Меню

Защита для зарядного устройства от переполюсовки и короткого замыкания

Защита для зарядного устройства от переполюсовки и короткого замыкания

Надо было разработать портативное зарядное устройство З.У. для зарядки 12V АКБ в полевых условиях. То есть, заряжать один аккумулятор от другого. Причем, зарядный ток — до 15 А. В полевых условиях, в темноте и на морозе перепутать полярность — проще простого. Хотелось сделать так, чтобы при неправильной полярности ничего не перегорало, а просто гудел зуммер.

Самая простая известная схема защиты — с предохранителем.
Если предохранитель сгорит — на морозе его не заменишь!


Кроме того, при неправильной полярности на выход З.У. придёт целых — 0.9 Вольт!

Вот так перегорает предохранитель Tesla 20A в схеме с 2-мя диодами шоттки VS42CTQ030. В течение 25 mS на З.У. приходит — 0.9 Вольт! Осциллограф подключен к точке А
Большинство микросхем не выдерживает обратной полярности более — 0.6 Вольт. Скорее всего, З.У. при этом выйдет из строя. Хотя и без особого дыма:)

Схема на реле меня тоже не устроила.
Реле включится, если правильно подключить аккумулятор. Просто, дёшево и сердито. Кроме одного но! Если подключить АКБ правильно, а потом снова подключить АКБ, не отключая З.У. НЕПРАВИЛЬНО — то всё сгорит! Ведь, пока З.У. включено, реле уже не отпустит.

Часто можно встретить и другую схему:


Однако, в ней присутствует шунт. При токе 15А потери на шунте будут значительными. А для портативного устройства каждый ватт на вес золота!
Нам нужен был общий КПД 94…96%. Без применения принудительной вентиляции З.У.

Давайте теперь посмотрим мою схему:

Работает она следующим образом: На вход (точкаА) приходит напряжение от З.У. которое ограничено по току до 15А, +10…+15 V. От него питается дифференциальный компаратор DA1 через диод VD2. На положительном входе компаратора всегда +0.1V (определяется диодами VD1 и делителем R2, R3). Пока АКБ не подключена, на отрицательном входе компаратора 0v и силовой ключ VT1 закрыт.
Когда АКБ подключена правильно, и напряжение на ней более 4V, стабилитрон VD4 открывается. На отрицательном входе компаратора появляется +0.2V > +0.1V и силовой ключ VT1 открывается. Начинается заряд батареи.


Если теперь отключить АКБ и поменять её полярность, то на отрицательном входе компаратора появляется -0.2V и силовой ключ VT1 закроется.
Защита за 0.3 mS отключит батарею от З.У., и минус на него не придет. На входе компаратора будет только -0.2V, что допустимо на неограниченное время. Как видим, никаких шунтов в этой схеме нет! В момент переполюсовки или К.З. питание компаратора обеспечивается за счёт конденсатора С2 и он всегда остаётся “в сознании”.

Подсоединяем осциллограф. Одиночная синхронизация по спаду напряжения на выходе защиты. Подключаем АКБ сначала правильно (зарядка пошла), а потом неправильно.
Жёлтый луч — выход устройства защиты.(точка В) Мы видим, что при переполюсовке ПЛЮС меняется на МИНУС.
Синий луч — показывает напряжение на входе устройства защиты.(точкаА) При переполюсовке оно всегда остается положительным. З.У. не выходит из строя. Зуммер издаёт звуковой сигнал.

Читайте также:  Сетевое зарядное устройство асус для телефона


Аналогично защита срабатывает и при К.З. Правда звука зуммера при этом нет.


Диоды VD5 и VD6 ограничивают нежелательные выбросы напряжения (+30…-15V) при соединении и отсоединении проводов. L-образный фильтр С4, С5 — обязательный атрибут на выходе в соответствии со стандартами автомобильной промышленности.
Все детали, используемые в этой схеме — миниатюрные SMD 0805. Потери на силовом ключе VT1 минимальные — Rds(ON) = 2.4 mOhm, поэтому на печатной плате защита много места не занимает. (выделена красным)
В качестве VT1 можно использовать любые MOSFET P канал. V(ds) = -40…-60V; Vgs = -1.5…-2.5V logic level; Ciss +7

  • 13 марта 2019, 16:18
  • CreLis
  • Источник

    

    Схема защиты от переполюсовки и короткого замыкания

    Любое хорошее зарядное устройство для автомобильного аккумулятора не должно бояться коротких замыканий и случайной переполюсовки питания. Имея опыт в ремонте зарядных устройств хочу заметить, что функцией защиты от переполюсовки питания могут похвастаться далеко не все зарядные устройства.

    Как право в бюджетных версиях применен обычный предохранитель, который при смене полярности сгорает ( в отдельной статье рассмотрим и эту защиту), поэтому сегодня подробно остановимся на одной из многочисленных схем защиты от кз и переполюсовки.

    Сразу скажу – на авторство не претендую, схема еще давно была опубликована на сайте радиокот.

    Схема защиты от переполюсовки и короткого замыкания

    Основные достоинства схемы

    1) Минимальное количество компонентов
    2) Функция самовосстановления
    3) Высокая скорость срабатывания
    4) Минимальные затраты

    В схеме нет сложных узлов и микросхем, благодаря электронной основе схема не имеет ограничения по сроку службы компонентов (как например в релейной защите.)

    Работает следующим образом .

    Схема защиты от переполюсовки

    Когда на выход подключен аккумулятор и последний заряжается (т.е не нарушена полярность питания), полевой транзистор открыт и ток заряда протекает по нему на аккумулятор, плюс в схем общий.

    Схема защиты от короткого замыкания

    Силовой шунт на входе схемы задействован как датчик тока и как только на выходе смениться полярность на неправильную или образуется короткое замыкание, это приведет к увеличению тока в схеме и образуется падение напряжение на шунте и на полевом транзисторе В этот момент откроется маломощный транзистор VT2 и затвор полевого транзистора по открытому переходу VT2 будет зашунтирован за землю и полевик будет полностью закрыт, следовательно минус питания не дойдет со выхода.

    Схема защиты

    В этот момент загорится также светодиод, питание для которого поступает по открытому каналу VT2
    Схема может находиться в таком состоянии бесконечно долго, поскольку полевой транзистор закрыт и на нем не образуется тепловыделение.

     короткого замыкания

    Шунт можно взять от амперметра на 10 Ампер или собрать из низкоомных резисторов, хотя последний вариант более затратный. Есть еще вариант выдрать нужный шунт из платы контроля аккумулятора ноутбука.

    Читайте также:  Какие качественные зарядные устройства

     и короткого замыкания

    Полевой транзистор можно взять от материнской платы, важен допустимый ток – от 30 Ампер, установит на радиатор.

    В следующей статье мы рассмотрим еще два способа защит от переполюсовки питания и кз.

    Источник

    SPP0025-30V-5A, Контроллер защиты от переполюсовки, 30 В, 5 А

    Фото 2/2 SPP0025-30V-5A, Контроллер защиты от переполюсовки, 30 В, 5 А

    Фото 1/2 SPP0025-30V-5A, Контроллер защиты от переполюсовки, 30 В, 5 А

    Smartmodule

    Описание

    Знакомая ситуация: подключаешь устройство к источнику питания, а из него идет дымок, причина — в спешке были перепутаны провода. Особенно обидно, когда это было не дешевое устройство — эхолот, ноутбук и т.д. Избежать таких ситуаций поможет SPP0025. Контроллер предназначен для защиты нагрузки от переполюсовки питающего напряжения.

    Контроллер имеет миниатюрные размеры, что позволяет встроить его почти в любое устройство. Контроллер имеет низкое сопротивление открытого канала, равное 0,015 Ом (при 12 В), соответственно при токе 5 А, напряжение падения на открытом канале контроллера всего 0,075 В, а выделение тепла 0,375 Вт. К примеру, если использовать для защиты от переполюсовки диод Шоттки, то при 5 А падение напряжение будет более 0,5 В, а выделение тепла более 2,5 Вт! При токе потребляемом нагрузкой более 2 А, для диода потребуется еще и радиатор. Особенно оправдано применение данного контроллера, для автономных применений и в походных условиях, где каждый Вт электричества на счету. А при нагрузках более 3 А, применение контроллера еще и экономически оправдано, т.к. 3 А Шоттки и радиатор сопоставим со стоимостью контроллера.

    Технические характеристики
    Напряжение коммутации 3..30 В
    Коммутируемый продолжительный ток
    при питании 5..30 В, -40..70° С 5 А
    при питании 3..5 В, -40..70° С 3 А
    при питании менее 3 В, -40..70° С 0,2 А
    Коммутируемый кратковременный ток при питании 5..30 В 10 А
    Сопротивление открытого канала при питании
    3 В 0,035 Ом
    4 В 0,02 Ом
    10 В 0,015 Ом
    Падение напряжения на открытом канале при питании 12В, 1А 0,015 В
    Диапазон рабочих температур -40..85° С
    Размеры модуля 11,5 х 9,5 х 3,3 мм
    Вес модуля 0,4 г

    Источник

    Защита от переполюсовки и к.з. зарядного устройства

    Надо было разработать портативное зарядное устройство З.У. для зарядки 12V АКБ в полевых условиях. То есть, заряжать один аккумулятор от другого. Причем, зарядный ток — до 15 А. В полевых условиях, в темноте и на морозе перепутать полярность — проще простого. Хотелось сделать так, чтобы при неправильной полярности ничего не перегорало, а просто гудел зуммер.

    Самая простая известная схема защиты — с предохранителем.
    Если предохранитель сгорит — на морозе его не заменишь!


    Кроме того, при неправильной полярности на выход З.У. придёт целых — 0.9 Вольт!

    Вот так перегорает предохранитель Tesla 20A в схеме с 2-мя диодами шоттки VS42CTQ030. В течение 25 mS на З.У. приходит — 0.9 Вольт! Осциллограф подключен к точке А
    Большинство микросхем не выдерживает обратной полярности более — 0.6 Вольт. Скорее всего, З.У. при этом выйдет из строя. Хотя и без особого дыма:)

    Читайте также:  Принципиальные схемы автоматические зарядные устройства для

    Схема на реле меня тоже не устроила.
    Реле включится, если правильно подключить аккумулятор. Просто, дёшево и сердито. Кроме одного но! Если подключить АКБ правильно, а потом снова подключить АКБ, не отключая З.У. НЕПРАВИЛЬНО — то всё сгорит! Ведь, пока З.У. включено, реле уже не отпустит.

    Часто можно встретить и другую схему:


    Однако, в ней присутствует шунт. При токе 15А потери на шунте будут значительными. А для портативного устройства каждый ватт на вес золота!
    Нам нужен был общий КПД 94…96%. Без применения принудительной вентиляции З.У.

    Давайте теперь посмотрим мою схему:

    Работает она следующим образом: На вход (точкаА) приходит напряжение от З.У. которое ограничено по току до 15А, +10…+15 V. От него питается дифференциальный компаратор DA1 через диод VD2. На положительном входе компаратора всегда +0.1V (определяется диодами VD1 и делителем R2, R3). Пока АКБ не подключена, на отрицательном входе компаратора 0v и силовой ключ VT1 закрыт.
    Когда АКБ подключена правильно, и напряжение на ней более 4V, стабилитрон VD4 открывается. На отрицательном входе компаратора появляется +0.2V > +0.1V и силовой ключ VT1 открывается. Начинается заряд батареи.


    Если теперь отключить АКБ и поменять её полярность, то на отрицательном входе компаратора появляется -0.2V и силовой ключ VT1 закроется.
    Защита за 0.3 mS отключит батарею от З.У., и минус на него не придет. На входе компаратора будет только -0.2V, что допустимо на неограниченное время. Как видим, никаких шунтов в этой схеме нет! В момент переполюсовки или К.З. питание компаратора обеспечивается за счёт конденсатора С2 и он всегда остаётся “в сознании”.

    Подсоединяем осциллограф. Одиночная синхронизация по спаду напряжения на выходе защиты. Подключаем АКБ сначала правильно (зарядка пошла), а потом неправильно.
    Жёлтый луч — выход устройства защиты.(точка В) Мы видим, что при переполюсовке ПЛЮС меняется на МИНУС.
    Синий луч — показывает напряжение на входе устройства защиты.(точкаА) При переполюсовке оно всегда остается положительным. З.У. не выходит из строя. Зуммер издаёт звуковой сигнал.


    Аналогично защита срабатывает и при К.З. Правда звука зуммера при этом нет.


    Диоды VD5 и VD6 ограничивают нежелательные выбросы напряжения (+30…-15V) при соединении и отсоединении проводов. L-образный фильтр С4, С5 — обязательный атрибут на выходе в соответствии со стандартами автомобильной промышленности.
    Все детали, используемые в этой схеме — миниатюрные SMD 0805. Потери на силовом ключе VT1 минимальные — Rds(ON) = 2.4 mOhm, поэтому на печатной плате защита много места не занимает. (выделена красным)
    В качестве VT1 можно использовать любые MOSFET P канал. V(ds) = -40…-60V; Vgs = -1.5…-2.5V logic level; Ciss +7

  • 13 марта 2019, 16:18
  • CreLis
  • Источник