до 10 А, своими руками, ЗУ для АКБ из трансформатора
Автор Акум Эксперт На чтение 12 мин Просмотров 66.2к. Опубликовано Обновлено
Практически каждый автолюбитель рано или поздно сталкивается с необходимостью подзарядки аккумуляторной батареи стационарным зарядным устройством (СЗУ). Причин тут множество – частые пуски, короткие поездки, длительные стоянки. Но для того чтобы батарея служила долго, она должна не только быть постоянно заряженной, но и правильно заряжаться. В этой статье мы рассмотрим несколько схем регуляторов зарядного тока. Ведь этот узел – неотъемлемая часть любого «правильного» СЗУ.
Содержание
- Простые зарядные устройства с ручной регулировкой
- Простой регулятор с балластными конденсаторами
- С плавной регулировкой тока зарядки
- С зарядкой ассиметричным током
- Схемы регуляторов тока на микросхемах
- Стабилизатор
- Регулятор-стабилизатор
- Регулятор тока и напряжения
- Подведем итоги
Простые зарядные устройства с ручной регулировкой
Начнем с простых устройств, позволяющих вручную регулировать параметры зарядки.
Поскольку большинство аккумуляторных батарей легковых автомобилей имеет емкость не более 100-120 Ач, зарядного устройства, обеспечивающего ток до 10 ампер, будет вполне достаточно.
Простой регулятор с балластными конденсаторами
Сделать такое зарядное устройство, не имеющее дефицитных деталей, сможет каждый, умеющий пользоваться мультиметром и держать в руках паяльник. Взглянем на схему, приведенную ниже.
Схема простого зарядного устройства с балластными конденсаторами
Устройство состоит из понижающего трансформатора Tr1, мощного выпрямителя, собранного на диодах VD1-VD4 и набора конденсаторов разной емкости С1-С4. Каждый из конденсаторов может включаться в цепь питания трансформатора при помощи отдельного выключателя S2-S4. Емкости конденсаторов подобраны так, что каждый последующий обеспечивает выходной ток ЗУ вдвое больший, чем предыдущий.
В зависимости от номинала и количества подключенных конденсаторов будет изменяться выходное напряжение, а значит, и зарядный ток.
Комбинируя конденсаторы выключателями S2-S4, можно изменять зарядный ток от 1 до 15 А с шагом 1 А, что более чем достаточно для зарядки любой АКБ.
Напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, подключенной к клеммам XS2, XS3, можно контролировать при помощи вольтметра PU1. Величину зарядного тока покажет амперметр PA1. Выключателем питания служит тумблер S1.
В конструкции можно использовать любой сетевой трансформатор (можно самодельный), обеспечивающий ток не менее 10 А при выходном напряжении 22-24 В. Диоды Д305 можно заменить на любые выпрямительные, рассчитанные на прямой ток не менее 10 А и выдерживающие обратное напряжение не ниже 40 В. Диоды выпрямительного моста необходимо установить на изолированные друг от друга радиаторы с площадью рассеяния не менее 100 см2 каждый.
Важно! Если полупроводники будут устанавливаться на один общий радиатор, то это нужно делать через изолирующие слюдяные прокладки. При этом рассеиваемая площадь радиатора выбирается не менее 300 см2 .
Конденсаторы C2-C4 – неполярные, бумажные, рассчитанные на рабочее напряжение не ниже 300 В. Подойдут, к примеру, МБГЧ, МБГО, КБГ-МН, МБМ, МБГП, которые широко использовались в качестве фазосдвигающих для асинхронных двигателей бытовой техники. На месте PU1 может работать любой вольтметр постоянного тока с пределом измерения 30 В. PA1 – амперметр с пределом измерения 20-30 А, в качестве которого удобно использовать любой микроамперметр с соответствующим шунтом.
С плавной регулировкой тока зарядки
Следующая схема сложнее, где в качестве регулирующего элемента использует тиристор. Преимущество данной конструкции – плавная регулировка выходного напряжения, а значит, и зарядного тока. Диапазон регулировки – 0-10 А. Принцип работы СЗУ – фазоимпульсное управление ключом (тиристором).
Схема импульсного зарядного устройстваПрибор состоит из силового трансформатора T1, выпрямительного моста, собранного на мощных диодах VD1-VD4, и схемы регулировки тока, собранной на транзисторах VT1, VT2 и тиристоре VS1.
Переменное напряжение величиной 18-22 В поступает со вторичной обмотки силового трансформатора на выпрямительный мост. Выпрямленное, оно подается на схему регулировки. В начале полуволны начинает заряжать конденсатор С2. Скорость его зарядки можно плавно регулировать переменным резистором R1.
Как только конденсатор зарядится до определенной величины, откроется аналог однопереходного транзистора, собранный на элементах VT1, VT2. Конденсатор быстро разрядится через управляющий электрод тиристора, последний откроется и будет находиться в таком состоянии до окончания этой полуволны. При появлении следующей процесс повторится.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос
Таким образом, при каждой полуволне тиристор будет открываться с той или иной задержкой (зависит от времени заряда конденсатора С2), отсекая передний ее фронт. Чем большая часть полуволны будет отсечена, тем меньшее действующее напряжение будет приложено к клеммам аккумулятора, а значит, и зарядный ток будет ниже.
В качестве силового подойдет любой сетевой трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 18-22 В при токе не менее 10 А. На месте VT1, кроме указанного, могут работать КТ361Б-КТ361Е, КТ502Г, КТ502В, КТ3107А, КТ501Ж-KT501K. Вместо КТ315А подойдут КТ315Б-Д, КТ3102А, КТ312Б, КТ503В-Г, П307. В качестве С2 могут использоваться конденсаторы типа МБГП, К73-17, К42У-2, К73-16, К73-11 емкостью 0.47-1 мкФ. Вместо КД105Б подойдут КД105В, КД105Г или Д226 с любой буквой. Переменный резистор R1 типа СПО-1, СП-1, СПЗ-30а.
Амперметр PA1 – любой с током полного отклонения 10 А. Вместо мощных выпрямительных диодов Д245 подойдут любые из серий КД213, КД203, Д245, КД210, Д242, Д243, выдерживающие ток не менее 10 А и обратное напряжение на ниже 50 В. Их необходимо установить на радиаторы площадью не менее 100 см2. Тиристор КУ202В можно заменить на КУ202Г-Е и даже на Т-160 или Т-250. Он тоже устанавливается на радиатор.
Полезно! Если выходное напряжение трансформатора несколько выше 22 В (скажем, 24-28 В), то можно использовать и его.
Единственное, при этом необходимо номинал резистора R5 увеличить до 200 Ом.
Единственное, при этом необходимо номинал резистора R5 увеличить до 200 Ом.С зарядкой ассиметричным током
Это зарядное устройство имеет предел регулировки тока от 0 до 10 А и производит зарядку ассиметричным током, при котором определенное время батарея заряжается, а остальную часть – разряжается током около 600 мА. Это существенно продлевает жизнь АКБ и предотвращает сульфатацию.
Схема СЗУ с зарядкой ассиметричным токомЗдесь регулировка зарядного тока производится по высокому переменному напряжению при помощи симметричного тиристора (симистора). Принцип регулировки тот же, что и в предыдущей схеме, – фазоимпульсное управление. Но схема регулятора выглядит и работает несколько иначе.
В начале положительной полуволны зарядка конденсатора С2 происходит через резистор R3 и диод VD1 диодного моста VD1-VD4. Как только конденсатор зарядится до напряжения зажигания газоразрядной лампы HL1 (время зарядки зависит от положения движка переменного резистора R1), последняя зажжется.
Конденсатор быстро разрядится через управляющий электрод симистора, и он откроется, подавая напряжение на сетевую обмотку понижающего трансформатора Т1.
В таком состоянии симистор будет находиться до окончания полупериода. При отрицательной полуволне конденсатор будет заряжаться через резистор R5 и диод VD2. При этом полярность напряжения будет противоположной предыдущей. Снова разряд в лампе, тиристор открывается, пропуская на обмотку уже отрицательную полуволну.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос
Любопытно! Резисторы R3 и R5 исполняют еще одну немаловажную роль. Они попеременно через диоды VD3 и VD4 шунтируют сетевую обмотку трансформатора. Это предотвращает закрывание симистора сразу после короткого открывающего импульса на время, пока ток в обмотке Т1, являющейся индуктивной нагрузкой, не установится выше тока удержания симмитричного тиристора.
Пониженное напряжение, величина которого зависит от положения движка R1, выпрямляется диодами VD5, VD6 и подается на клеммы аккумуляторной батареи, производя ее зарядку выбранным нами током. После закрытия симистора и до следующего его открытия батарея разряжается через нагрузочный резистор R6, обеспечивающий разрядный ток порядка 600 мА.
Зарядный ток можно контролировать при помощи амперметра PA1, прибор PV1 показывает напряжение на клеммах АКБ.
Важно! Устанавливая величину зарядного тока по амперметру, необходимо учитывать и ток (600 мА), протекающий через резистор R6. То есть, если мы установим на приборе 6 А, фактический зарядный ток, протекающий через АКБ, будет составлять 6 – 0.6 = 5.4 А.
О деталях. В качестве сетевого подойдет любой трансформатор соответствующей мощности (выдаваемый ток не менее 10 А) с выходным напряжением 20 В и отводом от середины. Если вторичная обмотка не имеет отвода от середины, то можно использовать выпрямитель, собранный по мостовой схеме.
Диоды VD5, VD6 – любые мощные выпрямительные на ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В.
VD1-VD4 можно заменить на любые выпрямительные, выдерживающие ток не менее 200 мА и напряжение 300 В. Конденсаторы С1, С2 – пленочные или бумажные, неполярные. Симистор можно заменить на КУ208В. Амперметр PA1 имеет предел измерения 15-20 А, вольтметр PV1 – 20 В. Мощные выпрямительные диоды VD5, VD6 и симистор VS1 необходимо установить на радиаторы. При этом диоды можно установить на общий радиатор без изолирующих прокладок. Диоды VD1-VD4 в радиаторе не нуждаются.
Схемы регуляторов тока на микросхемах
Выше мы рассмотрели несколько схем зарядных устройств с ручной регулировкой. Основной их недостаток – отсутствие стабилизации. В процессе зарядки АКБ ток через нее уменьшается, а это значит, что придется постоянно контролировать и подстраивать этот параметр. Но построить стабилизированный источник питания ненамного сложнее. Для начала несколько схем регулятора тока для зарядного устройства со стабилизацией, которые можно использовать для построения стационарных ЗУ.
Стабилизатор
Эта схема позволяет заряжать шести- и двенадцативольтовые батареи током одной, заранее установленной стабильной величины до 10 ампер.
Стабилизатор тока для зарядного устройства
Сердцем узла является интегральный стабилизатор напряжения, включенный по схеме токовой стабилизации. Величина зарядного тока будет зависеть от номинала резистора R4, который можно рассчитать по формуле:
I = 1.2/R,
где:
- I – необходимый зарядный ток в А;
- R – номинал резистора R4 в Ом.
Поскольку сама по себе микросхема КР142ЕН12А маломощная, для обеспечения большей мощности используются транзисторные ключи T1 и T2, включенные параллельно. Резисторы R1 и R2 – токовыравнивающие. Они компенсируют разброс параметров транзисторов.
Несмотря на токовыравнивающие резисторы желательно подбирать транзисторы с как можно более близкими коэффициентами передачи.
Резисторы R1, R2, R4 изготавливаются из отрезков обмоточного провода необходимой длины, которые для большей компактности свернуты в спираль. Транзисторы VT1 и VT2 можно установить на один общий радиатор без изолирующих прокладок. Площадь рассеяния радиатора – 300 см2. Если на место R4 установить мощный реостат сопротивлением 0.8 Ом, то легко получить регулируемый стабилизатор.
Регулятор-стабилизатор
Эта схема является регулируемым стабилизатором и в отличие от предыдущей имеет более высокий КПД, поскольку рассеиваемая мощность на токозадающем резисторе намного меньше из-за его низкого сопротивления.
Схема регулятора-стабилизатора на операционном усилителеУзел собран на операционном усилителе LM358 и полевом транзисторе IRFZ44. Регулировка зарядного тока производится при помощи переменного резистора R3. Резистор R5 является токозадающим.
При указанных на схеме номиналах R5 регулировка будет производиться в диапазоне 0 … 8 А.
Если необходимы большие величины, то номинал резистора нужно уменьшить.На месте T1 может работать транзистор STP55NF06, стабилитрон 1N4734A заменим на любой маломощный с напряжением стабилизации 5.6 В. Отечественные аналоги микросхемы LM358 – КР1401УД5, КР1053УД2, КР1040УД1. Полевой транзистор устанавливаем на радиатор.
Регулятор тока и напряжения
И напоследок рассмотрим схему, которая будет полезна для конструирования зарядного устройства с регулировкой напряжения и тока. Подойдет она и в качестве лабораторного источника питания. Устройство обеспечивает плавную регулировку напряжения в диапазоне 2.4-28 вольт и регулировку ограничения тока от 0 до 15 ампер. По сути, это готовое зарядное устройство-автомат, достаточно добавить к схеме силовой трансформатор с выходным напряжением 18-22 В и способный обеспечить ток до 15 А.
Схема универсального регулятораРегулятор напряжения собран на транзисторах Т1 Т2 и регулируемом стабилитроне D1 по схеме обычного параметрического стабилизатора.
Величина выходного стабилизированного напряжения регулируется при помощи переменного резистора P1. Стабилизатор-регулятор тока выполнен на интегральном стабилизаторе напряжения DD1 и мощном полевом транзисторе T3. Регулировка осуществляется при помощи переменного резистора P2. Схемы обоих узлов классические и особых пояснений не требуют.
Единственное, скажем пару слов о назначении светодиодов Led1 и Led2. Они служат для индикации правильного подключения СЗУ к аккумуляторной батарее. Если полярность верная, то загорится индикатор Led1: можно подключать зарядное устройство к сети и начинать зарядку. Если полярность перепутана, то загорится Led2. Пока прибор не включен в сеть, ему ничего не грозит. Просто меняем полярность на правильную.
Полезно! Зарядка батареи производится следующим образом. Резистором P1 устанавливаем конечное напряжение зарядки (14.5 В), резистором P2 – начальный ток заряда (0.1 от емкости батареи). В процессе зарядки АКБ напряжение на ее клеммах будет увеличиваться, и как только оно достигнет установленного нами значения, ток зарядки упадет до 100-200 мА, процесс закончен.
В устройстве вместо моста KBPC2510 можно использовать любые мощные выпрямительные диоды (VD1-VD4), выдерживающие ток не менее 15 А и обратное напряжение 50 В. Транзистор TIP35C можно заменить на КТ867А, TIP41С – на КТ805 или КТ819. Диоды и транзисторы нужно установить на радиаторы площадью не менее 100 см2 каждый. Если используется мост, то он тоже должен иметь радиатор. Аналоги управляемого стабилитрона TL431 – КР142ЕН19А, К1156ЕР5Т, KA431AZ, LM431BCM, HA17431VP, IR9431N.
Интегральный стабилизатор напряжения L7812CV заменим на LM7812CT, UA7812CKC KA7812A, MC7812CT, КР142ЕН8Б. Полевой транзистор IRFP250 можно заменить на IRFP260. Ему тоже нужен радиатор. Светодиоды – любые индикаторные, желательно разного цвета свечения.
Подведем итоги
Итак, мы выяснили, что схем, позволяющих регулировать параметры зарядки аккумуляторной батареи, немало. Сложные и простые, с широким функционалом и просто стабилизаторы – выбирать есть из чего. Ну а тем, кого не удовлетворила, надо признать, довольно скромная подборка конструкций, можно рекомендовать статью «» и несколько роликов по теме.
Простое зарядное устройство
Зарядное устройство из готовых узлов
Зарядное устройство с автоматическим отключением
Сейчас читают:
Зарядное устройство на транзисторах IRF540 • HamRadio
от Foxiss
Зарядное устройство на транзисторах IRF540 в качестве примера приведу очень простое зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов, которое использует переключающие свойства транзисторов NF-MOSFET серии IRF540 для регулирования тока зарядки. Принципиальная схема зарядное устройство на транзисторах IRF540 показана на рисунке.
Вторичное выходное напряжение от сетевого трансформатора 16В и током 6А подается на входные клеммы P1 печатной платы, затем оно выпрямляется двумя мостовым выпрямителем на диодах D1-D4 и сглаживается электролитическим конденсатором C1. Зарядный ток регулируется двумя силовыми транзисторами N-MOS типа IRF540 (T1, T2), которые соединены параллельно. Транзисторы открываются положительными импульсами напряжения, которые формируются выпрямлением переменного напряжения с клеммной колодки P1 при помощи диодов D5 и D6.
Ток зарядки регулируется потенциометром R3.
Подстроечный резистор R1 устанавливает максимальный ток, а R2 минимальный (он может быть практически равен нулю) зарядного тока (настройки обоих потенциометров взаимодействуют). От регулирующего потенциометра R3 импульсы управления подаются на управляющие электроды транзисторов T1 и T2 через диод D7. Резистор R6 формирует нагрузку диода D7, стабилитрон D8 вместе с резисторами R4 и R5 защищают управляющие электроды транзисторов от чрезмерного напряжения.
Силовой диод D9 вместе с предохранителем F1 (F 5 A) защищает зарядное устройство в случае неправильно подключенной (с обратной полярностью) батареи. Предохранитель F1 не показан на схеме на рисунке и подключен к цепи зарядного тока за клеммной колодкой P2 (но все же дорисовал предохранитель что бы не вводить в заблуждение). Среднее значение зарядного тока измеряется амперметром AMP1 с диапазоном 10А. Печатная плата зарядное устройство на транзисторах IRF540 приведена на рисунке, а также расположение компонентов на следующем в тексте статьи.
Оба транзистора установлены на общем радиаторе. Не плохо применить вентилятор охлаждения. Измеритель AMP1 можно использовать любой подходящий с диапазоном измерения 10А. Перед вводом в эксплуатацию зарядного устройства установите подстроечный резистор R1 в среднее положение, а R2 на наименьшее сопротивление и ползунок потенциометра R3 повернуть к общему проводу. Например, к выходу зарядного устройства подключаем автомобильную лампу мощностью 12В / 45 до 55 Вт.
После включения зарядного устройства медленно увеличивайте напряжение на управляющих электродах транзисторов T1 и T2 при помощи потенциометра R3. Транзисторы должны открываться при напряжении около 2,5В. Все это контролируем по амперметру AMP1 по мере увеличения выходного тока. Когда амперметр отреагирует на изменение тока, мы можем отключить лампочку нагрузки.
Далее возвращаем потенциометр R3 в исходное положение, подключаем заряженную свинцово-кислотную батарею и постепенно увеличиваем зарядный ток до 6А.
Установите максимальный выбранный зарядный ток с помощью подстроечного резистора R1 и минимальный R3. Рекомендуется повторить настройку подстроечников несколько раз, так как изменение положения бегунка каждого из резисторов влияет на оба предела зарядного тока (минимальный, максимальный). Зарядное устройство очень простое и работает при первом включении. Ток зарядки почти постоянен до конца цикла зарядки (немного уменьшается к концу зарядки).
© 2022 HamRadio • Создано с помощью GeneratePress
Схема автоматического зарядного устройства с одним транзистором
Вы здесь: Главная / Зарядные устройства / Схема автоматического зарядного устройства с одним транзистором
отключите питание аккумулятора, как только аккумулятор достигнет полного уровня заряда.
В этой статье описана очень простая схема автоматического зарядного устройства с одним транзистором, в которой используется только один транзистор для определения напряжения, а также для автоматического отключения батареи от источника питания, когда она полностью заряжена.
Содержание
Работа схемы
Как показано на схеме, мы видим простую конфигурацию, в которой одиночный транзистор подключен в стандартном рабочем режиме. Функционирование схемы можно понять с помощью следующих пунктов:
Учитывая, что аккумулятор, который необходимо зарядить, является 12-вольтовым аккумулятором, мы знаем, что рекомендуется заряжать аккумулятор до тех пор, пока его напряжение не достигнет от 13,9 В до 14,3 В.
Базовое напряжение транзистора настраивается с помощью предустановки P1, так что транзистор просто проводит и управляет реле при напряжении около 14 вольт.
Как отрегулировать отсечку порогов
Эта регулировка становится точкой срабатывания цепи по высокому напряжению и используется для отключения напряжения зарядки аккумулятора, когда он полностью заряжен или его напряжение достигает примерно 14 вольт.
Нижняя точка срабатывания схемы не может быть отрегулирована, так как эта схема слишком проста и не включает функцию обнаружения низкого напряжения.
Однако сам транзистор оснащен функцией отключения в случае, если его базовое напряжение становится слишком низким.
Обычно транзистор общего назначения, подобный показанному (BC547), при настройке на включение при напряжении 14 вольт может иметь нижний порог около 10 вольт, когда он может просто выключиться.
Такая большая разница напряжений между верхним заданным порогом и нижним естественным порогом обусловлена большим гистерезисом конструкции. Это действует как естественный гистерезис в конструкции.
Нижний порог 10 вольт опасно низок, и мы не можем ждать, пока схема перезапустит процесс зарядки, пока напряжение батареи не упадет до этого опасного уровня 10 вольт.
Разрядка батареи до 10 вольт может привести к постоянной разрядке батареи и сокращению срока ее службы. . Поэтому, чтобы устранить эту проблему, в схеме нужно было как-то уменьшить уровень гистерезиса. Это делается введением пары диодов на эмиттер транзистора.
Мы знаем, что обычно на диодах 1N4007 падает около 0,7 вольта, а на двух диодах общее напряжение составляет 1,4 вольта.
Включив два диода последовательно с эмиттером транзистора, мы заставим транзистор выключиться на 1,4 В раньше его нормального заданного предела в 10 вольт.
Поэтому теперь нижний порог срабатывания схемы становится 10 + 1,4 = 11,4 вольт, что можно считать вполне приемлемым для аккумулятора и для автоматического перезапуска процесса зарядки.
После обновления обоих пороговых значений в соответствии со стандартными требованиями к зарядке у нас теперь есть автоматическое зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов, которое не только дешево построить, но и достаточно умно, чтобы очень эффективно заботиться об условиях заряда аккумулятора.
Принципиальная схема
Перечень деталей для предлагаемой схемы автоматического зарядного устройства с одним транзистором
R1 = 4K7
P1 = 10K,
T1 = BC547B,
Реле = 12 В, 400 Ом, SPDT,
TR1 = 0–14 В, ток 1/10 от батарея AH
Мостовые диоды = равны номинальному току трансформатора
,
Эмиттерные диоды = 1N4007,
C1 = 100 мкФ/25 В
Конструкция печатной платы
изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель.
Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями. Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете ответить через комментарии, я буду очень рад помочь!
Взаимодействие с читателями
Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора с использованием транзисторов BC157 и BC147