Меню

Схемы зарядных устройств для свинцово кислотных аккумулятора



Схемы зарядных устройств для свинцово кислотных аккумулятора

Зарядные устройства для герметичных свинцовых кислотных аккумуляторов.

Автор/добавил(а): Energo

Дата добавления: 12-02-2009

В догонку к статье о велосвете хочу написать статью про зарядные устройства для герметичных свинцовых кислотных аккумуляторов, применяемых для питания велофар. За основу взята схема на интегральных стабилизаторах напряжения КР142ЕН22 (нар. КРЕН 22), найденная на безкрайних просторах интернета.

В последнее время в продаже появились герметичные свинцовые кислотные аккумуляторы (SLA). Их используют в блоках резервного питания компьютеров (UPS), охранных и измерительных системах, фонарях и других приборах, требующих автономного питания. Из всего диапазона выпускаемых аккумуляторов в радиоэлектронных устройствах чаще всего используются аккумуляторы небольшой емкости 1,3—12 А-ч на напряжение 6 или 12 В. Устройства для их заряда, и предлагаются вашему вниманию.

По сравнению с никель-кадмиевыми SLA аккумуляторы (АК) имеют более низкую цену и в то же время более удобны в эксплуатации, особенно в тех случаях, когда нужна большая емкость. Подобные АК выпускают многие производители, и их параметры могут отличаться, поэтому перед использованием конкретного АК желательно изучить документацию на него.

Для устройств, предлагаемых в данной статье, все расчеты, выбор номинальных и максимальных зарядных токов производились на основе документации на АК широко известной фирмы CSB. Режимы заряда АК других фирм могут отличаться и, прежде всего, по максимально допустимому зарядному току. Но если принять за правило — заряжать АК зарядным током около 0,1 от их емкости, то можно с уверенностью сказать, что предлагаемыми зарядными устройствами можно заряжать SLA аккумуляторы любых производителей.

В импортной документации принято обозначать зарядные/разрядные токи выражением — 0,1 С; 0,2 С и т. п., при этом буква С обозначает емкость АК в А — ч. Это выглядит более удобным, чем писать “0,1 от емкости АК”, и в дальнейшем мы будем придерживаться этих обозначений.

Исходная схема зарядного устройства представлена на рис. 1.

Схема оригинального ЗУ

Рисунок 1

Данное устройство рассчитано на зарядку различных аккумуляторов и использует «заряд постоянным напряжением с ограничением тока”.

Суть метода заключается в том, что сначала на разряженный аккумулятор подается номинальный ток.
По мере зарядки напряжение на АК растет, а ток остается неизменным.
Затем, при достижении напряжением установленного порога, дальнейший его рост прекращается, а ток начинает снижаться.
К моменту окончания зарядки, зарядный ток равен току саморазряда, и в этом состоянии АК может находиться в зарядном устройстве сколь угодно долго без перезаряда. Самое интересное, что некоторые фирмы-изготовители аккумуляторов рекомендуют именно этот метод для заряда SLA.

Исходное зарядное устройство создано как универсальное, предназначенное для зарядки 6- и 12-вольтовых SLA аккумуляторов наиболее распространенных емкостей.

Для облегчения теплового режима устройства, работающего при высоких зарядных токах использовались современные интегральные стабилизаторы КР142ЕН22. Главное достоинство этих микросхем заключается в существенно низкой разности напряжений вход/выход, при которой они могут работать. Для КР142ЕН22 это напряжение равно 1,1 В.

Функционально устройство можно разделить на две части—узел ограничения максимального тока (DA1.R1—R6) и стабилизатор напряжения (DA2, R7—R9). Обе эти части выполнены по типовым схемам и в пояснении не нуждаются.

Переключателем SB3 выбирают максимальный зарядный ток, a SB2—конечное напряжение на АК. При этом секция SB2. 1 переключает вторичную обмотку трансформатора, снижая напряжение при зарядке 6-вольтовых АК.

При изготовлении этого устройства можно рекомендовать следующие типы деталей и их замены. Токозадающие резисторы R2— R6 применены типа С5-1 6В. С5-1 6МВ соответствующих мощностей. Как показала практика, на мощности лучше не экономить. Устройство рассчитано на длительную непрерывную работу, и все элементы желательно выбирать с запасом. Это, помимо увеличения надежности, позволит улучшить тепловой режим. При отсутствии указанных резисторов их можно изготовить самостоятельно из высокоомного провода. Точность изготовления здесь не играет большой роли, т. к. величина начального зарядного тока может быть до 0.25С (производители для некоторых типов АК допускают максимальный зарядный ток до 0,4С).

В качестве подстроенных резисторов желательно взять многооборотные СП5-2, СП5-3 или их импортный аналог — 3296W. При снижении точности установки выходного напряжения можно применить и более дешевые, однооборотные. Конденсатор С1 — К50-16, К50-35 или импортный аналог. В качестве конденсаторов С2, СЗ можно применить металлопленочные типа К73 или, при увеличении стоимости, керамические—К10-17. КМ-6. При наличии свободного места в корпусе импортные диоды типа 1N5400 (3А, 50 В) крайне желательно заменить на отечественные диоды в металлических корпусах типа Д231, Д242, КД203 и т. п. Эти диоды хорошо рассеивают тепло своими корпусами, и при работе в данном устройстве их нагрев практически незаметен (что не скажешь о примененных диодах в пластмассовом корпусе).

Понижающий трансформатор должен обеспечивать максимальный зарядный ток длительное время без перегрева. Напряжение на обмотке II составляет 12В (заряд 6-вольтовых АК). Напряжение на обмотке III, включаемой последовательно с обмоткой II при заряде 12-вольто-вых АК—8 В. Удобно применить для этих целей трансформаторы из серии ТН (трансформатор накальный). Они имеют несколько вторичных обмоток и при соответствующей коммутации позволяют получить необходимые напряжения.

При отсутствии микросхем КР142ЕН22 можно установить КР142ЕН12, но при этом надо учесть, что выходные напряжения на вторичных обмотках трансформатора придется увеличить на 5В. Кроме того, придется установить диоды, защищающие микросхемы от обратных токов.

Налаживание устройства следует начать с установки резисторами R7 и R8 необходимых напряжений на выходных клеммах устройства без подключения нагрузки. Резистором R7 устанавливается напряжение в пределах 14,5…14,9В для заряда 12-вольтовых батарей. и R8—7,25…7,45В для 6-вольтовых. Затем, подключив нагрузочный резистор сопротивлением 4,7 Ом и мощностью не менее 10 Вт в режиме заряда 6-вольтовых батарей, проверяют по амперметру выходной ток при всех положениях переключателя SB3.

Схема простого ЗУ

Рисунок 2

Второй вариант устройства (рис. 2) выполнен с небольшими доработками. Для упрощения схемы и реализации заряда АК определенной емкости и напряжения (в данном случае АК U=12 В и I=7,2 Ач) из схемы исключены ряд деталей (переключатели SB2, SB3, резисторы R2, R4-R6, R8) и применен простой двухобмоточный трансформатор без отводов.

Настройка этого устройства аналогична описанной выше. Сначала резистором R3 без подключения нагрузки устанавливают напряжение на выходе в пределах 14,5. 14,9В, а затем при подключенной нагрузке, подбором резистора R2, выставляют выходной ток, равный 0,7… 0,8 А. Для изготовления зарядного устройства для других типов аккумуляторов подбираются резисторы R2, R3 и трансформатор Т1 в соответствии с напряжением и емкостью заряжаемого аккумулятора. Параметры зарядки следует выбирать исходя из условия I = 0,1 С, где С – емкость аккумулятора, напряжение 7,25…7,45 (для 6-вольтовых АК) и 14,5…14,9 (для 12-вольтовых АК).

При работе с описанными устройствами сначала устанавливают необходимые величины зарядного тока и напряжения, затем подключают АК и устройство включают в сеть. Возможность выбора зарядного тока позволяет в некоторых случаях ускорить заряд АК, установив ток более 0.1 С. Так, к примеру АК емкостью 7,2 А ч можно заряжать током 1,5 А. не превышая при этом максимально допустимый зарядный ток 0,25С.

И как иногда бывает, обнаружив у себя отсутствие блока питания с регулировкой по напряжению, я решил переделать схему зарядного устройства в нечто универсальное и совместить ЗУ и БП в одно. Благо для этого были все предпосылки. После некоторых раздумий и умозаключений родилась вот такая схемка, которая представленна на рис. 3.

Схема совмещенного ЗУ и БП в одном

Рисунок 3

После добавления некоторых комутирующих элементов и переменного резистора получилась схема неплохого стабильного источника питания с плавной регулировкой по напряжению от 0 до 22 В. На схеме присутствует еще один стабилизатор двухполярного напряжения ±5В. Он служит источником питания для цифрового индикатора напряжения и тока, который я тоже планирую включить в свое универсальное устройство. Но это уже совсем другая история. Если не предполагается использование цифрового индикатора, то стабилизатор ±5В можно из схемы смело исключить.

Правильно собранное устройство в части БП в наладке не нуждается и начинает работать сразу, а в части ЗУ настраивается по описанной выше методике.

На все схемы имеются печатные платы в формате SL 5.0, но рекомендую разрабатывать их под конкретный корпус. Всем желающим охотно помогу с разработкой плат и наладкой готовых устройств. Заинтересовавшимся цифровым индикатором просьба обращаться через форму в контактах или по ICQ. Номер также имеется в контактах.

В заключение следует сказать несколько слов о конструкции предложенных устройств. Корпус желательно использовать металлический. Это повысит пожаробезопасность устройства, которое зачастую работает без присмотра. В данном случае использовался корпус от компьютерного БП. Если в качестве понижающего будет использоваться трансформатор серии ТН. то его лучше всего выбрать пропитанным компаундом. Радиаторы для микросхем специально не рассчитывались, а, как часто бывает в радиолюбительской практике, выбирались из того, что есть. Для микросхем DA1, DA2 (рис 1, 2) и DA1, DA4 (рис 3) используются ребристые радиаторы (по одному на каждую микросхему) размерами 50×50 мм с высотой ребер 10 мм. Для микросхем DA2, DA3 (рис 3) охлаждение не использовалось. О желательной замене диодов говорилось выше. Здесь же хочется отметить, что не стоит использовать вместо них доступные сейчас монолитные диодные мосты. Попытка поставить в одно из изготовленных устройств мост типа КВРС101 (3А, 100 В), и КВРС801 (8 А, 100 В) привело к необходимости установки на него радиатора.

Читайте также:  Какое зарядное устройство для планшета асус

Источник

Зарядное устройство для герметичных свинцовых (гелевых) аккумуляторов

Эта история началась когда мы решили отправиться в лес в ночь с субботы на воскресение — у брата был день варенья, и мы его решили отметить на свежем воздухе под шашлычек и водочку. Стали собираться. Для освещения взяли пару фонарей, для наведения музыкального фона небольшую магнитолку-бумбокс. Разумеется, для всего этого купили батарейки, что обошлось нам в кругленькую сумму. С рожами счастливых идиотов мы вломились в лес и бойко приступили к сборке дров, трезво (пока еще) рассудив, что было бы неплохо наломать этих самых дров пока не стемнело. А дров надо было на два костра — для шашлыков и для обогрева — освещения места празднования. Ну что я вам хочу сказать. на следующий день мне с трудом удавалось разогнуться, поскольку для того, чтобы от костра света было достаточно туда надо постоянно подбрасывать дрова, которые надо рубить в лесу, в котором после захода солнца стало темно, как сами знаете где и батареи в фонарях приходилось экономить и освещать место пьянства костром, для которого надо рубить дрова. Я повторяюсь, да? Ну вот той ночью у меня таких повторений было очень много. В связи с чем на следующий день возникло два вопроса — «я отдыхал?» Или «где и как сделать, чтобы такого больше не случалось?»

Прежде всего батареи — ясно, что нужны аккумуляторы, но посмотрев на цены современных никель-кадмиевых аккумуляторов моя жаба категорически отказалась их покупать. Тут я вспомнил про УПС-ы — ну знаете, такие бандуры для того, чтобы ваш комп не вырубился в самый неподходящий момент, когда вы заканчиваете проходить сапера 100х100, а добрый сосед уже подключил самопальный сварочный агрегат в розетку и радостно ухмыльнувшись включил его, обесточивая, таким образом пол-дома.

Так вот, в этих бандурах применяются герметичные свинцовые аккумуляторы — их еще называют гелевыми. По стоимости они не сравнимы с Ni-Cd аккумуляторами — первые стоят значительно меньше последних. Поехал я в магазинчик и прикупил себе вполне даже средненький аккумулятор с напряжением 12 вольт и ёмкостью 7,2 ампер-часа.

Фото аккумулятора
Рис.1 Фото аккумулятора.

Далее все было просто — берем 10-ти ваттную автомобильную лампочку, вешаем её на длинном проводе на дерево и подключаем к сабжу — свет готов. А для подключение магнитолы ваяем простенький стабилизатор на КРЕН8А или её буржуйском аналоге LM7809, прикручиваем провода к клемам в батарейном отсеке — e voila — имеем свет и музыку. Должен вам сказать, что подобная схема уже испытывалась — хватает на всю ночь непрерывной работы и аккумулятор до конца не разряжается.

Но вы же понимаете, что все хорошо до конца не бывает — должна быть где то капелька отходов чловеческого метаболизма, которая должна отравить всю идиллию. В данном случае засада в том, что эти аккумуляторы нельзя заряжать обычными зарядными устройствами для автомобильных аккумуляторов. Обычные кислотно-свинцовые аккумуляторы заряжаются постоянным по величине током, при этом напряжение на клеммах все время растет и когда оно достигает определенной величины — электролит в аккумуляторе закипает, что свидетельствуе об окончании заряда. Давайте себе представим, что будет, когда закипит герметичный аккумулятор. Я так полагаю, что жертв и разрушений вряд ли удасться избежать. Посему эти ящики заряжают по-другому: ток заряда устанавливают равным 0,1С, где С — это ёмкость аккумулятора, причем, зарядный ток ограничивают, поскольку этот товарищ «неудовлетворенный желудочно» и готов сожрать все, что ему дают, напряжение стабилизируют и устанавливают в пределах 14-15 вольт. В процессе заряда напряжение остается практически неизменным, а ток будет уменьшаться от установленного, до 20-30мА в самом конце заряда. То есть, нужно было собрать зарядное устройство.

Возиться ужасно не хотелось, но тут выручили буржуи — ST Microelectronics — у них, оказывается есть почти готовое решение — микросхема L200C. Эта микросхема представляет собой стабилизатор напряжения с программируемым ограничителем выходного тока. Документация на эту микросхему лежит тут: www.st.com/stonline/products/literature/ds/1318.pdf Схема зарядного устроства на рисунке 2 — это практически типовая схема включения

Особо описывать в общем то и нечего, остановлюсь только на паре моментов. Прежде всего — токозадающие резисторы R2-R6. Их мощность должна быть не меньше указанной на схеме, а лучше больше. Ну если вы, конечно, не фанат дымовых спецэффектов и не тащитесь от вида почерневших резисторов.

Устройство на макетной плате
Рис 3.1 Устройство на макетной плате

Микросхему, разумеется, надо установить на радиатор, причем, тоже не жадничать — все это хозяйство расчитано на долговременную работу, поэтому, чем легче будет тепловой режим элементов, тем лучше для них, а значит и для вас. Резистором R7 подстраивается выходное напряжение в пределах 14-15 вольт. Диоды лучше брать наши, отечественные в металлических корпусах, тогда их не надо устанавливать на радиаторы. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора 15-16 вольт. Лично я никакой платы не делал, не так уж много тут деталей — собрал все на макетке. Что получилось видно на фотке.

Все в сборе, только без корпуса
Рис 3.2 Все в сборе, только без корпуса

Работает все, как и предсказано в теории — ток, по началу, большой, к концу заряда опустился до незначительного и в таком состоянии живет уже несколько дней. Кстати, фирма производитель рекомендует как раз такой, незначительный ток в течении длительного времени для сохранения ёмкости батареи.

Фото собранного устройства. Автор: Дмитрий Доманников
Рис 4.1 Еще один вариант сборки

Фото собранного устройства. Автор: Дмитрий Доманников
Рис 4.2 Собранное устройство на плате

Скачать печатную плату в форматах LAY и Corel для плоттерной резки на пленке вы можете ниже

Источник

Практические схемы универсальных зарядных устройств для аккумуляторов

Предлагаемые ниже схемы ЗУ были разработаны для зарядки литий-ионных аккумуляторов, но существует возможность зарядки и других типов аккумуляторов и составных батарей (с применением однотипных элементов, далее — АБ).

Все представленные схемы имеют следующие основные параметры:
• входное напряжение 15-24 В;
• ток заряда (регулируемый) до 4 А;
• выходное напряжение (регулируемое) 0,7 — 18 В (при Uвх=19В).

Все схемы были ориентированы на работу с блоками питания от ноутбуков либо на работу с другими БП с выходными напряжениями постоянного тока от 15 до 24 Вольт и построены на широко распространенных компонентах, которые присутствуют на платах старых компьютерных БП, БП прочих устройств, ноутбуков и пр.

Схема ЗУ № 1 (TL494)

ЗУ на схеме 1 является мощным генератором импульсов, работающим в диапазоне от десятков до пары тысяч герц (частота варьировалась при исследованиях), с регулируемой шириной импульсов.
Зарядка АБ производится импульсами тока, ограниченного обратной связью, образованной датчиком тока R10, включенным между общим проводом схемы и истоком ключа на полевом транзисторе VT2 (IRF3205), фильтром R9C2, выводом 1, являющимся «прямым» входом одного из усилителей ошибки микросхемы TL494.

На инверсный вход (вывод 2) этого же усилителя ошибки подается регулируемое посредством переменного резистора PR1, напряжение сравнения с встроенного в микросхему источника опорного напряжения (ИОН — вывод 14), меняющего разность потенциалов между входами усилителя ошибки.
Как только величина напряжения на R10 превысит значение напряжения (установленного переменным резистором PR1) на выводе 2 микросхемы TL494, зарядный импульс тока будет прерван и возобновлен вновь лишь при следующем такте импульсной последовательности, вырабатываемой генератором микросхемы.
Регулируя таким образом ширину импульсов на затворе транзистора VT2, управляем током зарядки АБ.

Транзистор VT1, включенный параллельно затвору мощного ключа, обеспечивает необходимую скорость разрядки затворной емкости последнего, предотвращая «плавное» запирание VT2. При этом амплитуда выходного напряжения при отсутствии АБ (или прочей нагрузки) практически равна входному напряжению питания.

При активной нагрузке выходное напряжение будет определяться током через нагрузку (её сопротивлением), что позволит использовать эту схему в качестве драйвера тока.

При заряде АБ напряжение на выходе ключа (а, значит, и на самой АБ) в течении времени будет стремиться в росте к величине, определяемой входным напряжением (теоретически) и этого, конечно, допустить нельзя, зная, что величина напряжения заряжаемого литиевого аккумулятора должна быть ограничена на уровне 4,1 В (4,2 В). Поэтому в ЗУ применена схема порогового устройства, представляющего из себя триггер Шмитта (здесь и далее — ТШ) на ОУ КР140УД608 (IC1) или на любом другом ОУ.

Читайте также:  Зарядное устройство орион 12 24 вольта

При достижении необходимого значения напряжения на АБ, при котором потенциалы на прямом и инверсном входах (выводы 3, 2 — соответственно) IC1 сравняются, на выходе ОУ появится высокий логический уровень (практически равный входному напряжению), заставив зажечься светодиод индикации окончания зарядки HL2 и светодиод оптрона VH1 который откроет собственный транзистор, блокирующий подачу импульсов на выход U1. Ключ на VT2 закроется, заряд АБ прекратится.

По окончании заряда АБ он начнет разряжаться через встроенный в VT2 обратный диод, который окажется прямовключенным по отношению к АБ и ток разряда составит приблизительно 15-25 мА с учетом разряда кроме того через элементы схемы ТШ. Если это обстоятельство кому-то покажется критичным, в разрыв между стоком и отрицательным выводом АБ следует поставить мощный диод (лучше с малым прямым падением напряжения).

Гистерезис ТШ в этом варианте ЗУ выбран таким, что заряд вновь начнется при понижении величины напряжения на АБ до 3,9 В.

Это ЗУ можно использовать и для заряда последовательно соединенных литиевых (и не только) АБ. Достаточно откалибровать с помощью переменного резистора PR3 необходимый порог срабатывания.
Так, например, ЗУ, собранный по схеме 1, функционирует с трехсекционной последовательной АБ от ноутбука, состоящей из сдвоенных элементов, которая была смонтирована взамен никель-кадмиевой АБ шуруповерта.
БП от ноутбука (19В/4,7А) подключен к ЗУ, собранному в штатном корпусе ЗУ шуруповерта взамен оригинальной схемы. Зарядный ток «новой» АБ составляет 2 А. При этом транзистор VT2, работая без радиатора нагревается до температуры 40-42 С в максимуме.
ЗУ отключается, естественно, при достижении напряжения на АБ=12,3В.

Гистерезис ТШ при изменении порога срабатывания остается прежним в ПРОЦЕНТНОМ отношении. Т.е., если при напряжении отключения 4,1 В, повторное включение ЗУ происходило при снижении напряжения 3,9 В, то в данном случае повторное включение ЗУ происходит при снижении напряжения на АБ до 11,7 В. Но при необходимости глубину гистерезиса можно изменить.

Калибровка порога и гистерезиса зарядного устройства

Калибровка происходит при использовании внешнего регулятора напряжения (лабораторного БП).
Выставляется верхний порог срабатывания ТШ.
1. Отсоединяем верхний вывод PR3 от схемы ЗУ.
2. Подключаем «минус» лабораторного БП (далее везде ЛБП) к минусовой клемме для АБ (самой АБ в схеме во время настройки быть не должно), «плюс» ЛБП — к плюсовой клемме для АБ.
3. Включаем ЗУ и ЛБП и выставляем необходимое напряжение (12,3 В, например).
4. Если горит индикация окончания заряда, вращаем движок PR3 вниз (по схеме) до гашения индикации (HL2).
5. Медленно вращаем движок PR3 вверх (по схеме) до зажигания индикации.
6. Медленно снижаем уровень напряжения на выходе ЛБП и отслеживаем значение, при котором индикация вновь погаснет.
7. Проверяем уровень срабатывания верхнего порога еще раз. Хорошо. Можно настроить гистерезис, если не устроил уровень напряжения, включающий ЗУ.
8. Если гистерезис слишком глубок (включение ЗУ происходит при слишком низком уровне напряжения — ниже, например, уровня разряда АБ, выкручиваем движок PR4 влево (по схеме) или наоборот, — при недостаточной глубине гистерезиса, — вправо (по схеме). При изменении глубины гистерезиса уровень порога может сместиться на пару десятых долей вольта.
9. Сделайте контрольный прогон, поднимая и опуская уровень напряжения на выходе ЛБП.

Настройка токового режима еще проще.
1. Отключаем пороговое устройство любыми доступными (но безопасными) способами: например, «посадив» движок PR3 на общий провод устройства или «закорачивая» светодиод оптрона.
2. Вместо АБ подключаем к выходу ЗУ нагрузку в виде 12-вольтовой лампочки (например, я использовал для настройки пару 12V ламп на 20 Вт).
3. Амперметр включаем в разрыв любого из проводов питания на входе ЗУ.
4. Устанавливаем на минимум движок PR1 (максимально влево по схеме).
5. Включаем ЗУ. Плавно вращаем ручку регулировки PR1 в сторону роста тока до получения необходимого значения.
Можете попробовать поменять сопротивление нагрузки в сторону меньших значений ее сопротивления, присоединив параллельно, скажем, ещё одну такую же лампу или даже «закоротить» выход ЗУ. Ток при этом не должен измениться значительно.

В процессе испытаний устройства выяснилось, что частоты в диапазоне 100-700 Гц оказались оптимальными для этой схемы при условии использования IRF3205, IRF3710 (минимальный нагрев). Так как TL494 используется неполно в этой схеме, свободный усилитель ошибки микросхемы можно использовать, например, для работы с датчиком температуры.

Следует иметь в виду и то, что при неправильной компоновке даже правильно собранное импульсное устройство будет работать некорректно. Поэтому не следует пренебрегать опытом сборки силовых импульсных устройств, описанном в литературе неоднократно, а именно: все одноименные «силовые» соединения следует располагать на кратчайшем расстоянии относительно друг друга (в идеале — в одной точке). Так, например, точки соединения такие, как коллектор VT1, выводы резисторов R6, R10 (точки соединения с общим проводом схемы), вывод 7 U1 — следует объединить практически в одной точке либо посредством прямого короткого и широкого проводника (шины). То же касается и стока VT2, вывод которого следует «повесить» непосредственно на клемму «-» АБ. Выводы IC1 также должны находиться в непосредственной «электрической» близости к клеммам АБ.

Схема ЗУ № 2 (TL494)

Схема 2 не сильно отличается от схемы 1, но если предыдущая версия ЗУ была придумана для работы с АБ шуруповерта, то ЗУ на схеме 2 задумывалось, как универсальное, малогабаритное (без лишних элементов настройки), рассчитанное для работы как с составными, последовательно включенными элементами числом до 3-х, так и с одиночными.

Как видно, для быстрой смены токового режима и работы с разным количеством последовательно соединенных элементов, введены фиксированные настройки с подстроечными резисторами PR1-PR3 (установка тока), PR5-PR7 (установка порога окончания зарядки для разного количества элементов) и переключателей SA1 (выбор тока зарядки) и SA2 (выбор количества заряжаемых элементов АБ).
Переключатели имеют по два направления, где вторые их секции переключают светодиоды индикации выбора режима.

Ещё одно отличие от предыдущего устройства — использование второго усилителя ошибки TL494 в качестве порогового элемента (включенного по схеме ТШ), определяющего окончание зарядки АБ.

Ну, и, конечно, в качестве ключа использован транзистор р-проводимости, что упростило полное использование TL494 без применения дополнительных компонентов.

Методика настройки порогов окончания зарядки и токовых режимов такая же, как и для настройки предыдущей версии ЗУ. Разумеется, для разного количества элементов, порог срабатывания будет меняться кратно.

При испытании этой схемы был замечен более сильный нагрев ключа на транзисторе VT2 (при макетировании использую транзисторы без радиатора). По этой причине следует использовать другой транзистор (которого у меня просто не оказалось) соответствующей проводимости, но с лучшими токовыми параметрами и меньшим сопротивлением открытого канала, либо удвоить количество указанных в схеме транзисторов, включив их параллельно с раздельными затворными резисторами.

Использование указанных транзисторов (в «одиночном» варианте) не критично в большинстве случаев, но в данном случае размещение компонентов устройства планируется в малогабаритном корпусе с использованием радиаторов малого размера или вовсе без радиаторов.

Схема ЗУ № 3 (TL494)

В ЗУ на схеме 3 добавлено автоматическое отключение АБ от ЗУ с переключением на нагрузку. Это удобно для проверки и исследования неизвестных АБ. Гистерезис ТШ для работы с разрядом АБ следует увеличить до нижнего порога (на включение ЗУ), равного полному разряду АБ (2,8-3,0 В).

Источник

Основные правила и нюансы зарядки свинцового аккумулятора. Схемы доработки АКБ

Многие считают, что для того, чтобы зарядить кислотно-свинцовый аккумулятор, достаточно обратиться к заводским инструкциям. Но на самом деле ни один документ не сможет предложить достаточную и полную информацию для осуществления зарядки: условия, применяемые средства и время. Для того, чтобы решить этот вопрос, необходимо использовать дополнительные источники информации.

Тип и режим работы кислотной АКБ с напряжением 12 В

Для начала необходимо определить класс батареи, работа которой строится на реакции свинца и серной кислоты между собой. Это делается для того, чтобы выявить алгоритм зарядки для конкретной АКБ. По теории каждый свинцовый аккумулятор имеет два режима зарядки:

  • Буферный. Заряжается от сети, редко производит самостоятельную зарядку.
  • Циклический. Зарядка происходит сменой циклов, состоящих из разрядки-подзарядки.

К SLA-аккумуляторам преимущественно относятся автомобильные аккумуляторы классического типа. Среди АКБ, которые используются в велобайках и другом индивидуальном электротранспорте, числятся гелевые, буферные, герметичные и необслуживаемые свинцово-кислотные источники тока.

Как правильно заряжать свинцовую аккумуляторную батарею?

Для того, чтобы восстановить затраченную ёмкость, необходимо зарядить свинцовый аккумулятор. Заряженная свинцовая аккумуляторная батарея всегда будет исправно работать, если в автомобиле исправен генератор и машина постоянно используется, если же мощность для источника энергии потеряна, то ее можно вернуть, если воспользоваться специальным устройством для зарядки кислотной АКБ при номинальном напряжении в 12 В.

Правила зарядки аккумуляторной батареи автомобиля

Для того, чтобы зарядить АКБ, необходимо следовать простым правилам:

  • устройство должно быть установлено только на ровную поверхность;
  • без строгого соблюдения полярности зарядка производиться не будет, поэтому проверьте правильность подключения «крокодильчиков» к клеммам батареи;
  • зарядный ток необходимо выставить.
Читайте также:  Переносное зарядное устройство для apple

Постоянным током

Разновидность аккумуляторов определяет основные параметры зарядки:

  1. Если брать классическую АКБ, которая заполнена жидким электролитом, то величина заряда в этом случае не должна превышать показатель в 10% от ёмкости, указанной фирмой-производителем.
  2. Показатель в 10-30% характерен для AGM-аккумуляторов.
  3. Для АКБ с гелеобразным наполнителем эта цифра варьирует от 20 до 30%.

Постоянным напряжением

Для того, чтобы время зарядки кислотного аккумулятора не превышало допустимое, нельзя допускать полной потери емкости. Помните, что время зарядки напрямую зависит от количества остаточной ёмкости.

У аккумуляторной батареи, которая полностью разряжена, напряжение находится в пределах 12.7-13 В. Если включить мотор, то эти показатели увеличатся на 1.5 В. Стоит помнить, что оптимальная зарядка требует того, чтобы цифровые показатели напряжения не превышали 14,6 В. Если этот показатель превысить, то электронная жидкость закипит, произойдет перезарядка аккумулятора, а сам прибор придет в негодность.

Когда это нужно делать?

Необходимость в зарядке возникает тогда, когда:

  • у генератора и аккумуляторной батареи выявлена неисправность цепи;
  • при редком использовании автомобиля, либо при эксплуатации машины на небольшие расстояния;
  • если запустить мотор на морозе.

Как влияет температура на процесс?

  1. Если температура составляет ниже — 15 градусов, то не рекомендуют производить зарядку аккумулятора, т.к. низкая температура может спровоцировать остановку работы механизма рекомбинации газов в герметичной ёмкости свинцового аккумулятора, при этом потеряется вода в электролите. Чтобы исправить недозаряд, необходимо подключать температурную компенсацию, равную – 3мВ /° С.
  2. При температуре более 40 градусов напряжение заряда уменьшается и может произойти перезарядка.

Обязательно ли снимать АКБ с машины, прежде чем подключить к устройству?

Многие автомобилисты стараются не снимать аккумулятор с машины для зарядки, мотивируя это тем, что после полной зарядки и установки АКБ на прежнее место возникают проблемы с электроникой. Такие опасения имеют под собой почву, поэтому если вы все же решили заряжать аккумулятор на машине, то постарайтесь придерживаться следующих правил:

  1. верхнюю поверхность следует хорошо очистить и включить выводы, предварительно сняв защитную крышку и выкрутив металлические болты;
  2. уровень электролита должен быть достаточным, при нехватке долейте дистиллированную воду, иначе вы не получите 100%-го заряда АКБ;
  3. подключать устройство в сеть следует только после того, как будет соблюдена полярность.

Какие есть особенности у зарядного устройства?

От правильной зарядки аккумулятора зависит очень многое. В исправной машине АКБ служит 2-3 года при пробеге 70-100 тыс км. Если батарея будет в заряженном состоянии, то ее срок службы значительно повысится. Рекомендуют заряжать аккумулятор в том случае, когда он станет разряжен наполовину, но при этом не стоит делать это слишком часто.

Схема доработки

Для того, чтобы АКБ не выходила из строя и прослужила долгое время, необходимо ее доработать. Для тех, кто в этом разбирается, можно найти в интернете различные схемы и пошаговые инструкции, как это сделать с наименьшими затратами.

Выбор выходного напряжения

Чтобы стабилизировать выходное напряжение, необходимо использовать TL431. Для делителя R2 напряжение всегда выдает 2.5 между R1 и R2. Это значит, что с такими показателями аккумулятор должен быть разряжен. Чтобы увеличить напряжение до 14.2 В при блоке питания 12 В необходимо изменить показатели R1 и R2: первый увеличить, а второй уменьшить. При этом блок питания выдаст 14.1. Этого достаточно для того, чтобы больше не менять данные делителя.

Схема зарядного устройства для свинцового аккумулятора с использованием TL431:

Добавление светодиода зеленого цвета и резистора r4 параллельно оптрону

При низком напряжении TL431 закрывается, останавливая ток в оптроне. Чтобы получать информацию о заряде аккумулятора необходимо поставить зеленый светодиод.

Ток оптрона при нормальном функционировании аккумулятора равен 0.5 мА – получаем слабое свечение зеленого светодиода. Для большей яркости необходимо подсоединить резистор R4 с номиналом в 220 Ом параллельно оптрону. Ток в зеленом диоде при этом увеличится до 5 мА.

Схема зарядного устройства свинцово кислотных аккумуляторов с добавлением светодиода зеленого цвета и резистора r4 параллельно оптрону:

Добавление петли гистерезиса ограничения тока

При большой перегрузке, такой, например, как короткое замыкание, необходимо сделать так, чтобы контроллер смог запустить БП. Для этого понадобится резистор мощности R5 и R6, красный светодиод и транзистор Т1. Переключатель включается параллельно с резисторами, при этом ток получает постоянное значение в 3.5 А. Недостаток такого соединение – сильное нагревание резисторов. Заменить одиночный резистор можно токовым зеркалом или операционным усилителем.

Схема зарядного устройства свинцово кислотных аккумуляторов с ограничением тока:

Источник

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов из импульсного БП

Предлагаем идею изготовления зарядного устройства для любых свинцово-кислотных аккумуляторов от мотоциклов или авто, при минимальных затратах сил. Создано оно на основе импульсного блока питания 14 В / 5 A. Можно использовать практически любой готовый импульсный источник питания с выходным напряжением 12 — 15 В, который подвергнется небольшой доработке. Кстати, похожий фокус можно провернуть и из компьютерного БП — вот схема и описание ЗУ

Зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов из импульсного БП

Импульсный блок питания на 14 вольт

Особенности зарядного устройства

  • напряжение предельное 14.2 V
  • минимальное выходное напряжение (АКБ разряжен) 6 V
  • ток зарядки переключается 0.8 A / 3.5 A

Дополнительно понадобятся LED индикаторы: зеленый и красный, NPN транзистор. Красный светодиод указывает на зарядку аккумулятора, а зеленый на достижение предельного напряжения (зарядка завершена).

Предупреждаем: в сетевом адаптере присутствуют напряжения, опасные для жизни и здоровья. За подобную доработку следует браться только опытным электронщикам, которые имеют опыт работы с импульсными блоками питания!

Модификация касается только элементов на вторичной стороне трансформатора.
Идея основана на коррекции (при необходимости) выходного напряжения блока питания, добавления ограничителя тока и светодиодов, информирующих о режиме работы зарядного устройства.

Схема доработки

Зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов из импульсного БПОригинал схемы ИБП Зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов из импульсного БПСхема доработки

Последовательность доработки ИБП

1) Выбор выходного напряжения.

Адаптеры питания часто для стабилизации выходного напряжения, используют TL431. Выходное напряжение задает делитель R1 и R2, где напряжение на R2 всегда равно 2.5 В. выходное напряжение (в режиме стабилизации напряжения, аккумулятор заряжен) составляет 2.5 В х (1 + R1 / R2). Для получения напряжения 14.2 В, если блок питания дает 12 В, нужно увеличить R1 или уменьшить R2. Данный блок питания выдает 14.1 В, поэтому решено не изменять данные делителя.

2) Добавление светодиода зеленого цвета и резистора R4 параллельно оптрону.

В режиме стабилизации напряжения, TL431 управляет током светодиода оптрона, чтобы таким образом получить стабилизацию. Если напряжение на выходе слишком низкое — TL431 закрывается и через оптрон ток не течет. Поставив зеленый светодиод, получаем информацию о достижении режима стабилизации напряжения, то есть заряда аккумулятора. Во время нормальной работы ток оптрона составляет всего около 0.5 мА, то есть зеленый диод горит слабо. Чтобы его свечение было ярче, параллельно оптрону присоединяем резистор R4 номиналом 220 Ом. Он увеличивает ток зеленого диода примерно до 5 мА.

3) Добавление петли гистерезиса ограничения тока

Обычно, за ограничение тока отвечает микросхема, управляющая работой преобразователя. Если на выходе есть сильная перегрузка, например при коротком замыкании — контроллер не в состоянии самостоятельно запустить БП. В системе зарядки аккумулятора надо сделать так, чтобы этот режим ограничения тока стал нормальным режимом. С этой целью добавим элементы: R5 (резистор мощности), R6 (около 1 кОм, защита базы транзистора при коротком замыкании выхода), транзистор T1 и красный светодиод. Значение ограничения тока равна

0.65 В / R5. Резистор R5 по умолчанию 0.82 Ом (0.8 А), который включается параллельно с переключателем, резистором 0.22 Ом / 5 В (тогда ток будет 3.5 А). Резисторы довольно сильно греются — что является самым большим недостатком принятого решения. Вместо ограничения с одиночным транзистором, можно использовать операционного усилителя или токовое зеркало.

Можно ли применить БП от ноутбука?

К сожалению, для переделки не подходят блоки питания от ноутбуков, дающие 19.5 В на выходе. Это связано с тем, что напряжение производится с помощью вспомогательной обмотки и самоподдерживающейся работой устройства. Если понизим напряжение с 19.5 до 14.2 В — это также уменьшит вспомогательные напряжение питания чипа контроллера преобразователя. При 14.2 на выходе система будет работать хорошо, но снижение напряжения ниже 12 В (при разряженном аккумуляторе), преобразователь не будет в состоянии стартануть. С этим же БП старт проходит даже от 6 В — то есть имеется большой запас.

Зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов из импульсного БП

Переделанный БП в ЗУ

Возможные улучшения

При повторении ЗУ, советуем включить параллельно выходу вольтметр (купить готовый китайский модуль на Али). Так сразу будет видно состояние заряда аккумулятора и напряжение с блока питания.

Источник