Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов с стабилизатором тока

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов с стабилизатором тока

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора (стабилизатор тока)

Автор: Мурик
Опубликовано 23.05.2013
Создано при помощи КотоРед.

На просторах Интернета и в радиолюбительской литературе существует очень много различных схем зарядных устройств для зарядки автомобильных аккумуляторов. В подавляющем большинстве схемы изменяют напряжение на заряжаемом аккумуляторе, т.е. в процессе зарядки аккумулятора на нем возрастает напряжение и соответственно уменьшается ток зарядки. Схема данного зарядного устройства выполнена на стабилизаторе тока, а именно ток зарядки аккумулятора остается неизменным в процессе зарядки. Регулировка тока зарядки осуществляется плавно.

Схема не претендует на принципиальную новизну. Схема фактически представляет собой линейный стабилизатор напряжения с плавной регулировкой выходного напряжения, который нагружен мощными резисторами. Проект смоделирован в Multisim 12. Вместо указанных импортных полупроводников использованы:

Обозначение в схеме

Резисторы R3 и R6 – цементные мощностью 5 Ватт, резисторы R8 и R9 2 Ома мощностью 25 Ватт. У меня имелись мощностью 75 Ватт и они были использованы. Транзисторы Q1,Q4,Q2,Q5 установлены на радиаторе без изоляционных прокладок, а сам радиатор через изоляционные стойки закреплен на шасси.

Трансформатор мощностью не менее 150 Ватт после диодного моста на сглаживающих конденсаторах должен обеспечивать 28-30 Вольт при токе 5 Ампер. Применены диоды на ток 10 Ампер и на напряжение не ниже 50 В. Диоды установлены на радиаторах. В качестве сглаживающих использованы 4 электролитических конденсатора емкостью 2200 мкф каждый на напряжение 50 В. В проекте этот блок изображен как источник V1. Автомобильная аккумуляторная батарея в проекте изображена как источник V2.

Контроль за током зарядки осуществляется любым вольтметром постоянного тока с пределом измерения 5В и подключенным параллельно нагрузочным резисторам R8 и R9. Напряжение, показываемое вольтметром будет соответствовать силе тока зарядки в Амперах.

Весь монтаж выполнен навесным способом, в связи с этим не разрабатывалась печатная плата.

— использованы дешевые компоненты,

— стабильность зарядного тока вне зависимости от степени зарядки аккумулятора,

— возможно использовать устройство для зарядки 6 В аккумуляторов без переделки,

— большие массо-габаритные параметры устройства.

схемопедия

Каталог электронных схем

• Добавить статью
• Обратная связь

Автоматическое зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов

Автоматическое зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов

Устройство позволяет не только заряжать, но и восстанавливать аккумуляторы с засульфатированными пластинами за счет использования ассиметричного тока при зарядке в режиме заряд (5 А) — разряд (0,5 А) за полный период сетевого напряжения. В устройстве предусмотрена также возможность при необходимости ускорить процесс заряда.

Данное устройство имеет ряд дополнительных функций, способствующих удобству их использования. Так, при окончании заряда схема автоматически отключит аккумулятор от зарядного устройства. А при попытке подключить неисправный аккумулятор (с напряжением ниже 7 В) или же аккумулятор с неправильной полярностью схема не включится в режим заряда, что предохранит зарядное устройство и аккумулятор от повреждений. В случае короткого замыкания клемм Х1 (+) и Х2 (—) при работе устройства перегорит предохранитель FU1.

Электрическая схема (рис.1) состоит из стабилизатора тока на транзисторе VT1, контрольного устройства на компараторе D1, тиристора VS1 для фиксации состояния и ключевого транзистора VT2, управляющего работой реле К1.

При включении устройства тумблером SA1 загорится светодиод HL2, и схема будет ждать, пока подсоединим аккумулятор к клеммам Х1, Х2. При правильной полярности подключения аккумулятора небольшой ток, протекающий через диод VD7 и резисторы R14, R15 в базу VT2, будет достаточным, чтобы транзистор открылся и сработало реле К1.

При включении реле транзистор VT1 начинает работать в режиме стабилизатора тока — в этом случае будет светиться светодиод HL1. Ток стабилизации задается номиналами резисторов в эмиттерной цепи VT1, а опорное напряжение для работы получено на светодиоде HL1 и диоде VD6.

Стабилизатор тока работает на одной полуволне сетевого напряжения. В течение второй полуволны диоды VD1, VD2 закрыты и аккумулятор разряжается через резистор R8. Номинал R8 выбран таким, чтобы ток разряда составлял 0,5 А. Экспериментально установлено, что оптимальным является режим заряда током 5 А, разряда — 0,5 А.

Пока идет разряд, компаратор производит контроль напряжения на аккумуляторе, и при превышении значения 14,7 В (уровень устанавливается при настройке резистором R10) он включит тиристор. При этом начнут светиться светодиоды HL3 и HL2. Тиристор закорачивает базу транзистора VT2 через диод VD9 на общий провод, что приведет к выключению реле. Повторно реле не включится, пока не будет нажата кнопка СБРОС (SB1) или же не отключена на некоторое время вся схема (SA1).

Для устойчивой работы компаратора D1 его питание стабилизировано стабилитроном VD5. Чтобы компаратор сравнивал напряжение на аккумуляторе с пороговым (установленным на входе 2) только в момент, когда производится разряд, пороговое напряжение цепью из диода VD3 и резистора R1 повышается на время заряда аккумулятора, что исключит его срабатывание. Когда происходит разряд аккумулятора, эта цепь в работе не участвует.

При изготовлении конструкции транзистор VT1 устанавливается на радиатор площадью не менее 200 кв. см.

Силовые цепи от клемм Х1, Х2 и трансформатора Т1 выполняются проводом с сечением не менее 0,75 кв. мм.

В схеме применены конденсаторы С1 типа К50-24 на 63 В, С2 — К53-4А на 20 В, подстроечный резистор R10 типа СП5-2 (многооборотный), постоянные резисторы R2…R4 типа С5-16МВ, R8 типа ПЭВ-15, остальные — типа С2-23. Реле К1 подойдет любое, с рабочим напряжением 24 В и допустимым током через контакты 5 А; тумблеры SA1, SA2 типа Т1, кнопка SB1 типа КМ1-1.

Для регулировки зарядного устройства потребуется источник постоянного напряжения с перестройкой от 3 до 15 В. Удобно воспользоваться схемой соединений, показанной на рис.2.

Настройку начинаем с подбора номинала резистора R14. Для этого от блока питания А1 подаем напряжение 7 В и изменением номинала резистора R14 добиваемся, чтобы реле К1 срабатывало при напряжении не менее 7 В. После этого увеличиваем напряжение с источника А1 до 14,7 В и настраиваем резистором R10 порог срабатывания компаратора (для возврата схемы в исходное состояние после включения тиристора надо нажать кнопку SB1). Может также потребоваться подбор резистора R1.

В последнюю очередь настраиваем стабилизатор тока. Для этого в разрыв цепи коллектора VT1 в точке “А” временно устанавливаем стрелочный амперметр со шкалой 0…5 А. Подбором резистора R4 добиваемся показаний по амперметру 1,8 А (для амплитуды тока 5 А), а после этого при включенном SA2 настраиваем R4, значение 3,6 А (для амплитуды тока 10 А).

Разница в показании стрелочного амперметра и фактической величины тока связана с тем, что амперметр усредняет измеряемую величину за период сетевого напряжения, а заряд производится только в течение половины периода.

В заключение следует отметить, что окончательную настройку тока стабилизатора лучше проводить на реальном аккумуляторе в установившемся режиме — когда транзистор VT1 прогрелся и эффект роста тока за счет изменения температуры переходов в транзисторе не наблюдается. На этом настройку можно считать законченной.

По мере заряда аккумулятора напряжение на нем будет постепенно возрастать, и, когда оно достигнет значения 14,7 В, схема автоматически отключит цепи заряда. Автоматика также отключит процесс зарядки в случае каких-то других непредвиденных воздействий, например при пробое VT1 или же исчезновении сетевого напряжения. Режим автоматического отключения может также срабатывать при плохом контакте в цепях от зарядного устройства до аккумулятора. В этом случае надо нажать кнопку СБРОС (SB1).

Схема импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора своими руками

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Теперь остается соединить все по картинке и приступить к монтажу.

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

Амперметр можно взять советский аналоговый или цифровой.

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

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

Схема стабилизатора тока для зарядки аккумулятора

Чтобы собрать даже самый простой стабилизатор напряжения к зарядному устройству необходимо обладать хоть маломальскими знаниями по физике. Иначе сложно будет понять зависимость физических величин, например, то, как по мере заряда сопротивление аккумулятора увеличивается, ток заряда падает и напряжение растет.

Простое зарядное устройство стабилизатор тока из подручных материалов

Существует огромное число готовых схем и конструкций, позволяющих заряжать автомобильный аккумулятор. Эта статья на тему переделки компьютерного блока питания под автоматическое зарядное устройство автомобильного аккумулятора. В ней рассказывается о том, как собрать автоматический стабилизатор тока с возможностью регулировки выходного тока.

Схема стабилизатора, используемая в нашем собираемом зарядном устройстве, довольно проста и основана на базе операционного усилителя (ОУ) без обратной связи с большим коэффициентом усиления.

В качестве такого операционного усилителя, или правильнее будет его назвать компаратором, используется микросхема LM358. На изображении видно, что она имеет:

• два входа (инвертирующий и неинвертирующий);
• один выход.

Задача LM358 состоит в том, чтобы сбалансировать параметры на выходе путём увеличения или уменьшения напряжения на входах.

Зарядное устройство или простой стабилизатор – это прибор, который:

• сглаживает пульсации сети;
• поддерживает прямую линию графика тока на одном уровне.

Как это осуществляется? В нашем случае на один вход подаётся опорное напряжение, задаваемое с помощью стабилитрона. Второй вход подключен после шунта, предназначенного для роли датчика тока. Когда подключается к выходу разряженный аккумулятор, в цепи возрастает ток и соответственно возникает падение напряжения на низкоомном резисторе. На микросхеме LM358 появляется разность напряжений между двумя входами. Устройство стремится сбалансировать эту разность, тем самым увеличивая параметры на выходе.

Глядя на схему мы видим, что на выход подключен полевой транзистор, который управляет нагрузкой. По мере заряда аккумулятора на клеммах устройства начинает повышаться напряжение, следовательно, начинает расти оно и на одном из входов ОУ. Возникает разность напряжений между входами, которую ОУ пытается выровнять путём уменьшения напряжения на выходе, тем самым уменьшая ток в основной цепи.

В итоге, аккумулятор заряжается до нужного напряжения, то есть выставленного значения на клеммах зарядного устройства. Падение напряжения на резисторе R3 становится минимальным, либо его не будет вообще. При выравнивании напряжения на входах транзистор закрывается, тем самым отключая нагрузку от зарядного устройства.

Особенностью данной схемы является то, что она позволяет ограничивать ток заряда. Делается это с помощью переменного резистора, который включён последовательно в делитель. И собственно поворачивая ручку этого резистора можно изменять параметры на одном из входов. Возникающую разность опять же выравнивают путём увеличения либо уменьшения параметров.

Универсальных схем не бывает. Кого-то интересует вопрос увеличения тока нагрузки. Например, что нужно поменять в схеме для 15 А? Необходимо будет поставить переменник не 5, а 10 кОм. Так же сделав предварительный расчёт и заменив соответствующие элементы, можно запросто настроить схему под свои нужды.

Сборка устройства

Конечно, интересно посмотреть на готовое самодельное изделие, тогда приступим к сборке устройства. В интернет-магазинах существует много компактных плат под эту схему. Стоимость деталей для сборки данного стабилизатора напряжения обойдётся менее двухсот рублей. Если покупать готовый стабилизатор напряжения, придется заплатить в несколько раз больше.

Все стандартные действия сборки не будем описывать, отметим лишь основные моменты. Транзистор надо размещать на теплоотвод. Почему? Потому что схема линейная и при больших токах транзистор будет сильно нагреваться. Из чего изготовить радиатор? Его можно сделать из обычного алюминиевого уголка и закрепить непосредственно на вентилятор блока питания. И, несмотря на то, что по размерам радиатор достаточно небольшой, благодаря интенсивному обдуву он прекрасно справится со своей задачей.

К радиатору прикручивается через термопасту транзистор, в этой схеме он используется полевой, N-канальный IRFZ44 с максимальным током 49 А. Так как радиатор изолирован от основной платы и корпуса, то транзистор приворачивается напрямую без изоляционных прокладок.

Плату стабилизатора через латунную стойку закрепляется на этот же алюминиевый уголок. Для регулировки выходного тока используется переменный резистор на 5 кОМ. Провода, чтобы не болтались, фиксируются пластиковыми стяжками.

В результате, должна получиться следующая схема подключения данного стабилизатора для зарядного устройства.

Блок питания может быть абсолютно любым, как компьютерным блоком питания, так и обычным трансформатором. Шнур для подключения в розетку используется обычный компьютерный.

Всё готово. Можно теперь использовать такой регулируемый стабилизатор напряжения для зарядного устройства. Надо отметить схема простая и недорогая: одновременно выполняет функции стабилизатора и зарядного устройства.

В этой статье пойдет речь о небольшой и простенькой приставке – стабилизаторе тока, для импульсного блока питания, предназначенного в прошлом для питания ЖКИ монитора. С ее помощью можно будет подзаряжать автомобильные аккумуляторы. Эта идея и просьба принадлежит одному из посетителей сайта.

Выходные данные блока питания можно увидеть на фотографии. Двадцать вольт на выходе при токе 3,25 А, это вполне достаточно не только для подзарядки, но и неспешной полной зарядки аккумуляторов.

А если убрать родной корпус, то улучшится тепловой режим платы ИИП, это даст возможность увеличить ток заряда. Схема стабилизатора тока представлена на рисунке 1.

Стабилизатор тока реализован на микросхеме LM317, отечественный аналог указан на схеме – КР142ЕН12А. Для увеличения тока заряда применен дополнительный транзистор структуры p-n-p, в данном случае, я испытывал схему с транзистором КТ818Г.

Работа схемы

Аналогичный стабилизатор тока был описан в предыдущей статье «Зарядное устройство для гелиевых аккумуляторов на кр142ЕН12А». В данной статье меня попросили наиболее подробно описать алгоритм работы устройства. И так, схема работает следующим образом. На вход приставки подано напряжение, к выходу подключен заряжаемый аккумулятор. Через устройство начинает течь ток заряда. На резисторе R1, при прохождении тока происходит падение напряжения, равное Iзаряда • R1. Как только это падение напряжения, приложенное к переходу база – эмиттер транзистора VT1, превысит порог в 0,7 вольта, мощный транзистор начнет открываться и весь основной ток заряда, будет течь через переход коллектор – эмиттер этого транзистора. Далее сумма токов, протекающих через регулирующую микросхему и транзистор, будет протекать через резистор R2, от величины которого зависит максимально возможный зарядный ток, когда движок переменного резистора находится в верхнем по схеме положении. На резисторе R2 также создается падение напряжения, которое приложено между выводами 2 и 1 данной микросхемы, т.е. между выходом и управляющим выводами. В данной микросхеме имеется ИОН с величиной в 1,25 вольта естественно с небольшим разбросом этого параметра и все регулировки в ней происходят относительно этой величины. Таким образом, при увеличении падения напряжения на резисторе R2 выше напряжения ИОН – 1,25 В, микросхема отрабатывает таким образом, что ее выходной транзистор начинает закрываться, удерживая выходной ток схемы на определенном уровне. Ток стабилизации в этом случае будет равен Iст = 1,25/R2; Для нашей схемы – 1,25/0,39 ≈ 3,205А. У собранного мной макета схемы, максимальный ток был чуть меньше – 3,16 А. Например, для тока заряда 5А потребуется резистор с величиной сопротивления равной – 1,25 В/5 = 0,25 Ом.

Далее ток течет через диод VD1, так как падение напряжения на прямо смещенном переходе диода мало зависит от проходящего через него тока, то диод в нашем случае играет роль стабилизатора напряжения, часть которого через переменный резистор плюсуется к падению напряжения на резисторе R2. Таким образом, имея возможность изменять напряжение на управляющем выводе микросхемы относительно ее выхода, мы можем управлять величиной тока стабилизации. В моей схеме ток регулировался от 1,16 А до 3,16 А. Минимальный ток можно еще уменьшить, включив последовательно с диодом VD1, еще такой же диод. В этом случае минимальный ток будет равен примерно 0,1… 0,2 А.

Микросхема, транзистор и диод установлены на одном теплоотводе, через слюдяные прокладки. Так как элементов схемы совсем немного, то монтаж можно сделать навесным способом.

Транзистор можно применить любой с током коллектора не менее 8 А и более. Можно применить КТ825 или импортные транзисторы типа TIP107.

TIP107 datasheet

Диод тоже любой с прямым током 10А и более.
Вроде все. Успехов и удачи. К.В.Ю.

Чуть не забыл, чтобы не усложнять схему, вместо амперметра можно просто для переменного резистора сделать шкалу установки тока заряда.

Всем привет друзья, в этой записи хочу рассказать вам про стабилизатор тока для зарядного устройства который сможет собрать своими руками практически каждый.