Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Зарядное устройство стабилизатором тока для автомобильного аккумулятора

Стабилизатор тока для зарядки аккумулятора — зарядное со стабилизацией тока

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.

Читайте так же:
Стабилизатор тока 220 вольт схема

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.

Простое бюджетное зарядное устройство для гелевых кислотных аккумуляторов малой и средней емкости

Минус на минус дает плюс
(математическое правило)

Кислотные аккумуляторы выпускаются в широчайшем ассортименте емкостей и напряжений. Если для автомобильных аккумуляторов емкостью более 50 А·ч известно множество схем зарядных устройств (ЗУ) различного уровня сложности, то ниша гелевых кислотных аккумуляторов 1…12 А·ч не может похвастаться таким же их разнообразием. Аккумуляторы такой емкости широко применяются, например, в фонарях, как тяговые для детских автомобилей и т.п. Применение для их зарядки ЗУ, предназначенных для «старшей» емкостной линейки, экономически нецелесообразно ввиду избыточности зарядного тока и стоимости.

Если рассматривать режим заряда кислотных аккумуляторов стабильным током, то можно заметить, что он подобен аналогичному режиму заряда стабильным током литиевых аккумуляторов. Отличие касается только максимального напряжения, до которого следует заряжать тот и другой типы аккумуляторов: 4,15…4,2 В для литиевых и 13,5…13,8 В для кислотных 12-вольтовых аккумуляторов при резервном их применении или 14,4…15 В — в качестве тяговых.

Практичной могло бы быть ЗУ, построенное на базе обратноходового импульсного инвертора (Flyback), однако ее никак нельзя отнести к «простым и бюджетным», удобным для повторения начинающими из «бросовых» деталей, как это определено в заглавии данной статьи. Учитывая требования электробезопасности, такое ЗУ следует строить на базе сетевого понижающего трансформатора. Однако, исходя из принципов «простоты и бюджетности» и к нему предъявляются определенные специфические требования, главное из которых — доступность и отсутствие необходимости перемотки. С этой точки зрения интерес представляют трансформаторы из серии ТН (Трансформатор Накальный), имеющие по крайней мере две вторичных обмотки по 6,3 В, с которых, соединенных последовательно, после выпрямления и фильтрации можно получить около 15…16 В постоянного напряжения. Однако, такое напряжение, в свою очередь, выдвигает свои требования к схеме стабилизации зарядного тока. Например, известная из даташита на LM317 [1] схема простого стабилизатора тока с ограничением максимального напряжения (Рис. 1) требует входного напряжения не менее, чем на 4,25 В больше (1,25 В на резисторе Rs и 3 В на самом стабилизаторе), чем максимальное напряжение на аккумуляторе в конце его заряда.


Рис 1 Простая схема ЗУ со стабилизацией тока на LM317 [1]

Применение т.н. «Low Dropout» (LDO) стабилизаторов с низким падением напряжения (AMS1085, LT1085, LM2940 и т.п.) К сожалению, картину существенно не меняет: падение напряжения все равно остается в пределах 2…2,25 В, чего 15…16 В выпрямленного напряжения не обеспечивают.

Читайте так же:
Ml317 схема стабилизатор тока

Падение напряжения на стабилизаторе тока, построенном с применением LM317 с токостабилизирующим узлом на резисторном токоизмерительном шунте и биполярном транзисторе [1, 2] (Рис. 2, 3), меньше, чем в вышеописанной схеме, всего на 0,55 В.


Рис 2 Зарядное устройство на LM317 с транзисторным датчиком тока [1]


Рис. 3 Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов [2]

Конечно, применение трансформатора с выходным переменным напряжением 15 В, снимает эти ограничения, но «доставабельность» таких трансформаторов сомнительна.

По приведенным выше причинам внимание было обращено на LDO стабилизатор напряжения, выполненный на TL431 с регулирующим биполярным транзистором P-N-P структуры [3] (Рис. 4).


Рис. 4 LDO стабилизатор напряжения на TL431 и регулирующем биполярным транзисторе P-N-P структуры

Похожая по построению схема, но на полевом регулирующем транзисторе с P-каналом, описана в [4], а также независимо рассматривается в [1]. Ее главным достоинством является крайне низкое собственное падение напряжения, составляющее порядка 0,1 В и даже меньше, что позволяет полностью использовать выпрямленное напряжение 12-вольтового трансформатора. К сожалению, она совершенно не защищена от превышения выходным током максимально допустимого для регулирующего транзистора значения (в частности, при коротком замыкании выхода). Введение же в нее токочувствительного узла, аналогичного схемам на Рис. 2, 3, лишает ее свойства LDO (малого падения напряжения).

Схема, показанная на Рис 4, обладает существенно худшими параметрами. Так, собственное падение напряжения на ней при указанных на рисунке номиналах деталей, составляет 0,34…0,4 В, на резисторе R3 падает не менее 0,25 Вт мощности, а нагрев VT1 током, проходящим через R3, ведет к нестабильности (снижению) выходного напряжения. На первый взгляд, в ней также нет никаких токочувствительных узлов и она тоже должна была бы страдать от чрезмерных выходных токов. Короче, всё казалось бы, плохо. Однако, китайский иероглиф, обозначающий «кризис», обозначает также «возможность». Минусы, присущие данной схеме, оказываются жирными плюсами, если ее применить в качестве ЗУ.

Рассмотрим, за счет чего это достигается.

Биполярный транзистор является токовым п/проводниковым прибором. Т.е., ток коллектора пропорционален току базы, умноженному на коэффициент усиления. Таким образом, выходной ток никогда не превысит значение, заданное током, протекающим через резистор R3. Естественно, коэффициент усиления зависит от коллекторного тока, напряжения коллектор-эмиттер, температуры кристалла транзистора и поэтому может изменяться в определенных пределах. Для других применений это было бы критично, но для ЗУ совершенно несущественно. Главное, чтобы при наихудших условиях зарядный ток не превышал значения, допустимого для данного типа аккумуляторов. Для гелевых кислотных это обычно порядка 0,3 С (где «С» — емкость в А·ч), Рис. 5.


Рис. 5 Параметры режимов заряда гелевого кислотного аккумулятора емкостью 5 А·ч

Далее. Пока в процессе заряда выходное напряжение меньше установленного резистором R5 максимального (14,4…15 В), напряжение на регулирующем выводе шунтового регулятора TL431 меньше референтных 2,5 В и он полностью заперт. Соответственно, полностью заперт и не участвует в работе транзистор VT1. Выходной ток определяется только компонентами R3 и VT2. Светодиод HL1 не светится.

По достижении напряжения на клеммах заряжаемого аккумулятора выставленного на холостом ходу 14,4…15 В напряжение на регулирующем выводе шунтового регулятора TL431 достигает референтных 2,5 В, он и, соответственно, транзистор VT1 включаются в работу. VT 1 начинает приоткрываться, шунтируя базо-эмиттерный переход VT2 и тем самым ограничивая дальнейший рост выходного напряжения. Светодиод HL1 начинает светиться за счет тока, протекающего через шунтовый регулятор DA1 свидетельствуя об окончании зарядки. При этом на аккумулятор поступает только ток, равный току саморазряда. В таком состоянии он может оставаться подключенным к ЗУ сколь угодно долгое время.

Читайте так же:
Стабилизатор тока из atx

Схемы, показанные на Рис. 2 (полная схема показана на Рис. 6) и Рис. 4, были изготовлены и апробированы с питанием от трансформатора ТС10-1, обеспечивающем на выходе переменное напряжение 12,8 В при токе до 0,7 А. Печатные платы показаны на Рис. 7 и 8, соответственно.


Рис. 6 ЗУ со стабилизацией тока на LM317/MC33269aj и транзисторе


Рис. 7 Печатная плата ЗУ со стабилизацией тока на MC33269aj и транзисторе


Рис. 8 Печатная плата ЗУ со стабилизацией тока LDO стабилизаторе напряжения (по Рис. 4)

При апробации подтвердились недостатки схемы на регулируемых 3-выводных стабилизаторах по Рис. 6, описанные выше. Схемы, настроенные на ток 0,7 А, не смогли выдать более 0,42 А с использованием LM317 и 0,5А с использованием MC33269. Вторая, кстати, не выдержала эксплуатации и пробилась накоротко через несколько часов работы, из-за чего конечное напряжение на заряжаемом аккумуляторе достигло 15,7 В(. ). К счастью, на нем сработал предохранительный клапан.

Cхема по Рис. 4, обеспечила заряд второго такого же частично заряженного аккумулятора током 0,65 А. Исходное напряжение на нем составляло 12,3 В. Напряжение 14,4 В было достигнуто в течение 3-х часов. При этом регулирующий транзистор VT2, НЕ установленный на радиатор, оставался практически холодным. Радиатор на плату поставлен окончательно только потому, что он был уже вырезан (Рис. 9). Не выбрасывать же?!


Рис. 9 ЗУ со стабилизацией тока LDO стабилизаторе напряжения,
частично собранный, в корпусе сетевого адаптера

Чертежи печатной платы для обоих апробированных вариантов схем, приаттачены, однако, должен заметить, что они годятся только для данного корпуса. Для другого их придется переразводить по-новому.

Зарядное устройство стабилизатором тока для автомобильного аккумулятора

Недавно возникла у меня необходимость собрать по-быстрому зарядное устройство для автомобильного аккумулятора с зарядным током до порядка 3-4-х ампер. На всякие премудрости времени, да и желания, особо не было. Поэтому из закромов всплыла старая, но проверенная временем схема стабилизатора зарядного тока. Дискуссию о пользе — вреде заряда аккумулятора стабильным током оставим за пределами этого поста. Скажу только, что схема простая, надёжная, проверенная временем. А больше от неё ничего и не требуется.

Схема зарядного устройства следующая (для увеличения — клик на картинке):

Микросхема (К553УД2) установлена древняя, но так как она в наличии как раз имелась, а тратить время на эксперименты с другими, более современными, было лень, она и была установлена. В качестве резистора R3 был использован шунт от старого тестера.

Можно изготовить его из нихрома, но необходимо помнить, что сечение его должно быть достаточным. чтобы пропустить через себя зарядный ток и не раскалиться при этом.

Шунт, установленный параллельно амперметру, подбирается исходя из параметров имеющейся измерительной головки. Устанавливается он непосредственно на клеммах головки.

Печатная плата стабилизатора тока зарядного устройства вот такая:

В качестве трансформатора подойдёт любой от 85 вт и выше. Вторичная обмотка на напряжение 15 вольт. Сечение провода (диаметр по меди) от 1,8 мм.

В качестве выпрямительного моста был установлен 26MB120A. Он, конечно, мощноват для этой конструкции, но уж больно удобно его монтировать — прикрутил на радиатор, нацепил клеммы и всё. Его спокойно заменяем на любой диодный мост. Главное, чтобы держал необходимый ток (про радиатор тоже не забываем).

Читайте так же:
Оперативный ток от стабилизатора

Для корпуса подвернулся ящик от старой магнитолы. В верхней плоскости его был насверлен ряд отверстий для лучшей вентиляции.

Передняя панель — из листа текстолита. На амперметре установлен шунт, который надо отрегулировать опираясь на показания тестового амперметра.

Транзистор на радиаторе крепится к задней стенке корпуса.

После сборки устройства проверяем стабилизатор тока просто закоротив между собой (+) и (-). Регулятор должен обеспечить плавную регулировку во всём диапазоне зарядного тока. При необходимости — подбираем резистор R1.

. Не забываем, что при этом ВСЁ падение напряжения приходится на регулировочный транзистор! Это вызывает его сильный нагрев! Быстро проведя проверку размыкаем перемычку .

Теперь зарядным устройством можно пользоваться. Оно будет стабильно поддерживать зарядный ток во всём диапазоне зарядки. Так как устройство не имеет автоматического отключения по окончании зарядки, за уровнем напряжения на аккумуляторе следим по показанию вольтметра.

Зарядное устройство

http://www. *****/shem/schematics. html? di=28468

Автомобильное зарядное устройство для мобильного телефона в прикуриватель

Схема срисована с печати готового зарядного устройства. Наклейка содержит следующую информацию «Compatible With SAM 411/611/2000/3500/8500 Made In China»; как позже выяснилось для мобильного телефона Samsung стандарта CDMA. Уверен, что данная схема подойдет и для других аппаратов других стандартов.

В статье Т. Носова дана краткая характеристика деталей и принцип работы конструкции.

Краткая характеристика деталей:

    2SA733 – 60 В; 0,1 А; 0,25 Вт; 180 МГц (отеч. аналог КТ3107) SS8550 – 40 В; 1,5 А; 1 Вт; 100 МГц (отеч. аналог KT6115 и КТ6127) 2SC945 – 60 В; 0,1А; 0,2 Вт; 250 МГц (отеч. аналог КТ3102) 1N5819 – 40 В; 1 A; Uf Uвх. Транзистор VT2 (с некоторым ухудшением КПД) может быть любым из серии КТ814, VT3 — любым мощным структуры n-p-n в пластмассовом корпусе, который следует установить на теплоотводе размерами 40×25 мм из алюминиевого сплава.

Дроссель L1 представляет собой 20 витков жгута из трех проводов ПЭВ-2 0,47, помещенных в чашечный магнитопровод Б22 из феррита 1500НМЗ. Магнитопровод собран с зазором толщиной 0,5 мм из немагнитного материала.

Безошибочно смонтированный стабилизатор налаживания не требует.

Стабилизатор несложно перестроить на другое выходное напряжение и ток, потребляемый нагрузкой. Необходимое выходное напряжение устанавливают выбором соответствующего стабилитрона VD4, а максимальный ток нагрузки — пропорциональным изменением сопротивления резистора R6 или подачей на базу транзистора VT4 небольшого тока от отдельного параметрического стабилитрона через переменный резистор.

Участок б — в на нагрузочной характеристике позволяет использовать устройство для зарядки аккумуляторных батарей стабильным током. При этом, правда, КПД стабилизатора падает, и если предполагается длительная работа на этом участке нагрузочной характеристики, то транзистор VT3 придется установить на более эффективный теплоотвод. Иначе допустимый выходной ток придется уменьшить.

Для снижения уровня пульсаций Выходного напряжения целесообразно использовать LC-фильтр, аналогичный примененному в [1].

Мною смакетирован аналогичный стабилизатор на напряжение 18 В при токе нагрузки, регулируемом от 1 до 5 А. Такое устройство можно использовать, например, для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей, если предусмотреть защиту от их переполюсовки. Его транзисторы VT1 и VT2 — КТ914А, VT3 — КТ935А, VT4 и VT5 — КТ645А; диод VD1- КД213; VD4 — два последовательно включенных стабилитрона Д814А. Конденсатор С4 — два оксидных емкостью по 500 мкФ на номинальное напряжение 25 В. Дроссель L1 — 12 витков жгута из шести проводов ПЭВ-2 0,57 в магнитопроводе Б36 из феррита 1500НМЗ с зазором 0,5 мм. Резистор R6 — проволочный сопротивлением 0,05 Ом. Транзистор VT3 и диод VD1 установлены на общем теплоотводе с поверхностью 300 см2 через слюдяные прокладки.

Читайте так же:
Регулируемый стабилизатор тока транзисторе

Для питания такого зарядного устройства использовался трансформатор ТН54 с соединенными последовательно обмотками. Мостовой выпрямитель на диодах Д242 с фильтрующим конденсатором емкостьюмкФ на номинальное напряжение 50 В.

С. ЗАСУХИН, г. Санкт-Петербург.

1. Простой ключевой стабилизатор напряжения. — Радио, 1985, №8, с.43—45.

2. Усовершенствование импульсного стабилизатора напряжения. — Радио, 1987, №4, с.35, 36.

3. Мощный импульсный стабилизатор постоянного напряжения. — Радио, 1987; №9, с.46-48.

4. Импульсный стабилизатор. — Радио, 1989, №3, с.58, 59.

РАДИО № 6, 1993 г., с. 39.

Простой импульсный стабилизатор напряжения

http://web. geowap. mobi/1162-prostojj-impulsnyjj-stabilizator-naprjazhenija. html

Предлагаемый импульсный стабилизатор напряжения от аналогичных устройств отличается простотой, хорошей повторяемостью и отсутствием регулировочных элементов.

Схема стабилизатора приведена на рис. 1.13. При включении питания напряжение на конденсаторе С2 равно нулю и через резистор R1 и эмиттерные переходы транзисторов VT1 и VT2 начинает протекать ток. Транзисторы VT1 и VT2, а вслед за ними и транзисторы VT3 и VT4 открываются. Конденсатор С2 начинает заряжаться током, протекающим через дроссель L1.

Когда напряжение на конденсаторе превысит напряжение стабилизации стабилитрона VD3, транзисторы VT1 и VT2 закрываются, в результате чего закрываются и транзисторы VT3, VT4. Диод VD4 обеспечивает путь тока дросселя L1, когда транзистор VT4 закрыт. Когда напряжение на конденсаторе С2 станет меньше напряжения стабилизации стабилитрона VD3, процесс повторяется.

С указанными на схеме элементами выходное напряжение стабилизатора составляет около 5 В, а максимальный ток нагрузки — 0,5. 0,7 А. Уровень пульсации при выходном токе 0,7 А — около 0,1 В и от нагрузки мало зависит: в большей степени он зависит от сопротивления резисторов R1 и R2. КПД стабилизатора — примерно 80. 85%. Входное напряжение устройства ограничено предельно допустимыми напряжениями транзисторов VT1. VT4 и для указанных приборов не должно превышать 25 В.

Если потребуется стабилизатор на другое выходное напряжение, следует установить стабилитрон с напряжением стабилизации, равным требуемому выходному. Другие элементы устройства при этом не изменяются, необходимо лишь следить, чтобы рабочий ток стабилитрона, протекающий через резистор R1, не был меньше минимально допустимого для этого прибора. В противном случае сопротивление резисторов R1 и R2 следует уменьшить до получения нужного тока так, чтобы их соотношение осталось неизменным.

Дроссель L1 намотан на кольцевом магнитопроводе К20х12х6 из феррита М2000НМ с зазором 0,25 мм и содержит 60 витков провода ПЭВ-2-0,6. Возможно применение промышленных дросселей Д-0,3 (если ток нагрузки не превышает 0,3 А) индуктивностью не менее 100 мкГн. На месте транзистора VT3 можно установить любой высокочастотный транзистор с максимальным током коллектора не менее 300 мА, а на месте VT4 — любой из серий КТ802, КТ805. Диод КД212Д (VD4) заменим любым с допустимой рабочей частотой не менее 100 кГц, например, из серий КД212, КД213, КД2997. КД2999. Емкость конденсатора С1 (обязательно керамического) может быть в пределах 0,33. 1 мкФ.

Правильно собранный стабилизатор налаживания не требует. С помощью осциллографа, подключенного к эмиттеру транзистора VT4, проверяют наличие прямоугольных импульсов частотой 20. 80 кГц. Если частота следования импульсов выше 80 кГц (при слишком высокой частоте начинает разогреваться транзистор VT4), следует увеличить число витков дросселя L1.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию