Схема зарядного устройства для восстановления АКБ реверсивным током
Всем привет, в этой статье поговорим о том, как собрать устройство для зарядки автомобильного аккумулятора реверсивным, ассиметричным током на полевых транзисторах.
Что такое зарядка АКБ реверсивным током, подробно останавливаться не буду, так как этой информации полно в инете. Для данного устройства было перепробовано много различных схем, большинство из них или не работало вообще, или работа остальных, тем или иным способом не устраивала по параметрам.
Поэтому пришлось начинать с нуля и сделать надёжную, работающую схему, что в конце концов и получилось. Вот так выглядит схема для зарядки аккумуляторов реверсивным током.
Данная схема очень элементарна, очень надёжна и очень проста в повторении. Что мы видим на этой схеме, два 555-ых таймера включенных здесь в качестве генераторов импульсов. Каждая микросхема управляет своим полевым ключом.
Соответственно один мосфет отвечает за зарядку аккумулятора, второй мосфет за разрядку. Сначала давайте рассмотрим узел, который отвечает у нас за разрядку аккумулятора.
555-ый таймер (№2) здесь настроен на частоту около 1Кгц с коэффициентом заполнения около 85%. Питание данной схемы осуществляется непосредственно от самого аккумулятора, именно поэтому в данной схеме очень важно использовать полевые транзисторы. Потому что в них присутствует, так называемый обратный диод, благодаря этому диоду и возможна работа данной схемы.
Вторая микросхема (№1) отвечает за зарядку аккумулятора, соответственно от того, как вы подберёте частота-задающую обвязку данной микросхемы и будет, в конечном итоге, зависеть время заряда и время разряда вашего аккумулятора.
Значит как же эта схема работает в целом…
Как только на выход нашего устройства мы подключаем какой-либо АКБ, соответственно у нас запускается микросхема №2 и начинает на своём выходе генерировать прямоугольные импульсы, в следствии чего у нас открывается транзистор VT2, который в свою очередь разряжает наш аккумулятор на какую-либо нагрузку, в моём случаи это автомобильная лампа на 21 ватт.
Микросхема под №1 у нас не запускается, так как на выходе нашего устройства стоит диод VD1 (сдвоенный диод-шоттки). На вход нашего устройства мы подключаем какой-либо источник питания, будь то зарядное устройство или какой-нибудь блок питания, соответственно у нас запускается микросхема под №1 и начинает также на своём выходе вырабатывать прямоугольные импульсы с той частотой с которой вы ей задали с помощью частота-задающей обвязки.
И как только на выходе №1 микросхемы появляется высокий уровень у нас открываются транзисторы VT1 и VT3. Ну и как видно из схемы транзистор VT1 у нас закорачивает 5 вывод микросхемы №2 на землю, тем самым останавливая генерацию прямоугольных импульсов и запирая транзистор VT2, тем самым прекращая разрядку нашего аккумулятора.
И в то же время открытый транзистор VT3 соединяет наш аккумулятор с нашим источником питания, тем самым обеспечивая его зарядку.
Ну и соответственно, как только с выхода микросхемы №1 высокий уровень исчезает два транзистора VT1 и VT3 закрываются, тем самым разъединяя наше зарядное устройство от нашего аккумулятора и в то же время рассоединяя 5 вывод микросхемы №2 с землёй, тем самым восстанавливая генерацию прямоугольных импульсов на выходе.
По деталям…
Обе микросхемы питаются через 12-ти вольтовые стабилизаторы 7812.
Время заряда и время разряда АКБ можно регулировать изменяя номиналы резисторов R2,R3,R4 и частота-задающего конденсатора С3.
Плата получилась довольно компактная, мосфеты и диод установил на небольшой радиатор.
Хотя они работают в ключевом режиме и нагрев минимальный.
Клемники поставил для подключения разрядной лампы и аккумулятора.
Вот подключил, загорелась лампочка, то есть пошла разрядка аккумулятора.
Цикл разряда и цикл заряда
Поворачивая бегунок подстроечного резистора можно менять скорость заряда и разряда данной схемы.
Данную платку можно разместить непосредственно в корпусе зарядного устройства, тем самым добавив ему очень полезную функцию десульфатации.
Печатку в формате .lay можно скачать здесь.
Самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора: схема, фото, описание
Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора сделанное своими руками: схема и фото изготовления самоделки.
Понадобилось зарядное устройство для подзарядки аккумулятора автомобиля, но не особо хотелось тратиться на покупку, да и возникло желание что то спаять. Собрал все нужные запчасти и приступил.
На рисунке показана схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора.
Плата.
Приступил к пайке.
В процессе испытаний пришлось заменить трансформатор ТП-100-12 на более мощный, выдавал лишь 5А под нагрузкой, учитывая емкость батареи 77Ah, маловато будет.
Также быстро вышел из строя китайский вольт-амперметр, заказанный на Али. Поставил советский амперметр. Готовую схему разместил на шасси. Изготовил корпус.
В этой схеме, резистором управляется тиристор, которым происходит регулировка тока зарядки (во время зарядки ток держит стабильно).
В итоге получилось вот такое самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора с максимальным зарядным током до 12А.
Автор самоделки: Евгений Коробов.
Загрузка…Зарядные устройства – Схема-авто – поделки для авто своими руками
Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов . Часть 2.
Зарядные устройства60.2k.
<< Начало тут Схема самая простая, без всяких защит, по идее защиты тут никак не нужны, поскольку сама наша модуль будет ограничивать ток, и больше
Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов .
Зарядные устройства40.4k.
Всем привет! Покопавшись в интернете, можно найти ряд простых и доступных схем автомобильных зарядных устройств, но эта отличается от других тем, что ее
Заряжаем автомобильный аккумулятор солнцем.
Зарядные устройства13.9k.
Решил сделать маленький эксперимент – зарядить автомобильный аккумулятор солнечной панелькой. Разумеется ничего нового не изобретал –
ЗУ для авто аккумулятора.
Зарядные устройства34.2k.
На днях была собран небольшой блок питания/зарядное устройство на базе готового модуля DC-DC понижающего преобразователя. Такой модуль был куплен в китае
Импульсный источник питания для зарядного устройства.
Зарядные устройства46.9k.
Довольно компактное и легкое зарядное устройство можно изготовить в случае замены трансформаторного блока питания на импульсный блок питания.
Узел зарядки автомобильного аккумулятора
Зарядные устройства30.8k.
Если кто помнит, в прошлой статье мы беседовали о блоке питания, который играет роль силового агрегата в любой схеме зарядного устройства. Как и обещал –
Блок питания для зарядного устройства.
Зарядные устройства22.3k.
Импульсные блоки питания нашли широкое применение в современной технике.Сейчас, почти все бытовые устройство, для работы которых нужно питание, которое
Диодное зарядное устройство
Зарядные устройства14.9k.
Зарядные устройство для сотовых телефонов от прикуривателя сегодня стоят копейки, но если живете вдали от магазинов, нет возможности купить радиодетали
Автомобильное зарядное устройство из блока питания компьютера
Зарядные устройства149k.
Блок питания персонального компьютера без особых трудностей можно переделать в автомобильное зарядное устройство. Оно обеспечивает аналогичное напряжение
Как зарядить АКБ с помощью ЗУ от ноутбука.
Зарядные устройства26.5k.
Всем привет! Решил создать этот пост, потому что, возможно, это сможет выручить кого-то в нередкий случай, когда аккумулятор полностью разряжен и нет никаких
Универсальный блок питания /зарядное устройство
Зарядные устройства43.8k.
Это блок питания является своеобразной авторской разработкой, хотя некоторые решения позаимствованы из радиожурналов. Стыкуя их в единую конструкцию получился
Адаптер для зарядки телефона в салоне автомобиля
Зарядные устройства14.5k.
В этой статье представляю зарядное устройства от прикуривателя автомобиля построенный на микросхеме MC34063. Данное устройство будет полезно тем, кто все
USB зарядное устройство для автомобиля
Зарядные устройства17k.
USB зарядное устройства есть во многих иномарках, но если в вашем машине такого нет, это не беда. Создать самому такое устройства может каждый.
Простое зарядное устройство навесным монтажём
Зарядные устройства14.4k.
Это простая конструкция зарядного устройства может быть повторена буквально любым человеком. Схема из себя представляет простой импульсный стабилизатор
Регулятор тока зарядного устройства
Зарядные устройства166k.
Иногда собирая самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, мы не задумываемся о такой важной функции, как ограничитель тока.
Зарядное устройство из советских деталей для АКБ
Всех приветствую, сегодня мы соберем зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов, но зарядка эта весьма непростая. Во-первых я буду использовать только и только советские компоненты для сборки, во-вторых несмотря на то, что схема довольно старая, обладает весьма неплохими параметрами и по классу может тягаться с хорошими, промышленными устройствами.
Основой схемы является мощный, железный трансформатор, что повышает надежность зарядного устройства, сейчас как мы знаем все делают на базе импульсных источников питания, но они даже рядом не стоят с хорошим железным трансформатором.
По сути это трансформатор + стабилизатор, представленная схема была опубликована свыше 10 лет назад в одном из радиожурналов и показалась мне очень интересной. 
Это стабилизатор тока и напряжения, метод стабильного тока и напряжения самый лучший для зарядки аккумуляторов.
Первая часть схемы из себя представляет стабилизатор тока 
с возможностью регулировки в диапозоне от 0 до 5-6 ампер, но схему можно слегка переделать и снять ток скажем в 10 ампер.
Правая часть из себя представляет стабилизаторно-фиксированное напряжение, оно подбирается в зависимости заряжаемого аккумулятора и задает напряжении окончания заряда, для автомобильных аккумуляторов это напряжение лежит в пределах от 13,5 до 14 вольт.
Силовым элементом стабилизатора является мощной биполярный транзистор с током коллектора от 10 ампер.
Нужное напряжение на выходе задаётся стабилитроном, кстати, настраивают схему под нагрузкой, иначе стабилизация напряжения работать не будет.
Поговорим о трансформаторе.
Важно чтобы он обеспечивал выходное напряжение от 15 до 25 вольт, стоит учитывать то, что на стабилизаторе будут некоторые потери и выходное напряжение всегда меньше входного, в нашем случае на 1 вольт.
Ток вторичной обмотке трансформатора будет зависеть от ваших нужд, в случае зарядки автомобильных аккумуляторов трансформатор должен обеспечивать максимальный ток в 5-6 ампер, этого достаточно для нормальной зарядки аккумулятора с ёмкостью 50-60 ампер\часов.
Можно заряжать аккумуляторы и большей ёмкости, естественно, время зарядки в этом случае увеличится.
Мой трансформатор обеспечивает выходное напряжение в районе 22 вольт, схема имеет защиту от переполюсовки питания, в случае, если вы перепутаете полярность откроется защитный диод спалив предохранитель.
Имеем токовый шунт (R1), который задействован в схеме стабилизатора тока, по сути это датчик тока, который можно собрать из низкоомных резисторов,
сопротивление шунта должно быть в пределах от 0,1 до 0,3 ом, мощность не менее 5 ватт.
В моём варианте использовано 2 резистора по 0,51 ом соединенных параллельно.
Мало мощный транзистор кт3107
может быть заменен любым другим транзистором прямой проводимости, можно даже использовать транзисторы средней мощности наподобие кт814-кт816.
Пара ключей кт815, также могут быть заменены на другие ключи средней мощности, обратной проводимости, можно даже КТ805, 819 и им подобные.
Один из этих ключей управляет силовым транзистором, такое включение обеспечивает большое усиление по току. 
Эту часть можно заменить всего 1 составным транзистором на подобии кт827, но они нынче стоят очень дорого).
Стабилитрон в схеме стабилизации тока (VD5) должен иметь напряжение стабилизации от 5 до 8 вольт. 
Если не находите нужных стабилитронов, можно подключить несколько последовательно для получения нужного напряжения стабилизации.
Силовой транзистор (VT4), тут очень много аналогов, например КТ805, 809,819 и т.д.. с током от 10 ампер.
Этот транзистор обязательно устанавливают на массивный радиатор, так как схема линейная при больших токах тепловыделение будет внушительным, также советую дополнить конструкцию кулером.
Диодный выпрямитель — использовал штатные советские диоды Д242, они бывают без индекса, с индексом «а» или с индексом «б», первые два варианта на 10 ампер, диоды с индексом «б» на 5 ампер.
Мне естественно не повезло и диоды оказались именно с индексом «б» выдраны они из старого советского усилителя. Благо в усилителе оказалось 8 таких диодов, из которых был собран один мощный мост на 10 ампер
Схема защищена 2 предохранителями, 1 из них сетевой. ( FU1, FU2 )
Готовая схема в наладке не нуждается, единственное, что вам нужно сделать это подобрать стабилитрон VD6 на нужное напряжение.
Процесс заряда простой, подключаем аккумулятор, путём вращения верхнего переменного резистора выставляем нужный ток заряда, нижний резистор предназначен для установки максимального тока ограничения, в нашем случае 5-6 ампер.
Даже при коротком замыкании выходных клемм ток ограничивается на уровне заданного.
Печатная плата получилось довольно компактный, она так-же есть в архиве.
В следующей статье мы закончим сборку этого агрегата, установим всё в корпус, подберем нужные индикатор, в общем скучать точно не придется.
Архив к статье: скачать…
Автор; АКА Касьян
Схема для восстановления автомобильного аккумулятора
Всем привет, вы давно просите написать статью про устройство для восстановления автомобильных, свинцово-кислотных аккумуляторов. Наверное любой автолюбитель сталкивался с явлением, когда аккумулятор полежав некоторое время без дела, перестает отдавать номинальную ёмкость.
Крутит стартёр полсекунды затем задыхается, но напряжение на нём нормальное — 12 вольт, в этом случае в народе часто говорят «аккумулятор не держит ток», с этим может столкнулся каждый.
Но почему это происходит?
Автомобильный аккумулятор состоит из свинцовых пластин находящихся в растворе электролита, в данном случае электролитом является серная кислота. 
Процесс заряда и разряда аккумулятора не что иное, как окислительно-восстановительный процесс. 
Протекает химическая реакция в ходе которой, свинцовая пластина вступает в реакцию с оксидами на соседней пластине.
В ходе данной реакции образуются сульфаты, которыми со временем обрастают пластины, сульфаты препятствуют протеканию тока, так как являются плохим проводником и со временем аккумулятор теряет ёмкость и не способен отдавать большой ток для работы стартёра.
Если ваш аккумулятор заряжается и разряжается быстрее чем раньше, не имея при этом механических повреждений, скорее всего сульфатация убила его, но отчаиваться не стоит, читаем статью до конца…
Предлагаемое устройство, отныне — «десульфатор» создаёт короткие импульсы высокой амплитуды и чистоты, импульс длится определённое время, затем простой, затем снова импульс.
Такие ударные процессы могут разрушить сульфатную плёнку и в теории это возможно, на практике не все аккумуляторы удаётся восстановить, из-за конструктивных особенностей последних. Но судя по статистике, около 80-85 % старых аккумуляторов подлежат восстановлению. Естественно если причиной неработоспособности является сульфатация, а не обрыв свинцовых пластин или иное механическое повреждение.
Вот такое получится устройство…
Как пользоваться устройством? Данный вариант является зарядно-десульфатирующим устройством, обычный десульфатор питается от аккумулятора, который он десульфатирует и постепенно разряжает его, в этом же случае устройство заряжает аккумулятор короткими всплесками высокого напряжения высокой частоты.
Схему можно использовать и для зарядки низковольтных, свинцовых аккумуляторов с номинальным напряжением в 4-6 вольт, такие ставят в китайские фонарики, в детские электрокары и так далее…
Схема изначально создана для зарядки аккумуляторов малой ёмкости, но её успешно используют и для десульфатации автомобильных аккумуляторов.
Перед тем, как начать процесс заряда с десульфатацией, нужно слегка подзарядить автомобильный аккумулятор.
Для начала нужно найти любой источник питания или зарядное устройство с напряжением от 8 до 12 вольт и подключить его на вход десульфатора.
Но не напрямую, а через лампу накаливания 12 вольт с мощностью в 21 ватт, чтобы не превысить ток заряда.
К выходу прибора подключается аккумулятор, который нужно восстановить, ну и в принципе всё.
Так, как прибор работает в звуковом диапазоне, вы скорее всего услышите слабый свист, силовые компоненты схемы слегка должны нагреваться.
Осциллографом можно убедиться, что аккумулятор заряжается импульсами тока высокой частоты.
Схема устройства довольно простая…
Простыми словами поясню как работает схема.
Напряжение зарядного устройства через предохранитель и диод поступает на схему десульфатора, для маломощной части схемы, питание подаётся через токоограничивающий резистор R1, затем сглаживается небольшим электролитическим конденсатором.
На микросхеме NE555 собран генератор прямоугольных импульсов, частота этих импульсов около 1 килогерц, коэффициент заполнения 90%, то есть сигнал высокого уровня длится большУю часть времени, именно этот импульс нам нужен для того, чтобы открыть полевой транзистор. 
Но проблема заключается в том, что при подаче такого импульса на полевой транзистор он большую часть времени будет находиться в открытом состоянии и лишь 10% в закрытом, это приведёт к тому, что транзистор будет прокачивать слишком большой ток и как следствие мы получим сильный нагрев всех силовых элементов и большое потребление тока всей схемы в целом.
Это неэффективно и может навредить аккумулятору. Один из вариантов — это снижение длительности сигнала высокого уровня, тогда транзистор будет открыт на короткое время и всё станет на свои места. 
Но к сожалению в таком включении конструктивные особенности таймера NE555 не позволяют сделать этого, так как же быть?
Микросхема CD4049 представляет из себя логику, которая содержит в своём составе 6 логических инверторов «не», 
каждый инвертор имеет один вход и один выход, их задача «отрицание». Если на вход поступает высокий уровень, на выходе получаем обратное, иначе говоря инвертированный или перевёрнутый сигнал.
Полевой транзистор 10 % времени у нас открыт, 90% закрыт, открываясь он замыкает дроссель на массу питания, в дросселе накапливается некоторая назовём это энергией, а когда транзистор закрыт цепь разрывается и за счёт явления самоиндукции, которая свойственна индуктивным нагрузкам, дроссель отдаёт накопленную энергию.
Это кратковременный всплеск напряжения с высокой амплитудой, притом напряжение самоиндукции в разы выше напряжения питания, этот всплеск напряжения выпрямляется и подается на аккумулятор.
Процесс происходит больше тысячи раз в секунду, то есть на аккумулятор подаются кратковременные импульсы высокого напряжения с высокой частотой, именно это и разрушает сульфатную плёнку.
Я подключил на вход схемы накопительный конденсатор и стало ясно, 
что амплитудное значение выходного напряжения при питания от источника 12 вольт доходит до 70-75 вольт и зависит исключительно от индуктивности накопительного дросселя.
В схеме задействован предохранитель и ещё один выпрямительный диод.
Предохранитель защищает десульфатор при случайных коротких замыканиях на выходе, 
а диод выполняет несколько функций: во-первых защищает схему, если вы случайно её подключите к зарядному устройству неправильно… и во-вторых защищает зарядное устройство от всевозможных импульсных помех и всплесков напряжения, которые образуются на плате десульфатора.
Я думаю все поняли как это работает.
О компонентах…
Ну с таймером и логикой думаю всё понятно,
в моём случае они установлены на панельке для безпаечного монтажа, но вам советую после проверки схемы запаять их напрямую.
Полевой транзистор IRF3205 или любые другие n-канальные с напряжением от 60 до 200 вольт и с током от 30 ампер.
Транзистор советую установить на небольшой радиатор.
Дроссель имеет индуктивность около 200 микрогенри, 
намотан на кольце из порошкового железа, такие кольца можно найти в компьютерных БП, размеры кольца внешний диаметр-20.5мм, внутренний 12мм и ширина кольца 6.6мм.
Обмотка намотана проводом 1мм, количество витков 60, 
в моём случае прОвода чуть-чуть не хватило и индуктивность получилась слегка меньше, но работает устройство хорошо. Размеры кольца особо не критичны, 
главное соблюдать индуктивность и мотать обмотку проводом 1 -1.2 миллиметра.
Конденсатор С1 на 100- 220 микрофарад, очень желательно взять с низким внутренним сопротивлением, так как схема генератора фактически питается от данного конденсатора, а значит он постоянно будет накапливать и отдавать энергию, даже слегка греется во время работы.
Оба диода нужно взять с током в 5-10 ампер, можно обычные, но желательно взять импульсные диоды.
Вот печатная плата, скачать её можно в конце статье. 
На самом зарядном, нужно выставить ток не более 2 ампер, иначе сгорит предохранитель на плате десульфатора. Кто-то скажет 2 ампера зарядного тока это мало?
-Да согласен, но не забываем, что у нас в большей степени не зарядка, а десульфатация.
В холостую прибор потребляет от источника питания ток всего в 100 миллиампер, его можно подключить к любому зарядному устройству с напряжением 12-15 вольт, ограничить ток на уровне 2 ампер и всё.
Ограничение можно сделать мощным резистором или лампочкой накаливания соответствующей мощности, подключённой в разрыв плюса питания.
Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.
Можно использовать и более низковольтные блоки питания с напряжением 8-10 вольт, так как наша схема всё равно повышает начальное питание до нескольких десятков вольт.
Сколько должен длиться процесс десульфатации?
Автор данной схемы говорит, что в течение двух недель регулярной зарядки полностью можно восстановить старый аккумулятор и конечно же без проверки я бы не стал писать эту статью.
В наличии у меня несколько 6 вольтовых аккумуляторов на 10 ампер\часов, которые не были в эксплуатации несколько лет, в течение пяти дней я регулярно заряжал один из этих аккумуляторов десульфатором, затем разряжал.
В самом начале подопытный аккумулятор отдавал ёмкость всего 700-800 миллиампер\часов, не помогла и заливка дистилированной воды, но десульфатор помог..
Спустя 5 дней аккумулятор отдаёт аж 4 ампера из 10, это я думаю очень хороший показатель.
Архив к статье; плата в формате .lay скачать.
Автор; АКА КАСЬЯН
Эволюция импульсных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора на основе AT/ATX.
РадиоКот >Схемы >Питание >Зарядные устройства >Эволюция импульсных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора на основе AT/ATX.
В инструкциях по эксплуатации к первым отечественным автомобилям было написано, что аккумулятор нельзя эксплуатировать летом (начинать заводить автомобиль и двигаться) при заряде менее 50%, и зимой менее 75%. Проанализируем, почему аккумулятор в некоторых случаях не будет успевать полностью заряжаться. Например, на улице зима, вам нужно за день съездить в 3-4 места, на улице -25, двигатель остывает уже через 15 мин, а перерывы межу поездками 1-3 часа. Уже темно и вы пользуетесь фарами, а также подогревом сиденья и стекол. В результате все это дело потребляет не менее 400- 500 ватт. Генератор дает ватт 800 и у вас остается ватт 300 (в теории) на зарядку аккумулятора. 300 ватт при 14 В в бортовой сети автомобиля это примерно 20 А. Так вот полностью разряженный аккумулятор с емкостью, например, в 52 Ач даже в теории полностью может зарядиться не быстрее чем за 3,5 часа (70 Ач химической емкости 3,5 часа * 20 А). А реально ток заряда никогда не достигнет значения 20 А, в первые минуты зарядка будет происходить током 10-15А, а далее 3-5А. В результате аккумулятор не успевает зарядиться по пути до ближайшего места стоянки. Конечно, он не полностью разряжен. Давайте посчитаем, насколько он разряжается стартером в зимнее время. При температуре -25 общее время работы стартера составит от 30 сек до 5 мин, например ваш стартер в общей сложности проработал 3 мин в день. Стартер потребляет при такой температуре двигателя в среднем 250А (при пуске может и 900А), при этом за 3 мин расходуется 360 часа * 250А = 12,5 Ач. Это много или мало? Как отмечалось выше, у аккумулятора есть химическая емкость и полезная. Химическая — это та, что запасается в химической реакции, а полезная, та, что расходуется на нагрузку. Естественно, что часть энергии при разряде в виде тепла теряется на самом аккумуляторе и полезная емкость зависит от нагрузки и температуры. Например, разряжаете аккумулятор в течении 10 часов при +25 градусах — его емкость становится 52 Ач (а химическая около 70), если разряжаете за час в тепле — его емкость падает до 35 Ач, остальные 35, от химической, идут на нагрев самого аккумулятора. Если же разряд идет при -25, то сопротивление электролита возрастает, и на самом аккумуляторе тепла теряется еще больше. Реальная емкость на морозе может составить 60% от номинальной, т.е при стартерном режиме 35*0,6= 21 Ач. Так много ли потраченных 12,5 Ач для работы стартера за день? В этой ситуации самым не приятным является то, что химическая емкость не меняется. И для того чтобы зарядить аккумулятор надо потратить в любой ситуации 70 Ач. Покрутили 3 минуты стартер, потратили 12.5 Ач (60 % емкости), вернуть придется 40 Ач. Если же вы не ездите по 4 часа до гаража, не стоите с работающем двигателем в морозы во многочасовых пробках, то ваш генератор не в состоянии обеспечить полный заряд аккумулятора, поэтому его и необходимо периодически дозаряжать.
Конечное напряжение заряда при температуре 20 градусов Цельсия равно 2.25-2.3 вольта на элемент батареи. Для батареи с номинальным напряжением 12 В (6 элементов) конечное напряжение заряда равно 13.5-13.8 В. Если батарея эксплуатируется при других температурах, то для увеличения ресурса батарей рекомендуется уменьшать конечное напряжение заряда до 2.2-2.25 В/эл при температуре 40 градусов и увеличивать напряжение до 2.35-2.4 В при температуре 0 градусов. Применение такой температурной компенсации зарядного напряжения позволяет увеличить ресурс батареи при 40 градусах Цельсия на 15 %. Но чтобы аккумулятор заряжался нужно выходное напряжение зарядного поднять хотя бы на один вольт выше максимального напряжения заряженного аккумулятора (напряжение примерно 15,8 вольта). Для полного заряда разряженной батареи рекомендуется проводить заряд в течение 24 часов. Если необходим более быстрый (в течение 8-10 часов) заряд батареи в случае циклического режима эксплуатации, конечное напряжение заряда увеличивают до 2.4-2.48 В/эл (при 20 градусах Цельсия) и обязательно ограничивают время заряда в соответствии с остаточным зарядом батареи перед зарядкой. Следует отметить, что потенциал электрохимической поляризации свинца примерно при 65С падает до нуля, и выше этой температуры аккумулятор не может существовать, т.е. его невозможно будет зарядить, так как на «-» будет идти исключительно побочная реакция, при которой будет восстанавливаться только водород, да и сам свинец начнет реагировать с серной кислотой. Подача на аккумулятор при заряде напряжения ЭДС в 2В + потенциал электрохимической поляризации 1,3В (примерно 3, 3В на ячейку) также ведет к полному смещению процесса к побочным реакциям. При эксплуатации для сведения к минимуму побочного газообразования и скорости коррозии положительных пластин подаваемое напряжения на элемент не следует делать выше 2,4В на ячейку. Если точнее, то максимальное напряжение заряда 2.33 В на банку при +25С. Температурный коэффициент 0,002 Вград. Т.е. зимой при -25 это будет составлять на каждую банку плюс 50град.*0.002 Вград = 0.1 В . Батарею из 6 банок летом надо заряжать напряжением не выше, чем 2,33*6=13,98 В, а зимой (2,33+0,1)*6= 14,58В. При этом, ни какого специального ограничения тока иили времени заряда не требуется. Ток будет ограничиваться естественным образом, за счет сопротивления проводников и переходного сопротивления на клеммах. А жестко заданное напряжение не приведет к закипанию аккумулятора и не создаст условий для повышенной коррозии положительных пластин. Фактически это будет эквивалентно заряду аккумулятора генератором в бортовой сети. И теперь самое важное, на что никогда не акцентируется внимание. Все эти напряжения являются максимальными (пиковыми), и справедливы для зарядных устройств с ограничением максимального напряжения, т.е. стабилизированных источников питания. Многие зарядные устройства не ограничивают напряжение, а регулируют мощность, отдаваемую в батарею. Действующее значение напряжение, которое будет показывать вольтметр может быть и меньше указанных 14 В, но аккумулятор будет кипеть и плохо заряжаться. Потому что часть времени подводимое напряжение будет превышать норму в 14 В, и большая часть подводимой мощности уйдет на электролиз воды и разрушение анода электрода, а оставшуюся часть периода напряжение будет ниже 14 В, ток будет равен 0. Вольтметр на зарядном устройстве может показывать и 11 В, но аккумулятор при этом будет кипеть и едва заряжаться. В нашем зарядном устройстве аккумулятор почти не кипит и хорошо заряжается. Огромный плюс зарядных устройств с ограничением пиковых напряжений — это возможность ставить аккумулятор на заряд не отключая клеммы аккумулятора от бортовой сети. При этом электроника не сбрасывается, крепления клемм не снашиваются, а времени на периодический подзаряд уходит минимум (открыл капот, поставил на заряд минут на 10-15). Зарядка автомобильного аккумулятора при постоянном напряжении: при этом методе, в течение всего времени заряда напряжение зарядного устройства остается постоянным. Зарядный ток убывает в ходе заряда по причине повышения внутреннего сопротивления батареи. В первый момент после включения, сила зарядного тока определяется следующими факторами: выходным напряжением источника питания, уровнем заряженности батареи и числом последовательно включенных батарей, а также температурой электролита батарей. Сила зарядного тока в первоначальный момент заряда может достигать (1,0-1,5)С20. Для исправных, но разряженных автомобильных аккумуляторов такие токи не принесут вредных последствий. Несмотря на большие токи в первоначальный момент зарядного процесса, общая длительность полного заряда аккумуляторных батарей приблизительно соответствует режиму при постоянстве тока. Дело в том, что завершающий этап заряда при постоянстве напряжения происходит при достаточно малой силе тока. Однако, заряд по такой методике в ряде случаев предпочтителен, так как он обеспечивает более быстрое доведение батареи до состояния, позволяющего обеспечить пуск двигателя. Кроме того, сообщаемая на первоначальном этапе заряда энергия тратится преимущественно на основной зарядный процесс, то есть на восстановление активной массы электродов. При этом реакция газообразования в аккумуляторе еще не возможна. Итак, зарядка при постоянстве напряжения позволяет ускорять процесс заряда аккумуляторов при подготовке к использованию.
Различных зарядных устройств на основе блока питания гуляет по просторам интернета немало. Вот решил поведать и я об истории развития своей схемы зарядок. Схема создавалась для того, чтобы наш котомобиль в морозы зимой все же продолжал ездить на авто, а собрать мог каждый желающий, мало-мальски радиокот. Основной упор в схемотехнике зарядных устройств -простота переделки. В наш век «китайтизации» электроники и электронной промышленности зачастую проще, дешевле и доступнее взять готовый AT/ATX блок питания и переделать его под любые свои нужды, нежели купить отдельно силовой трансформатор, диоды на мост, тиристор и прочие детали. Сначала поведаю о самом простом (ну уже проще просто не бывает!!!) и надежном зарядном на основе AT блока питания, без индикатора тока (хотя амперметр никто не мешает поставить).
Ну, вот блоков для переделки вы уже поднасобирали, тогда начнем-с пожалуй:
Подходим поближе и отыскиваем блоки АТ
Эх, наконец-то раздобыли. Разбираем и смотрим на плату. Для нашей схемы берем самого распространенного китайца, собранного на TL494. Его моем, чистим, сушим и смазываем кулер.
Надо сказать небольшое отступление. О качестве комплектующих для АТ и АТХ блоков. Хочу сказать о важном элементе схемы — фильтрующий конденсатор 310 вольт в первичной цепи. От него зависит не только такой параметр как пульсации выходного напряжения с частотой сети под большой нагрузкой, но и, что очень важно — нагрев самих выходных ключей. Если емкости не хватает, то им приходится работать до 35% своего времени на большей ширине импульса, чем при нормальной емкости, так как среднее средневыпрямленное напряжение уже не 310 вольт, а 250 — 260 вольт напряжение, за счет пульсаций. Контроллеру приходится отрабатывать такие провалы, увеличивая ширину и время открытого состояния транзистора. Следовательно, им приходится работать на большем токе, чем при достаточной емкости. Больше ток — больше нагрев — меньше кпд. (Он и так небольшой 60 — 75% в зависимости от блока). Проведя некоторые измерения более древних и очень старых АТ блоков питания и более новых АТХ выяснилось — китайцы совсем совесть потеряли. Если раньше ставили конденсаторы — как на нем написано,
так оно и есть. То теперь 50% допуск всегда в минус. Перебрал сотни блоков: Написано 470МКФ, выпаиваешь замеряешь — 300 -330МКФ, даже новый конденсатор — та же история.
Ну, да и ладно, пусть пишут что хотят: Ну, а нам необходимо заменить в АТ блоке, на основе которого мы будем строить зарядку 200МКФ на эти самые 330МКФ, или еще лучше 470МКФ (настоящих 470). Транзисторам легче будет.
С дросселями та же история. АТ дроссель:
АТХ дроссель:
Не домотаны, и кольцо меньше… Следствием уменьшения индуктивности дросселя групповой стабилизации будет акустический свист на малых токах (1-2 ампера). Индуктивность этого дросселя рассчитывается, исходя из режима непрерывности тока через него при минимальных нагрузках. При включении блока, он сразу выходит на мощность не менее 150Вт (зависит от компьютера). Через дроссель протекают определённые токи, не менее какой то величины. Дроссель можно рассчитать на это минимальное значение тока, но тогда, при включении без нагрузки, ток через дроссель станет прерывистым, что повлечёт за собой некоторые неприятности… Схема ШИМ регулирования рассчитана для случая непрерывности тока, по этому, при прерывистом токе, регулирование будет сбиваться, дроссель будет петь, напряжения на выходах будут прыгать, вызывая дополнительные токи перезарядки электролитических конденсаторов… Конечно, в данном случае нам на помощь придет цепь RC коррекции обратной связи (некоторые расчеты ниже), но притуплять скорость реакции на изменение напряжения бесконечно нельзя, В какой-то момент TL494 при КЗ просто не успеет снизить ширину импульса и транзисторы выйдут из строя. Этот процесс достаточно быстрый. Поэтому с этим нужно быть осторожнее. Ну ладно, это было лирическое отступление. Продолжим с зарядным устройством.
Схема с мягкой характеристикой зарядного тока.
Плата стандартного АТ блока. Смотрим на схему, что надо выпаять (а выпаять надо много-много лишнего), а что запаять, чтобы получить самую простую зарядку для аккума. Схема взята стандартная, стандартного блока АТ и номиналы уже установленных элементов могут существенно отличаться от ваших. Менять их на указанные на схеме НЕ НАДО! Выпаиваем только ставшие ненужными защиты от перенапряжения, канал 5 вольт, канал -12 вольт. В общем, согласно схеме, оставляем следующее.
В итоге чтобы получить полноценную, регулируемую зарядку на 10 ампер и 15,8в с управляемым от тока нагрузки вентилятором, надо добавить всего восемь деталек!!! А именно: заменить два электролита, добавить шунт очень приближенного сопротивления 0,01ома -0,08 ома (например, три сантиметра шунта с китайского мультика — работает отлично). Фото исходного шунта (Авторский донор снят с советской Цэшки):
Резистор на 120ом, на 3,9к, и примерно 18к, переменный резистор на 10к, конденсатор на 10 нано и перевернуть обмотку на дросселе по каналу -5 вольта для вентилятора. Только не забудьте, что вентилятор теперь подключать надо так: красный на корпус, а черный на -5:.-12в. Шунт припаиваем в разрыв косички с силового трансформатора. Когда будете настраивать резистор на 3,9к то его сопротивление подберите по току заряда 10 ампер на реальном аккумуляторе. Вы не поверите — это всё! Это просто небывалая простота переделки практически уже металлолома во вполне достойную вещь! Если диоды по каналу +12в у Вас изначально стояли FR302, то надо заменить на более мощные, например выпаять из более современного ATX блока питания. Причем короткого замыкания он не боится — входит в ограничение тока. А вот переполюсовка подключения к аккумулятору приведет к большому ба-баху! Про «НОУ-ХАУ», уникальную защиту от перегрузки и короткого замыкания, в конце статьи. Цветными кружочками и линиями обозначены добавленные дополнительные элементы.
Настройка: Все включения до полной настройки проводить включая в сеть только последовательно с лампочкой накаливания 60 ватт. Проверяем монтаж.
Настройка канала напряжения. Подключаем крокодилами мультиметр в режиме измерения напряжении на диапазоне до 200вольт. Включаем в сеть. Напряжение на выходе должно быть в пределах 16 вольт плюс/минус 4 вольта. Если что-то около 5 вольт, значит забыли заменить резистор в цепи контроля напряжения (1 вывод TL494) на 18к. Если около 23-25в, и постепенно без нагрузки нагреваются выходные ключи, то значит в цепи контроля напряжения (1 вывод TL494) обрыв или сопротивление 18к слишком большое, и блок вышел на полную ширину импульса и все равно не может набрать напряжение, для включения обратной связи. Настраиваем подбором этого резистора на напряжение примерно 15,8 — 16,2 вольта. Если вы выставите 14,4 в то акум через примерно 1 час перестанет у вас заряжаться вообще (проверено многократно на разных аккумуляторах).
Настройка канала тока. Резистор включенный последовательно с регулятором тока временно меняем на подстроечник 22к выставляем его в положение минимального сопротивления. Подключаем крокодилами мультиметр в режиме измерения тока на диапазоне 10 ампер. Включаем в сеть блок через лампочку. Если лампочка вспыхнула и продолжает ярко светиться, значит что-то напутали, проверяем монтаж. Если амперметр показывает ток в пределах от 1 до 4 ампер то все нормально. Выставляем переменный резистор в режим максимального сопротивления, а подстроечным резистором настраиваем ток 15 -16 ампер. Иногда лампочка не дает так настроить, поэтому настройте примерно такой ток. Теперь подключив на выход разряженный аккумулятор и амперметр последовательно, убираем лампочку и включаем в сеть. Подстроечным резистором подстраиваем более точно ток, но уже 10 ампер. Затем подстроечник выпаиваем, меряем и впаиваем постоянный резистор такого же сопротивления. Вентилятор охлаждения должен вращаться с оборотами пропорционально току. Если на максимальном токе или коротком обороты слишком велики (напряжение выше 20 вольт), то необходимо отмотать витков 10 с обмотки минус 5 вольт канала питания вентилятора Напряжение на вентиляторе при подобранных витках должно быть от 6 вольт до 17 вольт. Все, на этом настройка закончена.
В итоге на выходе сборочного стола получаем такое зарядное устройство. И даже с корпусом практически никаких слесарных работ не нужно. Выходные/входные провода выведены сзади через пластмассовые разъемы. Таких зарядных в свое время было сделано десятки, и все работают до сих пор :-).
Далее приспособим сюда индикатор тока на светодиодах или на люминесцентном индикаторе, кому, как нравится. В итоге чтобы получить на выходе такое симпатичное зарядное устройство, надо всего совсем немного доработать нашу схему. На люминесцентном индикаторе:
На светодиодах:
И корпус без покраски, индикатор на КТ315И.
Если всё устраивает, то тогда продолжаю мурлыкать по теме. Для измерения тока с более менее сносной точностью, нужно собрать усилитель напряжения с шунта на LM358 и сам индикатор на двух LM324 или на КТ315-х и всё :-). Приведу схему отдельно усилителя, с простой платой, и отдельно самого индикатора. Крепить внутри лучше и проще. Индикаторов два варианта.
Схема усилителя. Диод D1, резистор R3, конденсатор С3 интегрирующая цепь, так как на входе пульсирующее напряжение отрицательной полярности, а нам надо на выходе получить постоянное напряжение пропорциональное току. Настройка: обязательно проверить 12 вольт, часто попадаются бракованные КРЕН-ки, затем резистором R2 калибруют показания индикатора по мультиметру. Резистором регулировки тока выставляете максимальный ток и резистором настраиваете, чтобы только-только зажегся, последний светодиод. Конденсатор С3 работает как интегратор и задает плавность спадания показаний индикатора.
Фото собранных плат усилителей напряжения с шунта (подстроечные сопротивления еще не запаяны).
Схема индикатора на КТ 315. Конечно, «прошлый век» и все такое, скажите Вы, но, а если их в наличии 3 литровая банка. Куда прикажите девать? Выбросить? А SMD-шные транзисторы надо идти на базар и купить, а места в корпусе все равно много. Сверлить отверстия под 315 тоже не надо. Но все же на ваш выбор, схема не критична к выбору транзисторов, хоть МП10 запаяйте, все равно будет работать.
Количество транзисторов и светодиодов можно уменьшить, например до 6 шт., но когда много, то красивше. Фото собранной линейки, пока еще без впаянных светодиодов.
И более ранняя разводка
Эмитерный повторитель можно и не запаивать, а включить напрямую, работает и без него, только спадают показания быстро, а не плавно по одному светодиоду. Иногда на некоторых экземплярах требовалось включать прямо включенный диод, типа КД522, между выходом усилителя и линейкой. Это было необходимо, когда при нулевом токе светились один — два первых светодиода. Налаживание линейки. Правильно собранный без ошибок индикатор работает сразу. Подключаем на вход переменный резистор — бегунок ко входу, правый конец резистора на +, левый на -. Подаем питание, вращаем резистор и смотрим на светодиоды, должны поочередно вспыхивать и гаснуть. Данный индикатор обладает существенной нелинейностью показаний (сначала завал и посередине бывают горбы), но для зарядного вполне подойдет. Просто при настройке значение каждого светодиода отмаркируете.
В схеме блока на плате надо добавить источник 6…8в для светодиодной линейки. Для люминесцентного индикатора добавлять этот источник не надо.
Фото собранной зарядки по вышеприведенным схемам, но на блоке ATX (разницы с АТ особой нет, отличие что питание TL494 питается от дежурки):
Фото крепления платы усилителя. Припаивается в основную плату выводами: корпус и +22в.
Далее приведу схему индикатора на операционных усилителях. В качестве самого индикатора лучше использовать люминесцентный индикатор (схема проще). Если использовать светодиоды, то надо будет добавить еще 8 резисторов по 2к и подключать катодами на корпус. Принцип работы прост. Схема в настройке не нуждается, кроме подбора резистора в цепи накала.
В данной схеме используется два счетверенных усилителя, для формирования восемь уровней индикации. Операционные усилители, используемые в этой схеме — LM324 (Или LM393 если используете светодиоды. Тогда подключаем их аноды на +, а катоды каждый на свой выход). Это довольно распространенная ИМС и найти ее не составит труда. Резисторы R2:.R10 образуют делитель, задающий пороги срабатывания каждого усилителя. Усилители работают в режиме компараторов.
Фото собранного индикатора тока на люминесцентный индикатор
Крепится к передней стенке с помощью термоклея пистолетом или паяльником.
Вышеприведенная схема имеет мягкую характеристику зарядного тока. Ток снижается плавно на протяжении всего времени заряда (Как в автомобиле).
Теперь рассмотрим схему с жесткой характеристикой зарядного тока.
Здесь ток снижается более круто и только к концу заряда. На протяжении основного времени ток стабильный. Здесь нам потребуется уже АТХ блок питания. Нововведение коснулось и защиты от переполюсовки и короткого замыкания. В данном зарядном шунт установлен по минусовой шине, поэтому необходимо разрезать соединение платы с корпусом блока. Если этого не сделать то при случайном касании плюсовым проводом металлического корпуса блок питания придется ремонтировать (менять джентльменский комплект — предохранитель, мост, пара MJE13007, резисторы 10 ом базовые :-)). Схема содержит усилитель напряжения с шунта, компаратор с обратной связью на конденсаторе ( о конденсаторе и его расчетах ниже) для более плавной работы и для устранения перерегулирования и любая из рассмотренных выше линеек индикаторов, но предпочтительней на LM324. В данном случае управление микросхемой TL494 осуществляем через вывод 4, как имеющий самое маленькое усиление и следовательно саму малую реакцию на изменение напряжения на его входе, а не 3, 1,16. При управлении через 4 вывод вся схема зарядного работает устойчиво, отсутствуют возбуждения, перерегулирования, нет нагрева выходных транзисторов.
Теперь немного теории. Для устойчивой работы замкнутых обратными связями преобразователей, необходимо, чтобы коэффициент усиления разомкнутого контура стал меньше единицы до того, как фазовый угол достигнет значения -180 гр. Кроме того, в области среза должен быть сформирован наклон ЛАХ (логарифмическая амплитудная характеристика) разомкнутой системы -20дБ/Дек, а в области низких частот коэффициент усиления должен быть достаточно большим для того, чтобы снизить погрешность при измерениях входного напряжения и тока нагрузки. Т.е. мы считаем частоту индуктора выходной емкости по формуле для LC. Потом для этой же частоты по формуле RC считаем сопротивление и емкость в цепи обратной связи. А если у нас выходной конденсатор низкого сопротивления, то по этой же формуле еще раз считаем следующий конденсатор и пару для него берем сопротивление из высокого плеча делителя выходного напряжения.
Правда там не сказано, от чего отталкиваться, выбирая соотношение для величины емкости и сопротивления. Т.е. знаем частоту, знаем формулу, но два неизвестных. А вот в этом
есть эмпирическая формула для подбора величины сопротивления в цепи обратной связи ОУ. R = 5800 * Cвых * Fперекрест * Vвых, где Fперекрест — численно принимается 1/10 от частоты работы преобразователя. Правда почему-то в 2й картинке они емкость считают отталкиваясь от 1/3 частоты LC, что вносит несуразицу, т.к. в 1й картинке считалось ровно по частоте LC. Но хотя бы примерный порядок для подбора величин эти данные дают.
Защита от переполюсовки и КЗ выполнена на двух транзисторах и светодиоде. Схема:
Настройка заключается в подборе R3 в зависимости от вашего шунта, и подборе R5 для ограничения максимального выходного тока на уровне 10 ампер. Доработки линеек индикаторов состоят только в установке и подстройке подстроечного сопротивления для диапазона отображения тока 3 — 10 ампер. Настройка канала тока. Резистор R5 временно меняем на подстроечник 10к выставляем его в положение максимального сопротивления. Подключаем мультиметр в режиме измерения тока на диапазоне 10 ампер. Включаем в сеть блок через лампочку. Если лампочка вспыхнула и продолжает ярко светиться, значит что-то напутали, проверяем монтаж. Если амперметр показывает ток в пределах от 0,2 до 1 ампер то все нормально. Выставляем переменный резистор R6 в режим максимального напряжения с бегунка, а подстроечным резистором настраиваем ток 10 ампер. Затем выпаиваем подстроечник, замеряем и впаиваем постоянный резистор такого же сопротивления. Работа и настройка канала напряжения аналогично первой схеме.
Доработки основной платы АТХ блока для схемы управления на LM358.
Доработки схемы линеек:
В схеме с операционными усилителями ставим Р1 и подбираем его или подбираем R2, а Р1 не добавляем, а подключаем напрямую.
Подробней остановимся на защите от переполюсовки и от короткого замыкания. Схема своего рода «НОУ-ХАУ», по простоте и надежности. Плюс в том, что не нужно использовать мощное реле, или тиристор, на котором падение напряжения около двух вольт. Схема как самостоятельное устройство может быть встроена в любое зарядное устройство и блок питания. Выход из режима защиты автоматический, как только устранится короткое замыкание или преполюсовка. При срабатывании светится светодиод «ошибка подключения».
Описание работы: При нормальном режиме напряжение через светодиод и резистор R9 отпирает VT1 и все напряжение со входа поступает на выход. При коротком замыкании или переполюсовке ток импульсно резко возрастает, падение напряжения на полевике и шунте резко увеличивается, что приводит к открыванию VT2, который в свою очередь шунтирует затвор исток. Добавочное отрицательное напряжение по отношению к истоку (падение на шунте) прикрывает VT1. Далее происходит лавинный процесс закрытия VT1. Светодиод засвечивается через открытый VT2. Схема может находиться в данном состоянии сколь угодно долго, до устранения замыкания.
Для зарядки дополнительно и мотоциклетных аккумуляторов можно добавить переключатель подключающий дополнительный подобранный резистор в цепи вывода 1 TL494. Конструкция будет универсальной если поставите переменный резистор. На выходе можно регулировать напряжение до 20 вольт.
Если поставить мост в выходном канале 12в, то тогда можно регулировать напряжение до 35 вольт. Дальнейшие доработки ограничены только фантазией.
Дабы не быть голословным, привожу фотки работы зарядного
Фото работы зарядного устройства. Ток зарядки 10 ампер.
Также разработаны и другие схемные решения. Продолжение следует…
Файлы:
Печатные платы в формате SL 5.0.
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |