Автомобильное зарядное устройство. Зарядное устройство автомобильных аккумуляторов из TASCHIBRA й способ – Диодный мост и кипятильник

Простейший и самый дешевый ключ - это два диода, соединенных по схеме «ИЛИ». Нагрузка, подключенная к каждому источнику питания (аккумулятору и адаптеру) через отдельные диоды Шоттки, питается от того источника, напряжение которого больше.

Недостатком такого подхода является рассеивание мощности (PD = Ibatt × Vdiode) и падение напряжения (Vdiode = 350 мВ при токе 0.5 А для диода PMEG2010AEH), когда аккумулятор подключен к нагрузке. Эти потери не имеют особого значения, если используются высоковольтные многоэлементные аккумуляторы. Но для одноэлементного Li+, или двухэлементного NiMH аккумулятора потерями мощности и падением напряжения на диодах пренебречь невозможно.

Альтернативой диодам могут быть микросхемы зарядных устройств, имеющие выход POK (POK - «Power OK» - «Питание в порядке»), например микросхема MAX8814 , которая переключает нагрузки с падением напряжения всего лишь 45 мВ при токе 0.5 А (Рис. 1), что дает выигрыш по сравнению с диодами в 305 мВ. Потери мощности в таких схемах меньше на 152.5 мВт (175 мВт - 22.5 мВт), чем в схемах с диодным «ИЛИ». При меньших токах характеристики схемы становятся еще лучше. Так при токе нагрузки 100 мА, например, падение напряжения на диоде равно 270 мВ, а на транзисторах альтернативной схемы - всего лишь 10 мВ.

Эта схема переключает нагрузку без какого-либо участия микроконтроллера или системной программы. Когда нагрузка питается от аккумуляторов и Vdc In отключен, на выходе POK микросхемы U1 высокое напряжение. При этом нагрузка соединена с аккумулятором через Q4 и Q3. На узел 1 через R2 поступает напряжение аккумулятора, и транзисторы Q1 и Q2 выключены. Когда Vdc In подключается к источнику постоянного напряжения, Q1 и Q2 некоторое время остаются выключенными благодаря конденсатору C1, который повышает напряжение в узле 1 до величины Vbatt + Vdc.

Высокое напряжение на затворах Q1 и Q2 появляется сразу после подачи напряжения Vdc. Чтобы предотвратить возможность повреждения вывода POK, добавлен транзистор Q5, включенный истоковым повторителем. На затвор Q5 подается напряжение аккумулятора, и на выводе POK напряжение не превысит этого напряжения. Когда напряжение на выводе POK опускается, через Q5 начинает течь ток, напряжение на затворах Q1 и Q2 становится низким, и транзисторы Q1 и Q2 закрываются. К нагрузке подключается Vdc In, а U1 начинает заряжать аккумулятор. C1 и R1 создают небольшую задержку, дающую возможность транзистору Q3 закрыться полностью, и избежать появления неуправляемого тока, текущего к аккумулятору.

Если отключить внешний источник постоянного напряжения от Vdc In, вывод POK перейдет в высокоимпедансное состояние, и ток аккумулятора потечет через внутренний диод транзистора Q3. Напряжение на нагрузке будет равно Vbatt - Vdiode. За счет напряжения аккумулятора, подаваемого на затвор, Q5 будет открыт до тех пор, пока POK не достигнет уровня, достаточного для того, чтобы подключить нагрузку через Q4 и Q3. Рис. 2 иллюстрируют поведение этой схемы, когда нагрузка переключается от источника постоянного напряжения к аккумулятору, а затем обратно к источнику постоянного напряжения.

Изменив схему, можно использовать микросхемы управления зарядом, не имеющие выхода POK, например, MAX1507 (Рис. 3). Сигнал, аналогичный POK, может вырабатываться компаратором (U3), сравнивающим Vdc In с напряжением аккумулятора. Отклик такой схемы очень похож на отклик оригинальной схемы (Рис. 4).

Это зарядное устройство я сделал для зарядки автомобильных аккумуляторов, выходное напряжение 14.5 вольт, максимальный ток заряда 6 А. Но им можно заряжать и другие аккумуляторы, например литий-ионные, так как выходное напряжение и выходной ток можно регулировать в широких пределах. Основные компоненты зарядного устройства были куплены на сайте АлиЭкспресс.

Вот эти компоненты:

Еще потребуется электролитический конденсатор 2200 мкФ на 50 В, трансформатор для зарядного устройства ТС-180-2 (как распаивать трансформатор ТС-180-2 посмотрите в ), провода, сетевая вилка, предохранители, радиатор для диодного моста, крокодилы. Трансформатор можно использовать другой, мощностью не менее 150 Вт (для зарядного тока 6 А), вторичная обмотка должна быть рассчитана на ток 10 А и выдавать напряжение 15 – 20 вольт. Диодный мост можно набрать из отдельных диодов, рассчитанных на ток не менее 10А, например Д242А.

Провода в зарядном устройстве должны быть толстые и короткие. Диодный мост нужно закрепить на большой радиатор. Необходимо нарастить радиаторы DC-DC преобразователя, или использовать для охлаждения вентилятор.

Сборка зарядного устройства

Подсоедините шнур с сетевой вилкой и предохранителем к первичной обмотке трансформатора ТС-180-2, установите диодный мост на радиатор, соедините диодный мост и вторичную обмотку трансформатора. Припаяйте конденсатор к плюсовому и минусовому выводам диодного моста.

Подключите трансформатор к сети 220 вольт и произведите замеры напряжений мультиметром. У меня получились такие результаты:

1. Переменное напряжение на выводах вторичной обмотки 14.3 вольта (напряжение в сети 228 вольт).
2. Постоянное напряжение после диодного моста и конденсатора 18.4 вольта (без нагрузки).

Руководствуясь схемой, соедините с диодным мостом DC-DC понижающий преобразователь и вольтамперметр.

Настройка выходного напряжения и зарядного тока

На плате DC-DC преобразователя установлены два подстроечных резистора, один позволяет установить максимальное выходное напряжение, другим можно выставить максимальный зарядный ток.

Включите зарядное устройство в сеть (к выходным проводам ничего не подсоединено), индикатор будет показывать напряжение на выходе устройства, и ток равный нулю. Потенциометром напряжения установите на выходе 5 вольт. Замкните между собой выходные провода, потенциометром тока установите ток короткого замыкания 6 А. Затем устраните короткое замыкание, разъединив выходные провода и потенциометром напряжения, установите на выходе 14.5 вольт.

Данное зарядное устройство не боится короткого замыкания на выходе, но при переполюсовке может выйти из строя. Для защиты от переполюсовки, в разрыв плюсового провода идущего к аккумулятору можно установить мощный диод Шоттки. Такие диоды имеют малое падение напряжения при прямом включении. С такой защитой, если перепутать полярность при подключении аккумулятора, ток протекать не будет. Правда этот диод нужно будет установить на радиатор, так как через него при заряде будет протекать большой ток.

Подходящие диодные сборки применяются в компьютерных блоках питания. В такой сборке находятся два диода Шоттки с общим катодом, их нужно будет запараллелить. Для нашего зарядного устройства подойдут диоды с током не менее 15 А.

Нужно учитывать, что в таких сборках катод соединен с корпусом, поэтому эти диоды нужно устанавливать на радиатор через изолирующую прокладку.

Необходимо еще раз отрегулировать верхний предел напряжения, с учетом падения напряжения на диодах защиты. Для этого, потенциометром напряжения на плате DC-DC преобразователя нужно выставить 14.5 вольт измеряемых мультиметром непосредственно на выходных клеммах зарядного устройства.

Как заряжать аккумулятор

Протрите аккумулятор тряпицей смоченной в растворе соды, затем насухо. Выверните пробки и проконтролируйте уровень электролита, если необходимо, долейте дистиллированную воду. Пробки во время заряда должны быть вывернуты. Внутрь аккумулятора не должны попадать мусор и грязь. Помещение, в котором происходит заряд аккумулятора должно хорошо проветриваться.

Подключите аккумулятор к зарядному устройству и включите устройство в сеть. Во время заряда напряжение будет постепенно расти до 14.5 вольт, ток будет со временем уменьшаться. Аккумулятор можно условно считать заряженным, когда зарядный ток упадет до 0.6 – 0.7 А.

Очень часто возникает проблема с зарядкой автомобильного аккумулятора, при этом зарядное устройство под рукой не имеется, как же быть в этом случае? Сегодня я решил напечатать эту статью, где намерен пояснить все известные способы зарядки автомобильного аккумулятора, интересно правда? Поехали!

СПОСОБ ПЕРВЫЙ - ЛАМПА И ДИОД

Снимок13Это один из наиболее простых способов зарядки, поскольку «зарядное устройство» по идее состоит из двух компонентов - обыкновенной лампы накаливания и выпрямительного диода. Основной недостаток данной зарядки заключается в том, что диод срезает только нижний полупериод, следовательно на выходе устройства у нас не полностью постоянный ток, но зарядить таким током автомобильный аккумулятор можно!

Лампочка - самая обыкновенная, можно взять лампу 40/60/100 ватт, чем мощнее лампа, тем больше ток на выходе, по идее лампа тут только для токогашения.

Диод, как уже сказал для выпрямления переменного напряжения, он обязательно должен быть мощным, при этом должен быть рассчитан на обратное напряжение не менее 400 Вольт! Ток диода должен быть более 10А! это обязательное условие, очень советую диод установить на теплоотвод, возможно придется его дополнительно охлаждать.

И на рисунке вариант с одним диодом, правда в этом случае ток будет в 2 раза меньше, следовательно время зарядки увеличиться (со 150 Ватной лампочкой, подсевший аккумулятор достаточно зарядить 5-10 часов, чтобы завести автомобиль даже в мороз)

Для увеличения тока заряда можно лампу накаливания заменить другой, более мощной нагрузкой - обогреватель, кипятильник и т.п.

СПОСОБ ВТОРОЙ - КИПЯТИЛЬНИК

Этот способ работает по тому же принципу, что и первый, за исключением того, что на выходе данного зарядного устройство ток полностью постоянный.

Основная нагрузка - кипятильник, при желании можно заменить лампой, как в первом варианте.

Диодный мост можно взять готовый, который можно найти в компьютерных блоках питания. ОБЯЗАТЕЛЬНО использовать диодный мост с обратным напряжением не менее 400Вольт с током НЕ МЕНЕЕ 5 Ампер, готовый мост установить на теплоотвод, поскольку он будет довольно сильно перегреваться.

Мост можно также собрать из 4-х мощных выпрямительных диодов, при этом напряжение и ток диодов должен быть таким, как в случае использования моста. Вообще, старайтесь использовать мощный выпрямитель, на столько мощный, на сколько это возможно, лишняя мощность никогда не помешает.

НЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ мощные диодные сборки ШОТТКИ от компьютерных блоков питания, они очень мощные, но обратное напряжение этих диодов порядка 50-60 Вольт, поэтому они сгорят.

СПОСОБ ТРЕТИЙ - КОНДЕНСАТОР

Этот способ мне нравиться больше всех, использование гасящего конденсатора делает процесс заряда более безопасным, а из емкости конденсатора определяется ток заряда. Ток заряда легко определить по формуле

I = 2 * pi * f * C * U,

где U - напряжение в сети (Вольт), C - емкость гасящего конденсатора (мкФ), f - частота переменного тока (Гц)

Довольно популярная ситуация среди автомобилистов – это полная разрядка аккумулятора, особенно в зимнее время года и как обычно зарядного устройства под рукой не находится. Что же делать, если попали в такое положение? В этой статье вы получите самые популярные способы зарядки аккумуляторов без особых затрат.

Диод и обычная лампа в помощь. Один из самых простых способов подзарядить аккумулятор, а главное очень дешевый, ведь для работы вам понадобится лишь два элемента – простая лампа накаливания и диод.

Диод – срезает одну полуволну, благодаря чему работает как выпрямитель, но единственный минус – это и есть вторая полуволна, то есть ток все равно будет пульсировать, но аккумулятор сможет зарядиться. Правильным будет вопрос, а какой уровень тока вы получите на выходе, ведь от тока зарядки зависит, как долго прослужит вам аккумулятор. Все просто, ток зависит от лампочки, которую можно взять в пределах 40-100 ватт и все будет в порядке.

Лампа играет роль гасителя избыточного тока и напряжения, диод – выпрямитель, а так как он подключается в промышленную сеть, то должен быть довольно мощным, иначе произойдет пробой. Ток 10 Ампер, а вот номинальное напряжение диода должно быть 400 Вольт.

При работе диод выделяет большое количество тепла, а значит, его нужно охлаждать, самый простой вариант установить на алюминиевую пластину или радиатор со старой электроники.

На рисунке самый простой вариант с одним диодом, но в таком случае сила тока упадет минимум вдвое, а значит, заряд аккумулятора будет проходить в более щадящем режиме, но и дольше. Если использовать в качестве гасящее лампы 150 Ватную, то полный заряд произойдет за 6-12 часов. Если времени совсем мало, то силу току можно довольно просто увеличить, для этого лампочку меняют на более мощное оборудование, например обогреватели или даже электрические плиты.

Кипятильник для зарядки.

Данный вариант работает аналогичным принципом, но появился дополнительный плюс, на выходе после выпрямления будет чистый постоянный ток без каких либо пульсаций благодаря диодному мосту, который сглаживает обе полуволны.

В качестве гасящей нагрузки выступает обычный кипятильник, но его можно заменить на другие варианты, даже на ту же лампу с первого варианта. Диодный мост можно купить готовый или вытянуть со старых электроприборов, но его напряжение должно мыть не менее 400 Вольт, а сила тока не меньше 5 Ампер.

Диодный мост также устанавливается на теплоотвод для лучшего охлаждения, ведь он будет очень сильно разогреваться. Если готового варианта нет, то мост можно собрать из 4 диодов, но при этом их напряжение и ток должны быть равными и не меньше чем в самом мосту.

Но для надежности можно ставить и намного мощнее элементы. Шоттки – это готовые сборки из диодов, но их обратное напряжение совсем небольшое, около 60 Вольт, а значит, они моментально сгорят.

Третий, но не менее популярный вариант – конденсаторный. Главный плюс такого варианта – это конденсатор, который будет гасить пульсации. Данное зарядное устройств является более безопасным по сравнению с прошлыми вариантами. Ток заряда устанавливается с помощью емкости конденсатора исходя из формулы:

I=2*pi*f*C*U

U – напряжение сети, на входе выпрямителя примерно 210-236 Вольт.f – частота сети, но она выступает константой и равна 50 Гц.
C – Емкостный объем самого конденсатора.
pi – число Пи, равное 3,14.

Что бы зарядить автомобильный аккумулятор в течении часа придется собирать большие емкостные модули, но этот вариант сложный и очень плохой для аккумулятора, поэтому будет достаточно использовать конденсаторы около 20 мкФ. Конденсатор должен быть пленочного типа и рабочее напряжение должно составлять 250 и более Вольт.

Нередко возникают проблемы с зарядкой АКБ, особенно если под рукой нет зарядного устройства. А зарядить аккумулятор надо срочно. В этом случае и понадобятся знания и смекалка чем, и обеспечит данная статья вас в этом вопросе.

1-й способ – Диод и Лампа.

Данный способ один из самых простейших способов зарядки аккумулятора. Так как зарядное устройство состоит из 2-х частей – обыкновенная лампа и выпрямительный диод. Единственным недостатком этого способа зарядки – это то, что диод срезает исключительно нижний полупериод. Следовательно, на выходе «зарядного устройства» получается не полностью постоянный ток. Но таким способом можно зарядить АКБ.

Компоненты.

Лампочку можно взять в 100 ватт, от мощности лампы зависит ток на выходе. По схеме лампа в сборке предназначена для токогашения.

Диод должен быть рассчитан на ток более 10А! – это обязательно, также рекомендуется диод установить на теплоотвод. Диод на схеме предназначен для выпрямления напряжения, он должен быть рассчитан на напряжение более 400 В.!

В данном случае на нашем зарядном устройстве стоит один диод, это значит, что ток на выходе будет в 2 раза меньше, следовательно время зарядки существенно увеличится. Например с лампочкой в 150 Ватт, полностью разрядившийся аккумулятор будет заряжаться в течение 5-10 часов (даже зимой!!!). Для увеличения тока, вместо лампочки можно использовать либо обогреватель, либо кипятильник.

2-й способ – Диодный мост и кипятильник.

Вариант с кипятильником работает по такому же принципу, за исключением того, что на выходе ток поучается постоянный.

В данном случае вместо одного диода используется диодный мост, который можно либо купить, либо взять готовый. Диодный мост можно найти на блоках питания от компьютера. Важно в сборке использовать мост с обратным напряжением более 400 вольт, и с током более 5 ампер. Мост устанавливается на теплоотвод.

Диодный мост можно собрать и самому из четырех выпрямительных диодов, но при этом ток и напряжение должно быть таким же, как и на готовом диодном мосту.

ВАЖНО! Не используйте диодные сборки ШОТТКИ, конечно они очень мощные, но так как у них обратное напряжение около 60 вольт – они просто не перенесут такого испытания.

Автомобильный бездроссельный БП на IRS2153 для ноутбуков и мобильников Устройство для контроля работы указателя поворотов Подогрев руля в машине своими руками Охранный датчик для бензобака