Меню

Схемы зарядных устройств импульсным током



Тиристорное импульсное зарядное устройство 10А на КУ202

Тиристорное импульсное зарядное устройство 10А на КУ202

Здравствуйте. Сегодня буду рассказывать о давно используемой мной схемой тиристорного фазоимпульсного регулятора мощности, которое я буду использовать как зарядное устройство для свинцовых аккумуляторных батарей

Я уже как то писал о зарядке на тиристоре. Это зарядное на много лучше. Начну описание зарядного на тиристоре ку202 с преимуществ:
— Зарядное легко выдерживает ток до 10А(зависит от тиристора, в данном случае КУ202)
— Ток заряда импульсный, что по мнению многих радиолюбителей, поможет со сроком службы АКБ
— Схема состоит из легкодоступных деталей, можно собрать чуть ли не из хлама
Схема зарядного легко повторима и ее сможет собрать даже новичок, ли ж бы паять умел
— И последнее преимущество,что к этой схеме не требуется никаких примочек. Схема уже снабжена всем необходимо, что бы рукожопые не сожгли ни аккумулятор, ни схему. В схеме зарядного есть защита от короткого замыкания, защита от переполюсовки, а так же ограничитель напряжения зарядки. Ограничение напряжения зарядки дает возможность не следить за окончанием зарядки, а оставлять зарядку без контроля на долгое время, схема сама все отключит

Схема тиристорного зарядного устройства на КУ202

Рассмотрим схему зарядного устройства. Слева на транзисторах Q2Q3 собранна схема тиристорного фазоимпульсного регулятора мощности, о том что это такое в интернете полно информации. Регулировка фазы открытия и соответственно тока зарядки регулируется переменным резистором R4. Транзисторы Q2Q3 это аналог однопереходного транзистора, который можно заменить на КТ117 для облегчения схемы. Силовой тиристор использую КУ202,он у нас доступен и достаточно мощный, что бы заряжать автомобильные аккумуляторы достаточным током. Кстати ток зарядки выставляется на 1\10 от емкости.

Правая часть схема это защита аккумулятора. На транзисторе Q1Q4 собранны защита от перенапряжение, защита от КЗ и защита от переполюсовки. Включается схема только когда на выход зарядки подключен АКБ. Через делитель R3R6 идет ток, открывая транзистор Q1 и запитывает фазоимпульсный регулятор тока.
Защита от переполюсовки работает так. Когда клемы не правильно подключены, ток идущий через тот же делитель запирает транзистор, соответственно ток на регулятор мощности не идет.
Отсекатель зарядки работает достаточно просто, когда напряжение окончания зарядки достигает 14.4В, напряжение на делителе R8R11 становиться достаточным для пробоя стабилитрона, транзистор Q4 открывается, закрывая собой Q1
И самое главное в схеме, это трансформатор. Питается схема от трансформатора с напряжением 18-25В. В моем случае на время испытаний питал зарядное от Регулируемого источника переменного тока.
Печатная плата тиристорного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов

Скачать печатную плату
На выходе на плате установлены два светодиода для индикации подключения АКБ. Зеленый сигнализирует правильно подключенный аккумулятор, красный- полярность нарушена или переполюсовка. Так же на выход не плохо поставить предохранитель, ну на всякий случай
Теперь об испытания. Схема спаянна и собранна, диодный мост и тиристор установлены на радиаторы, выходные провода припаяны.

Источник

Схемы простых мощных зарядных устройств для аккумуляторов.

Трансформаторные ЗУ для автомобильных аккумуляторов с высоким КПД: простейшие на гасящих конденсаторах, а также импульсные на тиристорах, симисторах и мощных полевых транзисторах.

Для начала давайте разомнёмся и забудем про такой параметр, как КПД. Предположим, что есть острое желание зарядить автомобильный АКБ, но нет возможности ввиду полного отсутствия зарядки. Также сделаем предположение, что в хозяйстве затерялись: лампа накаливания на 220 вольт, диодный мост с допустимым током, превышающим ток, при котором мы будем заряжать аккумулятор, либо, на худой конец, просто силовой (выпрямительный) диод с таким же допустимым током и максимальным обратным напряжением — не менее 300В.

Рис.1

Спаяв схему, приведённую на Рис.1 слева, и озадачившись соблюдением техники безопасности, а также полярности подключения ЗУ к АКБ, получаем вполне себе работоспособное устройство, обеспечивающее нормированный и постоянный ток заряда подопечного аккумулятора.
Поскольку 220 вольт — это действующее значение переменного напряжения сети, то силу тока, протекающую через АКБ можно рассчитать по простой формуле:
Iзар(А) = Pламп(Вт) / (220 — Uакб)(В) ≈ Pламп(Вт) / 220(В) .
Параллельное соединение двух ламп — удваивает зарядный ток, трёх — утраивает и т. д. до разумной бесконечности.
Схема, изображённая на Рис.1 справа, выдаёт ток, вдвое меньший по сравнению с предыдущей.
Большим преимуществом приведённых схем является возможность зарядки любых аккумуляторов, независимо от собственных значений их напряжений.

Ещё одна простая и бюджетная схема зарядного устройства для аккумулятора с рабочим напряжением 12 или 6 В и электрической ёмкостью от 10 до 120 А/ч представлена на Рис.2.

Зарядное устройство на гасящих конденсаторах

Рис.2

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.

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 кв. см.

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.

В данной схеме высокий показатель КПД достигнут за счёт применения в качестве токозадающих элементов конденсаторов, которые, как известно, имеют реактивную проводимость и не выделяют на себе тепловой мощности.
Далее будут приведены импульсные (ключевые) зарядные устройства, построенные по другому принципу, но также отличающиеся низким собственным энергопотреблением.

Одними из первых импульсных ЗУ, появившихся на рынке, были тиристорные устройства.
Вообще, тиристор — это прибор достаточно капризный и требующий для надёжной работы соблюдения определённого набора условий. Именно поэтому — большинство простейших схем, приведённых в различных источниках, грешат не очень стабильной работой и необходимостью подбора элементов.

Зарядное устройство на тиристоре

Из числа удачных простых разработок можно привести схему тиристорного зарядного устройства из книги уважаемого Т. Ходасевича «Зарядные устройства», многократно повторённую многочисленной радиолюбительской братвой и изображённую на Рис.3.

Рис.3

Вот что пишет автор:

Зарядное устройство позволяет заряжать авто аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы.
Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, содействует продлению срока службы батареи.
Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от — 35 °С до + 35°С.

Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мост VDI. VD4.
Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VTI, VT2. Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.
Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

Конденсатор С2 — К73-11, ёмкостью от 0,47 до 1 мкФ, или К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.
Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б — КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж — KT50IK, а КТ315Л — на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307. Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или Д226 с любым буквенным индексом.
Переменный резистор R1 — СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.
Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Его можно сделать самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.
Предохранитель F1 — плавкий, но удобно применять и сетевой автомат на 10 А либо автомобильный биметаллический на такой же ток. Диоды VD1. VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).
Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью возле 100 см*. Для улучшения теплового контакта устройств с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.
Вместо тиристора КУ202В подойдут КУ202Г — КУ202Е. Проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.
В приборе может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.
Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (к примеру, при 24. 26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом).

Читайте также:  Зарядное устройство для аккумуляторов 16650 18350 18650 и т д

Несмотря на популярность и работоспособность приведённый схемы, при функционировании устройства многие отмечают нехарактерное гудение трансформатора на частотах, отличных от 100 Гц. Связано это с отсутствием чётких и быстрых фронтов/спадов у сигналов, поступающих на управляющий вход тиристора при его включении/выключении, что в свою очередь создаёт условия для возникновения процессов генерации в нагрузке.

Несколько лучше и надёжнее работают импульсные зарядные устройства, в которых коммутирующий элемент выполнен на симметричном (двухполярном) аналоге тиристора — симисторе.
На Рис.4 приведена схема подобного устройства из вышеупомянутой книги Т. Ходасевича.

Зарядное устройство на симисторе

Рис.4

Описываемое ниже простое зарядное устройство имеет широкие пределы регулирования зарядного тока — практически от 0 до 10А и может быть использовано для зарядки различных аккумуляторов на напряжение 12В.
В основу устройства положен симисторный регулятор с маломощным диодным мостом VD1-VD4 и резисторами R3 и R5. После подключения устройства к сети при плюсовом её полупериоде начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединённые резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде — через те же R1 и R2, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется лишь полярность его зарядки. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод симистора VS1.При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.
Общеизвестно, что управление симистором посредством короткого импульса имеет тот недостаток, что при индуктивной или высокоомной активной нагрузке анодный ток прибора может не успеть достигнуть значения тока удержания за время действия управляющего импульса.
Одной из мер по устранению этого недостатка является включение параллельно нагрузке резистора. В описываемом зарядном устройстве такими резисторами являются резисторы R3 и R5, которые в зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения поочерёдно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора.
Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5, VD6. Этот же резистор формирует импульсы разрядного тока, которые продлевают срок службы АКБ.

Вместо резистора R6 можно установить лампу накаливания на напряжение 12В мощностью 10Вт.
При изготовлении трансформатора задаются следующими параметрами: напряжением на вторичной обмотке 20В при токе 10А.

Несколько упростить описанное выше устройство можно применив в его высоковольтной части динистор (Рис.5).

Рис.5

Данную схему с диаграммами мы подробно рассмотрели на странице ссылка на страницу. Поэтому повторяться не буду, скажу лишь, что наличие снабберной цепи, показанной на схеме синим цветом — обязательно. В качестве нагрузки выступает первичная обмотка сетевого трансформатора.

В современных зарядных устройствах в качестве переключающего (регулирующего) элемента практически повсеместно используются мощные полевые транзисторы. Одно из подобных устройств было подробно описано в журнале Радио №5 2011г на странице 44.

Зарядное устройство на полевом транзисторе

Блок управления зарядным устройством представляет собой импульсный генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2 (см. схему на рис. 6) и позволяющий регулировать скважность импульсов, буферный усилитель — инвертор на элементах DD1.3 и DD1.4 и переключающий регулирующий элемент — полевой транзистор VT1.
При указанных на схеме номиналах элементов частота генератора — около 13 кГц. Так как сопротивление открытого канала транзистора VT1 очень мало (0,017 0м) и работает он в переключательном режиме, при токе зарядки до 5 А транзистор практически не нагревается — рассеиваемая тепловая мощность не превышает 0,55 Вт.
В качестве понижающего использован сетевой трансформатор габаритной мощностью 150 Вт с вторичной обмоткой, обеспечивающей постоянное напряжение 16. 17 В на конденсаторе С1 и зарядный ток до 6 А.
Выпрямительный мост собран на диодах Шоттки, VD1 — сдвоенный SBL4045PT, a VD2 и VD3 — одиночные 10TQ045.
Если вторичную обмотку сетевого трансформатора намотать с отводом от середины, число диодов в выпрямителе и тепловыделение от них можно уменьшить вдвое.
Чертёж платы представлен на Рис.7.

Зарядное устройство на полевом транзисторе

Описанный узел управления также можно использовать в осветительных и нагревательных приборах, для изменения частоты вращения коллекторных электродвигателей. При этом питающее напряжение устройств можно варьировать в широких пределах, определяемых максимально допустимыми параметрами для переключательного транзистора и, конечно же, выпрямителя. В частности, используемый в узле транзистор IRFZ46N имеет максимальную рассеиваемую мощность 107 Вт, максимальный ток через канал 53 А, максимальное напряжение сток—исток 55 В. Возможна его замена транзистором IRFZ44N.
Предлагаемое устройство позволяет регулировать мощность от нуля до максимального значения, а регулирующий транзистор не нуждается в эффективном отведении тепла при увеличении тока нагрузки до 5 А.

В результате длительной или неправильной эксплуатации автомобильных аккумуляторов пластины их могут сульфатироваться, что приводит к их деградации и последующему выходу из строя. Известен способ восстановления таких батарей методом заряда их «ассиметричным» током. При этом соотношение зарядного и разрядного тока выбирается 10:1 (оптимальный режим). Этот режим позволяет не только восстанавливать засульфатированные батареи аккумуляторов, но и проводить профилактическую обработку исправных.

Зарядное устройство и восстановление аккумулятора

На Рис.8 приведено простое зарядное устройство, рассчитанное на использование вышеописанного способа. Схема обеспечивает импульсный зарядный ток до 10 А (используется для ускоренного заряда). Для восстановления и тренировки аккумуляторов лучше устанавливать импульсный зарядный ток 5 А. При этом ток разряда будет 0,5 А. Разрядный ток определяется величиной номинала резистора R4.
Схема выполнена так, что заряд аккумулятора производится импульсами тока в течение одной половины периода сетевого напряжения, когда напряжение на выходе схемы превысит напряжение на аккумуляторе. В течение второго полупериода диоды VD1, VD2 закрыты и аккумулятор разряжается через нагрузочное сопротивление R4.
Значение зарядного тока устанавливается регулятором R2 по амперметру. Учитывая, что при зарядке батареи часть тока протекает и через резистор R4 (10%), то показания амперметра РА1 должны соответствовать 1,8 А (для импульсного зарядного тока 5 А), так как амперметр показывает усредненное значение тока за период времени, а заряд производится в течение половины периода.
В схеме предусмотрена защита аккумулятора от неконтролируемого разряда в случае случайного исчезновения сетевого напряжения. В этом случае реле К1 своими контактами разомкнет цепь подключения аккумулятора. Реле К1 применено типа РПУ-0 с рабочим напряжением обмотки 24 В или на меньшее напряжение, но при этом последовательно с обмоткой включается ограничительный резистор.

Для устройства можно использовать трансформатор мощностью не менее 150 Вт с напряжением во вторичной обмотке 22. 25 В.
Измерительный прибор РА1 подойдет со шкалой 0. 5 А (0. 3 А), например М42100. Транзистор VT1 устанавливаются на радиатор площадью не менее 200 кв. см, в качестве которого удобно использовать металлический корпус конструкции зарядного устройства.

Источник

Схемы зарядных устройств импульсным током

Многие радиолюбители пытаются переделывать старые компьютерные блоки питания собранные на микросхемах TL494 и KA7500 в зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов. К сожалению старые запасы блоков питания подходят к концу. С каждым днем все труднее, а порой совсем невозможно найти подходящий для переделки компьютерный блок питания. Зато универсальных импульсных блоков питания предназначенных для питания светодиодных лент, видеокамер и прочих низковольтных девайсов, огромное количество находится на полках растущих, как грибы магазинов «Электротовары».

И вот мне в голову пришла хорошая идея, переделать импульсный блок питания в зарядное устройство. В качестве подопытного я выбрал китайский, с выходным напряжением 12В 10А мощностью 120 ватт блок питания с маркировкой «S-120-12», приобретенный мною за 13$ в известном интернет магазине китайских товаров, не буду его рекламировать, о нем и так, уже все знают.

Все импульсные блоки такого формата рассчитаны на питание от сети 110/220В, с завода оснащены защитой от короткого замыкания и перегрузки по току, во всех блоках питания на передней панели имеется маленький подстроечный резистор, позволяющий регулировать напряжение в диапазоне 12±1В.

Конечно для полноценной зарядки аккумулятора такого напряжения не достаточно. Поэтому надо расширить диапазон регулировки напряжения в более широких пределах, ну например, от 9 до 20В. Как, это сделать сейчас я вам расскажу…
И, так для переделки в зарядное устройство подойдет любой 12В 10А импульсный блок питания с установленным с завода подстроечным резистором на плате.

Читайте также:  Кабель USB 3 0 для планшета Huawei MediaPad 10 FHD

Переделка заключается в замене двух резисторов обозначенных на картинке Р1 и R1. Подстроечный резистор Р1 с сопротивлением 1K надо заменить на переменный резистор 5K. Далее надо найти и заменить постоянный резистор R1 сопротивлением 5K на резистор с сопротивлением 2.7K или поставить подстроечный резистор на 5К. Тем самым изменится диапазон регулировки напряжения от 9 до 20В. Если при выкручивании ручки переменного резистора Р1 в крайнее положение напряжение будет более или менее 20В, тогда надо подобрать сопротивление постоянного резистора R1. Минимально допустимое напряжение 7В, максимальное напряжение которое можно выжать из блока питания 23В, далее блок уходит в защиту.

После переделки должно получиться примерно так.

Не спешите выжимать из БП максималку… Поскольку напряжение на выходе из блока питания можно регулировать от 9 до 20В, во избежание большого взрыва надо заменить выходные конденсаторы 1000 мкф 16В на более мощные 1000 мкф 25В. В моем блоке их оказалось пять штук. Новые конденсаторы оказались такого же размера и поэтому идеально стали на свои места. Чтобы контролировать процесс зарядки аккумулятора я установил китайский универсальный вольтметр амперметр, приобретенный за 3$ во всем известном китайском интернет магазине, не буду его рекламировать. Провода я решил проложить аккуратно припаяв к плате снизу и вывел на верх через имеющиеся под импульсным трансформатором технологические отверстия. Получилось довольно компактно и ничего не торчит.

На этой картинке изображена схема подключения китайского вольтметра амперметра к выходу блока питания. Возможно кому то она пригодиться.

Собранное устройство будет выглядеть примерно так. На верхней крышке блока питания, чуть выше импульсного трансформатора приклеил термопистолетом китайский вольтметр амперметр. На передней стенке я установил два разъема «Banana», к ним легко подключать провода. На правой стенке установлен выключатель питания и переменный резистор Р1.

Как заряжать аккумулятор?
Включаем зарядное устройство в сеть и нажимаем выключатель расположенный на боковой стенке устройства. Как только китайский вольтметр амперметр заработает, поворачиваем пластиковую ручку переменного резистора влево до упора на приборе будет 9В. Далее подключаем аккумулятор к выходу зарядного устройства и плавно поднимаем напряжение для полностью разряженного аккумулятора не более 13.5В, а для наполовину разряженного не более 14.5В. Внимательно смотрите за показаниями амперметра, начальный ток заряда должен быть не более 10% от емкости аккумулятора. То есть, для АКБ емкостью 60А/ч начальный ток заряда будет составлять не более 6А. Далее по мере заряда сопротивление аккумулятора понемногу снизится и сила тока упадет, как только это произойдет доведите напряжение до 14.5В. Постепенно по окончанию процесса зарядки аккумулятора сила тока снизится до 0.1А, а плотность электролита в каждой банке поднимется до 1.27 г/см³. Запрещается заряжать аккумулятор напряжением более 14.5В потому, что напряжение в бортовой сети автомобиля находится в пределах 13.5 — 14.5 вольт.

Вообщем процесс заряда аккумулятора, как у старой доброй советской трансформаторной зарядки, сила тока увеличивается за счет повышения напряжения. Друзья, не парьтесь с защитой по току, в этом зарядном устройстве и так, все отлично работает.

Как работает защита от короткого замыкания?
Если случайно или специально закоротить выход блока питания, ничего страшного не произойдет, мгновенно сработает защита от короткого замыкания, блок питания выключится и будет находиться в таком состоянии до устранения причины короткого замыкания. После устранения КЗ блок снова перейдет в рабочее состояние. Также имеется защита от перегрузки по току, порог срабатывания не более 10А. Спалить сей девайс практически не возможно, при подключении нагрузки более 10А блок снова уйдет в защиту. Чтобы наглядно показать вам мощь устройства я подключил к блоку питания галогеновую лампу на 55 Ватт и выставил напряжение 14.5В. Амперметр показал 6А и это еще не предел…

Стоимость всех компонентов для изготовления зарядного устройства.

  • Блок питания 13$ или 800 руб.
  • Китайский вольметр амперметр 3$ или 180 руб.
  • Конденсаторы 1000 мкф 25В по 15 руб. в количестве 5шт. 75 руб.
  • Крокодилы 2 шт. 60 руб.
  • Переменный резистор 50 руб.
  • Разъемы «Banana» 2 шт. 30 руб. можно было не ставить
  • Провода соединительные выдрал из компьютерного БП бесплатно
  • Комплект прямых рук для сборки (использовал свои) тоже бесплатно

Итого: 1195 рублей.

И, так всего за 1195 деревянных рублей возможно собрать компактное и довольно мощное бюджетное зарядное устройство. Напряжение питания 110/220В, выходное напряжение от 9 до 20 вольт, сила тока 10А и мощность 120 ватт. Да, еще большой плюс, встроенная защита от короткого замыкания и защита по току до 10А.

Какое зарядное устройство можно купить в магазине за 1195 рублей?
Если честно я сомневаюсь, что за эти деньги можно купить, что то адекватно работающее, хоть как то заряжающее аккумуляторную батарею. Был у меня случай, лет 10 назад купил я в автомагазине зарядное устройство «Striver PW 265» за 1500 рублей с защитой по току, от перегрева, от КЗ, 200 ватт 6А. Ну, купил да и ладно. Решил зарядить аккумулятор, накинул клеймы, включил в розетку, вроде бы все по инструкции. День заряжаю, два заряжаю… На третий день не выдержал, измерил выходное напряжение ровно 12В. Господа производители, почему оно не заряжает? Отнес в магазин, поменяли. Прямо в магазине на новом заряднике измерил напряжение снова 12В. Короче было у продавца семь зарядных устройств и все одинаковые, больше 12В не выдают. Вернули деньги. И это не первый случай. На днях друг принес новенькое зарядное устройство, которое не заряжает.

Источник

Импульсная зарядка для li-ion аккумуляторов

Всем нам уже все уши прожужжали, что литий-ионные аккумуляторы правильнее всего заряжать постоянным током до напряжения 4.2 В. По достижении данного значения считается, что аккумулятор набрал где-то 70-80% своей максимальной емкости. К слову сказать, этот момент наступает достаточно быстро и чем больше был ток заряда, тем быстрее.

Теперь остается зафиксировать на аккумуляторе это напряжение и подержать его так еще какое-то время. За это время аккумулятор должен набрать еще процентов 20 емкости. Ток заряда при этом будет неуклонно снижаться но, что немаловажно, до нуля так никогда и не дойдет. Окончанием заряда можно считать снижение тока до

0.05 от номинальной емкости (той, которая указана на этикетке).

Описанная логика по своей сути очень правильная и в первом приближении не имеет недостатков: быстрый набор основной емкости, четко заданные критерии перехода к фазе снижения тока и момента окончания зарядки. Но так ли это?

На самом деле, для описанной выше логике работы зарядных устройств порог в 4.2 вольта выбран далеко не случайно. Дело в том, что длительное прикладывание повышенного напряжение к li-ion аккумуляторам ведет к деградации их электродов и электродных масс (электролита) и, как следствие, потери емкости. А так как фаза заряда с фиксированным напряжением и падающим током обычно довольно длительная, то желательно ограничить напряжение сверху на уровне 4.2 (или 4.24В). Что и делается на практике.

Однако, более правильным было бы контролировать напряжение на аккумуляторе не тогда, когда через него протекает большой зарядный ток, а во время холостого хода. Дело в том, что в зависимости от величины внутреннего сопротивления батареи и тока, напряжение на аккумуляторе может запросто достигать 4.3 и даже 4.4 Вольта (если, конечно, нет PCB-модуля, который отрубит акб из-за перенапряжения). Таким образом, зарядное устройство перейдет в режим стабилизации напряжения немного раньше, чем хотелось бы, увеличивая тем самым общее время заряда.

Заряд импульсами тока с паузами между ними

Умная зарядка дейстовала бы следующим образом: сначала отключила бы зарядный ток, выждала бы небольшую паузу, измерила бы напряжение холостого хода на аккумуляторе и на основании этого приняла бы решение о своих дальнейших действиях. Чем ближе напряжение приблизилось к 4.15В (это напряжение полностью заряженного аккумулятора), тем более короткий импульс зарядного тока выдает зарядка. Как только напряжение достигнет заданного порога (4.15 вольта), импульсы тока совсем прекратятся.

Заряд литий-ионного аккумулятора импульсным током

Вот как это выглядит на графике:

В таком зарядном устройстве можно оставлять аккумулятор на сколь угодно длительное время, и он будет подзаряжаться по мере необходимости.

Мы только что описали еще один (более правильный) способ зарядки литиевых аккумуляторов — импульсный. Но такие зарядки менее распространены, так как для реализации этого алгоритма требуется микропроцессорное управление, что усложняет и удорожает схему.

Читайте также:  Недорогие и полезные товары с AliExpress набор для ремонта пусковое устройство и другие

Схема зарядника

Импульсная зарядка для li-ion

Но не надо грустить! Оказывается, существует схема импульсного зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов БЕЗ МИКРОПРОЦЕССОРА. Вот она:

Как это ни удивительно эта несложная схема в полной мере реализует весь описанный выше алгоритм заряда при полном отсутствии «мозгов». Схема работает следующим образом.

С момент включения схема начинает заряжать аккумулятор постоянным током. Величина тока зависит от напряжения питания и сопротивления резистора RD.

В момент, когда напряжение на элементе при наличие зарядного тока начинает превышать 4,15 Вольта, компаратор (KA393 или KIA70XX) видит это и закрывает транзистор VT1. Далее следует пауза, за время которой напряжение на элементе снижается до своего истинного значения. Т.к. напряжение холостого хода на аккумуляторе ещё не достигло величины 4,15 В, оно вскоре упадет ниже этого значения. Компаратор, увидив это, вновь откроет зарядный ключ.

Процесс будет повторяться снова и снова, с той лишь разницей, что по мере зарядки аккумулятора импульсы зарядного тока будут всё время сокращаться, а длительность паузы между импульсами, наоборот, увеличиваться. То есть будет увеличиваться скважность импульсов.

Ближе к концу зарядки длительность импульса зарядного тока составляет доли процента от длительности паузы между ними, а напряжение на элементе будет практически равно 4,15 Вольта (конкретное значение выставляется потенциометром R1 при настройке схемы).

Теперь о деталях. Разумеется, можно использовать обычный трансформатор без средней точки. Прекрасно можно обойтись и однополупериодным выпрямителем. А еще проще взять в качестве питания какой-нибудь уже готовый 5-вольтовый зарядник от сотового телефона. Чтобы его не спалить возможно придется еще сильнее ограничить ток заряда, увеличив RD, например, до 0.47 Ом.

Транзисторы что-то типа KTA1273. Силовой полевик указан на схеме, но еще лучше взять PHB108NQ03LT (выпаять из старой материнской платы от компа).

Подстроечник 470 Ом. И не самых маленьких размеров, т.к. он все-таки должен рассеивать какую-то мощность. Брать более 470 ом не советую, т.к. это увеличивает гистерезис срабатывания микросхемы KIA (микросхема может просто вырубить зарядку вместо того, чтобы генерировать импульсы, как задумано).

Схемы можно объединять в последовательные цепочки. Это позволяет заряжать батареи из последовательно соединенных аккумуляторов.

Простейшие зарядники для лития (импульсным током)

Схему можно значительно упростить, выкинув необязательные цепи, а также заменив полевик на обычный биполярный транзистор. Вот, например, парочка вполне рабочих вариантов:

Транзистор можно заменить на наш дубовый КТ837. Питания лучше не делать больше 6 вольт, т.к. чем оно выше, тем сильнее все будет греться. Резистором R1 при сильно разряженном аккумуляторе нужно ограничить ток на уровне 700-800 мА, этого будет вполне достаточно для одного элемента li-ion. При подборе резистора главное не превысить максимальную мощность силового транзистора и способности источника питания.

Зарядка для 18650 на микросхеме BD4730

Если не получилось найти микросхемы KIA70хх, их можно заменить другими детекторами напряжения, например, BD4730. Вот вариант зарядки с этой микросхемой:

Для того, чтобы настроить схему, необходимо отловить момент, когда напряжение на аккумуляторе станет ровно 4.2В и в этот момент выставить на 5-ом выводе микросхемы напряжение 2.99 Вольта (при помощи резистора R6). Если есть регулируемый блок питания, можно выставить на нем ровно 4.2 Вольта и на время настройки подключить его вместо аккумулятора.

Любая из этих схем позволяет заряжать литиевые аккумуляторы любых типоразмеров и емкостей (с учетом коррекции зарядного тока) — от небольших элементов в призматических корпусах до циллиндрических 18650 или гигантских 42120.

Источник

Импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Импульсное зарядное устройство – помощник автомобилиста и не только. Оно заряжает аккумуляторную батарею в нескольких режимах, кроме импульсного. В режиме постоянного тока или комбинированном варианте. Такое зарядное устройство применимо для зарядки батареи с нулевым значением.

Принцип действия

Действие такого зарядного устройства основано на генерации высокой частоты, повышающей выходное напряжение, поступающее по сети. В устройстве содержится система фильтров, регулирующих величину напряжения.

Аккумулятор получает величину, необходимую для его зарядки. При полной батарее, зарядное устройство переходит в режим хранения, что способствует сохранению величины заряда.

Особенности

Предлагаемые в продаже зарядники делятся на несколько видов:

  • Ручные. Отличаются небольшой ценой. Но требуют пристального внимания в процессе зарядки.
  • Полуавтоматические. Отличаются от ручных, тем, что необходимо следить только за временем зарядки батареи.
  • Автоматические. Процесс зарядки полностью автоматизирован. Водителю нужно лишь подключить батарею к заряднику. Главное условие – соблюдение полярности.

Время зарядки зависит от степени разряженности батареи и вида зарядного устройства. Оно может быть до 20 часов.

Специальный режим зарядки

Интересно ИЗУ тем, что обладают особым режимом зарядки в экстренных ситуациях. Если аккумулятор полностью разряжен, а автомобиль необходим, то можно использовать BOOST.

Такой режим позволяет запустить аккумулятор даже в том случае, если батарея была в минусе. Этот метод можно использовать в крайних случаях, поскольку он приводит к быстрому износу батареи.

Преимущества и недостатки

ИЗУ имеют ряд преимуществ. Малые габариты позволяют взять его с собой в поездку и воспользоваться в критической ситуации. Несложное устройство, особенно у автоматов. Использовать его может даже начинающий автолюбитель.

Преимуществом, опять же, автомата является автономный процесс зарядки. Человеческое участие в нём не требуется. Наличие защитных функций. В продвинутых вариантах есть и подсказки, если действия совершаются не верно.

Как недостатки таких устройств можно отметить достаточно высокую стоимость и сложность в починке. В остальном ИЗУ интересен и привлекателен для всех категорий автомобилистов.

Виды зарядных устройств

Срок эксплуатации аккумуляторной батареи не более 6 лет. При условии качественного его обслуживания и надлежащей эксплуатации. Соблюдение правил эксплуатации особенно актуально в зимних условиях. Даже в случае нормальной работы аккумулятор требует периодической проверки и подзарядки.

Для подзарядки батареи можно использовать трансформаторные или импульсные зарядники.

Недостатком трансформаторной зарядки является большой вес. Но они отличаются надежностью.

Исходя из ситуации можно использовать зарядное устройство, когда нужно зарядить аккумулятор или проверить его работоспособность.

В экстренной ситуации можно использовать пусковое устройство для батареи. Их главное отличие — портативность. Применять их можно тогда, когда нет возможности дать аккумулятору полноценную зарядку. Пуско-зарядное включает в себя функции и зарядки, но для работы такого устройства требуется подключение к сети.

Выбирая зарядное устройство, ориентироваться необходимо прежде всего на аккумуляторную батарею. Номинал АКБ может располагаться в диапазоне от 6 вольт. Наиболее востребованный вариант 12 вольт, но есть вариант с 24 вольт.

Универсальным решением будет импульсный автомат. Такой вид зарядника самостоятельно выбирает нужный режим работы и отслеживает уровень зарядки.

В ситуации, когда есть нужда в зарядном устройстве, а его нет или оно не работает, зарядку можно изготовить самостоятельно.

Самодельные зарядки для АКБ

Для изготовления зарядника необходим паяльник и небольшие навыки и знания в области электротехники. С помощью варианта, рассчитанного на 6 и 12 В можно зарядить большинство АКБ с ёмкостью в диапазоне от 10 до 120 А/ч.

Для такого устройства понадобится выпрямитель и понижающий трансформатор Т1. Выпрямительные диоды VD2-VD5 позволяют отрегулировать ток зарядника. Для измерения нужен амперметр с диапазоном 30А.

Можно использовать и подручный материал. Например, компьютерный блок питания. Дополнительной составляющей будет ШИМ-контроллёр TL494. Таким устройством можно зарядить батарею до 10 А.

Схема зарядки для экстренных случаев

Если аккумулятор не заряжается после морозной ночи, а необходимость в автомобиле велика, помочь в ситуации могут источник постоянного напряжения и сопротивление ограничения тока.

Основной элемент — зарядное устройство ноутбука. Плюсом будет внутренний вход, а минусом внешний контур штекера. Ограничителем может выступать лампа из салона машины.

Воспользоваться можно и блоком питания компьютера. Если есть не нужный рабочий блок, то он может послужить для создания вполне надежного зарядника. Минусом такой зарядки будет её длительность.

После использования любого зарядного устройства обязательна проверка напряжения в АКБ. Для этого используется тестер.

Модели ИЗУ

Выбор ИЗУ должен основываться на характеристиках аккумулятора, который предполагается заряжать. Выбрать устройство можно из предлагаемых отечественными и зарубежными производителями.

Voin VL 156 (6-12) импульсный автомат с несколькими режимами зарядки и удобным дисплеем. Хорош наличием нескольких уровней защиты.

Master Watt. Полуавтоматическое компактное импульсное устройство. Его можно применять для зарядки любых типов аккумуляторов. Поскольку это полуавтомат, то над процессом зарядки необходим периодический контроль.

KeePower Medium. Компактный «умный» автомат. Реализована возможность определения скорости зарядки в устройстве.

Также может использовать для подзарядки любых видов аккумуляторных батарей. Отличительной чертой такого ИЗУ является функция диагностики возможных неисправностей АКБ.

Источник