Регулировка тока и напряжения в зарядных устройствах: Три простые схемы регулятора тока для зарядных устройств

Три простые схемы регулятора тока для зарядных устройств

Мы уже рассматривали много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, сегодня же я вам покажу три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так как они универсальны и могут быть использованы не только в зарядных устройствах, но и во многих самодельных конструкциях, включая и лабораторные блоки питания.

Регулятор тока по идее не многим отличается от регулятора напряжения, стоит заметить, что есть понятие стабилизатор тока.

В отличие от регулятора он поддерживает стабильный выходной ток независимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Сегодня мы рассмотрим пару вариантов стабилизатора и один регулятор общего применения, стабилизатор тока неотъемлемая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого в нагрузку.

Важный момент… во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованны шунты, по сути это низкоомные резисторы, для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта экспериментальным образом.

Кстати ссылки на все печатные платы найдёте в конце статьи. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора.

Все три варианта которые мы сегодня рассмотрим работают в линейном режиме, а значит силовой элемент — транзистор. При больших нагрузках будет нагреваться и нуждается в охлаждении.

Постараюсь пояснить принцип работы схем максимально простыми словами…

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов, всего два транзистора, один из них управляющий, второй же является силовым, по которому протекает основной ток.Датчик тока или шунт представляет из себя низкоомный проволочный резистор, при подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение.

Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт этот транзистор.

Резистор R1 задаёт напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии.

Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1, грубо говоря затухается или замыкается на плюс питания через открытый переход маломощного транзистора. Этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Резистор R2 по сути обычный делитель напряжения, которым мы можем задать как бы степень приоткрытости управляющего транзистора, а следовательно управлять и силовым транзистором, ограничивая ток протекающий по нему.Увеличить общий ток коммутации этой схемы, можно дополнительными силовыми транзисторами, подключенных параллельно. Так как характеристики даже одинаковых транзисторов будут отличаться, в их коллекторную цепь добавлены резисторы, они предназначены для выравнивания токов через транзисторы, чтобы последние были нагружены равномерно.

Вторая схема построена на базе операционного усилителя, её неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, в отличие от первого варианта эта схема является именно стабилизатором тока. Как и в первой схеме, тут также имеется датчик тока или шунт, операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, всё по уже знакомой нам схеме.

Усилитель сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение, операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах, путём изменения выходного напряжения.

Выход операционного усилителя управляется мощным полевым транзистором.

То есть, принцип работы мало, чем отличается от первой схемы за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения в лице стабилитрона.

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться и ему необходим радиатор, кстати возможно применение биполярных транзисторов.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхемы стабилизатора LM317, это линейный стабилизатор напряжения но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока. Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

Максимально допустимый ток для микросхема LM317 составляет около полтора ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором, в этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, следовательно нагреваться она не будет.

Взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься.

Архив к статье; скачать…

Автор; АКА Касьян

Регулировка тока в зарядном устройстве своими руками

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

Вот эти компоненты:

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

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

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Сборка зарядного устройства

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

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

1. Переменное напряжение на выводах вторичной обмотки 14.3 вольта (напряжение в сети 228 вольт).
2. Постоянное напряжение после диодного моста и конденсатора 18.4 вольта (без нагрузки).

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

Настройка выходного напряжения и зарядного тока

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

Включите зарядное устройство в сеть (к выходным проводам ничего не подсоединено), индикатор будет показывать напряжение на выходе устройства, и ток равный нулю. Потенциометром напряжения установите на выходе 5 вольт.

Замкните между собой выходные провода, потенциометром тока установите ток короткого замыкания 6 А. Затем устраните короткое замыкание, разъединив выходные провода и потенциометром напряжения, установите на выходе 14.5 вольт.

Защита от переполюсовки

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

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

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

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

Как заряжать аккумулятор

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

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

Разбор больше 11 схем для изготовления ЗУ своими руками в домашних условиях, новые схемы 2017 и 2018 года, как собрать принципиальную схему за час.

1. По каким основным причинам происходит разрядка автомобильного аккумулятора на дороге?

А) Автомобилист вышел из транспорта и забыл выключить фары.

Б) Аккумуляторная батарея слишком нагрелась под воздействием солнечных лучей.

1. Может ли аккумулятор выйти из строя, если автомобилем не пользуются долгое время (стоит в гараже без запуска)?

А) При долгом простое аккумуляторная батарея выйдет из строя.

Б) Нет, батарея не испортится, ее потребуется только зарядить и она снова будет функционировать.

1. Какой источник тока используется для подзарядки АКБ?

А) Есть только один вариант — сеть с напряжением в 220 вольт.

Б) Сеть на 180 Вольт.

1. Обязательно снимать аккумуляторную батарею при подключении самодельного устройства?

А) Желательно производить демонтаж батареи с установленного места, иначе возникнет риск повредить электронику поступлением большого напряжения.

Б) Необязательно снимать АКБ с установленного места.

1. Если перепутать «минус» и «плюс» при подключении ЗУ, то аккумуляторная батарея выйдет из строя?

А) Да, при неправильном подключении, аппаратура сгорит.

Б) Зарядное устройство просто не включится, потребуется переместить на положенные места необходимые контакты.

Ответы:

1. А) Не выключенные фары при остановке и минусовая температура – наиболее распространенные причины разряда АКБ на дороге.
2. А) АКБ выходит из строя, если долго не подзаряжать ее при простое автомобиля.
3. А) Для подзарядки применяется напряжение сети в 220 В.
4. А) Не желательно производить зарядку батареи самодельным устройством, если она не снята с автомобиля.
5. А) Не следует путать клеммы, иначе самодельный аппарат перегорит.

Аккумулятор на автотранспорте требуют периодической зарядки. Причины разряжения могут быть разные — начиная от фар, что хозяин забыл выключить, и до отрицательных температур в зимний период на улице. Для подпитки

АКБ потребуется хорошее зарядное устройство. Такое приспособление в больших разновидностях представлено в магазинах автозапчастей. Но если нет возможности или желания покупки, то ЗУ можно сделать своими руками в домашних условиях. Имеется также большое количество схем — их желательно все изучить, чтобы выбрать наиболее подходящий вариант.

Определение: Зарядное устройство для автомобиля предназначается для передачи электрического тока с заданным напряжением напрямую в АКБ.

Ответы на 5 часто задаваемых вопросов

1. Потребуется ли производить какие-то дополнительные меры, перед тем как приступать к зарядке аккумуляторной батареи на своём автомобиле? – Да, потребуется почистить клеммы, поскольку во время работы на них появляются кислотные отложения. Контакты очень хорошо нужно почистить, чтобы ток без трудностей поступал к батарее. Иногда автомобилисты используют смазку для обработки клемм, ее тоже следует убрать.
2. Чем протереть клеммы зарядных устройств? — Специализированное средство можно купить в магазине или приготовить самостоятельно. В качестве самостоятельно изготовленного раствора используют воду и соду. Компоненты смешиваются и перемешиваются. Это отличный вариант для обработки всех поверхностей. Когда кислота соприкоснется с содой, то произойдет реакция и автомобилист обязательно ее заметит. Это место и потребуется тщательно протереть, чтобы избавиться от всей
   кислоты. Если клеммы ранее обрабатывались смазкой, то она убирается любой чистой тряпкой.
3. Если на аккумуляторе стоят крышки, то их нужно вскрывать перед началом зарядки? — Если крышки имеются на корпусе, то их обязательно снимают.
4. По какой причине необходимо откручивать крышечки с аккумуляторной батареи? — Это нужно, чтобы газы, образующиеся в процессе зарядки, беспрепятственно выходили из корпуса.
5. Есть необходимость обращать внимание на уровень электролита в аккумуляторной батарее? – Это делается в обязательном порядке. Если уровень ниже требуемого, то необходимо добавить дистиллированную воду внутрь аккумулятора. Уровень определить не составит труда – пластины должны быть полностью покрыты жидкостью.

Ещё важно знать: 3 нюанса об эксплуатации

Самоделка по способу эксплуатации несколько отличается от заводского варианта. Это объясняется тем, что у покупного агрегата имеются встроенные функции, помогающие в работе. Их сложно установить на аппарате, собранном дома, а потому придется придерживаться нескольких правил при эксплуатации.

1. Зарядное устройство, собранное своими руками не будет отключаться при полной зарядке аккумулятора. Именно поэтому необходимо периодически следить за оборудованием и подключать к нему мультиметр – для контроля заряда.
2. Нужно быть очень аккуратным, не путать «плюс» и «минус», иначе зарядное устройство сгорит.
3. Оборудование должна быть выключено, когда происходит соединение с зарядным устройством.

Выполняя эти простые правила, получится правильно произвести подпитку АКБ и не допустить неприятных последствий.

Топ-3 производителей зарядных устройств

Если нет желания или возможности своими руками собрать ЗУ, то обратите внимание на следующих производителей:

Фирмы хорошо зарекомендовали себя на рынке, а потому о надежности и функциональности переживать при покупке не следует.

Как избежать 2-х ошибок при зарядке аккумуляторной батареи

Необходимо соблюдать основные правила, чтобы правильно подпитать батарею на автомобиле.

1. Напрямую к электросети аккумуляторную батарею запрещено подключать. Для этой цели и предназначается зарядные устройства.
2. Даже если устройство изготавливается качественно и из хороших материалов, всё равно потребуется периодически наблюдать за процессом зарядки, чтобы не произошли неприятности.

Выполнение простых правил обеспечит надежную работу самостоятельно сделанного оборудования. Гораздо проще следить за агрегатом, чем после тратиться на составляющие для ремонта.

Самое простое зарядное устройство для АКБ

Схема 100% рабочего ЗУ на 12 вольт

Посмотрите на картинке на схему ЗУ на 12 В. Оборудование предназначается для зарядки автомобильных аккумуляторов с напряжением 14,5 Вольт. Максимальный ток, получаемый при заряде составляет 6 А. Но аппарат также подходит и для других аккумуляторов – литий-ионных, поскольку напряжение и выходной ток можно отрегулировать. Все основные компоненты для сборки устройства можно найти на сайте Aliexpress.

1. dc-dc понижающий преобразователь.
2. Амперметр.
3. Диодный мост КВРС 5010.
4. Концентраторы 2200 мкФ на 50 вольт.
5. трансформатор ТС 180-2.
6. Предохранители.
7. Вилка для подключения к сети.
8. «Крокодилы» для подключения клемм.
9. Радиатор для диодного моста.

Трансформатор используется любой, по собственному усмотрению Главное, чтобы его мощность была не ниже 150 Вт (при зарядном токе в 6 А). Необходимо установить на оборудование толстые и короткие провода. Диодный мост фиксируется на большом радиаторе.

Схема ЗУ Рассвет 2

Посмотрите на картинке на схему зарядного устройства Рассвет 2. Она составлена по оригинальному ЗУ. Если освоить эту схему, то самостоятельно получится создать качественную копию, ничем не отличающуюся от оригинального образца. Конструктивно устройство представляет собой отдельный блок, закрывающийся корпусом, чтобы защитить электронику от влаги и воздействия плохих погодных условий. На основание корпуса необходимо подсоединить трансформатор и тиристоры на радиаторах. Потребуется плата, что будет стабилизировать заряд тока и управлять тиристорами и клеммы.

1 схема умного ЗУ

Посмотрите на картинке принципиальную схему умного зарядного устройства. Приспособление необходимо для подключения к свинцово-кислотным аккумуляторам, имеющим емкость — 45 ампер в час или больше. Подключают такой вид аппарата не только к аккумуляторам, что ежедневно используются, но также к дежурным или находящимся в резерве. Это довольно бюджетная версия оборудования. В ней не предусмотрен индикатор, а микроконтроллер можно купить самый дешевый.

Если имеется необходимый опыт, то трансформатор собирается своими руками. Нет необходимости устанавливать также и звуковые сигналы оповещения — если аккумулятор подключится неправильно, то загоревшаяся лампочка разряда будет уведомлять об ошибке. На оборудование необходимо поставить импульсный блок питания на 12 вольт — 10 ампер.

1 схема промышленного ЗУ

Посмотрите на схему промышленного зарядного устройства от оборудования Барс 8А. Трансформаторы используются с одной силовой обмоткой на 16 Вольт, добавляется несколько диодов vd-7 и vd-8. Это необходимо для того, чтобы обеспечить мостовую схему выпрямителя от одной обмотки.

1 схема инверторного устройства

Посмотрите на картинке схему инверторного зарядного устройства. Это приспособление перед началом зарядки разряжает аккумуляторную батарею до 10,5 Вольт. Ток используется с величиной С/20: «C» обозначает ёмкость установленного аккумулятора. После этого процесса напряжение повышается до 14,5 Вольт, при помощи разрядно-зарядного цикла. Соотношение величины заряда и разряда составляет десять к одному.

1 электросхема ЗУ электроника

1 схема мощного ЗУ

Посмотрите на картинке на схему мощного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Приспособление применяется для кислотных АКБ, имеющих высокую емкость. Устройство с легкостью заряжает автомобильный аккумулятор, имеющий емкость в 120 А. Выходное напряжение устройство регулируется самостоятельно. Оно составляет от 0 до 24 вольт. Схема примечательна тем, что в ней установлено мало компонентов, но дополнительные настройки при работе она не требует.

2 схемы советского ЗУ

Многие уже могли видеть советское зарядное устройство. Оно похоже на небольшую коробку из металла, и может показаться совсем ненадежной. Но это вовсе не так. Главное отличие советского образца от современных моделей — надежность. Оборудование обладает конструктивной мощностью. В том случае, если к старому устройству подсоединить электронный контроллер, то зарядник получится оживить. Но если под рукой такого уже нет, но есть желание его собрать, необходимо изучить схему.

К особенностям их оборудования относят мощный трансформатор и выпрямитель, с помощью которых получается быстро зарядить даже сильно разряженную батарею. Многие современные аппараты не смогут повторить этот эффект.

В конструкции самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора важной частью является узел стабилизации и ограничения тока. Такой узел дает возможность выставить любой угодный ток заряда, при этом будет делать это за счет повышения или понижения выходного напряжения.

Схема предложенная в статье может отлично работать в совместимости с любым зарядным устройством.

Вариант реализации такого блока до безобразия прост и собран на одном элементе ОУ.
Зарядное устройство должно отдавать напряжение 13,5-14,5 Вольт при токе до 10 Ампер.
Полевой транзистор – основной силовой элемент и весь ток проходит по нему, поэтому обязательно устанавливают на теплоотвод.

Можно использовать низковольтные полевые транзисторы с током от 20 , а еще лучше от 40 Ампер. Для наших целей отлично подойдут мощные N- канальные полевые транзисторы типа IRF3205, IRFZ44/46/48 iили аналогичные.

Силовой шунт в моем случая в виде низкоомного резистора, если кому лень искать, можете использовать шунт , который стоит в дешевых китайских мультиметрах, такие шунты можно использовать для довольно точных замеров при токах до 10-14Ампер.

Полевой транзистор при желании можно заменить на биполярный, но с учетом того, что последний должен иметь большой ток коллектора, к примеру КТ819ГМ или КТ8101 из наших , тоже устанавливают на теплоотвод.

ОУ в моем варианте задействован сдвоенный , типа ЛМ358, но можно использовать и одиночные операционные усилители, к примеру – TL071/081

Схемы простых зарядных для авто с регулировкой напряжения и тока

Главная » Разное » Схемы простых зарядных для авто с регулировкой напряжения и тока

Три простые схемы регулятора тока для зарядных устройств

Мы уже рассматривали много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, сегодня же я вам покажу три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так как они универсальны и могут быть использованы не только в зарядных устройствах, но и во многих самодельных конструкциях, включая и лабораторные блоки питания.

Регулятор тока по идее не многим отличается от регулятора напряжения, стоит заметить, что есть понятие стабилизатор тока.

В отличие от регулятора он поддерживает стабильный выходной ток независимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Сегодня мы рассмотрим пару вариантов стабилизатора и один регулятор общего применения, стабилизатор тока неотъемлемая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого в нагрузку.

Важный момент… во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованны шунты, по сути это низкоомные резисторы, для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта экспериментальным образом.

Кстати ссылки на все печатные платы найдёте в конце статьи. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора.

Все три варианта которые мы сегодня рассмотрим работают в линейном режиме, а значит силовой элемент — транзистор. При больших нагрузках будет нагреваться и нуждается в охлаждении.

Постараюсь пояснить принцип работы схем максимально простыми словами…

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов, всего два транзистора, один из них управляющий, второй же является силовым, по которому протекает основной ток. Датчик тока или шунт представляет из себя низкоомный проволочный резистор, при подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение.

Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт этот транзистор.

Резистор R1 задаёт напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии.

Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1, грубо говоря затухается или замыкается на плюс питания через открытый переход маломощного транзистора. Этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Резистор R2 по сути обычный делитель напряжения, которым мы можем задать как бы степень приоткрытости управляющего транзистора, а следовательно управлять и силовым транзистором, ограничивая ток протекающий по нему. Увеличить общий ток коммутации этой схемы, можно дополнительными силовыми транзисторами, подключенных параллельно. Так как характеристики даже одинаковых транзисторов будут отличаться, в их коллекторную цепь добавлены резисторы, они предназначены для выравнивания токов через транзисторы, чтобы последние были нагружены равномерно.

Вторая схема построена на базе операционного усилителя, её неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, в отличие от первого варианта эта схема является именно стабилизатором тока. Как и в первой схеме, тут также имеется датчик тока или шунт, операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, всё по уже знакомой нам схеме.

Усилитель сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение, операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах, путём изменения выходного напряжения.

Выход операционного усилителя управляется мощным полевым транзистором.

То есть, принцип работы мало, чем отличается от первой схемы за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения в лице стабилитрона.

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться и ему необходим радиатор, кстати возможно применение биполярных транзисторов.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхемы стабилизатора LM317, это линейный стабилизатор напряжения но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока. Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов.

Максимально допустимый ток для микросхема LM317 составляет около полтора ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором, в этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, следовательно нагреваться она не будет.

Взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься.

Архив к статье; скачать…

Автор; АКА Касьян

11 примеров: схемы на самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Разбор больше 11 схем для изготовления ЗУ своими руками в домашних условиях, новые схемы 2017 и 2018 года, как собрать принципиальную схему за час.

Чтобы понять, обладаете ли вы необходимой информацией об аккумуляторах и зарядных устройствах для них, следует пройти небольшой тест:

1. По каким основным причинам происходит разрядка автомобильного аккумулятора на дороге?

А) Автомобилист вышел из транспорта и забыл выключить фары.

Б) Аккумуляторная батарея слишком нагрелась под воздействием солнечных лучей.

1. Может ли аккумулятор выйти из строя, если автомобилем не пользуются долгое время (стоит в гараже без запуска)?

А) При долгом простое аккумуляторная батарея выйдет из строя.

Б) Нет, батарея не испортится, ее потребуется только зарядить и она снова будет функционировать.

1. Какой источник тока используется для подзарядки АКБ?

А) Есть только один вариант — сеть с напряжением в 220 вольт.

Б) Сеть на 180 Вольт.

1. Обязательно снимать аккумуляторную батарею при подключении самодельного устройства?

А) Желательно производить демонтаж батареи с установленного места, иначе возникнет риск повредить электронику поступлением большого напряжения.

Б) Необязательно снимать АКБ с установленного места.

1. Если перепутать «минус» и «плюс» при подключении ЗУ, то аккумуляторная батарея выйдет из строя?

А) Да, при неправильном подключении, аппаратура сгорит.

Б) Зарядное устройство просто не включится, потребуется переместить на положенные места необходимые контакты.

Ответы:

1. А) Не выключенные фары при остановке и минусовая температура – наиболее распространенные причины разряда АКБ на дороге.
2. А) АКБ выходит из строя, если долго не подзаряжать ее при простое автомобиля.
3. А) Для подзарядки применяется напряжение сети в 220 В.
4. А) Не желательно производить зарядку батареи самодельным устройством, если она не снята с автомобиля.
5. А) Не следует путать клеммы, иначе самодельный аппарат перегорит.

Аккумулятор на автотранспорте требуют периодической зарядки. Причины разряжения могут быть разные — начиная от фар, что хозяин забыл выключить, и до отрицательных температур в зимний период на улице. Для подпитки АКБ потребуется хорошее зарядное устройство. Такое приспособление в больших разновидностях представлено в магазинах автозапчастей. Но если нет возможности или желания покупки, то ЗУ можно сделать своими руками в домашних условиях. Имеется также большое количество схем — их желательно все изучить, чтобы выбрать наиболее подходящий вариант.

Определение: Зарядное устройство для автомобиля предназначается для передачи электрического тока с заданным напряжением напрямую в АКБ.

1. Потребуется ли производить какие-то дополнительные меры, перед тем как приступать к зарядке аккумуляторной батареи на своём автомобиле? – Да, потребуется почистить клеммы, поскольку во время работы на них появляются кислотные отложения. Контакты очень хорошо нужно почистить, чтобы ток без трудностей поступал к батарее. Иногда автомобилисты используют смазку для обработки клемм, ее тоже следует убрать.
2. Чем протереть клеммы зарядных устройств? — Специализированное средство можно купить в магазине или приготовить самостоятельно. В качестве самостоятельно изготовленного раствора используют воду и соду. Компоненты смешиваются и перемешиваются. Это отличный вариант для обработки всех поверхностей. Когда кислота соприкоснется с содой, то произойдет реакция и автомобилист обязательно ее заметит. Это место и потребуется тщательно протереть, чтобы избавиться от всей кислоты. Если клеммы ранее обрабатывались смазкой, то она убирается любой чистой тряпкой.
3. Если на аккумуляторе стоят крышки, то их нужно вскрывать перед началом зарядки? — Если крышки имеются на корпусе, то их обязательно снимают.
4. По какой причине необходимо откручивать крышечки с аккумуляторной батареи? — Это нужно, чтобы газы, образующиеся в процессе зарядки, беспрепятственно выходили из корпуса.
5. Есть необходимость обращать внимание на уровень электролита в аккумуляторной батарее? – Это делается в обязательном порядке. Если уровень ниже требуемого, то необходимо добавить дистиллированную воду внутрь аккумулятора. Уровень определить не составит труда – пластины должны быть полностью покрыты жидкостью.

Самоделка по способу эксплуатации несколько отличается от заводского варианта. Это объясняется тем, что у покупного агрегата имеются встроенные функции, помогающие в работе. Их сложно установить на аппарате, собранном дома, а потому придется придерживаться нескольких правил при эксплуатации.

1. Зарядное устройство, собранное своими руками не будет отключаться при полной зарядке аккумулятора. Именно поэтому необходимо периодически следить за оборудованием и подключать к нему мультиметр – для контроля заряда.
2. Нужно быть очень аккуратным, не путать «плюс» и «минус», иначе зарядное устройство сгорит.
3. Оборудование должна быть выключено, когда происходит соединение с зарядным устройством.

Выполняя эти простые правила, получится правильно произвести подпитку АКБ и не допустить неприятных последствий.

Топ-3 производителей зарядных устройств

Если нет желания или возможности своими руками собрать ЗУ, то обратите внимание на следующих производителей:

Фирмы хорошо зарекомендовали себя на рынке, а потому о надежности и функциональности переживать при покупке не следует.

Как избежать 2-х ошибок при зарядке аккумуляторной батареи

Необходимо соблюдать основные правила, чтобы правильно подпитать батарею на автомобиле.

1. Напрямую к электросети аккумуляторную батарею запрещено подключать. Для этой цели и предназначается зарядные устройства.
2. Даже если устройство изготавливается качественно и из хороших материалов, всё равно потребуется периодически наблюдать за процессом зарядки, чтобы не произошли неприятности.

Выполнение простых правил обеспечит надежную работу самостоятельно сделанного оборудования. Гораздо проще следить за агрегатом, чем после тратиться на составляющие для ремонта.

Самое простое зарядное устройство для АКБ

Схема 100% рабочего ЗУ на 12 вольт

ЗУ на 12 вольт

Посмотрите на картинке на схему ЗУ на 12 В.  Оборудование предназначается для зарядки автомобильных аккумуляторов с напряжением 14,5 Вольт. Максимальный ток, получаемый при заряде составляет 6 А. Но аппарат также подходит и для других аккумуляторов – литий-ионных, поскольку напряжение и выходной ток можно отрегулировать. Все основные компоненты для сборки устройства можно найти на сайте Aliexpress.

Необходимые компоненты:

1. dc-dc понижающий преобразователь.
2. Амперметр.
3. Диодный мост КВРС 5010.
4. Концентраторы 2200 мкФ на 50 вольт.
5. трансформатор ТС 180-2.
6. Предохранители.
7. Вилка для подключения к сети.
8. «Крокодилы» для подключения клемм.
9. Радиатор для диодного моста.

Трансформатор используется любой, по собственному усмотрению Главное, чтобы его мощность была не ниже 150 Вт (при зарядном токе в 6 А). Необходимо установить на оборудование толстые и короткие провода. Диодный мост фиксируется на большом радиаторе.

Схема ЗУ Рассвет 2

Схема ЗУ Рассвет 2

Посмотрите на картинке на схему зарядного устройства Рассвет 2. Она составлена по оригинальному ЗУ. Если освоить эту схему, то самостоятельно получится создать качественную копию, ничем не отличающуюся от оригинального образца. Конструктивно устройство представляет собой отдельный блок, закрывающийся корпусом, чтобы защитить электронику от влаги и воздействия плохих погодных условий. На основание корпуса необходимо подсоединить трансформатор и тиристоры на радиаторах. Потребуется плата, что будет стабилизировать заряд тока и управлять тиристорами и клеммы.

1 схема умного ЗУ

Умное ЗУ

Посмотрите на картинке принципиальную схему умного зарядного устройства. Приспособление необходимо для подключения к свинцово-кислотным аккумуляторам, имеющим емкость — 45 ампер в час или больше. Подключают такой вид аппарата не только к аккумуляторам, что ежедневно используются, но также к дежурным или находящимся в резерве. Это довольно бюджетная версия оборудования. В ней не предусмотрен индикатор, а микроконтроллер можно купить самый дешевый.

Если имеется необходимый опыт, то трансформатор собирается своими руками. Нет необходимости устанавливать также и звуковые сигналы оповещения — если аккумулятор подключится неправильно, то загоревшаяся лампочка разряда будет уведомлять об ошибке. На оборудование необходимо поставить импульсный блок питания  на 12 вольт — 10 ампер.

1 схема промышленного ЗУ

Посмотрите на схему промышленного зарядного устройства от оборудования Барс 8А. Трансформаторы используются с одной силовой обмоткой на 16 Вольт, добавляется несколько диодов vd-7 и vd-8. Это необходимо для того, чтобы обеспечить мостовую схему выпрямителя от одной обмотки.

1 схема инверторного устройства

Инверторный вид

Посмотрите на картинке схему инверторного зарядного устройства. Это приспособление перед началом зарядки разряжает аккумуляторную батарею до 10,5 Вольт. Ток используется с величиной С/20:  «C» обозначает ёмкость установленного аккумулятора. После этого процесса напряжение повышается до 14,5 Вольт, при помощи разрядно-зарядного цикла. Соотношение величины заряда и разряда составляет десять к одному.

1 электросхема ЗУ электроника

Схема Электроника

1 схема мощного ЗУ

Мощное ЗУ

Посмотрите на картинке на схему мощного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Приспособление применяется для кислотных АКБ, имеющих высокую емкость. Устройство с легкостью заряжает автомобильный аккумулятор, имеющий емкость в 120 А. Выходное напряжение устройство регулируется самостоятельно. Оно составляет от 0 до 24 вольт. Схема примечательна тем, что в ней установлено мало компонентов, но дополнительные настройки при работе она не требует.

2 схемы советского ЗУ

Советское ЗУ

Многие уже могли видеть советское зарядное устройство. Оно похоже на небольшую коробку из металла, и может показаться совсем ненадежной. Но это вовсе не так. Главное отличие советского образца от современных моделей — надежность. Оборудование обладает конструктивной мощностью. В том случае, если к старому устройству подсоединить электронный контроллер, то зарядник получится оживить. Но если под рукой такого уже нет, но есть желание его собрать, необходимо изучить схему.

К особенностям их оборудования относят мощный трансформатор и выпрямитель, с помощью которых получается быстро зарядить даже сильно разряженную батарею. Многие современные аппараты не смогут повторить этот эффект.

Электрон 3М

Схема Электрон 3М

За час: 2 принципиальные схемы зарядки своими руками

Простые схемы

1 самая простая схема на автоматическое ЗУ для авто АКБ

Простая схема

Топ 4 схем импульсных ЗУ

Импульсные ЗУ

1 схема на тиристорное ЗУ

Схема

1 упрощенная схема с сайта Паяльник

Схема

1 схема на интеллектуальное ЗУ

Интеллектуальное ЗУ

4 подробные схемы защиты для ЗУ

Защита

Новые схемы 2017 и 2018 года

Новые схемы

1 схема на китайское ЗУ

Схема

1 простая схема — как собрать ЗУ

Схема

Регулятор тока зарядного устройства

В конструкции самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора важной частью является узел стабилизации и ограничения тока. Такой узел дает возможность выставить любой угодный ток заряда, при этом будет делать это за счет повышения или понижения выходного напряжения.

Схема предложенная в статье может отлично работать в совместимости с любым зарядным устройством.

Вариант реализации такого блока до безобразия прост  и собран на одном элементе ОУ. Зарядное устройство должно отдавать напряжение 13,5-14,5 Вольт при токе до 10 Ампер.

Полевой транзистор – основной силовой элемент и весь ток проходит по нему, поэтому обязательно устанавливают на теплоотвод.

Можно использовать низковольтные полевые транзисторы с током от 20 , а еще лучше от 40 Ампер. Для наших целей отлично подойдут мощные N- канальные полевые транзисторы типа IRF3205, IRFZ44/46/48 iили аналогичные.

Силовой шунт в моем случая в виде низкоомного резистора, если кому лень искать, можете использовать шунт , который стоит в дешевых китайских мультиметрах, такие шунты можно использовать для довольно точных замеров при токах до 10-14Ампер.

Полевой транзистор при желании можно заменить на биполярный, но с учетом того, что последний должен иметь большой ток коллектора, к примеру КТ819ГМ или КТ8101 из наших , тоже устанавливают на теплоотвод.

ОУ в моем варианте задействован сдвоенный , типа ЛМ358, но можно использовать и одиночные операционные усилители, к примеру – TL071/081

Автор; АКА Касьян

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Зарядное устройство (ЗУ) для аккумулятора необходимо каждому автолюбителю, но стоит оно немало, а регулярные профилактические поездки в автосервис не выход. Обслуживание батареи в СТО требует времени и денег. Кроме того, на разряженном аккумуляторе до сервиса ещё нужно доехать. Собрать своими руками работоспособное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками сможет каждый, кто умеет пользоваться паяльником.

Немного теории об аккумуляторах

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

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

Как узнать состояние батареи

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

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

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

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

Правильная зарядка

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

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

Читайте также:  Как выбрать настольный электрический наждак с валом для дома

Самодельные зарядки для АКБ

Собрать своими руками зарядное устройство для автомобильного аккумулятора реально и не особо сложно. Для этого нужно иметь начальные знания по электротехнике и уметь держать в руках паяльник.

Простое устройство на 6 и 12 В

Такая схема самая элементарная и бюджетная. При помощи этого ЗУ вы сможете качественно зарядить любой свинцовый аккумулятор с рабочим напряжением 12 или 6 В и электрической ёмкостью от 10 до 120 А/ч.

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.

К примеру, если необходим ток в 5 А, то понадобится включить тумблеры S4 и S2. Замкнутые S5, S3 и S2 дадут в сумме 11 А. Для контроля напряжения на АКБ служит вольтметр PU1, за зарядным током следят при помощи амперметра PА1.

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 см. кв.

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.

Схема проста, если собрать её из исправных деталей, то в налаживании не нуждается. Это устройство подойдёт и для зарядки шестивольтовых батарей, но «вес» каждого из переключателей S2-S5 будет иным. Поэтому ориентироваться в зарядных токах придётся по амперметру.

С плавной регулировкой тока

По этой схеме собрать зарядник для аккумулятора автомобиля своими руками сложнее, но она возможна в повторении и тоже не содержит дефицитных деталей. С её помощью допустимо заряжать 12-вольтовые аккумуляторы ёмкостью до 120 А/ч, ток заряда плавно регулируется.

Читайте также:  Изготовление картофелесажалки для мотоблока и мини-трактора

Зарядка батареи производится импульсным током, в качестве регулирующего элемента используется тиристор. Помимо ручки плавной регулировки тока, эта конструкция имеет и переключатель режима, при включении которого зарядный ток увеличивается вдвое.

Режим зарядки контролируется визуально по стрелочному прибору RA1. Резистор R1 самодельный, выполненный из нихромовой или медной проволоки диаметром не менее 0.8 мм. Он служит ограничителем тока. Лампа EL1 — индикаторная. На её месте подойдёт любая малогабаритная индикаторная лампа с напряжением 24–36 В.

Понижающий трансформатор можно применить готовый с выходным напряжением по вторичной обмотке 18–24 В при токе до 15 А. Если подходящего прибора под рукой не оказалось, то можно сделать самому из любого сетевого трансформатора мощностью 250–300 Вт. Для этого с трансформатора сматывают все обмотки, кроме сетевой, и наматывают одну вторичную обмотку любым изолированным проводом с сечением 6 мм. кв. Количество витков в обмотке — 42.

Тиристор VD2 может быть любым из серии КУ202 с буквами В-Н. Его устанавливают на радиатор с площадью рассеивания не менее 200 см. кв. Силовой монтаж устройства делают проводами минимальной длины и с сечением не менее 4 мм. кв. На месте VD1 будет работать любой выпрямительный диод с обратным напряжением не ниже 20 В и выдерживающий ток не менее 200 мА.

Налаживание устройства сводится к калибровке амперметра RA1. Сделать это можно, подключив вместо аккумулятора несколько 12-вольтовых ламп общей мощностью до 250 Вт, контролируя ток по заведомо исправному эталонному амперметру.

Из компьютерного блока питания

Чтобы собрать это простое зарядное устройство своими руками, понадобится обычный блок питания от старого компьютера АТХ и знания по радиотехнике. Но зато и характеристики прибора получатся приличными. С его помощью заряжают батареи током до 10 А, регулируя ток и напряжение заряда. Единственное условие — БП желателен на контроллере TL494.

Для создания автомобильной зарядки своими руками из блока питания компьютера придётся собрать схему, приведённую на рисунке.

Пошагово необходимые для доработки операции будут выглядеть следующим образом:

1. Откусить все провода шин питания, за исключением жёлтых и чёрных.
2. Соединить между собой жёлтые и отдельно чёрные провода — это будут соответственно «+» и «-» ЗУ (см. схему).
3. Перерезать все дорожки, ведущие к выводам 1, 14, 15 и 16 контроллера TL494.
4. Установить на кожух БП переменные резисторы номиналом 10 и 4,4 кОм — это органы регулировки напряжения и тока зарядки соответственно.
5. Навесным монтажом собрать схему, приведённую на рисунке выше.

Читайте также:  Описание ручных и стационарных электрических циркулярных пил

Если монтаж выполнен правильно, то доработку закончена. Осталось оснастить новое ЗУ вольтметром, амперметром и проводами с «крокодилами» для подключения к АКБ.

В конструкции возможно использовать любые переменные и постоянные резисторы, кроме токового (нижний по схеме номиналом 0.1 Ом). Его рассеиваемая мощность — не менее 10 Вт. Сделать такой резистор можно самостоятельно из нихромового или медного провода соответствующей длины, но реально найти и готовый, к примеру, шунт от китайского цифрового тестера на 10 А или резистор С5−16МВ. Ещё один вариант — два резистора 5WR2J, включённые параллельно. Такие резисторы есть в импульсных блоках питаниях ПК или телевизоров.

Что необходимо знать при зарядке АКБ

Заряжая автомобильный аккумулятор, важно соблюдать ряд правил. Это поможет вам продлить срок службы аккумулятора и сохранить своё здоровье:

1. Все свинцовые аккумуляторы заряжают током не выше одной десятой от ёмкости батареи. Если у вас в авто стоит АКБ ёмкостью 60 А/ч, то расчёт зарядного тока выглядит так: 60/10=6 А.
2. В процессе зарядки могут выделяться взрывоопасные газы. Особенно это касается обслуживаемых аккумуляторов. Достаточно одной искры, чтобы скопившийся в гараже или другом помещении водород взорвался. Поэтому заряжать аккумуляторы нужно в хорошо проветриваемом помещении или на балконе.
3. Зарядка батареи сопровождается выделением тепла, поэтому постоянно контролируйте температуру корпуса АКБ на ощупь. Если батарея заметно нагрелась, то немедленно уменьшите зарядный ток или вообще прекратите зарядку.
4. Если батарея обслуживаемая, постоянно контролируйте уровень электролита в банках и его плотность. В процессе заряда электролит «выкипает», а плотность повышается. Если пластины в банке оголились или плотность поднялась выше 1.29, а зарядка ещё не закончена, добавьте в электролит дистиллированной воды.
5. Не допускайте перезарядки батареи. Максимальное напряжение на ней при подключённом ЗУ — 14.7 В.
6. Не допускайте глубокой разрядки батареи, подзаряжайте её периодически. Если напряжение на батарее при отключённой нагрузке опустится ниже 10.7, АКБ придётся выбросить.

Вопрос о создании простого зарядного устройство для аккумулятора своими руками выяснен. Все достаточно просто, осталось запастись необходимым инструментом и можно смело приступать к работе.

Схема простого зарядного устройства для АКБ

Привет всем, я за свою практику делал множество схем зарядных устройств для самых разных аккумуляторов, но в последнее время заметил, что несмотря на огромную базу схем в интернете, люди хотят видеть простую схему зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов из очень доступных компонентов, поэтому я решил воплотить эту идею в жизнь.

Эта схема была снята из радиожурнала, которая стала очень популярной в последнее время, по сути это тиристорный регулятор напряжения, многие наверное будут осуждать мое решение об использовании именно этой схемы, ведь она не имеет узла контроля тока, защиты и многих других плюшек, которыми снабжены современные зарядные устройства.

Вы конечно правы, но именно эта схема была повторена радиолюбителями, в том числе и мною множество раз и зарекомендовала себя с лучшей стороны.

Итак, о схеме; она отличается от обычных линейных схем, обратите внимание на транзисторы Q1 и Q2, на их базе собран генератор импульсов, то есть аккумулятор по сути заряжается импульсами тока, в этом можно убедиться подключив осциллограф, такой режим работы имеет множество плюсов.

Первый из них заключается в том, что силовой элемент схемы работает не в линейном, а в ключевом режиме, следовательно, нагреваться будет меньше, и ещё импульсная зарядка может быть полезной для консульфатации аккумулятора, а значит такая зарядка в теории может восстанавливать АКБ.

Генератор импульсов собран на маломощной комплементарной паре, можно использовать буквально любые маломощные транзисторы, например наши КТ 361 и КТ 315. Выходной ток может доходить до 10 ампер, следовательно с ее помощью можно эффективно заряжать аккумуляторы с ёмкостью до 100 ампер\часов.

Диодный мост нужен с запасом, советую использовать диоды ампер на 15-20, я ставил готовую сборку на 30 ампер. Сетевой понижающий трансформатор должен обеспечивать выходное напряжение не менее 15 или 16 вольт и соответствующий ток.

Тут важно запомнить — эффективный ток заряда для автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторов составляет десятую часть от ёмкости аккумулятора,  например аккумулятор на 60 ампер\часов эффективный ток заряда должен быть в районе 6 ампер и т.д.

В моем варианте был использован готовый трансформатор от источника бесперебойного питания, по мне это хороший вариант. Мне повезло и обмотки трансформатора оказались медными, а не алюминиевыми как это бывает с бюджетными бесперебойниками.

Порывшись в старом хламе мне удалось найти только один тиристор, но к сожалению и тот оказался нерабочим, по идее можно собрать аналог тиристора, но я решил использовать обычный транзистор типа империи MJE13009 и всё прекрасно заработало.

переделал на транзистор

Печатная плата получилась довольно компактной, кстати исходный файл платы доступен для скачивания в конце статьи. Транзисторы и диодный мост устанавливают на радиатор, конструкцию также желательно дополнить кулером.  Индикаторы поставил стрелочные, амперметр на 1 ампер, но после замены шунта он стал отображать ток до 10 ампер, вольтметр на 15 вольт.

Хотел всё это дело собрать в корпусе от блока питания компьютера но на данный момент работаю над несколькими проектами и времени попросту нет, но в дальнейшем обязательно займусь изготовлением корпуса.

Выходное напряжение регулируется от чистого ноля. Процесс зарядки автомобильных аккумуляторов происходит следующим образом, включаем зарядное устройство в сеть и вращением переменного резистора добиваемся на выходе 14 и 14. 4 вольт выходного напряжения.

Это напряжение полностью заряженного автомобильного аккумулятора, дальше подключаем зарядку к аккумулятору не забывая соблюдать полярность, то есть плюс к плюсу, а минус к минусу.

По мере заряда аккумуляторной батареи ток будет снижаться и в конце процесса значение будет близким к нулю, этим заряд можно считать завершенным.

Плохо то, что схема лишена защиты от коротких замыканий, может спасти только предохранитель, также отсутствует функция защиты от переполюсовки питания, но все это можно дополнить и позже, было бы желание))).

Плата в формате .lay; скачать…

Автор; АКА КАСЬЯН



как сделать своими руками, схема

Автор Владимир Остапенко На чтение 18 мин. Просмотров 9.5k. Опубликовано 24.12.2019

Во время эксплуатации автомобиля нередко возникает ситуация, когда аккумуляторную батарею (АКБ) приходится снимать и заряжать стационарным зарядным устройством (ЗУ). Его, конечно же, можно купить, а возможно сделать своими руками. В этой статье рассмотрим несколько обычных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора, которые несложно повторить даже начинающему радиотехнику.

Требования к зарядке АКБ

Прежде чем сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, рассмотрим .

1. Зарядный ток не должен превышать рекомендованный производителем батареи. Если зарядный ток не указан (неизвестен), то он не должен превышать 10 % от принятой ёмкости аккумулятора.
2. В конце процесса зарядки ток желательно уменьшить, чтобы .
3. Недопустима перезарядка АКБ. Как только напряжение на клеммах заряжаемой батареи достигнет значения 13,8 ± 0,15 В, зарядку стоит прекратить. Это будет существенно для AGM и гелевых батарей.
4. При пропадании сетевого напряжения не должна происходить разрядка батареи через зарядное устройство. Глубокий разряд для свинцовой АКБ губителен.

Исходя из вышесказанного, определяем требования к зарядному устройству:

1. Должно обеспечивать регулировку зарядного тока.
2. Потребуется наличие встроенных измерительных приборов – амперметра и вольтметра, — позволяющих контролировать ток заряда и .
3. Обязательно наличие цепей, предотвращающих разряд АКБ через зарядное устройство при пропадании сетевого напряжения.

Полезно. Первый и второй пункты могут выполняться оператором вручную, но существуют и автоматические ЗУ, самостоятельно регулирующие ток во время зарядки и отключающие батарею, как только она полностью зарядится. Третий пункт должен выполняться независимо от сложности схемы ЗУ.

Как сделать самодельное зарядное устройство для АКБ

А теперь рассмотрим несколько схем разной сложности, которые отвечают вышеперечисленным требованиям к ЗУ и не особо сложны для повторения.

Простой «зарядник» с гасящими конденсаторами

Это несложное устройство позволяет заряжать аккумуляторы ёмкостью до 100 А·ч произвольным током, который регулируется в интервале 1–10 А с шагом 1 А, что будет достаточно для качественного обслуживания любого автомобильного аккумулятора.

  

Схема простого зарядного устройства с гасящими конденсаторами

В ЗУ встроен понижающий трансформатор Тр1, сетевое напряжение на него подаётся через блок гасящих конденсаторов С1-С4. Каждый из конденсаторов имеет собственный переключатель, включающий его в цепь питания трансформатора. Ёмкости конденсаторов подстроены таким образом, что переключатели S1–S4 имеют вес 1, 2, 4, 8 А соответственно.

Комбинируя положения переключателей, можно выбрать произвольный ток зарядки в диапазоне 1-10 А, с шагом 1 А. К примеру, если необходимо выставить ток 6 А, то нужно замкнуть переключатели S3 и S2. Ток в 5 А обеспечит включение переключателей S3 и S1.

Пониженное трансформатором напряжение подаётся на диодный мост, выпрямляется и выходит на клеммы Х3 и Х4, к которым подключается заряжаемая батарея. Ток зарядки измеряют амперметром PA1, а вольтметр PV1 выдаёт напряжение на клеммах батареи. Цепей защиты от разряда батареи через зарядное устройство в случае пропадания сетевого напряжения в этой схеме ЗУ нет, поскольку их роль исполняет диодный мост.

О деталях. Конденсаторы С1–С4 подбирают неполярные типа МБГО, МБГП, МБЧГ, КБГ-МН, МБМ или МБГЧ с рабочим напряжением не менее 300 В для МБГЧ и КБГ-МН и не более 600 В для приборов остальных типов.

Категорически недопустимо использование электролитических конденсаторов, даже если они рассчитаны на соответствующее напряжение. «Электролит» — полярный прибор, работающий только в цепях постоянного тока. При подключении в цепь переменного тока он просто взорвётся.

Вместо диодов Д242 можно применять любые другие, выдерживающие ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 25 В. Подходят, например, диоды Д214 или германиевые Д305. При любых условиях их нужно поставить на радиаторы. Трансформатор Тр1 обычный сетевой с выходным напряжением 24–26 В, способный обеспечить хотя бы полуторный зарядный ток. Приборы PA1 и PV2 — амперметр с пределом измерения 10–15 А и вольтметр на напряжение 20 В соответственно.

Указанное зарядное устройство можно применять и для зарядки батарей с другим напряжением (например, 6-вольтовых), но здесь необходимо учитывать, что «вес» тумблеров S1–S4 будет другой, и придётся определяться по амперметру.

Прибор для зарядки и тренировки аккумулятора

Это самодельное зарядное устройство заряжает аккумулятор пульсирующим током, причём в паузах между импульсами зарядки батарея разряжается током порядка 0,5 А. Это позволяет не только качественно зарядить батарею, но и успешно , осуществляя тренировку АКБ. Зарядный ток в импульсе может достигать 10 А, регулировка тока плавная.

Электрическая схема зарядного устройства для тренировки батарей

Сетевое напряжение понижается трансформатором Т1 до величины 25 В и подаётся на однополупериодный выпрямитель, собранный на диодах D1 и D2, включенных параллельно для увеличения мощности. Регулировка тока происходит при помощи ключа, встроенного на транзисторе VТ1, включенного в минусовую цепь зарядки. Степень открытия транзистора, а значит, и зарядный ток — регулируется с помощью переменного резистора R1. Питание резистор получает от простейшего параметрического стабилизатора R1, D3.

По окончании каждого положительного полупериода диоды запираются, и до начала следующего — батарея разряжается через балластный резистор R4. Ток разрядки фиксированный и, как было сказано выше, составляет 500 мА. Зарядный ток контролируется при помощи амперметра PA1, а напряжение на батарее вольтметром PV1.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Контролируя зарядный ток, необходимо учитывать, что его часть (около 10 %) течёт через балластный резистор R4. Кроме того, прибор показывает усреднённое значение, тогда как зарядка батареи производится только в половину периода. Поэтому, к примеру, при импульсном зарядном токе в 5 А амперметр с учётом потерь на R4 покажет 1,8 А.

Для предупреждения глубокого разряда батареи через балластный резистор при пропадании сетевого напряжения введён узел защиты, собранный на реле К1. Пока зарядное устройство работает, его обмотка находится под напряжением, а контакты К1.1 и К1.2 (включены параллельно для увеличения мощности) подключают батарею к ЗУ.  При пропадании сетевого напряжения реле отпускает, и его контакты отключают заряжаемый аккумулятор.

О деталях. На месте Т1 может работать любой силовой трансформатор, выдающий 22–25 В при токе в 5 А. Диоды D1 D2 — любые десятиамперные, выдерживающие обратное напряжение не ниже 40 В. Они установлены на общий радиатор. VТ1 — транзистор серии КТ827 с любой буквой. Его тоже нужно поставить на радиатор. Если корпус прибора металлический, то в качестве радиатора может выступать и он.

Стабилитрон D3 — любой маломощный с напряжением стабилизации 7,5–12 В. Резисторы R3 и R4 — С5-16МВ и ПЭВ-15 соответственно. В качестве К1 используется реле переменного тока РПУ-0 на напряжение срабатывания 24 В. Каждая группа его контактов выдерживает ток до 6 А.

 Полезно. При необходимости можно применять реле постоянного тока, но тогда его обмотку придётся подключить к схеме через выпрямительный мост.

Зарядное устройство для АКБ с ШИМ-регулировкой тока

Эта схема способна обеспечить зарядный ток до 6 А и выделяется небольшими габаритами, поскольку использует широтно-импульсный метод регулирования (ШИМ), а управляющий током зарядки транзистор работает в ключевом режиме, что существенно снижает рассеиваемую на нём мощность.

Электросхема зарядного устройства с ШИМ

Задающий генератор блока регулировки тока собран на элементах DD1.1, DD1.2 микросхемы К561ЛА7, элементы DD1.3, DD1.4 — буферные. Частота генератора — 13 кГц, скважность плавно регулируется с помощью переменного резистора R3. С генератора сигнал поступает на регулирующий элемент — мощный полевой транзистор VT1, работающий в ключевом режиме.

В зависимости от положения движка переменного резистора отношение времени открытия транзистора к его закрытому состоянию меняется, а значит, изменяется и средний ток зарядки батареи, который можно контролировать при помощи амперметра PA1.

Питание микросхема получает от простейшего параметрического стабилизатора, собранного на элементах R1, VD4. Сам стабилизатор подключен к выпрямительному мосту, обеспечивающему напряжение зарядки. Из соображений компактности, диодный мост собран на полупроводниках Шоттки с незначительным падением напряжения. Лампа EL1 — индикаторная.

О деталях. Вторичная обмотка трансформатора Т1 должна обеспечивать ток 6–7 А при напряжении 16–20 В. Если использовать трансформатор, у вторичной обмотки которого есть отвод от середины, то выпрямитель можно собрать по схеме, приведённой ниже, сократив число выпрямительных диодов вдвое.

Двухполупериодный выпрямитель на двух диодах

В мостовом выпрямителе используется диодная сборка VD1.1 VD1.2 и два отдельных диода VD3 и VD4. Все элементы установлены на общий радиатор 160х45 мм через слюдяные прокладки. При необходимости диоды Шоттки можно заменить обычными выпрямительными, но габариты устройства при этом увеличатся, поскольку понадобится радиатор большего размера. При замене необходимо учитывать, что диоды должны выдерживать ток 10 А и обратное напряжение не менее 40 В.

Если зарядный ток не будет превышать 5 А, то транзистор VT1 устанавливать на радиатор не нужно. При большем токе понадобится радиатор — медная или алюминиевая пластина размером 50х50х1 мм.

В качестве амперметра используется индикатор записи магнитофона М476/2, включенный параллельно с шунтом. Шунт представляет собой кусок медного обмоточного провода ПЭВ-2 1,5, намотанный на оправку диаметром 8 мм. Количество витков — 16, сопротивление — около 0,1 Ом.

Зарядное устройство с фазоимпульсной регулировкой

Это мощное зарядное устройство славится тем, что собрано из доступных советских деталей, которые наверняка найдутся у любого радиотехника. Прибор обеспечивает плавную регулировку тока в пределах 0 … 10 А и пригоден для зарядки аккумуляторов ёмкостью до 100 А·ч.

Схема зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов с фазоимпульсной регулировкой

Это обычный тиристорный регулятор напряжения с фазоимпульсным управлением. Роль элемента управления выполняет аналог однопереходного транзистора, сделанный на двух биполярных приборах VT1 и VT2. Изменяя сопротивление переменного резистора R1, мы меняем время задержки открывания тиристора относительно начала полупериода, а значит, и ток зарядки, который контролируется по показаниям амперметра PA1. Для измерения напряжения на клеммах батареи служит прибор PV1. Питается устройство от мостового выпрямителя VD1–VD4, подключенного к понижающему трансформатору Т1.

О деталях. Вместо заданного на схеме тиристора КУ202В можно использовать КУ202 с буквами Г–Е, а также более мощные Т-160 и Т-250. Диоды VD1–VD4 — обычные выпрямительные с обратным напряжением не менее 40 В и выдерживающие ток 10 А. Подойдут, например, Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213 и т. п.

Тиристор и выпрямительные диоды необходимо установить на радиаторы с эффективной площадью рассеяния 100 см² каждый. Если используется мощный тиристор серии «Т», то на радиатор его ставить не нужно. В качестве Т1 можно использовать любой силовой трансформатор, обеспечивающий ток 10 А при напряжении 18–22 В. Отлично подойдёт, к примеру ТН-61, имеющий три обмотки по 6,3 В при токе 8 А. Этого вполне достаточно для зарядки батареи ёмкостью до 80 А·ч.

Транзистор КТ361А можно заменить на КТ361б – КТ361Е, КТ502В, КТ3107А, КТ501Ж – КТ501К, КТ502Г. На месте VT2 может работать КТ315А-КТ315Д, КТ3102А, КТ312Б. Вместо диода КД 105Д подойдут КД105Г, КД105В, Д226 (с любым индексом). Измерительный прибор PA1 — амперметр с пределом измерения 10–15 А или микроамперметр с соответствующим шунтом. PV1 — вольтметр с пределом измерения 15–20 В.

Зарядное устройство с регулировкой по высокому напряжению (по первичной обмотке)

Это устройство отличается от предыдущих тем, что тиристорный регулятор зарядного тока расположен в цепи первичной обмотки силового трансформатора. При помощи этого ЗУ можно заряжать батареи током до 6 А. Поскольку коммутируемые токи по напряжению 220 В будут намного меньше, чем по низкому, радиатор регулирующему элементу не нужен. Кроме того, амперметр PA1 не имеет громоздкого шунта, а значит, устройство получается несколько компактнее.

Зарядное устройство с регулировкой по высокому напряжению

В этой схеме используется всё тот же фазоимпульсный метод. Поскольку тиристор не может работать в цепях переменного тока, он включен через диодный мост  VD1–VD4. Управляет тиристором однопереходный транзистор VT1. Задержка его открывания от начала полупериода зависит от положения движка переменного резистора R5. Именно им и регулируется зарядный ток.

В момент открытия тиристор шунтирует диодный мост, и всё сетевое напряжение прикладывается к первичной обмотке T1. При этом со вторичной обмотки снимается напряжение определённой величины (0–20 В, в зависимости от положения движка переменного резистора R5) и, пройдя через выпрямитель VD5–VD8, поступает на клеммы заряжаемого аккумулятора. Узел измерения тока собран на микроамперметре, зашунтированном резистором R1. Резистор R2 служит для калибровки прибора. Лампа HL1 — индикаторная.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Вольтметра это зарядное устройство не имеет, поэтому контролировать напряжение на клеммах заряжаемого аккумулятора придётся внешним вольтметром, к примеру, тестером. Впрочем, ничего не мешает просто встроить вольтметр в прибор.

О деталях. На месте VD1–VD4 могут работать диоды Д231–Д234, Д245, Д247 с любым буквенным индексом, КД202 с буквами К, М, Р. Радиаторы им, как и тиристору, не нужны. Вместо германиевых Д305 в низковольтном выпрямителе можно использовать Д231–Д233 без буквенного индекса или с буквой А. Их придётся установить на радиаторы с площадью поверхности 100 см².

Конденсатор С1 должен иметь по возможности меньший ТКЕ, иначе при прогреве устройства зарядный ток «поплывёт». Подойдут конденсаторы типа К73-17 или К73-24. Трансформатор Т1 должен обеспечивать на вторичной обмотке напряжение 18–22 В при токе нагрузки 6–7 А. Микроамперметр (PA1) можно взять любой с током полного отклонения 100 мкА.

Важно! Все элементы зарядного устройства, включенные в цепь первичной обмотки, во время работы прибора находятся под опасным для жизни напряжением. Перед любой перепайкой или изменением схемы обязательно отключаем конструкцию от сети, а на шток переменного резистора R5 надеваем ручку из изоляционного материала.

Автоматическое зарядное устройство из драйвера для светодиодных лент

Драйвер для питания светодиодных лент, если он достаточно мощный (не менее 100 Вт), — готовое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Единственное, что нас не устраивает — это выходное напряжение. Драйвер выдаёт 12 вольт, конечное напряжение зарядки свинцово-кислотного аккумулятора — 13,8 В. Если учесть падение напряжения на зарядных проводах, то нам нужно заставить выдавать блок питания 14,0–14,4 вольта (зависит от толщины проводов). Этим и займёмся.

Для эксперимента возьмём драйвер мощностью 110 Вт — он сможет развить зарядный ток в 7,6 А — более чем достаточно для любого автомобильного аккумулятора. Взглянем на типовую схему драйвера китайского производства:

Типовая схема драйвера для светодиодной ленты китайского производства

Нас интересует подстроечный резистор P1 (справа вверху на блоке «Выпрямитель 12 В»). Подключаем к выходу устройства вольтметр, само устройство подключаем к сети. Небольшой отвёрткой вращаем ползунок подстроечного резистора (на плате он обозначен «VR»), пытаясь поднять напряжение до 14,0–14,4 В. Скорее всего, сделать это не удастся — слишком велика разница. На нашем блоке напряжение удалось вытянуть лишь до 13,26 В.

Диапазона регулировки подстроечного резистора нам не хватило

Тут есть два варианта:

1. Заменить подстроечный резистор другим, большего номинала.
2. Заменить постоянный резистор R37, стоящий в делителе, другим, меньшего номинала.

Воспользуемся вторым вариантом. Но тут возникает непредвиденная проблема — нумерация элементов на нашем блоке и на схеме не совпадают. «Пляшем» от подстроечного резистора, разбираясь в дорожках, и выясняем, что на нашей плате этот резистор обозначен «R30».

Нас интересует резистор R30

На схеме он имеет номинал 2,2 кОм, но мы рисковать не будем, поскольку схема явно не родная — выпаиваем его и измеряем сопротивление омметром. Результат — 5 кОм.

Номинал нашего R30 составил 5 кОм

Берём переменный резистор того же номинала, впаиваем на место R30, выводим движок на максимальное сопротивление и включаем блок питания в сеть. Постепенно уменьшая сопротивление, устанавливаем необходимую величину выходного напряжения.

Напряжение на выходе составляет 14,5 В

Здесь оно несколько выше нужного, но позже мы подгоним его более точно штатным подстроечным резистором VR.

Важно! Движок переменного резистора крутим очень осторожно, стараясь не поднимать напряжение выше 15 В, поскольку сглаживающие конденсаторы в фильтре драйвера рассчитаны на максимальное напряжение в 16 В.

Выпаиваем переменный резистор, измеряем его сопротивление.

Нам нужен постоянный резистор сопротивлением 4,5 кОм

Такого номинала не существует, устанавливаем ближайший — 4,6 кОм. Снова включаем устройство, штатным подстроечным резистором VR выставляем выходное напряжение 14,0– 14,4 В. Собираем блок — и у нас в руках готовое зарядное устройство со стабилизированным выходным напряжением.

Особая прелесть такого решения состоит в том, что устройство является автоматическим и никогда не перезарядит батарею, даже если мы забудем вовремя снять её с зарядки. Идеальное решение для AGM и гелевых батарей, которые очень боятся перезаряда.

Зарядное устройство из блока питания ПК

Это устройство тоже является автоматическим — оно, как и предыдущая конструкция, не даст перезарядить аккумуляторную батарею, поскольку работает в режиме стабилизации напряжения и по окончании зарядки ток через аккумулятор падает до 0. Доработке будет подвергаться блок питания персонального компьютера, собранный на ШИМ-микросхеме TL494 или её аналогах, список которых приведён в табличке ниже.

Аналоги микросхемы TL494 

Прибор	Описание		Прибор	Описание
GL494	Зарубежный полный аналог		M5T494P	Зарубежный полный аналог
IR9494N			MB3759
MB3759			UA494PC
NE5561			UC494
UPC494			UC494CN
XR494			UPC494C
ECG1729			MB3759
IR3M02			UA494DM
IR9494			IR9494
MB3759			MB3759
UPC494C			1114ЕУ3	Отечественный полный аналог
UA494DC			1114ЕУ4
ECG1729			1114ЕУЗ
HA11794			К1114ЕУ3
IR3M02			КР1114ЕУ4

Итак, разбираем блок, вынимаем из корпуса плату. Из платы выпаиваем все питающие провода, кроме зеленого. Он служит для запуска БП материнской платой. Нам подобное управление не нужно, а потому этот провод мы просто припаиваем к площадкам, к которым раньше припаивались чёрные провода (иначе говоря — замыкаем на минус), чтобы блок питания запускался сразу после подачи на него 220 В.

Зелёный провод управления припаиваем к минусовой шине питания

Теперь к площадкам, к которым подпаивались жёлтые и чёрные провода, припаиваем два толстых провода с «крокодилами» для подключения к аккумулятору. Тот, который подпаивается вместо жёлтых, будет плюсовым, а вместо чёрных — минусовым.

Теперь нужно заставить БП выдавать вместо 12 В нужные для зарядки свинцового аккумулятора 13,8–14 В (14,4 с учётом падения напряжения на проводах под нагрузкой). Делаем это точно так же, как и в предыдущей конструкции, — заменой резистора на прибор другого номинала.

Находим первый вывод микросхемы TL494 или её аналога, ориентируясь по ключу-выемке на корпусе прибора. На фото ниже первый вывод помечен красной, а сам ключ — зелёными стрелками.

Нумерация выводов ведётся от ключа против часовой стрелки

Переворачиваем плату и по дорожке, ведущей от этого вывода, определяем, что к нему подпаяны три резистора. Нас интересует тот, который вторым выводом подключен к шине +12 В. На фото ниже он помечен красным лаком.

Нас интересует этот резистор

Номинал этого резистора нужно изменить (увеличить), но на сколько? Выпаиваем его и замеряем сопротивление. В нашем случае сопротивление составило 38 кОм. Берём переменный резистор примерно вчетверо большего номинала, выставляем движком сопротивление 38 кОм и впаиваем его вместо того, который выпаяли. Плавно увеличивая сопротивление, выставляем выходное напряжение на значение 14,4 В.

Установка выходного напряжения при помощи переменного резистора

Важно! Для каждого блока питания номинал этого резистора будет разный, т. к. схемы и детали в блоках разные, но алгоритм изменения напряжения один для всех. При поднятии напряжения свыше 15 В, может быть сорвана генерация ШИМ. После этого блок придётся перезагружать, предварительно уменьшив сопротивление переменного резистора.

Выпаиваем переменный резистор, измеряем его сопротивление, подбираем постоянный ближайшего номинала, впаиваем. Проверяем наше зарядное устройство, нагрузив его лампочкой от автомобильной фары и контролируя выходное напряжение под нагрузкой. Оно должно остаться практически тем же — 14 В.

Под нагрузкой выходное напряжение «просело» на несколько десятых — это нормально

Как заряжать аккумулятор от самодельного устройства

Зарядка аккумулятора самодельным устройством ничем не отличается от зарядки промышленным прибором.

1. Выводим регулятор тока в «0».
2. Подключаем заряжаемый аккумулятор к клеммам ЗУ.
3. Подаём питание на ЗУ.
4. Устанавливаем необходимый ток зарядки.
5. При напряжении 13,2–13,4 В на клеммах батареи уменьшаем ток вдвое.
6. При напряжении на клеммах 13,8 В выводим регулятор тока в «0», выключаем питание ЗУ, отключаем аккумулятор.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

В двух последних конструкциях контролировать напряжение на батарее не нужно — как только аккумулятор зарядится, ток зарядки станет равным нулю.

Вот в принципе и всё о самодельных зарядных устройствах. Прочитав этот материал, мы без труда сможем подобрать наиболее подходящую схему зарядного устройства и повторить её.

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Тема автомобильных зарядных устройств интересна очень многим. Из статьи вы узнаете, как переделать компьютерный блок питания в полноценное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Оно будет представлять собой импульсное зарядное устройство для аккумуляторов с емкостью до 120 А·ч, то есть зарядка будет довольно мощной.

Собирать практически ничего не нужно – просто переделывается блок питания. К нему добавится всего один компонент.

Компьютерный блок питания имеет несколько выходных напряжений. Основные силовые шины имеют напряжение 3,3, 5 и 12 В. Таким образом, для работы устройства понадобится 12-вольтовая шина (желтый провод).

Для зарядки автомобильных аккумуляторов напряжение на выходе должно быть в районе 14,5-15 В, следовательно, 12 В от компьютерного блока питания явно маловато. Поэтому первым делом необходимо поднять напряжение на 12-вольтовой шине до уровня 14,5-15 В.

Затем, нужно собрать регулируемый стабилизатор тока или ограничитель, чтобы была возможность выставить необходимый ток заряда.

Зарядник, можно сказать, получится автоматическим. Аккумулятор будет заряжаться до заданного напряжения стабильным током. По мере заряда сила тока будет падать, а в самом конце процесса сравняется с нулем.

Приступая к изготовлению устройства необходимо найти подходящий блок питания. Для этих целей подойдут блоки, в которых стоит ШИМ-контроллер TL494 либо его полноценный аналог K7500.

Когда нужный блок питания найден, необходимо его проверить. Для запуска блока нужно соединить зеленый провод с любым из черных проводов.

Если блок запустился, нужно проверить напряжение на всех шинах. Если все в порядке, то нужно извлечь плату из жестяного корпуса.

После извлечения платы, необходимо удалить все провода, кроме двух черных, двух зеленого и идет для запуска блока. Остальные провода рекомендуется отпаять мощным паяльником, к примеру, на 100 Вт.

На этом этапе потребуется все ваше внимание, поскольку это самый важный момент во всей переделке. Нужно найти первый вывод микросхемы (в примере стоит микросхема 7500), и отыскать первый резистор, который применен от этого вывода к шине 12 В.

На первом выводе расположено много резисторов, но найти нужный — не составит труда, если прозвонить все мультиметром.

После нахождения резистора (в примере он на 27 кОм), необходимо отпаять только один вывод. Чтобы в дальнейшем не запутаться, резистор будет называться Rx.

Теперь необходимо найти переменный резистор, скажем, на 10 кОм. Его мощность не важна. Нужно подключить 2 провода длиной порядка 10 см каждый таким образом:

Один из проводов необходимо соединить с отпаянным выводом резистора Rx, а второй припаять к плате в том месте, откуда был выпаян вывод резистора Rx. Благодаря этому регулируемому резистору можно будет выставлять необходимое выходное напряжение.

Стабилизатор или ограничитель тока заряда очень важное дополнение, которое должно иметься в каждом зарядном устройстве. Этот узел изготавливается на базе операционного усилителя. Тут подойдут практически любые «операционники». В примере задействован бюджетный LM358. В корпусе этой микросхемы два элемента, но необходим только один из них.

Пару слов о работе ограничителя тока. В этой схеме операционный усилитель применяется в качестве компаратора, который сравнивает напряжение на резисторе с низким сопротивлением с опорным напряжением. Последнее задается при помощи стабилитрона. А регулируемый резистор теперь меняет это напряжение.

При изменении величины напряжения операционный усилитель постарается сгладить напряжение на входах и сделает это путем уменьшения или увеличения выходного напряжения. Тем самым «операционник» будет управлять полевым транзистором. Последний регулирует выходную нагрузку.

Полевой транзистор нужен мощный, поскольку через него будет проходить весь ток заряда. В примере используется IRFZ44, хотя можно использовать любой другой соответствующих параметров.

Транзистор обязательно устанавливается на теплоотвод, ведь при больших токах он будет хорошенько нагреваться. В этом примере транзистор просто прикреплен к корпусу блока питания.

Печатная плата была разведена на скорую руку, но получилось довольно неплохо.

Теперь остается соединить все по картинке и приступить к монтажу.

Напряжение выставлено в районе 14,5 В. Регулятор напряжения можно не выводить наружу. Для управления на передней панели имеется только регулятор тока заряда, да и вольтметр тоже не нужен, поскольку амперметр покажет все, что надо видеть при зарядке.

Амперметр можно взять советский аналоговый или цифровой.

Также на переднюю панель был выведен тумблер для запуска устройства и выходные клеммы. Теперь можно считать проект завершенным.

Получилось несложное в изготовлении и недорогое зарядное устройство, которое вы можете смело повторить сами.

Автор: АКА КАСЬЯН.

Прикрепленные файлы: СКАЧАТЬ.

---

 

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).

2. Источник тока.
В качестве источника тока для ЗУ применим мобильный адаптер 220/9 вольт, 400 mA. Можно использовать более мощный адаптер (например, 220/1,6…12 вольт, 1000 mA). При этом изменений в конструкции ЗУ не потребуется.

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).

При подсоединении разряженного аккумулятора к ЗУ, напряжение на выходе понижается. Через аккумулятор начинает проходить ток, установленный с помощью резистора R6. По мере заряда и повышения напряжения на аккумуляторе, потенциал на управляющем электроде стабилитрона DA1 приближается к 2,5 вольт, стабилитрон TL431 начинает открываться. При этом, напряжение на базе VТ1 постепенно понижается, силовой транзистор закрывается, а ток зарядки, протекающий по нему, постепенно уменьшаться практически до нуля.
В разъем Х2 включается амперметр (мультиметр) для установки и контроля зарядного тока, при зарядке однотипных элементов вместо него устанавливается перемычка.

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.

9. Комплектуем ЗУ деталями согласно приведенной схеме.
Откладываем детали, имеющие большое тепловыделение. В данном случае это силовой транзистор VТ1 на радиаторе и сборный резистор R7, составленный из шести резисторов меньшей мощности. Для улучшения температурного режима, собираем эти детали на отдельной плате. Остальные детали устанавливаем и распаиваем на второй плате.

Размеры плат определяются внутренними размерами корпуса и их расположением в объеме корпуса. Определившись с расположением плат, сверлим в корпусе отверстия под переменные сопротивления и вентиляционные отверстия для отвода тепла.



10. Сборка ЗУ
Согласно схеме ЗУ собираем вместе силовую и управляющую платы, проверяем работоспособность схемы.
Устанавливаем и закрепляем все комплектующие ЗУ в корпусе. Для исключения возможного электрического контакта, изолируем от окружения управляющую плату пластмассовым колпачком.
Собираем конструкцию ЗУ в целом и проверяем работу устройства.





11. Работа зарядного устройства.
До подключения Li-ion аккумулятора к ЗУ, с помощью переменного резистора R4 (регулировка напряжения) устанавливаем предельное напряжение заряда на выходных клеммах для этого аккумулятора.

Подключаем аккумулятор, напряжение на выходе понижается до остаточного напряжения на аккумуляторе. Регулировкой сопротивления резистора R6 (регулировка тока), устанавливаем необходимый зарядный ток.

При установке элемента аккумулятора цилиндрической формы, процесс выбора режимов аналогичен.
При включении ЗУ, до установки аккумулятора, открывается стабилизатор напряжения DA1 (напряжение на управляющем электроде стабилитрона выше 2,5 вольт) и загорается светодиод LED2 (красный индикатор, слева).

Подключаем аккумулятор, напряжение на выходе понижается. Начинается зарядка установленным стабильным током. Светодиод LED2 гаснет. В зависимости от установленного тока, возможно некоторое свечение светодиода LED3 (красный индикатор, справа).

При достижении выставленного напряжения, заряд продолжается при этом напряжении, но с уменьшающимся током заряда. Яркость светодиода LED3 возрастает, включается светодиод LED2. Максимальная яркость светодиодов LED2 и LED3 указывает на минимальный зарядный ток, свойственный окончанию зарядки аккумулятора.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Отличия зарядных устройств фирмы НПП Орион выпускаемых под марками «Орион» и «Вымпел»

Для заряда или хранения в буферном режиме 6В (Вымпел-03) и 12В герметичных гелевых аккумуляторных батарей (WET, GEL, AGM, VRLA и т. д)  Зарядный ток 1,2 А Заряд и автоматический переход в буферный режим Возможность ручного переключения режимов: режима заряда и буферного режим. (Вымпел-07) Ручная регулировка тока и напряжения. (Вымпел-09) Три варианта установки: на DIN рейку; крепление на стену; на плоскую поверхность (стол, полка и т.п.)	Нет аналогов
Назначение данного зарядного устройства (З.У.) – заряд и выравнивание заряда литий-ионных (Li-ion) и литий-полимерных (Li-po) аккумуляторных батарей (А.Б.), в полностью автоматическом режиме. Зарядный ток 1,2 А 3 канала заряда (позволяет заряжать одновременно до 3х элементов батареи) Три варианта установки: на DIN рейку; крепление на стену; на плоскую поверхность (стол, полка и т. п.)	Нет аналогов
Вымпел-150 Заряд автомобильных 12В АКБ	ВЫМПЕЛ-15 Для заряда автомобильных 12В АКБ
Вымпел-160 Заряд автомобильных 6В и 12В АКБ плавная регулировка тока заряда от 0,4А до 6А заряжает полностью разряженный аккумулятор светодиодный амперметр Вымпел-260 Заряд автомобильных 12В АКБ плавная регулировка тока заряда от 0,4А до 6А заряжает полностью разряженный аккумулятор светодиодный амперметр Вымпел-265 Заряд автомобильных 12В АКБ плавная регулировка тока заряда от 0,4А до 6А заряжает полностью разряженный аккумулятор стрелочный амперметр Вымпел-270 Заряд 12В АКБ или щелочных АКБ плавная регулировка тока заряда от 0,4А до 6А заряжает полностью разряженный аккумулятор светодиодный амперметр автоматический или неавтоматический режим работы	ВЫМПЕЛ-20 Универсальное зарядное устройство для заряда автомобильных 6В, 12В и щелочных АКБ плавная регулировка тока заряда от 0,4А до 7А. стрелочный амперметр заряжает полностью разряженный аккумулятор 3-x позиционный переключатель позволяющий заряжать аккумуляторы в различных режимах 7,5В — автоматический заряд 6В АКБ 15В — автоматический заряд 12В АКБ 19В — неавтоматический заряд 12В АКБ, автоматический заряд щелочных аккумуляторов ВЫМПЕЛ-27 Универсальное зарядное устройство для заряда автомобильных 12В, тяговых и лодочных АКБ, типа AGM, EFB.
Вымпел-320 Предпусковое зарядное устройство для 12В кислотных или щелочных АКБ плавная регулировка тока заряда от 0,8А до 18А заряжает полностью разряженный аккумулятор — светодиодный амперметр автоматический или неавтоматический режим работы Вымпел-325 Предпусковое зарядное устройство для 12В АКБ плавная регулировка тока заряда от 0,8А до 20А заряжает полностью разряженный аккумулятор стрелочный амперметр	ВЫМПЕЛ-30 Предпусковое зарядное устройство для заряда автомобильных 12В, АКБ типа VARTA и щелочных АКБ плавная регулировка тока заряда от 0,8А до 20А стрелочный амперметр заряжает полностью разряженный аккумулятор возможно использование в предпусковом режиме использование в качестве источника питания 3-x позиционный переключатель позволяющий заряжать аккумуляторы в различных режимах 14,8В — автоматический заряд 12В АКБ как старого так и нового типа (с добавлением кальция или серебра) 16В — автоматический заряд 12В АКБ типа VARTA (требующих повышенного напряжения для заряда) 19В — неавтоматический заряд 12В АКБ, автоматический заряд щелочных аккумуляторов ВЫМПЕЛ-32 Предпусковое зарядное устройство для заряда автомобильных 12В, лодочных, тяговых и гелевых АКБ плавная регулировка тока заряда от 0,8А до 20А стрелочный амперметр заряжает полностью разряженный аккумулятор возможно использование в предпусковом режиме использование в качестве источника питания 3-x позиционный переключатель позволяющий заряжать аккумуляторы в различных режимах 13,6 В — режим поддержки резервного питания, режим хранения, буферный режим. 14,4 В — автоматический режим заряда 12-В кислотных: гелевых, AGM типа, лодочных, тяговых. 15 В — автоматический режим заряда 12-В автомобильных кислотных аккумуляторных батарей. Универсальное зарядно-предпусковое устройство для заряда автомобильных 12В, тяговых и лодочных АКБ, типа AGM, EFB.
Вымпел-410 Предпусковое зарядное устройство для 24В АКБ	Нет аналогов
Вымпел-415 Предпусковое зарядное устройство для 12В или 24В АКБ плавная регулировка тока заряда в режиме 12В и 24В от 0,4А до 15А заряжает полностью разряженный аккумулятор светодиодный амперметр	ВЫМПЕЛ-40 Предпусковое зарядное устройство для заряда автомобильных 12В и 24В АКБ плавная регулировка тока заряда в режиме 12В 0,8А — 20А; в режиме 24В; 0,8А — 15А стрелочный амперметр заряжает полностью разряженный аккумулятор возможно использование в предпусковом режиме использование в качестве источника питания 2-x позиционный переключатель позволяющий заряжать аккумуляторы в различных режимах 15В — автоматический заряд 12В АКБ 30В — автоматический заряд 24В АКБ ВЫМПЕЛ-47 Предпусковое зарядное устройство для заряда автомобильных 12В и 24В АКБ плавная регулировка тока заряда в режиме 12В 0,8А — 20А; в режиме 24В; 0,8А — 15А ЖК дисплей со множеством параметров заряжает полностью разряженный аккумулятор возможно использование в предпусковом режиме использование в качестве источника питания 2-x позиционный переключатель позволяющий заряжать аккумуляторы в различных режимах 15В — автоматический заряд 12В АКБ 30В — автоматический заряд 24В АКБ
ВЫМПЕЛ-50 Универсальное зарядное устройство c двухстрочным светодиодным индикатором отображается текущий ток и напряжение диапазон регулировки тока: 0,5-15А диапазон регулировки напряжения: 5,5-18В напряжение в режиме стабилизации тока: 0-18В Автоматический заряд разных типов АКБ:6В, 12В кислотных автомобильных АКБ, АКБ в буферном режиме, лодочных и тяговых АКБ, кальциевых АКБ типа VARTA, герметичных кислотных АКБ, щелочных АКБ программируемые режимы: импульсный, постоянный несколько профилей для сохранения настроек и алгоритмов заряда АКБ автоматическое включение/выключение по таймеру можно использовать в качестве источника питания	Нет аналогов
ВЫМПЕЛ-55 Универсальное зарядное устройство с графическим жидкокристаллическим дисплеем на графическом индикаторе отображается текущий ток и напряжение, статистика заряда диапазон регулировки тока: 0,5-15А диапазон регулировки напряжения: 0,5-18В напряжение в режиме стабилизации тока: 0-18В Автоматический заряд разных типов АКБ: 6В, 12В кислотных автомобильных АКБ, АКБ в буферном режиме, лодочных и тяговых АКБ, кальциевых АКБ типа VARTA, герметичных кислотных АКБ, щелочных АКБ программируемые режимы: импульсный, постоянный несколько профилей для сохранения настроек и алгоритмов заряда АКБ автоматическое включение/выключение по таймеру можно использовать в качестве источника питания	Нет аналогов
Универсальное зарядно-предпусковое устройство для заряда автомобильных 6В, 12В, тяговых и лодочных АКБ, типа AGM, EFB с регулировкой тока и напряжения. плавная регулировка тока заряда от 0,8А до 20А. плавная регулировка напряжения от 7,4В до 18В. ЖК дисплей со множеством параметров заряжает полностью разряженный аккумулятор возможно использование в предпусковом режиме использование в качестве источника питания	Нет аналогов
Вымпел-700 Пусковое устройство для 12В АКБ ток заряда до 10А ток пуска 80А	ВЫМПЕЛ-70 Пуско-зарядное устройство 12В АКБ ток заряда до 10А ток пуска 80А ВЫМПЕЛ-80 Пуско-зарядное устройство 12В АКБ ток заряда до 10А ток пуска 110А ВЫМПЕЛ-90 Пуско-зарядное устройство 12В АКБ ток заряда 7А / 25А ток пуска до 200А

Зарядные устройства и методы зарядки

Схемы зарядки

Зарядное устройство имеет три основные функции

• Получение заряда в АКБ (Зарядка)
• Оптимизация скорости зарядки (стабилизация)
• Знание, когда остановиться (Завершение)

Схема тарификации представляет собой комбинацию методов тарификации и завершения.

Прекращение начисления

Как только аккумулятор полностью заряжен, необходимо как-то рассеять зарядный ток. В результате выделяется тепло и газы, которые вредны для батарей. Суть хорошей зарядки состоит в том, чтобы иметь возможность определять, когда восстановление активных химикатов завершено, и останавливать процесс зарядки до того, как будет нанесен какой-либо ущерб, при постоянном поддержании температуры элемента в безопасных пределах.Обнаружение этой точки отключения и прекращение заряда имеет решающее значение для продления срока службы батареи. В простейших зарядных устройствах это происходит при достижении заранее определенного верхнего предела напряжения, часто называемого напряжением завершения . Это особенно важно для устройств быстрой зарядки, где опасность перезарядки выше.

Безопасная зарядка

Если по какой-либо причине существует риск чрезмерной зарядки аккумулятора из-за ошибок в определении точки отключения или неправильного обращения, это обычно сопровождается повышением температуры. Условия внутренней неисправности в батарее или высокие температуры окружающей среды также могут привести к выходу батареи за пределы ее безопасных рабочих температур. Повышенные температуры ускоряют выход батарей из строя, а мониторинг температуры элементов — хороший способ обнаружить признаки неисправности по разным причинам. Сигнал температуры или сбрасываемый предохранитель можно использовать для выключения или отсоединения зарядного устройства при появлении знаков опасности, чтобы избежать повреждения аккумулятора. Эта простая дополнительная мера предосторожности особенно важна для аккумуляторов большой мощности, где последствия отказа могут быть как серьезными, так и дорогостоящими.

Время зарядки

Во время быстрой зарядки можно перекачивать электрическую энергию в аккумулятор быстрее, чем химический процесс может на нее отреагировать, что приводит к разрушительным результатам.

Химическое воздействие не может происходить мгновенно, и будет происходить градиент реакции в объеме электролита между электродами с электролитом, ближайшим к преобразуемым или «заряжаемым» электродам, до того, как электролит находится дальше.Это особенно заметно в элементах большой емкости, которые содержат большой объем электролита.

Фактически, в химических превращениях клетки участвуют по крайней мере три ключевых процесса.

• Один из них — «перенос заряда», представляющий собой фактическую химическую реакцию, происходящую на границе электрода с электролитом, и она протекает относительно быстро.
• Второй — это процесс «массопереноса» или «диффузии», в котором материалы, трансформированные в процессе переноса заряда, перемещаются с поверхности электрода, давая возможность другим материалам достичь электрода и принять участие в процессе трансформации. Это относительно медленный процесс, который продолжается до тех пор, пока все материалы не будут преобразованы.
• Процесс зарядки может также подвергаться другим значительным эффектам, время реакции которых также следует принимать во внимание, например, «процессу интеркаляции», в ходе которого литиевые элементы заряжаются, когда ионы лития вставляются в кристаллическую решетку основного электрода. См. Также Литиевое покрытие из-за чрезмерной скорости зарядки или зарядки при низких температурах.

Все эти процессы также зависят от температуры.

Кроме того, могут быть другие паразитные или побочные эффекты, такие как пассивация электродов, образование кристаллов и скопление газа, которые все влияют на время зарядки и эффективность, но они могут быть относительно незначительными или редкими или могут возникать только в условиях неправильного обращения. . Поэтому они здесь не рассматриваются.

Таким образом, процесс зарядки аккумулятора имеет по меньшей мере три характерные постоянные времени, связанные с достижением полного преобразования активных химикатов, которые зависят как от используемых химикатов, так и от конструкции элемента.Постоянная времени, связанная с переносом заряда, может составлять одну минуту или меньше, тогда как постоянная времени массопереноса может достигать нескольких часов или более в большой ячейке с большой емкостью. Это одна из причин, по которой элементы могут передавать или принимать очень высокие импульсные токи, но гораздо более низкие постоянные токи (еще один важный фактор — это отвод тепла). Эти явления нелинейны и относятся как к процессу разрядки, так и к зарядке. Таким образом, существует предел скорости приема заряда элемента.Продолжение перекачки энергии в элемент быстрее, чем химические вещества могут реагировать на заряд, может вызвать локальные условия перезаряда, включая поляризацию, перегрев, а также нежелательные химические реакции рядом с электродами, что приведет к повреждению элемента. Быстрая зарядка увеличивает скорость химической реакции в элементе (как и быстрая разрядка), и может потребоваться предоставить «периоды покоя» во время процесса зарядки, чтобы химические воздействия распространялись через основную массу химической массы в элементе и для стабилизации на прогрессивном уровне заряда.

Узнайте больше о периодах отдыха и о том, как их можно использовать для увеличения срока службы батареи и повышения точности измерений SOC на странице «Программно-конфигурируемая батарея».

См. Также влияние химических изменений и скорости зарядки в разделе Срок службы батареи.

Запоминающееся, хотя и не совсем эквивалентное явление — налив пива в стакан.Очень быстрое наливание приводит к образованию большого количества пены и небольшого количества пива на дне стакана. Медленно наливая бокал по краю или давая пиву отстояться до тех пор, пока пена не рассеется, а затем долив, стакан можно заполнить полностью.

Гистерезис

Постоянные времени и упомянутые выше явления вызывают гистерезис в батарее.Во время зарядки химическая реакция отстает от приложения зарядного напряжения, и аналогично, когда к аккумулятору прикладывается нагрузка для его разрядки, происходит задержка, прежде чем полный ток может пройти через нагрузку. Как и в случае с магнитным гистерезисом, энергия теряется во время цикла заряда-разряда из-за эффекта химического гистерезиса.

На приведенной ниже диаграмме показан эффект гистерезиса в литиевой батарее.

Допущение коротких периодов стабилизации или отдыха во время процессов заряда-разряда для учета времени химической реакции будет иметь тенденцию к уменьшению, но не устранению разницы напряжений из-за гистерезиса.

Истинное напряжение батареи в любом состоянии заряда (SOC), когда батарея находится в состоянии покоя или в спокойном состоянии, будет где-то между кривыми заряда и разряда.Во время зарядки измеренное напряжение элемента в течение периода покоя будет медленно перемещаться вниз к состоянию покоя, поскольку химическое преобразование в элементе стабилизируется. Точно так же во время разряда измеренное напряжение элемента во время периода покоя будет перемещаться вверх в направлении состояния покоя.

Быстрая зарядка также вызывает повышенный джоулев нагрев элемента из-за задействованных более высоких токов, а более высокая температура, в свою очередь, вызывает увеличение скорости процессов химического преобразования.

В разделе «Скорость разряда» показано, как скорость разряда влияет на эффективную емкость элемента.

В разделе «Конструкция ячеек» описывается, как можно оптимизировать конструкции ячеек для быстрой зарядки.

Эффективность заряда

Это относится к свойствам самого аккумулятора и не зависит от зарядного устройства.Это соотношение (выраженное в процентах) между энергией, удаленной из аккумулятора во время разряда, по сравнению с энергией, используемой во время зарядки для восстановления исходной емкости. Также называется Coulombic Efficiency или Charge Acceptance .

Прием заряда и время заряда в значительной степени зависят от температуры, как указано выше. Более низкая температура увеличивает время зарядки и снижает прием заряда.

Обратите внимание, , что при низких температурах аккумулятор не обязательно получит полный заряд, даже если напряжение на клеммах может указывать на полный заряд. См. Факторы, влияющие на состояние заряда.

Основные методы зарядки

• Постоянное напряжение Зарядное устройство постоянного напряжения — это, по сути, источник питания постоянного тока, который в своей простейшей форме может состоять из понижающего трансформатора от сети с выпрямителем для обеспечения постоянного напряжения для зарядки аккумулятора. Такие простые конструкции часто встречаются в дешевых зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов. В свинцово-кислотных элементах, используемых для автомобилей и систем резервного питания, обычно используются зарядные устройства постоянного напряжения. Кроме того, в литий-ионных элементах часто используются системы постоянного напряжения, хотя они обычно более сложные с добавленной схемой для защиты как батарей, так и безопасности пользователя.
• Зарядные устройства постоянного тока Зарядные устройства постоянного тока изменяют напряжение, подаваемое на батарею, для поддержания постоянного тока и отключаются, когда напряжение достигает уровня полной зарядки.Эта конструкция обычно используется для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных элементов или батарей.
• Конический ток Это зарядка от грубого нерегулируемого источника постоянного напряжения. Это не контролируемый заряд, как в V Taper выше. Ток уменьшается по мере нарастания напряжения элемента (противо-ЭДС). Существует серьезная опасность повредить элементы из-за перезарядки. Чтобы избежать этого, следует ограничить скорость и продолжительность зарядки.Подходит только для батарей SLA.
• Импульсный заряд Импульсные зарядные устройства подают зарядный ток в батарею импульсами. Скорость зарядки (на основе среднего тока) можно точно контролировать, изменяя ширину импульсов, обычно около одной секунды. Во время процесса зарядки короткие периоды покоя от 20 до 30 миллисекунд между импульсами позволяют стабилизировать химическое воздействие в батарее за счет выравнивания реакции по всему объему электрода перед возобновлением заряда.Это позволяет химической реакции идти в ногу со скоростью поступления электрической энергии. Также утверждается, что этот метод может уменьшить нежелательные химические реакции на поверхности электрода, такие как газообразование, рост кристаллов и пассивация. (См. Также Импульсное зарядное устройство ниже). При необходимости можно также измерить напряжение холостого хода батареи во время периода покоя.

Оптимальный профиль тока зависит от химического состава и конструкции клетки.

• Взрывная зарядка Также называется Reflex или Зарядка с отрицательным импульсом Используется вместе с импульсной зарядкой, подает очень короткий импульс разрядки, обычно в 2–3 раза превышающий зарядный ток в течение 5 миллисекунд, во время периода покоя зарядки. деполяризовать клетку. Эти импульсы вытесняют любые пузырьки газа, скопившиеся на электродах во время быстрой зарядки, ускоряя процесс стабилизации и, следовательно, общий процесс зарядки.Высвобождение и распространение пузырьков газа известно как «отрыжка». Были сделаны противоречивые заявления об улучшении скорости заряда и срока службы батареи, а также об удалении дендритов, которое стало возможным с помощью этого метода. Самое меньшее, что можно сказать, это то, что «не повреждает аккумулятор».
• IUI Charging Это недавно разработанный профиль зарядки, используемый для быстрой зарядки стандартных свинцово-кислотных аккумуляторов от определенных производителей.Он подходит не для всех свинцово-кислотных аккумуляторов. Первоначально батарея заряжается с постоянной (I) скоростью, пока напряжение элемента не достигнет заданного значения — обычно напряжения, близкого к тому, при котором происходит выделение газа. Эта первая часть цикла зарядки известна как фаза объемной зарядки. Когда заданное напряжение достигнуто, зарядное устройство переключается в фазу постоянного напряжения (U), и ток, потребляемый батареей, будет постепенно падать, пока не достигнет другого заданного уровня. Эта вторая часть цикла завершает нормальную зарядку аккумулятора с медленно убывающей скоростью. Наконец, зарядное устройство снова переключается в режим постоянного тока (I), и при выключении зарядного устройства напряжение продолжает расти до нового более высокого предустановленного значения. Эта последняя фаза используется для выравнивания заряда отдельных ячеек в батарее, чтобы максимально продлить срок ее службы. См. Балансировка ячеек.
• Капельная зарядка Капельная зарядка предназначена для компенсации саморазряда аккумулятора. Непрерывный заряд. Долговременная зарядка постоянным током для использования в режиме ожидания.Скорость заряда зависит от частоты разряда. Не подходит для некоторых типов батарей, например NiMH и литий, которые могут выйти из строя из-за перезарядки. В некоторых приложениях зарядное устройство предназначено для переключения на непрерывную подзарядку, когда аккумулятор полностью заряжен.
• Плавающий заряд . Аккумулятор и нагрузка постоянно подключены параллельно к источнику заряда постоянного тока и имеют постоянное напряжение ниже верхнего предела напряжения аккумулятора. Используется для систем резервного питания аварийного питания. В основном используется со свинцово-кислотными аккумуляторами.
• Случайная зарядка Все вышеперечисленные приложения включают контролируемую зарядку аккумулятора, однако есть много приложений, в которых энергия для зарядки аккумулятора доступна только или доставляется случайным, неконтролируемым образом. Это относится к автомобильным приложениям, где энергия зависит от частоты вращения двигателя, которая постоянно меняется. Проблема стоит более остро в приложениях EV и HEV, в которых используется рекуперативное торможение, поскольку при торможении возникают большие всплески мощности, которые должна поглощать аккумулятор.Более щадящие применения — солнечные панели, которые можно заряжать только при ярком солнце. Все это требует специальных методов для ограничения зарядного тока или напряжения до уровней, которые может выдержать аккумулятор.

Тарифы на оплату

Батареи можно заряжать с разной скоростью в зависимости от требований. Ниже приведены типичные ставки:

• Slow Charge = Ночь или 14-16 часов зарядки при 0.1С рейтинг
• Быстрая зарядка = от 3 до 6 часов зарядки при скорости 0,3 ° C
• Быстрая зарядка = менее 1 часа зарядки при скорости 1.0C

Медленная зарядка

Медленная зарядка может выполняться в относительно простых зарядных устройствах и не должна приводить к перегреву аккумулятора. По окончании зарядки аккумуляторы следует вынуть из зарядного устройства.

• Никады, как правило, наиболее устойчивы к перезарядке, и их можно оставить на непрерывной подзарядке в течение очень длительных периодов времени, поскольку процесс их рекомбинации имеет тенденцию поддерживать напряжение на безопасном уровне. Постоянная рекомбинация поддерживает высокое внутреннее давление в ячейке, поэтому уплотнения постепенно протекают. Он также поддерживает температуру ячейки выше окружающей среды, а более высокие температуры сокращают срок службы.Так что жизнь все равно лучше если снять с зарядного устройства.
• Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи немного менее надежны, но могут выдерживать кратковременный непрерывный заряд. Затопленные батареи, как правило, расходуют воду, а SLA рано умирают из-за коррозии сети. Свинцово-кислотные вещества следует либо оставить в неподвижном состоянии, либо подзаряжать (поддерживать постоянное напряжение значительно ниже точки выделения газа).
С другой стороны, никель-металлгидридные элементы
• будут повреждены при длительной подзарядке.
Однако литий-ионные элементы
• не допускают перезарядки или перенапряжения, и заряд должен быть немедленно прекращен при достижении верхнего предела напряжения.

Быстрая / быстрая зарядка

По мере увеличения скорости зарядки возрастает опасность перезарядки или перегрева аккумулятора. Предотвращение перегрева батареи и прекращение заряда, когда батарея полностью заряжена, становятся гораздо более важными.Химический состав каждого элемента имеет свою характеристическую кривую зарядки, и зарядные устройства для аккумуляторов должны быть спроектированы так, чтобы определять условия окончания заряда для конкретного химического состава. Кроме того, должна быть предусмотрена некоторая форма отключения по температуре (TCO) или термопредохранитель, чтобы предотвратить перегрев батареи во время процесса зарядки.

Для быстрой зарядки и быстрой зарядки требуются более сложные зарядные устройства. Поскольку эти зарядные устройства должны быть разработаны для определенного химического состава элементов, обычно невозможно зарядить один тип элементов в зарядном устройстве, которое было разработано для другого химического состава элементов, и вероятно повреждение.Универсальные зарядные устройства, способные заряжать все типы ячеек, должны иметь сенсорные устройства для определения типа элемента и применения соответствующего профиля зарядки.

Примечание , что для автомобильных аккумуляторов время зарядки может быть ограничено доступной мощностью, а не характеристиками аккумулятора. Внутренние кольцевые силовые цепи на 13 А могут выдавать только 3 кВт. Таким образом, при условии отсутствия потери эффективности в зарядном устройстве, десятичасовая зарядка потребляет максимум 30 кВт · ч энергии.На 100 миль хватит. Сравните это с заправкой автомобиля бензином.

Требуется около 3 минут, чтобы поместить в бак достаточно химической энергии, чтобы обеспечить 90 кВт / ч механической энергии, достаточной для проезда автомобиля на 300 миль. Подача 90 кВт / ч электроэнергии в батарею за 3 минуты было бы эквивалентно скорости зарядки 1,8 мегаватт !!

Способы прекращения начисления

В следующей таблице приведены методы прекращения зарядки для популярных аккумуляторов.Это объясняется в следующем разделе.

	Способы прекращения начисления
	SLA	Никад	NiMH	Литий-ионный
Медленная зарядка			Таймер	Предел напряжения
Быстрая зарядка 1	Имин	NDV	дт / дт	Imin при пределе напряжения
Быстрая зарядка 2	Delta TCO	дТ / дт	dV / dt = 0
Прекращение резервного копирования 1	Таймер	ТШО	ТШО	ТШО
Завершение резервного копирования 2	DeltaTCO	Таймер	Таймер	Таймер

TCO = отключение по температуре

Delta TCO = Превышение температуры окружающей среды

I min = минимальный ток

Методы контроля заряда

Было разработано множество различных схем зарядки и завершения для разных химикатов и различных приложений.Ниже приведены наиболее распространенные из них.

Управляемая зарядка

Обычная (медленная) зарядка

• Полупостоянный ток Простой и экономичный. Самый популярный. Таким образом, слабый ток не выделяет тепла, а работает медленно, обычно от 5 до 15 часов. Скорость заряда 0,1С. Подходит для Nicads
• Таймерная система зарядки Простая и экономичная.Надежнее, чем полупостоянный ток. Использует таймер IC. Зарядки со скоростью 0,2 ° C в течение заданного периода времени с последующей подзарядкой 0,05 ° C. Избегайте постоянного перезапуска таймера, вставляя и вынимая аккумулятор из зарядного устройства, поскольку это снизит его эффективность. Рекомендуется установка абсолютного отсечки температуры. Подходит для аккумуляторов Nicad и NiMH.

Быстрая зарядка (1-2 часа)

• Отрицательный треугольник V (NDV) Система отсечки заряда

Это самый популярный способ быстрой зарядки для Nicads.

Батареи заряжаются постоянным током со скоростью от 0,5 до 1,0 С. Напряжение батареи повышается по мере того, как зарядка достигает пика при полной зарядке, а затем падает. Это падение напряжения, -delta V, связано с поляризацией или накоплением кислорода внутри элемента, которое начинает происходить, когда элемент полностью заряжен. В этот момент элемент попадает в опасную зону перезаряда, и температура начинает быстро расти, поскольку химические изменения завершены, и избыточная электрическая энергия преобразуется в тепло.Падение напряжения происходит независимо от уровня разряда или температуры окружающей среды, и поэтому его можно обнаружить и использовать для определения пика и, следовательно, для отключения зарядного устройства, когда аккумулятор полностью заряжен, или переключения на непрерывный заряд.

Этот метод не подходит для зарядных токов менее 0,5 C, так как дельта V становится трудно обнаружить. Ложная дельта V может возникнуть в начале заряда при чрезмерно разряженных элементах. Это преодолевается с помощью таймера, который задерживает обнаружение дельты V в достаточной степени, чтобы избежать проблемы.Свинцово-кислотные аккумуляторы не демонстрируют падения напряжения после завершения зарядки, поэтому этот метод зарядки не подходит для аккумуляторов SLA.

• dT / dt Система зарядки Никель-металлогидридные батареи не демонстрируют такого выраженного падения напряжения NDV, когда они достигают конца цикла зарядки, как это видно на графике выше, и поэтому метод отключения NDV не является надежным для завершения NiMH обвинять.Вместо этого зарядное устройство определяет скорость увеличения температуры элемента в единицу времени. Когда достигается заданная скорость, быстрая зарядка останавливается, и метод зарядки переключается на непрерывную зарядку. Этот метод более дорогой, но позволяет избежать перезарядки и продлевает срок службы. Поскольку длительная непрерывная зарядка может повредить NiMH аккумулятор, рекомендуется использовать таймер для регулирования общего времени зарядки.
• Постоянный ток Система заряда с постоянным напряжением (CC / CV). .Используется для зарядки литиевых и некоторых других батарей, которые могут быть повреждены при превышении верхнего предела напряжения. Указанная производителем скорость зарядки при постоянном токе — это максимальная скорость зарядки, которую батарея может выдержать без ее повреждения. Необходимы особые меры предосторожности, чтобы максимально увеличить скорость зарядки и гарантировать, что аккумулятор полностью заряжен, и в то же время избежать перезарядки. По этой причине рекомендуется переключать метод зарядки на постоянное напряжение до того, как напряжение элемента достигнет своего верхнего предела.Обратите внимание, что это означает, что зарядные устройства для литий-ионных элементов должны быть способны контролировать как зарядный ток, так и напряжение аккумулятора.

Чтобы поддерживать заданную скорость зарядки постоянного тока, зарядное напряжение должно увеличиваться синхронно с напряжением элемента, чтобы преодолеть обратную ЭДС элемента по мере его зарядки. Это происходит довольно быстро в режиме постоянного тока до тех пор, пока не будет достигнут верхний предел напряжения элемента, после чего зарядное напряжение поддерживается на этом уровне, известном как плавающий уровень, во время режима постоянного напряжения.В течение этого периода постоянного напряжения ток уменьшается до тонкой струйки, когда заряд приближается к завершению. Отключение происходит при достижении заданной минимальной точки тока, которая указывает на полный заряд. См. Также Литиевые батареи — Зарядка и производство батарей — Формирование.

Примечание 1 : Когда указаны скорости быстрой зарядки , они обычно относятся к режиму постоянного тока.В зависимости от химического состава ячейки этот период может составлять от 60% до 80% времени до полной зарядки. Эти значения не следует экстраполировать для оценки времени полной зарядки аккумулятора, поскольку скорость зарядки быстро снижается в течение периода постоянного напряжения.

Примечание 2: Поскольку литиевые батареи нельзя заряжать со скоростью зарядки C, указанной производителями, в течение всего времени зарядки, также невозможно оценить время зарядки полностью разряженной батареи простым разделением Емкость аккумулятора в ампер-часах с указанной скоростью зарядки C, так как эта скорость изменяется в процессе зарядки.Следующее уравнение, однако, дает разумное приближение времени для полной зарядки разряженной батареи при использовании стандартного метода зарядки CC / CV:

Время зарядки (ч) = 1,3 * (емкость аккумулятора в Ач) / (ток зарядки в режиме CC)

• Система заряда с регулируемым напряжением. Быстрая зарядка со скоростью от 0,5 до 1,0 С. Зарядное устройство выключилось или переключилось на непрерывный заряд при достижении заданного напряжения.Следует комбинировать с датчиками температуры в батарее, чтобы избежать перезарядки или теплового разгона.
  
• В — Система заряда с конусным управлением Аналогична системе с контролем напряжения. Как только заданное напряжение достигнуто, ток быстрой зарядки постепенно уменьшается за счет снижения напряжения питания, а затем переключается на непрерывный заряд. Подходит для батарей SLA и позволяет безопасно достичь более высокого уровня заряда. (См. Также ток конуса ниже)
• Таймер отказоустойчивости

  Ограничивает ток заряда, который может протекать, чтобы удвоить емкость ячейки.Например, для элемента емкостью 600 мАч ограничьте заряд до 1200 мАч. В крайнем случае, если отключение не достигнуто другими способами.

• Предварительная зарядка

В качестве меры предосторожности для аккумуляторов большой емкости часто используется этап предварительной зарядки. Цикл зарядки инициируется низким током. Если соответствующего повышения напряжения батареи нет, это указывает на возможное короткое замыкание в батарее.

• Интеллектуальная система зарядки
  Интеллектуальные системы зарядки объединяют системы управления в зарядном устройстве с электроникой в ​​аккумуляторе, что позволяет более точно контролировать процесс зарядки. Преимущества — более быстрая и безопасная зарядка и более длительный срок службы аккумулятора. Такая система описана в разделе «Системы управления батареями».

Примечание

Большинство зарядных устройств, поставляемых с устройствами бытовой электроники, такими как мобильные телефоны и портативные компьютеры, просто обеспечивают постоянный источник напряжения.Требуемый профиль напряжения и тока для зарядки аккумулятора обеспечивается (или должен предоставляться) от электронных схем, либо внутри самого устройства, либо внутри аккумуляторной батареи, а не зарядным устройством. Это обеспечивает гибкость при выборе зарядных устройств, а также служит для защиты устройства от потенциального повреждения в результате использования неподходящих зарядных устройств.

Измерение напряжения

Во время зарядки для простоты напряжение аккумулятора обычно измеряется на проводах зарядного устройства.Однако для сильноточных зарядных устройств может наблюдаться значительное падение напряжения на проводах зарядного устройства, что приводит к недооценке истинного напряжения аккумулятора и, как следствие, к недозаряду аккумулятора, если напряжение аккумулятора используется в качестве триггера отключения. Решение состоит в том, чтобы измерить напряжение с помощью отдельной пары проводов, подключенных непосредственно к клеммам аккумулятора. Поскольку вольтметр имеет высокий внутренний импеданс, падение напряжения на выводах вольтметра будет минимальным, и показания будут более точными.Этот метод называется соединением Кельвина. См. Также DC Testing.

Типы зарядных устройств

Зарядные устройства

обычно включают некоторую форму регулирования напряжения для управления зарядным напряжением, подаваемым на аккумулятор. Выбор схемы зарядного устройства обычно зависит от цены и качества. Ниже приведены некоторые примеры:

• Регулятор режима переключения (Switcher) — Использует широтно-импульсную модуляцию для управления напряжением.Низкое рассеивание мощности при больших колебаниях входного напряжения и напряжения батареи. Более эффективен, чем линейные регуляторы, но более сложен.
  Требуется большой пассивный выходной фильтр LC (катушка индуктивности и конденсатор) для сглаживания импульсной формы волны. Размер компонента зависит от текущей пропускной способности, но может быть уменьшен путем использования более высокой частоты переключения, обычно от 50 кГц до 500 кГц., Поскольку размер требуемых трансформаторов, катушек индуктивности и конденсаторов обратно пропорционален рабочей частоте.
  Коммутация сильных токов вызывает электромагнитные помехи и электрические помехи.
• Регулятор серии (линейный) — Менее сложный, но с большими потерями — требуется радиатор для рассеивания тепла в последовательном транзисторе с понижением напряжения, который компенсирует разницу между питающим и выходным напряжением. Весь ток нагрузки проходит через регулирующий транзистор, который, следовательно, должен быть устройством большой мощности. Поскольку нет переключения, он обеспечивает чистый постоянный ток и не требует выходного фильтра.По той же причине конструкция не страдает проблемой излучаемых и кондуктивных выбросов и электрических шумов. Это делает его подходящим для малошумных беспроводных и радиоприложений.
  С меньшим количеством компонентов они также меньше.
• Шунтирующий регулятор — Шунтирующие регуляторы широко используются в фотоэлектрических системах, поскольку они относительно дешевы в сборке и просты в конструкции. Зарядный ток регулируется переключателем или транзистором, подключенным параллельно фотоэлектрической панели и аккумуляторной батарее.Перезаряд батареи предотвращается за счет короткого замыкания (шунтирования) выхода PV через транзистор, когда напряжение достигает заданного предела. Если напряжение батареи превышает напряжение питания фотоэлектрических модулей, шунт также защитит фотоэлектрическую панель от повреждения из-за обратного напряжения путем разряда батареи через шунт. Регуляторы серии обычно имеют лучшие характеристики контроля и заряда.
• Понижающий регулятор Импульсный регулятор, который включает понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный.У них высокий КПД и низкие тепловые потери. Они могут справляться с высокими выходными токами и генерировать меньше радиопомех, чем обычный импульсный стабилизатор. Простая бестрансформаторная конструкция с низким коммутационным напряжением и небольшим выходным фильтром.
• Импульсное зарядное устройство . Использует последовательный транзистор, который также можно переключать. При низком напряжении батареи транзистор остается включенным и проводит ток источника непосредственно к батарее. Когда напряжение батареи приближается к желаемому регулирующему напряжению, последовательный транзистор подает импульс входного тока для поддержания желаемого напряжения.Поскольку он действует как импульсный источник питания в течение части цикла, он рассеивает меньше тепла и поскольку он действует как линейный источник питания в течение части времени, выходные фильтры могут быть меньше. Импульсный режим позволяет аккумулятору стабилизироваться (восстанавливаться) с небольшими приращениями заряда при прогрессивно высоких уровнях заряда во время зарядки. В периоды покоя поляризация клетки снижается. Этот процесс обеспечивает более быструю зарядку, чем это возможно при одной продолжительной зарядке высокого уровня, которая может повредить аккумулятор, поскольку не позволяет постепенно стабилизировать активные химические вещества во время зарядки.Импульсные зарядные устройства обычно нуждаются в ограничении тока на входе источника по соображениям безопасности, что увеличивает стоимость.
• Зарядное устройство для универсальной последовательной шины (USB)

Спецификация USB была разработана группой производителей компьютеров и периферийных устройств для замены множества патентованных стандартов механических и электрических соединений для передачи данных между компьютерами и внешними устройствами. Он включал двухпроводное соединение для передачи данных, линию заземления и линию электропередачи 5 В, обеспечиваемую главным устройством (компьютером), которая была доступна для питания внешних устройств.Неправильное использование порта USB заключалось в обеспечении источника 5 В не только для непосредственного питания периферийных устройств, но и для зарядки любых батарей, установленных в этих внешних устройствах. В этом случае само периферийное устройство должно включать в себя необходимую схему управления зарядом для защиты аккумулятора. Исходный стандарт USB определял скорость передачи данных 1,5 Мбит / с и максимальный ток зарядки 500 мА.

Питание всегда передается от хоста к устройству, но данные могут передаваться в обоих направлениях.По этой причине разъем USB-хоста механически отличается от разъема устройства USB, и поэтому кабели USB имеют разные разъемы на каждом конце. Это предотвращает подключение любого 5-вольтового соединения от внешнего источника USB к главному компьютеру и, таким образом, возможное повреждение главной машины.

Последующие обновления увеличили стандартные скорости передачи данных до 5 Гбит / с, а доступный ток до 900 мА. Однако популярность USB-соединения привела к появлению множества нестандартных вариантов, в частности, к использованию USB-разъема для обеспечения чистого источника питания без соответствующего подключения для передачи данных.В таких случаях порт USB может просто включать в себя регулятор напряжения для подачи 5 В от автомобильной шины питания 12 В или выпрямитель и регулятор для подачи 5 В постоянного тока от сети переменного тока 110 или 240 В с выходными токами до 2100 мА. В обоих случаях устройство, принимающее питание, должно обеспечивать необходимый контроль заряда. Источники питания USB с питанием от сети, часто известные как «глупые» зарядные устройства USB, могут быть встроены в корпус сетевых вилок или в отдельные розетки USB в настенных розетках переменного тока.

Подробнее о USB-соединениях см. В разделе, посвященном шинам передачи данных от аккумулятора.

• Индуктивная зарядка

Индуктивная зарядка не относится к процессу зарядки самого аккумулятора. Имеется в виду конструкция зарядного устройства. По сути, входная сторона зарядного устройства, часть, подключенная к сети переменного тока, состоит из трансформатора, который разделен на две части. Первичная обмотка трансформатора размещена в блоке, подключенном к сети переменного тока, а вторичная обмотка трансформатора размещена в том же герметичном блоке, который содержит аккумулятор вместе с остальной частью обычной электроники зарядного устройства.Это позволяет заряжать аккумулятор без физического подключения к сети и без воздействия на какие-либо контакты, которые могут привести к поражению пользователя электрическим током.

Примером малой мощности является электрическая зубная щетка. Зубная щетка и зарядное основание образуют трансформатор, состоящий из двух частей: первичная индукционная катушка находится в основании, а вторичная индукционная катушка и электроника содержатся в зубной щетке.Когда зубная щетка помещается в основание, создается полный трансформатор, и индуцированный ток во вторичной катушке заряжает аккумулятор. Во время использования прибор полностью отключен от электросети, а поскольку батарейный блок находится в герметичном отсеке, зубную щетку можно безопасно погружать в воду.

Техника также используется для зарядки имплантатов медицинских батарей.

Примером высокой мощности является система зарядки, используемая для электромобилей.Принципиально подобна зубной щетке, но в большем масштабе, это также бесконтактная система. Индукционная катушка в электромобиле принимает ток от индукционной катушки в полу гаража и заряжает автомобиль в течение ночи. Чтобы оптимизировать эффективность системы, воздушный зазор между статической катушкой и съемной катушкой можно уменьшить, опуская приемную катушку во время зарядки, и транспортное средство должно быть точно размещено над зарядным устройством.

Аналогичная система использовалась для электрических автобусов, которые принимают ток от индукционных катушек, встроенных под каждой автобусной остановкой, что позволяет увеличить дальность действия автобуса или, наоборот, для одного и того же маршрута можно указать батареи меньшего размера.Еще одно преимущество этой системы состоит в том, что если заряд батареи постоянно пополняется, глубина разряда может быть минимизирована, а это приводит к увеличению срока службы. Как показано в разделе Срок службы батареи, время цикла увеличивается экспоненциально по мере уменьшения глубины разряда.

Более простая и менее дорогая альтернатива этой возможной зарядке состоит в том, что транспортное средство создает токопроводящую связь с электрическими контактами на подвесном портале на каждой автобусной остановке.

Также были сделаны предложения по установке сетки индуктивных зарядных катушек под поверхностью вдоль дорог общего пользования, чтобы позволить транспортным средствам собирать заряд во время движения, однако никаких практических примеров пока не установлено.

• Зарядные станции для электромобилей

Подробнее о специализированных зарядных устройствах высокой мощности, используемых для электромобилей, см. В разделе «Инфраструктура для зарядки электромобилей».

Источники питания для зарядных устройств

При указании зарядного устройства также необходимо указать источник, от которого зарядное устройство получает свою мощность, его доступность, а также его напряжение и диапазон мощности. Следует также учитывать потери эффективности в зарядном устройстве, особенно для зарядных устройств большой мощности, где величина потерь может быть значительной. Ниже приведены некоторые примеры.

Управляемая зарядка

Простота установки и управления.

• Сеть переменного тока

Многие портативные зарядные устройства малой мощности для небольших электроприборов, таких как компьютеры и мобильные телефоны, должны работать на международных рынках. Поэтому они имеют автоматическое определение напряжения сети и, в особых случаях, частоты сети с автоматическим переключением на соответствующую входную цепь.

Для приложений с более высокой мощностью могут потребоваться специальные меры. Мощность однофазной сети обычно ограничивается примерно 3 кВт. Трехфазное питание может потребоваться для зарядки аккумуляторов большой емкости (более 20 кВтч), например, используемых в электромобилях, которые могут потребовать скорости зарядки более 3 кВт для достижения разумного времени зарядки.

• Регулируемый источник питания постоянного тока

Может поставляться установками специального назначения, такими как передвижное генерирующее оборудование для специальных приложений.

• Специальные зарядные устройства

Портативные источники, такие как солнечные батареи.

Возможность зарядки

Зарядка с возможностью подзарядки — это зарядка аккумулятора при наличии питания или между частичными разрядами, а не ожидание полной разрядки аккумулятора. Он используется с батареями в циклическом режиме и в приложениях, когда энергия доступна только с перерывами.

Он может быть подвержен большим колебаниям в доступности энергии и больших колебаниях уровней мощности. Для защиты аккумулятора от перенапряжения требуется специальная управляющая электроника. Избегая полной разрядки аккумулятора, можно увеличить срок службы.

Доступность влияет на спецификацию аккумулятора, а также на зарядное устройство.

Типичные области применения: —

• Бортовые автомобильные зарядные устройства (Генераторы, рекуперативное торможение)
• Зарядные устройства индукционные (в местах остановки автотранспорта)

Механическая зарядка

Это применимо только к определенному химическому составу клеток.Это не зарядное устройство в обычном понимании этого слова. Механическая зарядка используется в некоторых батареях большой мощности, таких как батареи Flow и воздушно-цинковые батареи. Цинково-воздушные батареи заряжаются путем замены цинковых электродов. Аккумуляторы Flow можно перезарядить, заменив электролит.

Механическая зарядка выполняется за считанные минуты. Это намного быстрее, чем длительное время зарядки, связанное с традиционной электрохимией обратимых ячеек, которое может занять несколько часов.Поэтому воздушно-цинковые батареи использовались для питания электрических автобусов, чтобы решить проблему чрезмерного времени зарядки.

Производительность зарядного устройства

Тип батареи и область применения, в которой она используется, устанавливают требования к характеристикам, которым должно соответствовать зарядное устройство.

• Чистота выходного напряжения

Зарядное устройство должно обеспечивать чистое регулируемое выходное напряжение с жесткими ограничениями на выбросы, пульсации, шум и радиочастотные помехи (RFI), которые могут вызвать проблемы для аккумулятора или цепей, в которых оно используется.

Для приложений с высокой мощностью производительность зарядки может быть ограничена конструкцией зарядного устройства.

• КПД

При зарядке аккумуляторов большой мощности потери энергии в зарядном устройстве могут значительно увеличить время зарядки и эксплуатационные расходы приложения. Типичный КПД зарядного устройства составляет около 90%, отсюда и необходимость в эффективных конструкциях.

• Пусковой ток

При первоначальном включении зарядного устройства на разряженную батарею пусковой ток может быть значительно выше максимального указанного зарядного тока. Следовательно, зарядное устройство должно быть рассчитано на передачу или ограничение этого импульса тока.

• Коэффициент мощности

Это также может быть важным фактором для зарядных устройств большой мощности.

См. Также «Контрольный список зарядного устройства»

Контроль зарядного напряжения и ограничение тока для зарядных устройств

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Это изобретение относится к области зарядных устройств для аккумуляторов, в частности к зарядным устройствам, использующим системы управления с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) в режиме тока, имеющие переменный рабочий цикл для управления выходным напряжением и зарядным током.

Измерение выходного тока для ограничения его до некоторого максимального желаемого значения и для регулировки выходного напряжения известны в уровне техники. Также хорошо известно использование информации о выходном напряжении, чтобы вызвать обратную связь по ограничению тока. Такие методы использовались при проектировании линейных источников питания и были выполнены путем проводящего подключения к выходным клеммам.

В отличие от линейной практики, где используется изолирующий выходной линейный трансформатор, в конструкции источников импульсного типа регулирующий элемент обычно токопроводящим образом подключается к входной сети питания.В коммутационной практике регулирующий элемент, в частности переключатель, часто электрически изолирован от выхода.

Некоторые специалисты по переключателям научили изолировать схемы управления переключателем от фактического элемента переключателя, например, с помощью трансформаторов управления затвором и последующего подключения всей схемы переключателя к выходной стороне. Это позволяет использовать управляющие сигналы, напрямую электрически подключенные к выходным клеммам, для обеспечения функций регулирования, регулировки напряжения, ограничения тока и обратного преобразования.Однако при таком подходе намного сложнее включить питание (бутстрап), потому что на выходной стороне нет мощности для запуска коммутатора при первом включении схемы. Необходимо добавить цепи для подачи пускового питания на выходную сторону.

Было обнаружено, что различные параметры переключения, присутствующие на стороне переключателя или входа (первичная сторона изолирующего трансформатора), могут использоваться для управления выходом желаемым образом. В частности, мгновенный выходной ток может быть определен из мгновенного первичного тока.Точно так же средний выходной ток может быть определен из среднего интегрированного по времени мгновенного первичного тока.

Для полной зарядки свинцово-кислотного аккумулятора до максимально возможного заряда без повреждения аккумулятора требуется 14,2 В (для номинального аккумулятора 12 В). Приборы и лампочки, предназначенные для использования в системах с питанием от свинцово-кислотных аккумуляторов, таких как автомобили, обычно рассчитаны на напряжение от 12 до 13,6. Более высокое напряжение серьезно сокращает срок службы таких лампочек и других предметов.Поэтому желательно, чтобы преобразователь мощности, предназначенный для автомобильных лампочек и приборов, вырабатывал напряжение 14,2 при легких нагрузках, таких как ампер или два, таким образом гарантируя, что аккумулятор может быть полностью заряжен за ночь, но при этом регулировать его выходное напряжение до 13,6 ( или меньше) вольт при более тяжелых нагрузках, обеспечивая тем самым питание при надлежащем напряжении для освещения и других приборов, а также заряжая свинцово-кислотную батарею до уровня чуть ниже полного заряда, готового к окончательной «непрерывной подзарядке». Следует понимать, что в идеальных условиях зарядное устройство обеспечит более 13.6 вольт, только когда в системе нет нагрузки, кроме батареи.

Желательно определять ток, чтобы вызвать эту регулировку в первичной обмотке переключающего преобразователя, потому что вторичные токи достигают таких уровней, как 50 ампер, и определение таких высоких токов неэкономично как для компонентов, так и для мощности. Кроме того, резистивное считывание предпочтительнее из-за минимальной стоимости и наименьшего размера. Однако регулировка напряжения должна производиться на вторичной стороне изолирующего трансформатора, потому что сравнение напряжений для регулирующего контура обратной связи происходит на вторичной обмотке и предпочтительно связано с первичной обмоткой через оптоизолятор.

В условиях короткого замыкания на выходе ширина импульса становится очень маленькой (очень короткое время «ВКЛ»), чтобы ток не превышал желаемый предел тока. При коротком замыкании на нагрузку не подается мощность, поэтому единственная мощность, необходимая для поддержания предельного тока, — это преодоление внутренних потерь. В раскрытом варианте осуществления паразитные сопротивления очень низкие, что является еще одним способом сказать, что схема очень эффективна, поэтому узкий импульс будет обеспечивать достаточную энергию для поддержания тока на предельном значении.

Было обнаружено, что в случае короткого замыкания узкая длительность импульса по определению требует очень малого рабочего цикла, обычно менее 10 процентов времени включения и более 90 процентов времени выключения. Это приводит к тому, что выходной ток, который будет током ограничения короткого замыкания, течет через выпрямительные диоды в течение примерно 10% времени и течет через диоды с обратным ходом примерно 90% времени. Это создает большую нагрузку на безынерционные диоды.

Этого сильного напряжения можно избежать за счет другого аспекта настоящего изобретения, в котором ток снижается до уровня, значительно ниже значения полной нагрузки или максимального значения в условиях короткого замыкания.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В первом аспекте настоящее изобретение использует компаратор для сравнения усредненного по времени интеграла напряжения на резисторе считывания тока с фиксированным опорным напряжением, чтобы, когда ток превышает некоторое значение (например, три ампера) компаратор переключится, шунтируя основной резистор обратной связи по выходному напряжению, понижая выходное напряжение для обеспечения желаемой регулировки. Для создания гистерезиса предусмотрена положительная обратная связь. Это предотвращает скачки и вибрации напряжения.

Во втором аспекте настоящего изобретения управление ограничением тока должно применяться к схеме ШИМ, которая относится к линейному потенциалу, в то время как выходное напряжение является плавающим потенциалом. Это предотвращает простое подключение к выходу, которое может привести к смещению ограничения по току за счет того, что задание ограничения по току будет функцией выходного напряжения.

Было обнаружено, что желаемый Foldback может быть достигнуто путем использования выходного импульса широтно-импульсной модул, как часть текущего предела компаратора опорного напряжения.Когда импульсный выход интегрирован по среднему времени, результирующий сглаженный сигнал практически не зависит от линейного напряжения, поскольку импульсное выходное напряжение изменяется прямо с линейным напряжением, в то время как ширина импульсного выхода изменяется обратно пропорционально линейному напряжению. Следовательно, среднее по времени интегрированное значение, площадь под импульсом, по существу не зависит от времени. Однако среднее по времени интегрированное значение будет изменяться пропорционально ширине импульса, когда ширина импульса изменяется в ответ на изменения нагрузки, стремясь к нулю, когда ширина выходного импульса стремится к нулю.Следует понимать, что ширина импульса также может изменяться в ответ на изменения напряжения в сети без существенного изменения среднего интегрированного значения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 показывает блок-схему зарядного устройства батареи, использующего настоящее изобретение.

РИС. 2 показывает передаточную характеристику, связывающую ток зарядки и напряжение зарядки для зарядного устройства батареи, использующего настоящее изобретение.

РИС. 3 — обозначение фиг. 3A и 3B.

РИС. 3А показана подробная электрическая схема широтно-импульсного модулятора токового режима и часть участка развязки сигналов зарядного устройства, в котором используется настоящее изобретение.

РИС. 3B показывает подробную электрическую схему инверторной части зарядного устройства, в котором используется настоящее изобретение.

РИС. 4 показывает подробную электрическую схему части преобразователя постоянного тока зарядного устройства батареи, использующего настоящее изобретение.

РИС. 5 показывает подробную электрическую схему частей подстройки напряжения и изолятора сигналов настоящего изобретения.

РИС. 6 показывает часть обнаружения и исправления ошибок и часть другой части изоляции сигналов зарядного устройства для батареи, показанного на фиг. 1 с использованием настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Обратимся теперь к фиг. 1 показана блок-схема зарядного устройства 10 для аккумуляторов. Зарядное устройство 10 предпочтительно подключено к источнику 12 переменного тока и предпочтительно имеет обычный входной фильтр электромагнитных помех, отвечающий требованиям FCC класса B. Зарядное устройство 10 дополнительно имеет ограничитель напряжения 14 и обычный мост и фильтр 16 постоянного тока.Мост и фильтр 16 постоянного тока обеспечивают питание 18 выпрямленного и фильтрованного постоянного тока по линии V _BR . В предпочтительном варианте осуществления источник питания 18 составляет 150 вольт постоянного тока, при этом отрицательная сторона служит общей входной цепью 86 для широтно-импульсного модулятора 20 токового режима и инвертора 46 зарядного устройства 10 известным способом.

Широтно-импульсный модулятор 20 токового режима подает сигнал широтно-импульсной модуляции по линии 22 на драйвер 24 затвора. Драйвер 24 затвора подает отдельные сигналы 26, 28 управления затвором соответственно на пару переключающих устройств 30, 32, управляемых одновременно и работающих в прямой конфигурации по линиям 34, 36 со схемой 38 трансформатора.

Схема 40 обратной связи по току определяет ток инвертора, протекающий по линиям 34, 36 и 42, и выдает сигнал обратной связи по току по линии 44 на модулятор 20. Схема 39 развязки сигналов подает изолированный токовый сигнал на схему 56 подстройки напряжения.

Схема 45 ограничения тока принимает сигнал тока по линии 42 и сигнал ШИМ по линии 22 и подает сигнал ограничения тока по линии 47 на широтно-импульсный модулятор 20. Схема 45 ограничения тока ограничивает выходной зарядный ток посредством управления ШИМ. 20 по линии 47, когда выходной зарядный ток превышает заданное значение.Следует понимать, что опорное значение для ограничения тока сравнивается с сигналом тока на линии 42 и ограничения тока схемы 45 будет препятствовать выходной ток от превышения предельного значения. Кроме того, схема ограничения тока способна различать импедансы нагрузки, то есть, находится ли ограничение тока на «нормальном» уровне полной нагрузки или около него (например, приблизительно 0,25 Ом) или в условиях короткого замыкания. В случае короткого замыкания схема 45 ограничения тока будет уменьшать ток примерно до 50% от номинального тока, чтобы снизить нагрузку на диоды 174 свободного хода (см. Фиг.4).

Драйвер 24 затвора, переключающие устройства 30, 32, схема 38 трансформатора и схемы 40, 45 обратной связи по току и ограничения вместе составляют относительно высокочастотный инвертор 46, который питает преобразователь 48 постоянного тока по линии 50. Следует понимать, что линия 50 питается от вторичной обмотки в цепи 38, таким образом обеспечивая изолированный выход с изолированным общим выходом 160 цепи. Преобразователь 48 постоянного тока обеспечивает основной выход V _O 64 зарядного устройства 10. Следует понимать, что линия 64 является предпочтительно приспособлен для подключения к автомобильной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее на 12 В (не показана).Выход 64 преобразователя 48 используется схемой 56 подстройки напряжения для обеспечения выхода V _REF на линии 58, который подается на схему 60 обнаружения и исправления ошибок вместе с напряжением V _O на линии 64.

Цепь 60 выдает сигнал ошибки 66, который изолируется средством 68 развязки сигналов со стороны нагрузки преобразователя 10 (то есть со стороны вторичной обмотки или после схемы 38 трансформатора). Изолированный сигнал ошибки подается по линии 70 на модулятор 20.

Обратимся теперь к фиг. 2 можно видеть передаточную характеристику 72, связывающую ток зарядки и напряжение зарядки. Выходная зарядная вольта V _O предпочтительно поддерживается на уровне 13,6 вольт, когда выходной зарядный ток I _O находится в диапазоне между предварительно определенным значением, предпочтительно 2 ампера, и значением полной нагрузки, например 50 ампер.

Было обнаружено, что желательно увеличивать зарядное напряжение, когда зарядный ток находится в диапазоне ниже заданного значения, предпочтительно ниже 2 ампер.Настоящее изобретение выполняет автоматическую регулировку зарядного напряжения с 13,6 до 14,2 вольт, когда зарядный ток уменьшается ниже 2 ампер. В показанном варианте реализации выходное или зарядное напряжение увеличивается до 14,2 вольт, когда зарядный ток падает ниже 2 ампер. Для зарядных токов ниже 2 ампер зарядное напряжение поддерживается на уровне 14,2 вольт. Было обнаружено, что желательно иметь гистерезис в характеристике выходного напряжения, чтобы при увеличении выходного тока выходное напряжение переключалось с 14.От 2 В до 13,6 В при значении смещения, например, 3 ампера, в то время как при уменьшении выходного тока выходное напряжение снова переключится на 14,2 В при, например, 2 ампера.

Выше максимального значения выходного зарядного тока, предпочтительно 50 ампер, обеспечивается эффект ограничения тока «обратного хода», как описано ниже.

Обратимся теперь к фиг. 3A можно увидеть детали схемы модулятора 20. Модулятор 20 предпочтительно включает в себя интегральную схему 74 широтно-импульсной модуляции, такую ​​как тип 2844, производимый SGS Thompson.Интегральная схема или микросхема 74 имеет следующие вспомогательные схемы: изолятор типа HllAlopto, производимый Motorola, образует средство изоляции сигнала 68. Средство изоляции сигнала или оптоизолятор 68 имеет оптранзистор 76, принимающий сигнал обратной связи 66 по линии 70 (см. Фиг. 1) для управления модуляцией. Обратимся теперь также к фиг. 6, сигнал 66 вырабатывается оптическим диодом 230, который также является частью изолятора 68 H11Alopto. Линия 80 управления рабочим циклом имеет резистор 84 3,3 кОм, подключенный между ней и общим проводом 86 входной цепи.Следует понимать, что общий контур 86 входной цепи эффективен для схемы на входе или стороне питания схемы 38 трансформатора. Также следует понимать, что общий контур 86 входной цепи и V _BR 18 предпочтительно подключаются через выход моста. и фильтр постоянного тока 16. Суммирующий резистор 88 10 кОм подключен между линией 80 управления рабочим циклом и инвертирующим входом или выводом 2 микросхемы 74. Конденсатор 90 0,001 мкФ и резистор 92 13 кОм подключены между инвертирующим выводом 2 и клемма компенсации 1 микросхемы 74.

Транзистор 94 типа 2N2907 предпочтительно подключается между выводом 1 микросхемы 74 и общей входной цепью 86. Резистор 96 на 56 кОм и конденсатор 98 на 10 мкФ образуют базовую сеть для транзистора 94. Как будет описано ниже, схема ограничения тока 45 подключается к базе транзистора 94 для обеспечения входа ограничения тока через линию 47. Конденсатор 100 0,1 мкФ и конденсатор 109 10 мкФ предпочтительно подключаются между выводом 8 и выводом 5 микросхемы 74. Конденсатор 102 емкостью 0,1 мкФ является аналогично подключены параллельно конденсатору 113 220 мкФ между выводами 7 и 5 микросхемы 74.Резистор 119 на 68 Ом предпочтительно подключается между линией 121 и выводом 7 микросхемы 74. Резистор 104 на 30 кОм предпочтительно подключается между линией 18 V _BR и линией 121; резисторы 104 и 119 вместе с конденсатором 113 образуют фильтр для вывода 7 ввода питания микросхемы 74. Резистор 106 1,8 кОм и конденсатор 108 емкостью 3900 пФ образуют RC-цепь, подключенную между выводами 4 и 8 микросхемы 74, для установки частоты инвертор. Транзистор 117 типа 2N3904 приводится в действие выводом 4 микросхемы 74.Резистор 115 с сопротивлением 560 Ом подключен между эмиттером транзистора 117 и выводом 3 микросхемы 74 для компенсации крутизны и стабилизации питания. Рабочая частота модулятора 74 предпочтительно составляет 100 кГц.

Обратимся теперь к фиг. 3В можно видеть детали инвертора 46. Сигнал широтно-импульсной модуляции с регулируемой скважностью принимается по линии 22 и передается на трансформатор 110 в формирователе 24 затвора через конденсатор 114 0,22 мкФ. Диод 112 1N5819 подключен между линией 22 и общей входной цепью 86 для предотвращения выхода из становится отрицательным при выключении.Каждое из переключающих устройств 30, 32 имеет идентичные входные и выходные цепи, и поэтому будет описано только одно. Трансформатор 110 имеет вторичную обмотку 116, питающую конденсатор 118 0,47 мкФ для сдвига уровня и резистор 120 на 22 Ом для уменьшения перерегулирования и звона, которые в противном случае могли бы возникнуть из-за входной емкости переключающего транзистора 130 и индуктивностей выводов. Стабилитрон 122 на 15 В и резистор 124 на 15 кОм предпочтительно подключены между затвором 126 и истоком 128 полевого транзистора 130.Диод 122 ограничивает напряжение затвор-исток и ограничивает сигнал выключения отрицательным значением 0,6 В для транзистора 130. Резистор 124 обеспечивает путь для тока утечки затвор-исток транзистора 130. Ферритовый валик 123, номер детали. 2644000101, производимый Fair-Rite Product Corp. из Уолкилла, штат Нью-Йорк, предпочтительно размещается вокруг проводника 125 для гашения звона. Транзистор 130 предпочтительно представляет собой МОП-транзистор типа IRFP450, производимый International Rectifier. Демпферная сеть предпочтительно подключается к первичной обмотке 144 изолирующего трансформатора 146.Демпферная сеть предпочтительно состоит из диода 134, конденсатора 136 емкостью 3300 пФ и резистора 138 на 450 Ом для замедления роста напряжения в первичной обмотке 144 во время выключенного состояния до тех пор, пока весь ток не упадет до нуля. Конденсатор 133 емкостью 5600 пФ предпочтительно подключен от стока транзистора 130 к истоку другого транзистора 32 для подавления высокочастотного шума. Пара диодов 140, 142 предпочтительно соединена с соответствующими ферритовыми шариками 141, 143 от переключающих устройств 30, 32 к противоположным сторонам первичной обмотки 144 трансформатора 146 для возврата энергии утечки обратно в V _BR 18 во время отключения для улучшения КПД, а также сбросить сердечник трансформатора 146.Трансформатор 146 дополнительно имеет вторичную обмотку 148 с понижающим соотношением витков 35: 6 от первичной 144 к вторичной 148. Трансформатор 146 имеет дополнительную обмотку 150 для «поддерживающей» цепи, состоящей из диода 152 UF 4002, и Конденсатор 154 емкостью 220 мкФ. Резистор 167 на 68 Ом образует фильтр с обмоткой и паразитной емкостью для предотвращения протекания пульсаций тока в микросхему 74. Выходной сигнал трансформатора 146 подается на преобразователь 48 постоянного тока (см. Фиг. 4) на V _{. TX} линия 50 и общая сторона нагрузки 160.

Цепь 40 обратной связи по току состоит из шунтирующего резистора 162 0,04 Ом с подключенным к нему конденсатором 163 емкостью 1 мкФ и комбинации фильтра низких частот, состоящего из резистора 164 на 100 Ом и конденсатора 166 на 1500 пФ.

Схема ограничения тока 45 состоит из резистора 300 220 кОм, конденсатора 302 68 пФ, резистора 304 10 кОм, резистора 306 560 Ом, конденсатора 308 10 мкФ, резистора 310 12 кОм и встроенного компаратора 312 схемы, который может составлять половину микросхемы типа LM393, доступной от National Semiconductor.Схема 45 предпочтительно питается от вывода 8 IC74 по линии 332.

Обратимся теперь к фиг. 4 можно увидеть детали схемы преобразователя 48 постоянного тока. Выходная мощность V _TX от инвертора на линии 50 подается через диод 168 и RC демпфер, состоящий из конденсатора 170 на 1000 пФ и резистора 172 на 47 Ом. Диод 174 свободного хода взаимодействует с катушкой индуктивности 176 на 14 мкГн. Следует понимать, что диоды 168 и 174 могут быть одним устройством сильноточного типа или параллельной комбинацией устройств с более низким номинальным током.Дополнительная демпфирующая схема состоит из резистора 178 на 47 Ом и конденсатора 180 на 220 пФ. Пара конденсаторов 182, 184 накопления энергии 2200 мкФ обеспечивает накопление энергии для преобразователя 48 постоянного тока, а резистор 191 на 2,4 кОм действует как кровотечение. Конденсатор 400 емкостью 68 мкФ и конденсатор 190 емкостью 0,2 мкФ обеспечивают фильтрацию высоких частот. Пара конденсаторов 238, 239 по 0,22 мкФ каждый подключена к заземляющему штырю 242 для обеспечения улучшенного подавления электромагнитных помех.

Обратимся теперь к фиг. 5 можно увидеть детали средства 39 развязки токового сигнала и схемы 56 подстройки напряжения.Схема 39 включает в себя резистор 320 Ом 220, конденсатор 322 10 мкФ, резистор 324 15 кОм, резистор 326 33 Ом, резистор 328 33 кОм, компаратор 330 (который может быть половиной типа LM393) и резистор 3 кОм. 334. Цепь 39 предпочтительно запитывается от контакта 8 IC 74 по линии 332. Изоляция обеспечивается между цепью 39 (которая относится к общей входной цепи 86) и цепью 56 (которая ссылается на общую выходную цепь 160) по типу H11Алоптоизолятор 316. Светоизлучающий диод 336 оптоизолятора 316 приводится в действие схемой 39, в то время как активируемый светом транзистор 338 изолятора 316 активен в цепи 56 подстройки напряжения.Схема 39 подстройки напряжения дополнительно состоит из резистора 340 150 кОм, резистора 210 6,2 кОм, резистора 212 1,2 кОм и потенциометра 214 подстройки 1 кОм.

Обратимся теперь к фиг. 6 можно увидеть подробности подсистемы 60 обнаружения и исправления ошибок. Подсистема или схема 60 принимает сигнал 64 V _O и сигнал 58 V _REF . Следует понимать, что выходной сигнал подсистемы 60 представляет собой оптически связанный сигнал 66, передаваемый на модулятор 20 (см. Фиг. 3A). Схема 60 включает в себя резистор 216 200 Ом, резистор 218 номиналом 1 кОм, резистор 0.1 мкФ конденсатор 224 и 0,001 мкФ конденсатор 226. Цепь 60 включает в себя диодную часть 230 оптоизолятора 68. Опорный усилитель 232 типа TL431, производимый Motorola, поддерживает 2,5 В на линии 58 за счет управления системой с обратной связью путем регулирования возбуждения диод 230 через линию 234.

Зарядное устройство 10 работает следующим образом: транзистор 94, резистор 96 и конденсатор 98 работают как схема «мягкого пуска». Первоначально транзистор 94 зажимает вывод 1 микросхемы 74 на общем входе 86 схемы и постепенно «отпускает» вывод 1, позволяя длительности импульса, генерируемой микросхемой 74, медленно расширяться до нормального рабочего состояния.Такой «плавный пуск» снижает компенсирующее напряжение во время запуска. «Внутренний» контур управления током, включающий в себя модулятор 20, управляет током в переключающих устройствах 30, 32 и трансформаторной схеме 38 инвертора 46. Микросхема 74 имеет усилитель внутренней ошибки и опорный сигнал (не показан), с которым сравнивается вход на выводе 2. Выход усилителя ошибки (на выводе 1 микросхемы 74) служит в качестве эталона тока, по которому обратная связь по току на выводе 3 сравнивается и регулируется микросхемой 74, управляющей шириной импульса, тем самым управляя током в переключающих устройствах 30, 32 и схеме 38 трансформатора. .

Ссылочный усилитель 232 обеспечивает «внешний» контроль с обратной связью по выходу зарядного напряжения 64 с помощью виртуальной земли в ОУ (не показан) в качестве ссылки усилителя 232. Напряжение ошибки генерируется между инвертирующим и неинвертирующим входами усиливается и связан с широтно-импульсным модулятором 74 через оптоизолятор 68. Сигнал ошибки (теперь в форме широтно-импульсной модуляции) проходит через инвертор 46 и преобразуется в регулируемое выходное напряжение зарядки постоянного тока преобразователем 48. Более конкретно, инвертор с двумя полевыми транзисторами 46 работает в режиме PWM прямого тока с переменным рабочим циклом.В контуре регулирования тока ток, протекающий через переключающие устройства 30, 32 и схему 38 трансформатора, измеряется резистором 162 в цепи 40 обратной связи по току и подается на вывод 3 микросхемы 74 ШИМ в схеме 20 модулятора. Выход усилителя ошибки контура напряжения на выводе 1 микросхемы 74 действует как эталонный ток, и рабочий цикл на линии 22 изменяется для подачи выходного зарядного тока, необходимого для поддержки выходного зарядного напряжения V _O , требуемого на линии 64.

Потенциометр 214 (см. Фиг.5) вместе с резисторами 210 и 212 используется для установки напряжения на линии 64 без включения резистора 340 через транзистор 338. Напряжение на линии 64 в этом состоянии предпочтительно устанавливается равным 14,2 вольт.

Запуск без нагрузки и для очень малых нагрузок, то есть при выходном токе ниже трех ампер, выход компаратора 330 будет в состоянии выхода HI, предотвращая прохождение тока через диод 336. Транзистор 338 останется выключенным в этом состоянии. Когда выходной ток превышает 3 ампера, сигнал на линии 42 заставит компаратор 330 изменить выходное состояние НИЗКОГО, включив диод 336 и транзистор 338, тем самым подключив резистор 340 параллельно с резистором 210 и заставив выходное напряжение уменьшиться.Выходное напряжение на линии 64 устанавливается равным 13,6 В во время этого условия за счет действия сети делителя напряжения, состоящей из резисторов 210, 340, 212 и потенциометра 214. Разделенное значение V _REF подается на опорный усилитель 232 по линии. 58. Усилитель 232 подает сигнал ошибки выходного напряжения через оптоизолятор 68 на модулятор 20, чтобы в конечном итоге управлять V _o на линии 64.

Компаратор 330 имеет небольшую положительную обратную связь через резистор 328, вызывая гистерезис или смещение между уровнями. при котором смещается выходное напряжение.Например, с увеличением зарядного тока выходное напряжение смещается на 3 ампера, тогда как с уменьшением зарядного тока выходное напряжение смещается на 2 ампера, как показано на фиг. 2. Следует понимать, что величину гистерезиса можно регулировать, изменяя номинал резистора 328. Точка сдвига для увеличения тока устанавливается делителем напряжения резисторов 324 и 326.

Обращаясь теперь снова к фиг. 3A и 3B, схема 45 ограничения тока работает следующим образом.Выход компаратора 312 подключен через линию 47 к базе транзистора 94. При положительном неинвертирующем входе относительно инвертирующего входа компаратор 312 будет выключен, выход компаратора будет открытым коллектором транзистора NPN с эмиттер подключен к отрицательному входному проводу питания компаратора (земля компаратора) на проводе 86. В этом состоянии компаратор 312 не влияет на транзистор 94. Когда вход инвертирующего компаратора управляется положительно относительно входа неинвертирующего компаратора, Выходной транзистор компаратора включится (ток от коллектора к земле), и это снизит напряжение на базе транзистора плавного пуска и, следовательно, снизит напряжение на выводе 1 IC 74, что приведет к сужению ширины импульсного выхода и, в свою очередь, вызывает падение выходного тока.

Неинвертирующий вход компаратора 312 используется в качестве опорного входного сигнала, установленный в сети резисторов 304, 310 и 306. резистора 310 соединяется с фиксированным опорным напряжением номинального значения 5 вольт, доступных на выводе 8 микросхемы 74. Это обеспечивает фиксированную часть опорного напряжения для компаратора 312. резистора 304 соединен с выходом модулятора импульсов (контакт 6 IC 74) и расходных материалов, часть ограничения тока ссылки, которая изменяется с шириной импульса выходного. Конденсатор 308 обеспечивает интеграцию среднего времени во взаимодействии с резисторами 304, 306, а также сглаживает любой шум, который может присутствовать.Резистор 306 делит опорное напряжение на удобное значение в сотрудничестве с резисторами 304, 310. При очень низких токах зарядки, импульсном выходе ширин очень мал. По мере увеличения тока ширина выходного импульса на линии 22 увеличивается, увеличивая вклад линии 22 в неинвертирующий вход компаратора 312. Когда достигается желаемый предел тока, соотношение вкладов устанавливает величину возврата, приблизительно 50 % в предпочтительном варианте.

Инвертирующий или отрицательный вход компаратора 312 подключен через резистор 300 к сигналу обратной связи по току на линии 42, который вырабатывает напряжение, пропорциональное первичному току и, таким образом, также по существу пропорциональное выходному току.Резистор 300 и конденсатор 302 образуют RC-фильтр для предотвращения попадания высокочастотного шума в компаратор 312. Следует понимать, что постоянная времени резистора 300 и конденсатора 302 должна быть короткой по сравнению с шириной импульсного выхода.

Чрезмерный выходной ток (сверх номинального) вызывает чрезмерный первичный ток, создавая напряжение на резисторе 162 измерения тока, достаточное для включения компаратора 312, понижая напряжение на конденсаторе 98, вызывая падение напряжения на выводе 1 микросхемы IC 74 , уменьшая точку регулирования тока, сужая ширину выходного импульса на линии 22, что, в свою очередь, снижает напряжение на неинвертирующем входе компаратора 312, инициируя обратную связь.Схема ограничения тока, описанная здесь, является самовозвратной, в том смысле, что после того, как перегрузка по току будет устранена или уменьшена до значения полной нагрузки или меньше, схема ограничения тока 45 вернется в состояние покоя, в котором выход компаратора 312 выключится. или перейти в состояние открытого коллектора. Когда компаратор 312 выключен, транзистор 94 выключится, позволяя напряжению на выводе 1 микросхемы 74 повыситься, перезапустив нормальную ШИМ-операцию микросхемы 74. Следует понимать, что обратная связь с ограничением тока является «мягким» переходом, т.е.е., он по своей природе не «щелкает» и не перемещается быстро до пониженного уровня тока для нагрузки с низким импедансом (такой как короткое замыкание). Поскольку ширина импульса является индикатором импеданса нагрузки, когда зарядное устройство 10 работает в режиме ограничения тока, а эталонный ток для схемы 45 частично основан на ширине импульса, выходной ток будет уменьшаться по мере падения импеданса нагрузки, пока ток ограничен примерно 50% от его номинального максимального значения, когда на выходе существует короткое замыкание (между линиями 64 и 160).

Изобретение не следует рассматривать как ограниченное всеми его деталями, поскольку его модификации и изменения могут быть сделаны без отступления от сущности или объема изобретения. Например, в рамках данного изобретения можно изменять заданные значения или точки перехода зарядного тока от 3 до 2 ампер.

Руководство по зарядному устройству на 12 В | ChargingChargers.com

Технология зарядных устройств на 12 вольт идет в ногу с революцией микропроцессоров, и поэтому текущая философия зарядки аккумулятора использует трехступенчатый (или двух- или четырехступенчатый) микропроцессор регулируемые профили зарядки.Это и «умные зарядные устройства», и качественные агрегаты. обычно не встречаются в дисконтных магазинах. Три стадии или стадии свинца / кислоты зарядка аккумуляторов бывает объемной, абсорбционной и плавающей (или в некоторых случаях полностью отключенной). Квалификация или уравнивание иногда считаются еще одним этапом. 2 этап блок будет иметь объемную и плавающую ступени. Важно использовать батареи производителя. рекомендации по зарядке и напряжениям, или качественный микропроцессор управляемое зарядное устройство для поддержания емкости аккумулятора и срока службы.

Старое зарядное устройство на 12 В будет иметь фиксированное зарядное напряжение, достаточно высокое, чтобы «насиловать» энергию (амперы) в батарею. Чем ниже начальная батарея напряжение (состояние разряда), тем легче процесс нагнетания, поэтому вы можете увидеть амперметр (если таковой имеется) достигает максимальной выходной силы тока зарядного устройства и остается там какое-то время. По мере увеличения сопротивления батареи, так же как и по мере увеличения уровня заряда, чем труднее 12-вольтовому зарядному устройству нагнетать усилитель, поэтому мощность усилителя уменьшается.В конце концов, зарядное устройство достигает точки, когда его выходное напряжение больше не может работать. в батарею, поэтому ток почти прекращается, но в зависимости от того, где находится эта точка напряжения, он может быть достаточно высоким, чтобы со временем перезарядиться или удерживать аккумулятор в газе этап, сушка батареи затопленного типа. Эти зарядные устройства следует контролировать для этого. причина и отключается, когда амперметр падает до нижней точки.

«Умные зарядные устройства» созданы с учетом современной философии зарядки. а также получать информацию от аккумулятора, чтобы обеспечить максимальный заряд с минимальное наблюдение.Для некоторых гелевых аккумуляторов и аккумуляторов AGM могут потребоваться специальные настройки. или зарядные устройства. Аккумуляторы True Gel обычно требуют определенного профиля заряда и геля. требуется специальное или выбираемое гелем или подходящее гелеобразное зарядное устройство. Пиковая зарядка напряжение для гелевых аккумуляторов составляет от 2,3 до 2,36 вольт на элемент, а для зарядного устройства на 12 вольт это работает от 13,8 до 14,2 вольт, что ниже, чем у мокрого или AGM Тип батареи необходим для полной зарядки. Превышение этого напряжения в гелевой батарее может вызывают пузырьки в геле электролита и необратимые повреждения, так как пузырьки не рассеиваются, когда состояние перенапряжения прекращается.

Трехступенчатая зарядка аккумулятора

Ступень BULK в зарядном устройстве на 12 В включает около 80% перезарядки, при этом ток зарядного устройства остается постоянным (в зарядном устройстве постоянного тока), и напряжение увеличивается. Правильно размер зарядного устройства даст батарее столько тока, сколько она может принять до зарядного устройства емкость (25% емкости аккумулятора в ампер-часах), и не поднимать мокрый аккумулятор 125 F, или аккумулятор AGM или GEL (регулируемый клапаном) более 100 F.Целевое напряжение для зарядного устройства на 12 В для AGM или некоторых залитых аккумуляторов от 2,4 до 2,45 В на элемент, что составляет от 14,4 до 14,7 вольт. Некоторые залитые элементы выдерживают напряжение более 15 вольт.

ПОГЛОЩЕНИЕ стадия (оставшиеся 20%, приблизительно) в AGM / затоплено Зарядное устройство на 12 вольт имеет зарядное устройство удержание при напряжении поглощения (между 14,4 В и 14,7 В постоянного тока). VDC, в зависимости от уставок зарядного устройства) и уменьшая ток, пока аккумулятор не полностью заряжен.Если аккумулятор не держит заряд или ток не падает По истечении ожидаемого времени перезарядки в аккумуляторе может быть необратимая сульфатация.

В каскаде FLOAT напряжение заряда снижается примерно до 2,25 вольт. на ячейку, что составляет около 13,5 В постоянного тока и остается постоянным, в то время как ток уменьшается до менее 1% емкости аккумулятора. Этот режим можно использовать для полного заряжал аккумулятор на неопределенный срок.Некоторые зарядные устройства отключаются вместо того, чтобы поддерживать поплавок напряжение и контролируйте аккумулятор, при необходимости инициируя цикл зарядки.

Время перезарядки можно приблизительно определить, разделив заменяемые ампер-часы на 90%. номинальной мощности зарядного устройства. Например, аккумулятор на 100 ампер-час с Разряд 10% потребует замены 10 ампер. Используя зарядное устройство на 5 ампер и 12 вольт, мы получаем 10 ампер. часы / (. 9×5) ампер = расчетное время зарядки 2,22 часа.Сильно разряженный аккумулятор отклоняется от этой формулы, требуя больше времени на замену усилителя.

Рекомендации по частоте подзарядки варьируются от эксперта к эксперту. Оказалось, что глубина разряда влияет на срок службы батареи больше, чем частота подзарядки. По сути, свинцово-кислотные батареи, в том числе герметичные (AGM и гелевые), рекомендуется хранить полностью взимается, когда это возможно. За например, подзарядка, когда оборудование не будет использоваться некоторое время (питание перерыв или что-то еще), может поддерживать среднюю глубину разряда выше 50% для услуги день.В основном это относится к аккумуляторным батареям, где средняя глубина разряд падает ниже 50% за день, а аккумулятор можно полностью зарядить один раз в течение 24 часов. Это называется «возможность зарядки».

Выравнивание

Выравнивание по сути является контролируемым перезарядом. Некоторые производители зарядных устройств назовите пиковое напряжение, которое зарядное устройство достигает в конце НАСОСНОГО режима (поглощение напряжение) выравнивающее напряжение, но технически это не так.Большая влажность (залитые) батареи иногда выигрывают от этой процедуры, особенно физически высокие батареи. Электролит в мокрой батарее со временем может расслаиваться, если не ездить на велосипеде изредка. При выравнивании напряжение поднимается выше типичного. пиковое напряжение зарядки (от 15 до 16 вольт в зарядном устройстве на 12 вольт) хорошо в газе стадии и удерживаются в течение фиксированного (но ограниченного) периода. Это разжигает химию в аккумулятор целиком, «уравняв» силу электролита и сбив любой рыхлая сульфатация, которая может быть на пластинах.

Конструкция герметичных батарей (AGM и Gel) практически исключает расслоение, и почти все производители этого типа не рекомендуют его (не советуют). Некоторые производители (особенно Concorde) указывают процедуру, но с учетом напряжения и времени. технические характеристики имеют решающее значение, чтобы избежать повреждения аккумулятора.

Зарядное устройство на 12 В, размеры

Зарядное устройство на 12 вольт может быть получено от низкого выхода миллиампер (100, 200, 500 миллиампер), до 90 ампер, которые можно подключить к розетке на 115 вольт (зарядные устройства более 65 ампер обычно требуется цепь на 20 ампер, так что проверьте).Некоторые из более мелких единиц не регулируются, и просто иметь фиксированное выходное напряжение, как у старых зарядных устройств. Это обычно занимает больше времени заряжать и по возможности избегать этого. Меньшая мощность усилителя подходит для батареи меньшего размера, такие как мотоциклы, квадроциклы и т. д., или электронные устройства и устройства безопасности в диапазоне от 1,3 до 12 А · ч. Их также можно использовать для обслуживания больших батареи. Зарядное устройство на 12 В со средним выходом будет в диапазоне от 20 до 50 ампер. или около того, и может использоваться во многих приложениях, потребляющих около 100 ампер-часов от аккумулятора и выше, или приложения с постоянной амперной нагрузкой (приложение источника питания).Для блока питания тип ситуации, постоянное потребление должно быть низким процентом от максимального зарядного устройства емкость усилителя, чтобы зарядное устройство не вернулось в режим повышения или увеличения мощности, или зарядное устройство должно иметь возможность выбора источника питания или режим «аккумулятор с нагрузкой». Более крупные блоки в моделях с зарядным устройством на 12 В примерно Выходной ток от 55 до 90 ампер. Они используются в больших аккумуляторных батареях или приложениях. желая более быстрой перезарядки (возможно, за счет максимального срока службы батареи).Иногда более крупные блоки используются там, где генератор является источником питания переменного тока, а генератор работает время — это соображение.

Большинство производителей аккумуляторов рекомендуют устанавливать зарядное устройство примерно на 25% емкости аккумулятора. емкость (ah = емкость в ампер-часах). Таким образом, аккумулятор на 100 Ач на 12 В потребует около 25 А. Зарядное устройство на 12 вольт (или меньше). Для уменьшения времени зарядки можно использовать зарядные устройства большего размера, но уменьшить срок службы батареи.Меньшие зарядные устройства подходят для длительного плавания, например а 1 или «умное зарядное устройство» на 2 А можно использовать для обслуживания батареи между циклами более высокого тока использовать, но будет неэффективным или сгорит, если использовать для большой емкости, глубоко разряженные батареи.

Для получения дополнительной информации или рекомендаций по применению зарядного устройства на 12 В, напишите по электронной почте нам или позвоните в службу технической поддержки.

Домой | Учебники | Зарядка батареи

Страница не найдена | Analog Devices

Некоторые файлы cookie необходимы для безопасного входа в систему, но другие необязательны для функциональной деятельности.Сбор наших данных используется для улучшения наших продуктов и услуг. Мы рекомендуем вам принять наши файлы cookie, чтобы обеспечить максимальную производительность и функциональность нашего сайта. Для получения дополнительной информации вы можете просмотреть сведения о файлах cookie. Узнайте больше о нашей политике конфиденциальности.

Принять и продолжить Принять и продолжить

Файлы cookie, которые мы используем, можно разделить на следующие категории:

Строго необходимые файлы cookie:

Это файлы cookie, которые необходимы для работы аналога.com или предлагаемые конкретные функции. Они либо служат единственной цели передачи данных по сети, либо строго необходимы для предоставления онлайн-услуг, явно запрошенных вами.

Аналитические / рабочие файлы cookie:

Эти файлы cookie позволяют нам выполнять веб-аналитику или другие формы измерения аудитории, такие как распознавание и подсчет количества посетителей и наблюдение за тем, как посетители перемещаются по нашему веб-сайту. Это помогает нам улучшить работу веб-сайта, например, за счет того, что пользователи легко находят то, что ищут.

Функциональные файлы cookie:

Эти файлы cookie используются для распознавания вас, когда вы возвращаетесь на наш веб-сайт. Это позволяет нам персонализировать наш контент для вас, приветствовать вас по имени и запоминать ваши предпочтения (например, ваш выбор языка или региона). Потеря информации в этих файлах cookie может сделать наши службы менее функциональными, но не помешает работе веб-сайта.

Целевые / профилирующие файлы cookie:

Эти файлы cookie регистрируют ваше посещение нашего веб-сайта и / или использование вами услуг, страницы, которые вы посетили, и ссылки, по которым вы переходили.Мы будем использовать эту информацию, чтобы сделать веб-сайт и отображаемую на нем рекламу более соответствующими вашим интересам. Мы также можем передавать эту информацию третьим лицам с этой целью.

Отклонить файлы cookie

Страница не найдена | Analog Devices

Некоторые файлы cookie необходимы для безопасного входа в систему, но другие необязательны для функциональной деятельности. Сбор наших данных используется для улучшения наших продуктов и услуг. Мы рекомендуем вам принять наши файлы cookie, чтобы обеспечить максимальную производительность и функциональность нашего сайта.Для получения дополнительной информации вы можете просмотреть сведения о файлах cookie. Узнайте больше о нашей политике конфиденциальности.

Принять и продолжить Принять и продолжить

Файлы cookie, которые мы используем, можно разделить на следующие категории:

Строго необходимые файлы cookie:

Это файлы cookie, которые необходимы для работы analog.com или определенных предлагаемых функций. Они либо служат единственной цели передачи данных по сети, либо строго необходимы для предоставления онлайн-услуг, явно запрошенных вами.

Аналитические / рабочие файлы cookie:

Эти файлы cookie позволяют нам выполнять веб-аналитику или другие формы измерения аудитории, такие как распознавание и подсчет количества посетителей и наблюдение за тем, как посетители перемещаются по нашему веб-сайту. Это помогает нам улучшить работу веб-сайта, например, за счет того, что пользователи легко находят то, что ищут.

Функциональные файлы cookie:

Эти файлы cookie используются для распознавания вас, когда вы возвращаетесь на наш веб-сайт.Это позволяет нам персонализировать наш контент для вас, приветствовать вас по имени и запоминать ваши предпочтения (например, ваш выбор языка или региона). Потеря информации в этих файлах cookie может сделать наши службы менее функциональными, но не помешает работе веб-сайта.

Целевые / профилирующие файлы cookie:

Эти файлы cookie регистрируют ваше посещение нашего веб-сайта и / или использование вами услуг, страницы, которые вы посетили, и ссылки, по которым вы переходили. Мы будем использовать эту информацию, чтобы сделать веб-сайт и отображаемую на нем рекламу более соответствующими вашим интересам.Мы также можем передавать эту информацию третьим лицам с этой целью.

Отклонить файлы cookie

Зарядное устройство постоянного напряжения / постоянного тока управляется ЦАП

Для многих портативных устройств требуется какая-либо система управления аккумулятором. В больших системах система управления батареями может иметь дело с различным химическим составом батарей и конфигурациями ячеек.

Современные системные разработчики часто обращаются к интеллектуальной зарядке аккумуляторов как к части стратегии управления питанием, чтобы иметь дело с этими вариантами аккумуляторных блоков.В то же время некоторые пользователи хотят продолжать использовать традиционные недорогие «глупые» аккумуляторные батареи. Это особенно верно в отношении продуктов с низким объемом, которые работают на удаленных объектах с ненадежным источником переменного тока. Поскольку продолжительность потери мощности варьируется от объекта к объекту, используются разные аккумуляторные блоки с разной емкостью в ватт-часах и разным расположением ячеек.

Для реализации интеллектуальной стратегии зарядки аккумуляторов в режиме «handsoff» требуется использование микроконтроллера. Схема, показанная на рисунке, взаимодействует с микроконтроллером и обеспечивает определяемые пользователем диапазоны напряжения и тока заряда.Для зарядки батарей различного химического состава и конфигураций ячеек типичные диапазоны для этой схемы составляют от 2 до 22 В для зарядного напряжения и от 0 до 3 А для зарядного тока.

В схеме используется двойной 12-разрядный ЦАП LT1446 для обеспечения интерфейса микроконтроллер-аналоговый. Двенадцать битов управления обеспечивают шаги высокого разрешения, равные 0,02% от полного диапазона управления. ЦАП имеет опорное напряжение на плате с точностью ± 0,7%. Этот эталон в сочетании с резисторами 0,5% более чем достаточно точен для зарядки литий-ионных аккумуляторов при постоянном напряжении.

Выходы ЦАП подключены к микросхеме зарядного устройства LT1511 с помощью сдвоенного маломощного ОУ LT1490 с питанием от шины питания к сети. А1 действует как усилитель ошибки напряжения, сравнивая опорное напряжение, созданное на выходе ЦАП с разделенной вниз напряжения обратной связи от выхода наступающем зарядного устройства. Используя целочисленные делители, такие как 2, 3, 4 или 5, вы можете легко сопоставить запрограммированное ЦАП выходное напряжение с выходным напряжением зарядки аккумулятора.

Выход усилителя ошибки напряжения A1 подключен к выводу OVP LT1511 для управления напряжением.Когда зарядное устройство находится в режиме постоянного напряжения, напряжение на выводе LT1511 будет около 2,465 В. Если зарядное устройство находится в режиме постоянного тока, напряжение будет 0 В.

Резистор R _{, F} и конденсатор CF обеспечивают плавный спад усиления по переменному току усилителя A1. Усилитель A2 в сочетании с транзистором Q1 и резистором R5 сконфигурирован как программируемый токоприемник, подключенный к выводу PROG LT1511 через схему компенсации RC. Транзистор Q1 потребляет ток, который прямо пропорционален зарядному току, протекающему в батарее.Резисторы R3 и R4 масштабируют выходное напряжение ЦАП наполовину, чтобы оно было ниже диапазона управления опорным напряжением 2,465 В на выводе LT1511 PROG.

Фактическая мощность зарядки генерируется LT1511, микросхемой зарядного устройства на основе ШИМ, использующей запатентованную Linear Technology функцию «регулирования входного тока». Эта функция предотвращает перегрузку адаптера переменного тока. Одновременно он обеспечивает максимально быструю зарядку аккумулятора в любой момент времени, независимо от изменений в потребляемой мощности хост-системой. Обратите внимание, что вывод усиления LT1511 подключен к источнику питания 5 В.Это обеспечивает работу при высоком напряжении, меньшее падение напряжения и повышенную эффективность работы.

Проектный расчет выглядит следующим образом: порог блокировки при пониженном напряжении составляет 6,7 В на выводе LT1511 UV _IN . Порог включения V _IN равен V _IN = \ [5k × (V _IN — 6,7) / 6,7 В \]. Когда входное напряжение упадет ниже минимального порога, LT1511 отключится. Кроме того, регулятор 5 В будет отключен через вывод UV _OUT для экономии энергии.Функции ограничения тока для RS1 и R _IN соотносятся с внутренними опорными значениями 100 мВ LT1511, так что R = 100 мВ / I _LIMIT .

Затем определите максимальное выходное напряжение, которое будет использоваться для зарядки. R1 устанавливает верхний предел диапазона напряжения. Значение R1 = \ [162k × (V _BATMAX — 4,095 В) / 4,095 В \]. Поскольку максимальный программируемый ток зарядки аккумулятора является функцией тока, отделяемого от контакта LT1511 PROG на землю, R5 должен соответствовать максимальному предельному значению тока, установленному R _S1 .С R _S 2 = R _S3 = 200 Ом, R5 (200 × 2,465 В) / (I _BATMAX × RS1). Возможно, потребуется немного отрегулировать R5, чтобы компенсировать ошибки, вызванные базовым током Q1 и внутренними ошибками LT1511.

Пример конструкции с использованием источника питания 3 А, 28 В дает значения компонентов, указанные в таблице.

Зарядка электромобилей 101 | CALeVIP

Узнайте больше о различных вариантах зарядки электромобилей (EV).

Зарядные устройства для электромобилей уровня 1, 2 и постоянного тока

Зарядные устройства

EV подразделяются на три категории: уровень 1, уровень 2 и быстрая зарядка постоянного тока (DC).Одно из различий между этими тремя уровнями — это входное напряжение, уровень 1 использует 110/120 вольт, уровень 2 использует 208/240 вольт, а быстрые зарядные устройства постоянного тока используют от 200 до 600 вольт. Многочисленные производители выпускают зарядные устройства с разнообразной продукцией и разными ценами, приложениями и функциями.

Уровень 1 Зарядка

Зарядка

Level 1 является рентабельной — в ней используется стандартная розетка на 110 В, что позволяет водителям электромобилей использовать комплект зарядных шнуров, поставляемый с большинством электромобилей, практически в любом месте.Эта зарядка занимает больше всего времени и используется в основном как дополнительное, аварийное или резервное решение для зарядки.

Зарядка уровня 1 может быть жизнеспособным решением в многоквартирных домах (MUD), таких как многоквартирные дома или кондоминиумы, а также на некоторых рабочих местах. В настройках MUD большая часть зарядки уровня 1 осуществляется от существующих розеток на 110 В на стоянке или в личных гаражах / навесах жителей. Когда планируются новые зарядные устройства, более высокая выходная цепь 240 В часто оказывается более рентабельной, так как она предлагает большую емкость для зарядки по эквивалентной установленной цене.

Выходная мощность зарядки уровня 1 незначительно отличается, но обычно составляет от 12 до 16 ампер непрерывной мощности. При таких уровнях мощности зарядное устройство уровня 1, по оценкам, обеспечивает дальность действия от 3,5 до 6,5 миль в час зарядки. Эти тарифы могут быть удовлетворительными для водителей, которые не проезжают более 30-40 миль в день и могут использовать зарядное устройство на ночь.

Большинство электромобилей поставляются с фирменным шнуром 1 уровня в багажнике. Существует всего несколько сторонних производителей зарядных устройств уровня 1, и большинство из них предназначены для использования в жилых помещениях.

Уровень 2 Зарядка

Зарядные устройства

Level 2 — это типичные решения для жилых и коммерческих помещений / рабочих мест. Большинство из них предлагают более высокую выходную мощность, чем зарядные устройства уровня 1, и обладают дополнительными функциями, недоступными для зарядных устройств уровня 1. В целом зарядные устройства уровня 2 различаются между зарядными устройствами, не подключенными к сети, и зарядными устройствами, подключенными к сети.

Зарядные устройства уровня 2, не подключенные к сети

Зарядные устройства уровня 2, не подключенные к сети, используются как в одноквартирных домах, так и в MUD.Они могут быть разработаны для использования внутри или вне помещений (например, NEMA 3R, NEMA 6P, NEMA 4x) и обычно вырабатывают от 16 до 40 ампер выходной мощности, что может обеспечить от 14 до 35 миль электрического диапазона за час зарядки. Они выполняют ту же функцию, что и зарядные устройства 1-го уровня, однако, если для установки выделенной цепи для зарядки электромобилей требуется разрешение на электричество, чаще всего лучше установить 240-вольтовую цепь для зарядки 2-го уровня.

Зарядные устройства уровня 2, не подключенные к сети, полезны для установки в MUD или коммерческих объектах, которые питаются от субпанелей жителей или арендаторов.В этом случае вся электроэнергия, используемая зарядными устройствами, будет включена в счет за электроэнергию человека, что устраняет необходимость отдельно измерять зарядные устройства. Кроме того, при наличии электрической емкости несетевые зарядные устройства уровня 2 полезны для узлов сети, которым требуется более высокая мощность, чем зарядка уровня 1, но которые не имеют большого бюджета.

Зарядные устройства

уровня 2 доступны с различными выходными мощностями от 16 до 40 ампер, с несетевыми зарядными устройствами по несколько более низкой цене, чем сетевые зарядные устройства.Следовательно, если жителю / владельцу недвижимости не нужны сетевые зарядные устройства (описанные в следующем разделе), то зарядных устройств, не подключенных к сети, будет достаточно.

Сетевые зарядные устройства

Хотя сетевые зарядные устройства иногда используются в частных домах, они чаще встречаются в коммерческих / рабочих местах, где требуются платежи, или в MUD, где счет за электроэнергию распределяется между несколькими жителями. Они могут быть разработаны для использования внутри или вне помещений (например, NEMA 3R, NEMA 6P, NEMA 4x).Сетевые зарядные устройства уровня 2, как и несетевые зарядные устройства, обычно вырабатывают от 16 до 40 ампер выходной мощности, что может обеспечить от 14 до 35 миль электрического диапазона за час зарядки, а их выходная мощность иногда регулируется. Некоторые из расширенных функций включают удаленный доступ / управление через Wi-Fi или сотовую связь, контроль доступа / возможность принимать несколько форм оплаты, балансировку нагрузки между несколькими зарядными устройствами и многое другое.

Сетевые зарядные устройства

полезны для сайтов, которым необходимо контролировать потребление электроэнергии несколькими зарядными устройствами, у которых несколько водителей используют одно зарядное устройство или требуют оплаты за использование зарядных устройств, а также для сайтов, которые имеют небольшую электрическую мощность и, следовательно, должны сбалансировать свою нагрузку.Некоторые модели сетевых зарядных устройств также могут ограничивать зарядку определенными часами, что позволяет оператору максимизировать структуру тарифов на электроэнергию по времени использования (TOU) и разрешать зарядку только тогда, когда электричество самое дешевое (обычно где-то между 21:00 и 6:00). . Этот тип контроля также увеличивает вероятность участия в программах реагирования на спрос коммунальных предприятий. Следовательно, хотя сетевые зарядные устройства дороже, чем несетевые зарядные устройства, они обладают гораздо большей функциональностью и могут предоставить больше возможностей для рабочего места, коммерческого объекта или MUD.

Быстрая зарядка постоянного тока

Зарядные устройства

DC — самые мощные зарядные устройства для электромобилей на рынке. Они часто используются в качестве расширителей диапазона вдоль основных транспортных коридоров для поездок на дальние расстояния и в городских условиях для поддержки водителей без зарядки дома или водителей с очень большим пробегом. Большинство быстрых зарядных устройств постоянного тока на рынке заряжаются от 25 до 50 кВт. При нынешних скоростях зарядки они идеально подходят для мест, где человек будет проводить от 30 минут до часа, таких как рестораны, зоны отдыха и торговые центры.

Доступные в настоящее время устройства быстрой зарядки постоянного тока требуют входного напряжения 480+ вольт и 100+ ампер (50-60 кВт) и могут произвести полную зарядку электромобиля с аккумулятором на 100 миль диапазона чуть более чем за 30 минут (178 миль электрического привода). за час зарядки). Тем не менее, новые поколения устройств быстрой зарядки постоянного тока набирают обороты и могут производить 150–350 кВт мощности.

Важно отметить, что не каждая модель электромобиля поддерживает быструю зарядку постоянным током и, следовательно, не может использоваться каждым водителем электромобиля.Кроме того, в связи с требованиями к электрической нагрузке и проводке для установки требуется наличие коммерческого электрика на этапе первоначального планирования. Кроме того, у быстрых зарядных устройств постоянного тока есть несколько стандартов для разъемов, тогда как существует только один общий стандарт для зарядки уровней 1 и 2 (SAE J1772). Зарядные устройства постоянного тока имеют три типа разъемов: CHAdeMO, CCS или Tesla.

.

No related posts.