт. Стабилитрон или такой же как указан на схеме (Д814А) или его аналог.

Источник

Особенности и управление зарядным устройством с регулировкой по первичной обмотке трансформатора

В обычных условиях автомобильный аккумулятор заряжается при движении автомобиля. Но если машина долго стоит в гараже, то аккумуляторная батарея разряжается.

Для ее зарядки нужна зарядка для аккумуляторов с регулировкой зарядного тока. Один из вариантов этих приборов — зарядное устройство с регулировкой по первичной обмотке трансформатора.

Управление трансформатором по первичной обмотке

Скорость заряда аккумулятора зависит от тока, протекающего через него, но слишком быстрый заряд приводит к перегреву аппарата и выходу его из строя. Поэтому для зарядки аккумуляторных батарей используются устройства с регулировкой выходных параметров.

Зарядное устройство с регулировкой по первичной обмотке трансформатора схема

Особенности регуляторов для первички трансформаторов

Ток зарядки батареи составляет 10% ее емкости. Это значит, что аккумулятор с емкостью 60Ач заряжается током не более 6А. Напряжение заряда при работе автомобиля 14,5В. Учитывая необходимый запас, зарядное устройства должно быть способно выдать 10А при напряжении 16В.

Запас напряжения необходим для регулировки и ограничения зарядного тока.

В разных моделях аппаратов она производится разными способами:

  • Добавочными сопротивлениями. Включаются после диодного моста. Самая простая конструкция, но имеющая самые большие размеры.
  • Транзисторами. Высокая точность регулировки, но самая сложная схема, требующая хорошего охлаждения силовых транзисторов.
  • Тиристорное управление. Простые схемы. Регулировка осуществляется тиристорным ключем в цепи первичной обмотки или тиристорами, установленными вместо диодов в выпрямительный мост.

Зарядное устройство с регулировкой по первичной обмотке трансформатора подробная схема

Схема и назначение тиристорного регулятора напряжения для трансформатора

Ток, протекающий при зарядке через аккумуляторную батарею, определяется внутренним сопротивлением аккумулятора, его ЭДС и напряжением на выходе зарядного устройства. Для его изменения, кроме других способов, можно регулировать напряжение на первичной обмотке. Самый удобный способ — использование тиристорного регулятора.

Модели для зарядки аккумуляторов

Зарядные устройства делятся на три группы:

  • Пусковые. Предназначены для запуска двигателя при разряженном аккумуляторе. Использовать для зарядки батареи не рекомендуется — недостаточное напряжение и отсутствие регулировок.
  • Зарядные. Предназначены для заряда аккумуляторов. Имеют ручную или автоматическую регулировку.
  • Пуско-зарядные. Могут выполнять обе функции.

Зарядное устройство с регулировкой по первичной обмотке понижающего трансформатора Т1

Принцип действия тиристорного регулятора

Тиристор имеет два состояния — открытый, в котором он пропускает электрический ток и закрытый. Открывается этот элемент при протекании тока через управляющий электрод и остается открытым, пока через тиристор идет ток.
Переменное напряжение в сети имеет синусоидальную форму. Тиристор, включенный в цепи нагрузки, открывается в определенный момент полуволны. Это называется «угол открытия». В результате этого через электроприбор ток протекает не все время, а только после перехода элемента в открытое состояние. Это меняет действующее значение напряжения на нагрузке.

Читайте также:  Зарядные устройства для свинцовых автомобильных акб

Важно! Вольтметр измеряет действующее значение. Для надежной работы допустимое напряжение тиристоров должно соответствовать максимальному напряжению, которое больше в 1,4 раз. Для бытовой сети это 308В.

схема тиристорного регулятора

Разновидности и технические характеристики тиристорного регулятора

Из-за того, что тиристор пропускает через себя напряжение только одной полярности, его нелзя использовать для управления трансформатором без дополнительных элементов:

    Включить тиристор в диодный мост из 4 диодов на вывода «+» и «-«. Вывода «

» подключаются в разрыв цепи вместо выключателя или последовательно с ним. Диодный мост выпрямляет напряжение и на тиристор подается питание только одной полярности.

  • Использовать два тиристора, включенные встречно-параллельно и для управления через переменный резистор соединяются управляющие вывода. Каждый из элементов открывается при своей полярности, а оба вместе управляют напряжением на нагрузке.
  • тиристорный регулятор

    Открытие тиристора происходит при прохождении тока больше определенной величины и есть два способа управления углом открывания:

    • Переменным сопротивлением, включенным между анодом и управляющим электродом. В течении первой половины полуволны напряжение и ток управления растут и при достижении его определенной величины, зависящей от марки элемента. Недостаток этой схемы в ограниченном диапазоне регулировки 110-220В, но этого достаточно для управления трансформатором зарядного устройства.
    • Управление импульсами, которые подает отдельная схема на управляющий электрод в определенный момент полуволны синусоиды.
      Допустимый ток и напряжение тиристорного регулятора зависят в первую очередь от установленных тиристоров. Самые распространенные — тиристоры серии КУ 202, но в некоторых случаях допускается применение других элементов:
    • КУ 202Н — 400В, 30А. Крепятся на резьбе М6. При регулировке первичной обмотки, ток которой менее 1А, используются без радиаторов.
    • КУ 201л — 300В, 30А, крепление- резьба М6. Допускается использовать в первичной обмотке.
    • КУ 201а — 25В, 30А, крепление — резьба М6. Можно использовать только с радиаторами при регулировке после трансформатора.
    • КУ 101г — 80В, 1А. Похож на транзистор. В силовых цепях зарядных устройствах не используются, только в схемах управления.
    • КУ 104а — 6В, 3А. Так же в силовых цепях не применяются.

    тиристорный регулятор ТС122

    Что представляет собой симистор

    У тиристора есть недостаток, усложняющий его применение в сети переменного тока — он пропускает через себя только одну полуволну и на выходе вместо переменного напряжения получается постоянное пульсирующее. Поэтому эти приборы используются парами или вместе с диодным мостом. От этого недостатка свободен симистор.

    Симистор внешне похож на тиристор. Также, как и тиристор, он открывается импульсом тока, протекающего через управляющий электрод, но этот прибор пропускает через себя обе полуволны и способен работать в сети переменного тока.

    Принципиальная схема симисторного регулятора тока для активной и индуктивной нагрузки
    Устройство симисторного регулятора аналогично тиристорному. Отличие в том, что симистор управляет обоими полярностями и поэтому нет необходимости использовать диодный мост или встречно-параллельное включение элементов.

    Кроме того, для симистора не имеет значение полярность управляющего напряжения, что позволяет упростить схему импульсного управления.

    Совет! Для регулировки симистором можно использовать диммер от лампы накаливания. Для этого он включается между анодом и управляющим электродом силового симистора.

    Симистор

    Другие простые варианты регулировки напряжения в первичке

    Кроме тиристорных и симисторных регуляторов есть другие способы управления зарядным током в первичной обмотке трансформатора:

    • Переключением выводов первичной обмотки. Недостаток в том, что эти вывода необходимо делать при намотке катушек.
    • Подключением зарядного аппарата после ЛАТРА (лабораторного автотрансформатора). Его мощность должна быть не менее 160Вт.
    • Переменным сопротивлением, подключаемым последовательно с трансформатором. Его параметры приблизительно 50-100Ом, мощностью 50Вт и зависят от конкретного зарядного.
    Читайте также:  One plus 8 pro зарядное устройство

    Несмотря на появление современных зарядных устройств, аппараты с обычными трансформаторами есть у многих владельцев автомобилей, и регулировка аппарата по первичной обмотке позволяет обойтись без мощных тиристоров или добавочных сопротивлений.

    Источник

    Импульсный регулятор зарядного тока

    Практически у каждого автовладельца и не только есть так называемый выпрямитель. Об этом чрезвычайно полезном устройстве мы часто вспоминаем зимой, а также когда сталкиваемся с необходимостью заряжать различные аккумуляторы. Это связано с изменением зарядного тока, и, к сожалению, не каждый выпрямитель имеет возможность плавно регулировать ток. Что делать, если мы хотим зарядить небольшой аккумулятор, а у нас есть только выпрямитель? Зарядка через лампочку — это лишь полумеры. В этом случае можно использовать представленную схему регулятора зарядного тока.

    Регулятор зарядного тока работает в импульсном режиме, что значительно снижает потери мощности. Меньшие потери мощности означают меньшие габариты устройства и регулируемый ток до 3А. Максимальный ток 2,5. 3А был выбран после анализа емкости имеющихся гелевых аккумуляторов. Принципиальная схема представлена на рисунке.

    Микросхема U1A представляет собой генератор с частотой около 8 кГц. На этой частоте работает все устройство. Эта частота не слишком высока, и было бы хорошо ее увеличить, чтобы ограничить размеры дросселя, но, к сожалению, микросхемы LM358 довольно медленные, и дальнейшее увеличение частоты приводит к искажению формы сигнала. Пилообразный сигнал далее через конденсатор С4 поступает на неинвертирующий вход микросхемы U1В, работающей в качестве компаратора.

    Диод D3 сдвигает форму сигнала в сторону положительного напряжения. Без этого диода пилообразный сигнал был бы симметричным относительно земли. Форма сигнала на неинвертирующем входе компаратора U1B показана на рисунке.

    Транзистор BC327, его назначение — регулировка уровней. К сожалению, несмотря на свои преимущества, микросхема LM358 не может выводить полное напряжение питания. Выходное напряжение будет примерно на 2В ниже, и это может привести к неконтролируемому открытию полевого МОП-транзистора при определенных условиях. Вторая задача ускорить закрытие полевого МОП-транзистора.

    Элементы L1 и C6 являются типовыми элементами импульсных схем и предназначены для аккумулирования энергии и фильтрации выходного напряжения. Ну и следует упомянуть микросхему U2B, это источник тока для индикатора. В зависимости от установленного микроамперметра значение R10 следует подбирать так, чтобы показания соответствовали фактическому значению тока. Например, для индикатора, которому требуется полное отклонение 100 мкА, работающего в диапазоне 10 мкА, — этот резистор составляет 10 кОм.

    Как вариант схема может быть собрана на печатной плате, представленной на рисунке.

    Сборка классическая, используемый дроссель должен иметь соответствующий рабочий ток. В случае проблем с поиском соответствующий дросселя, можно использовать с более низким током (например, 1,5А), уменьшая диапазон регулирования тока, например, путем корректировки элементов в цепи усилителя U2A. Транзистор следует установить на радиатор.

    После сборки переходим к настройке и проверки. Нам понадобится блок питания, желательно с ограничением по току, временно заменяющий выпрямитель. Подключите питание (около 15 — 16В) и нагрузку (резистор 100 Ом / 2 Вт). Затем проверяем диапазон регулировки по току. Для этого включаем амперметр и заменяем нагрузочный резистор на лампочку 12В / 40 . 45Вт, поворотом потенциометра Р1 проверяем диапазон регулирования.

    Диапазон от 0,3 А до 2,5 А можно считать в норме. В представленной модели использовался дроссель с максимальным током 1,5А, поэтому диапазон регулирования тока ограничивался 1,5 — 1,7А, используемый радиатор подбирался со значительным запасом и в процессе эксплуатации не нагревался. Также рекомендуется защитить схему предохранителем на 5А.

    Источник

    Регулятор напряжения и тока для зарядного устройства аккумуляторов

    Регулятор напряжения и тока для зарядного устройства аккумуляторов

    Зарядное устройство для аккумуляторов, с установкой тока и напряжения заряда

    Предлагается вариант изготовления зарядного устройства аккумуляторов для бытовых приборов, с установкой тока и напряжения зарядки, со стабилизацией тока на нагрузке.

    При периодическом проживании в летнем доме, иногда появляется необходимость в подзарядке различных источников питания для часов, приемника, фонарика. Кроме того, требуют заряда и Li-ion аккумуляторы от старых мобильных телефонов, используемые в изготовленных ранее самоделках. Учитывая то, что используемые аккумуляторы имеют различную форму, габариты и присоединительные размеры, а также различные режимы заряда, необходимо изготовить, в какой-то мере, универсальное зарядное устройство (ЗУ). Так как это ЗУ будет использоваться лишь периодически, изготовлять или приобретать специализированные ЗУ для каждого вида аккумуляторов не имеет смысла.
    В связи с этим, для зарядки различных маломощных аккумуляторов, изготовим единое, упрощенное, но надежное зарядное устройство. При зарядке аккумуляторов под периодическим визуальным контролем над окончанием заряда, имея возможность установки режимов (величина стабильного тока и предельное напряжение заряда) такое ЗУ обеспечит качественную работу.

    Процесс изготовления зарядного устройства для выполнения поставленной задачи рассмотрен ниже.

    1. Установка исходных данных.
    Для правильной эксплуатации никель-металлогидридных аккумуляторов рекомендуется поддерживать рабочее напряжение на элементах в пределах 1,2…1,4 вольта, допускается предельное снижение до 0,9 вольта. Быструю зарядку NiMH элементов батарей рекомендуется проводить при напряжении 0,8…1,8 вольта, с величиной тока заряда в интервале 0,3…0,5С.

    Рабочее напряжение для Li-ion аккумулятора 3,0. 3,7 вольта. Зарядку аккумулятора необходимо выполнять до предельного напряжения 4,2 вольта, с током заряда в интервале 0,1. 0,5С (до 450 mA при емкости аккумулятора 900 mAh).

    Учитывая рекомендации, установим следующие характеристики изготовляемого ЗУ:
    Выходное напряжение 1,3. 1,8 вольта (для NiMH аккумулятора).
    Выходное напряжение 3,5. 4,2 вольта (для Li-ion аккумулятора).
    Выходной ток (регулируемый) – 100. 400 mA (…900 mA).
    Входное напряжение — 9. 12 вольт.
    Входной ток — 400 mA (1000 mA).

    3. Схема зарядного устройства.
    Схема ЗУ проста в изготовлении и наладке, не имеет дефицитных и дорогих деталей. Устройство позволяет заряжать различные аккумуляторы стабильным, заранее установленным, током. А также, до начала зарядки, можно установить предельное напряжение, выше которого оно не поднимется на клеммах аккумулятора, в течении всего процессе зарядки.

    Изготовим ЗУ по схеме.

    4. Описание работы схемы ЗУ.
    Узел управления выходным током построен на силовом составном транзисторе VТ1. Максимальную величину выходного тока заряда ограничивает низкоомный резистор R7 (при номиналах деталей указанных на схеме и соответствующем по мощности блоке питания, максимальный ток заряда Li-ion аккумулятора достигает 1,2 А). При отсутствии резистора, необходимого сопротивления и мощности, его можно собрать из нескольких дешевых и распространённых резисторов. Например, в приведенной конструкции, трехваттный резистор R7 сопротивлением 3,4 Ом собран из двух последовательно соединенных групп, по три параллельно включенных резистора МЛТ-1 сопротивлением 5,1 Ом.

    На транзисторе VТ2 и резисторах R5, R6 реализован стабилизатор и регулятор зарядного тока. Переменный резистор R6 включен параллельно ограничительному резистору R7 и является датчиком тока. Ток через резистор R6 пропорционален току через резистор R7, но благодаря соотношению сопротивлений имеет значительно меньшую величину, что позволяет управлять выходным током с помощью переменного резистора и транзистора малой мощности.

    Под нагрузкой, на датчике тока появляется падение напряжения, пропорциональное проходящему току. При изменении тока зарядки, по различным причинам, соразмерно изменяется падение напряжения на R6 и соответственно управляющее напряжение на базе транзистора VТ2.
    При увеличении напряжения на базе VТ2, увеличивается ток К-Э транзистора VT2, снижая напряжение на базе VТ1. При этом, силовой транзистор VT1 начинает закрываться, уменьшая зарядный ток аккумулятора. И наоборот, при уменьшении напряжения на базе VТ2, зарядный ток увеличивается. Таким образом, осуществляется автоматическая корректировка тока в нагрузке — стабилизация тока заряда.

    Изменяя сопротивление резистора R6, мы можем установить необходимый ток заряда аккумулятора. После регулировки, происходят аналогичные процессы стабилизации вновь установленного тока.

    Узел установки предельного напряжения выполнен на регулируемом стабилизаторе напряжения DA1 (TL431). Подбирая сопротивление резисторов R3 и R4, выбираем оптимальный диапазон регулирования напряжения. С помощью переменного резистора R4 устанавливаем предельное напряжение на выходе (до подключения аккумулятора к ЗУ).

    Разъем Х3 используется для установки Li-ion аккумулятора от мобильного телефона. В разъем Х4 возможно установить аккумуляторы цилиндрической формы различной длины, с напряжением 1,2…1,4 вольта. Диоды VD1 и VD2 включены в цепь разъема X4, для понижения напряжения заряда аккумулятора до 1,3. 1,8 вольта и предотвращения разряда аккумуляторов при отключении ЗУ. С помощью выносных щупов с зажимом, можно подключить для зарядки нестандартный аккумулятор с рабочим напряжением до 6… 9 вольт.

    5. Изготовление корпуса зарядного устройства
    Для корпуса ЗУ используем пластмассовую крышку от старого реле, размерами 90 х 60 х 65 мм. Усиливаем корпус панелью из текстолита для установки разъемов. Сверлим необходимые крепежные отверстия.

    6. Комплектуем корпус разъемами и изготовляем нестандартные элементы.

    7. Собираем корпус с навесными элементами. На задней панели расположены разъемы — контрольный Х2 (внизу) и входной Х1для соединения с адаптером питания ЗУ. Наверху корпуса расположена панель для установки Li-ion аккумулятора.

    8. На передней стороне ЗУ закреплены ложемент и контакты для установки цилиндрических аккумуляторов.

    Источник

    

    Схемы простых мощных зарядных устройств для аккумуляторов.

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

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

    Рис.1

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

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

    Зарядное устройство на гасящих конденсаторах

    Рис.2

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

    Читайте также:  Провод для зарядное устройство от батарейки

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

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

    В данной схеме высокий показатель КПД достигнут за счёт применения в качестве токозадающих элементов конденсаторов, которые, как известно, имеют реактивную проводимость и не выделяют на себе тепловой мощности.
    Далее будут приведены импульсные (ключевые) зарядные устройства, построенные по другому принципу, но также отличающиеся низким собственным энергопотреблением.

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

    Зарядное устройство на тиристоре

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

    Рис.3

    Вот что пишет автор:

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

    Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мост VDI. VD4.
    Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VTI, VT2. Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.
    Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

    Конденсатор С2 — К73-11, ёмкостью от 0,47 до 1 мкФ, или К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.
    Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б — КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж — KT50IK, а КТ315Л — на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307. Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или Д226 с любым буквенным индексом.
    Переменный резистор R1 — СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.
    Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Его можно сделать самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.
    Предохранитель F1 — плавкий, но удобно применять и сетевой автомат на 10 А либо автомобильный биметаллический на такой же ток. Диоды VD1. VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).
    Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью возле 100 см*. Для улучшения теплового контакта устройств с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.
    Вместо тиристора КУ202В подойдут КУ202Г — КУ202Е. Проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.
    В приборе может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.
    Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (к примеру, при 24. 26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом).

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

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

    Зарядное устройство на симисторе

    Рис.4

    Описываемое ниже простое зарядное устройство имеет широкие пределы регулирования зарядного тока — практически от 0 до 10А и может быть использовано для зарядки различных аккумуляторов на напряжение 12В.
    В основу устройства положен симисторный регулятор с маломощным диодным мостом VD1-VD4 и резисторами R3 и R5. После подключения устройства к сети при плюсовом её полупериоде начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединённые резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде — через те же R1 и R2, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется лишь полярность его зарядки. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод симистора VS1.При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.
    Общеизвестно, что управление симистором посредством короткого импульса имеет тот недостаток, что при индуктивной или высокоомной активной нагрузке анодный ток прибора может не успеть достигнуть значения тока удержания за время действия управляющего импульса.
    Одной из мер по устранению этого недостатка является включение параллельно нагрузке резистора. В описываемом зарядном устройстве такими резисторами являются резисторы R3 и R5, которые в зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения поочерёдно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора.
    Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5, VD6. Этот же резистор формирует импульсы разрядного тока, которые продлевают срок службы АКБ.

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

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

    Рис.5

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

    Читайте также:  One plus 8 pro зарядное устройство

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

    Зарядное устройство на полевом транзисторе

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

    Зарядное устройство на полевом транзисторе

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

    В результате длительной или неправильной эксплуатации автомобильных аккумуляторов пластины их могут сульфатироваться, что приводит к их деградации и последующему выходу из строя. Известен способ восстановления таких батарей методом заряда их «ассиметричным» током. При этом соотношение зарядного и разрядного тока выбирается 10:1 (оптимальный режим). Этот режим позволяет не только восстанавливать засульфатированные батареи аккумуляторов, но и проводить профилактическую обработку исправных.

    Зарядное устройство и восстановление аккумулятора

    На Рис.8 приведено простое зарядное устройство, рассчитанное на использование вышеописанного способа. Схема обеспечивает импульсный зарядный ток до 10 А (используется для ускоренного заряда). Для восстановления и тренировки аккумуляторов лучше устанавливать импульсный зарядный ток 5 А. При этом ток разряда будет 0,5 А. Разрядный ток определяется величиной номинала резистора R4.
    Схема выполнена так, что заряд аккумулятора производится импульсами тока в течение одной половины периода сетевого напряжения, когда напряжение на выходе схемы превысит напряжение на аккумуляторе. В течение второго полупериода диоды VD1, VD2 закрыты и аккумулятор разряжается через нагрузочное сопротивление R4.
    Значение зарядного тока устанавливается регулятором R2 по амперметру. Учитывая, что при зарядке батареи часть тока протекает и через резистор R4 (10%), то показания амперметра РА1 должны соответствовать 1,8 А (для импульсного зарядного тока 5 А), так как амперметр показывает усредненное значение тока за период времени, а заряд производится в течение половины периода.
    В схеме предусмотрена защита аккумулятора от неконтролируемого разряда в случае случайного исчезновения сетевого напряжения. В этом случае реле К1 своими контактами разомкнет цепь подключения аккумулятора. Реле К1 применено типа РПУ-0 с рабочим напряжением обмотки 24 В или на меньшее напряжение, но при этом последовательно с обмоткой включается ограничительный резистор.

    Для устройства можно использовать трансформатор мощностью не менее 150 Вт с напряжением во вторичной обмотке 22. 25 В.
    Измерительный прибор РА1 подойдет со шкалой 0. 5 А (0. 3 А), например М42100. Транзистор VT1 устанавливаются на радиатор площадью не менее 200 кв. см, в качестве которого удобно использовать металлический корпус конструкции зарядного устройства.

    Источник

    Стабилизатор тока для зарядки аккумулятора – зарядное со стабилизацией тока

    Чтобы собрать даже самый простой стабилизатор напряжения к зарядному устройству необходимо обладать хоть маломальскими знаниями по физике. Иначе сложно будет понять зависимость физических величин, например, то, как по мере заряда сопротивление аккумулятора увеличивается, ток заряда падает и напряжение растет.

    Простое зарядное устройство стабилизатор тока из подручных материалов

    Существует огромное число готовых схем и конструкций, позволяющих заряжать автомобильный аккумулятор. Эта статья на тему переделки компьютерного блока питания под автоматическое зарядное устройство автомобильного аккумулятора. В ней рассказывается о том, как собрать автоматический стабилизатор тока с возможностью регулировки выходного тока.

    Схема стабилизатора, используемая в нашем собираемом зарядном устройстве, довольно проста и основана на базе операционного усилителя (ОУ) без обратной связи с большим коэффициентом усиления.

    стабилизатор тока для зарядки аккумулятора

    В качестве такого операционного усилителя, или правильнее будет его назвать компаратором, используется микросхема LM358. На изображении видно, что она имеет:

    • два входа (инвертирующий и неинвертирующий);
    • один выход.

    Задача LM358 состоит в том, чтобы сбалансировать параметры на выходе путём увеличения или уменьшения напряжения на входах.

    Зарядное устройство или простой стабилизатор – это прибор, который:

    • сглаживает пульсации сети;
    • поддерживает прямую линию графика тока на одном уровне.

    Как это осуществляется? В нашем случае на один вход подаётся опорное напряжение, задаваемое с помощью стабилитрона. Второй вход подключен после шунта, предназначенного для роли датчика тока. Когда подключается к выходу разряженный аккумулятор, в цепи возрастает ток и соответственно возникает падение напряжения на низкоомном резисторе. На микросхеме LM358 появляется разность напряжений между двумя входами. Устройство стремится сбалансировать эту разность, тем самым увеличивая параметры на выходе.

    Глядя на схему мы видим, что на выход подключен полевой транзистор, который управляет нагрузкой. По мере заряда аккумулятора на клеммах устройства начинает повышаться напряжение, следовательно, начинает расти оно и на одном из входов ОУ. Возникает разность напряжений между входами, которую ОУ пытается выровнять путём уменьшения напряжения на выходе, тем самым уменьшая ток в основной цепи.

    В итоге, аккумулятор заряжается до нужного напряжения, то есть выставленного значения на клеммах зарядного устройства. Падение напряжения на резисторе R3 становится минимальным, либо его не будет вообще. При выравнивании напряжения на входах транзистор закрывается, тем самым отключая нагрузку от зарядного устройства.

    Особенностью данной схемы является то, что она позволяет ограничивать ток заряда. Делается это с помощью переменного резистора, который включён последовательно в делитель. И собственно поворачивая ручку этого резистора можно изменять параметры на одном из входов. Возникающую разность опять же выравнивают путём увеличения либо уменьшения параметров.

    Универсальных схем не бывает. Кого-то интересует вопрос увеличения тока нагрузки. Например, что нужно поменять в схеме для 15 А? Необходимо будет поставить переменник не 5, а 10 кОм. Так же сделав предварительный расчёт и заменив соответствующие элементы, можно запросто настроить схему под свои нужды.

    Читайте также:  Где можно купить зарядное устройство для аккумуляторов

    Сборка устройства

    Конечно, интересно посмотреть на готовое самодельное изделие, тогда приступим к сборке устройства. В интернет-магазинах существует много компактных плат под эту схему. Стоимость деталей для сборки данного стабилизатора напряжения обойдётся менее двухсот рублей. Если покупать готовый стабилизатор напряжения, придется заплатить в несколько раз больше.

    Все стандартные действия сборки не будем описывать, отметим лишь основные моменты. Транзистор надо размещать на теплоотвод. Почему? Потому что схема линейная и при больших токах транзистор будет сильно нагреваться. Из чего изготовить радиатор? Его можно сделать из обычного алюминиевого уголка и закрепить непосредственно на вентилятор блока питания. И, несмотря на то, что по размерам радиатор достаточно небольшой, благодаря интенсивному обдуву он прекрасно справится со своей задачей.

    К радиатору прикручивается через термопасту транзистор, в этой схеме он используется полевой, N-канальный IRFZ44 с максимальным током 49 А. Так как радиатор изолирован от основной платы и корпуса, то транзистор приворачивается напрямую без изоляционных прокладок.

    Плату стабилизатора через латунную стойку закрепляется на этот же алюминиевый уголок. Для регулировки выходного тока используется переменный резистор на 5 кОМ. Провода, чтобы не болтались, фиксируются пластиковыми стяжками.

    В результате, должна получиться следующая схема подключения данного стабилизатора для зарядного устройства.

    стабилизатор тока для зарядки аккумулятора

    Блок питания может быть абсолютно любым, как компьютерным блоком питания, так и обычным трансформатором. Шнур для подключения в розетку используется обычный компьютерный.

    стабилизатор тока для зарядки аккумулятора

    Всё готово. Можно теперь использовать такой регулируемый стабилизатор напряжения для зарядного устройства. Надо отметить схема простая и недорогая: одновременно выполняет функции стабилизатора и зарядного устройства.

    Источник

    Зарядное устройство для аккумуляторов, с установкой тока и напряжения заряда

    Зарядное устройство для аккумуляторов, с установкой тока и напряжения заряда

    Предлагается вариант изготовления зарядного устройства аккумуляторов для бытовых приборов, с установкой тока и напряжения зарядки, со стабилизацией тока на нагрузке.

    При периодическом проживании в летнем доме, иногда появляется необходимость в подзарядке различных источников питания для часов, приемника, фонарика. Кроме того, требуют заряда и Li-ion аккумуляторы от старых мобильных телефонов, используемые в изготовленных ранее самоделках. Учитывая то, что используемые аккумуляторы имеют различную форму, габариты и присоединительные размеры, а также различные режимы заряда, необходимо изготовить, в какой-то мере, универсальное зарядное устройство (ЗУ). Так как это ЗУ будет использоваться лишь периодически, изготовлять или приобретать специализированные ЗУ для каждого вида аккумуляторов не имеет смысла.
    В связи с этим, для зарядки различных маломощных аккумуляторов, изготовим единое, упрощенное, но надежное зарядное устройство. При зарядке аккумуляторов под периодическим визуальным контролем над окончанием заряда, имея возможность установки режимов (величина стабильного тока и предельное напряжение заряда) такое ЗУ обеспечит качественную работу.

    Процесс изготовления зарядного устройства для выполнения поставленной задачи рассмотрен ниже.

    1. Установка исходных данных.
    Для правильной эксплуатации никель-металлогидридных аккумуляторов рекомендуется поддерживать рабочее напряжение на элементах в пределах 1,2…1,4 вольта, допускается предельное снижение до 0,9 вольта. Быструю зарядку NiMH элементов батарей рекомендуется проводить при напряжении 0,8…1,8 вольта, с величиной тока заряда в интервале 0,3…0,5С.

    Рабочее напряжение для Li-ion аккумулятора 3,0. 3,7 вольта. Зарядку аккумулятора необходимо выполнять до предельного напряжения 4,2 вольта, с током заряда в интервале 0,1. 0,5С (до 450 mA при емкости аккумулятора 900 mAh).

    Учитывая рекомендации, установим следующие характеристики изготовляемого ЗУ:
    Выходное напряжение 1,3. 1,8 вольта (для NiMH аккумулятора).
    Выходное напряжение 3,5. 4,2 вольта (для Li-ion аккумулятора).
    Выходной ток (регулируемый) – 100. 400 mA (…900 mA).
    Входное напряжение — 9. 12 вольт.
    Входной ток — 400 mA (1000 mA).

    3. Схема зарядного устройства.
    Схема ЗУ проста в изготовлении и наладке, не имеет дефицитных и дорогих деталей. Устройство позволяет заряжать различные аккумуляторы стабильным, заранее установленным, током. А также, до начала зарядки, можно установить предельное напряжение, выше которого оно не поднимется на клеммах аккумулятора, в течении всего процессе зарядки.

    Изготовим ЗУ по схеме.

    4. Описание работы схемы ЗУ.
    Узел управления выходным током построен на силовом составном транзисторе VТ1. Максимальную величину выходного тока заряда ограничивает низкоомный резистор R7 (при номиналах деталей указанных на схеме и соответствующем по мощности блоке питания, максимальный ток заряда Li-ion аккумулятора достигает 1,2 А). При отсутствии резистора, необходимого сопротивления и мощности, его можно собрать из нескольких дешевых и распространённых резисторов. Например, в приведенной конструкции, трехваттный резистор R7 сопротивлением 3,4 Ом собран из двух последовательно соединенных групп, по три параллельно включенных резистора МЛТ-1 сопротивлением 5,1 Ом.

    На транзисторе VТ2 и резисторах R5, R6 реализован стабилизатор и регулятор зарядного тока. Переменный резистор R6 включен параллельно ограничительному резистору R7 и является датчиком тока. Ток через резистор R6 пропорционален току через резистор R7, но благодаря соотношению сопротивлений имеет значительно меньшую величину, что позволяет управлять выходным током с помощью переменного резистора и транзистора малой мощности.

    Под нагрузкой, на датчике тока появляется падение напряжения, пропорциональное проходящему току. При изменении тока зарядки, по различным причинам, соразмерно изменяется падение напряжения на R6 и соответственно управляющее напряжение на базе транзистора VТ2.
    При увеличении напряжения на базе VТ2, увеличивается ток К-Э транзистора VT2, снижая напряжение на базе VТ1. При этом, силовой транзистор VT1 начинает закрываться, уменьшая зарядный ток аккумулятора. И наоборот, при уменьшении напряжения на базе VТ2, зарядный ток увеличивается. Таким образом, осуществляется автоматическая корректировка тока в нагрузке — стабилизация тока заряда.

    Изменяя сопротивление резистора R6, мы можем установить необходимый ток заряда аккумулятора. После регулировки, происходят аналогичные процессы стабилизации вновь установленного тока.

    Узел установки предельного напряжения выполнен на регулируемом стабилизаторе напряжения DA1 (TL431). Подбирая сопротивление резисторов R3 и R4, выбираем оптимальный диапазон регулирования напряжения. С помощью переменного резистора R4 устанавливаем предельное напряжение на выходе (до подключения аккумулятора к ЗУ).

    Разъем Х3 используется для установки Li-ion аккумулятора от мобильного телефона. В разъем Х4 возможно установить аккумуляторы цилиндрической формы различной длины, с напряжением 1,2…1,4 вольта. Диоды VD1 и VD2 включены в цепь разъема X4, для понижения напряжения заряда аккумулятора до 1,3. 1,8 вольта и предотвращения разряда аккумуляторов при отключении ЗУ. С помощью выносных щупов с зажимом, можно подключить для зарядки нестандартный аккумулятор с рабочим напряжением до 6… 9 вольт.

    5. Изготовление корпуса зарядного устройства
    Для корпуса ЗУ используем пластмассовую крышку от старого реле, размерами 90 х 60 х 65 мм. Усиливаем корпус панелью из текстолита для установки разъемов. Сверлим необходимые крепежные отверстия.

    6. Комплектуем корпус разъемами и изготовляем нестандартные элементы.

    7. Собираем корпус с навесными элементами. На задней панели расположены разъемы — контрольный Х2 (внизу) и входной Х1для соединения с адаптером питания ЗУ. Наверху корпуса расположена панель для установки Li-ion аккумулятора.

    8. На передней стороне ЗУ закреплены ложемент и контакты для установки цилиндрических аккумуляторов.

    Источник