Зарядное устройство с токовой стабилизацией. Регулируемый стабилизатор напряжения для зарядного устройства Схема зарядного для авто стабильном напряжением

В этой статье поговорим еще об одном зарядном устройстве для автомобиля. Заряжать будем аккумуляторы стабильным током. Схема зарядного изображена на рисунке 1.

В качестве сетевого трансформатора в схеме применен перемотанный трансформатор от лампового телевизора ТС-180, но подойдут и ТС-180-2 и ТС-180-2В. Для перемотки трансформатора сначала его аккуратно разбираем, не забыв при этом заметить какими сторонами был склеен сердечник, путать положение U-образных частей сердечника нельзя. Затем сматываются все вторичные обмотки. Экранирующую обмотку, если будете пользоваться зарядным только дома, можно оставить. Если же предполагается использование устройства и в других условиях, то экранирующая обмотка снимается. Снимается так же и верхняя изоляция первичной обмотки. После этого катушки пропитываются бакелитовым лаком. Конечно пропитка на производстве происходит в вакуумной камере, если таких возможностей нет, то пропитаем горячим способом – в горячий лак, разогретый на водяной бане, бросаем катушки и ждем с часик, пока они не пропитаются лаком. Потом даем лишнему лаку стечь и ставим катушки в газовую духовку с температурой порядка 100… 120˚С. В крайнем случае обмотку катушек можно пропитать парафином. После этого восстанавливаем изоляцию первичной обмотки той же бумагой, но тоже пропитанной лаком. Далее мотаем на катушки по… сейчас посчитаем. Для уменьшения тока холостого хода, а он явно возрастет, так как необходимой ферропасты для склеивания витых, разрезных сердечников у нас нет, будем использовать все витки обмоток катушек. И так. Число витков первичной обмотки (см. таблицу) равно 375+58+375+58 = 866витков. Количество витков на один вольт равно 866витков делим на 220 вольт получаем 3,936 ≈ 4витка на вольт.

Вычисляем количество витков вторичной обмотки. Зададимся напряжением вторичной обмотки в 14 вольт, что даст нам на выходе выпрямителя с конденсаторами фильтра напряжение 14 √2 = 19,74 ≈ 20вольт. Вообще, чем меньше это напряжение, тем меньшая бесполезная мощность в виде тепла будет выделяться на транзисторах схемы. И так, 14 вольт умножаем на 4витка на вольт, получаем 56 витков вторичной обмотки. Теперь зададимся током вторичной обмотки. Иногда требуется быстрехонько подзарядить аккумулятор, а значит требуется увеличить на некоторое время зарядный ток до предела. Зная габаритную мощность трансформатора – 180Вт и напряжение вторичную обмотки, найдем максимальный ток 180/14 ≈ 12,86А. Максимальный ток коллектора транзистора КТ819 – 15А. Максимальная мощность по справочнику данного транзистора в металлическом корпусе равна 100Вт. Значит при токе12А и мощности 100Вт падение напряжения на транзисторе не может превышать… 100/12 ≈ 8,3 вольта и это при условии, что температура кристалла транзистора не превышает 25˚С. Значит нужен вентилятор, так как транзистор будет работать на пределе своих возможностей. Выбираем ток равный 12А при условии, что в каждом плече выпрямителя уже будет стоять по два диода по 10А. По формуле:

0,7 умножаем на 3,46, получаем диаметр провода?2,4мм.

Можно уменьшить ток до 10А и применить провод диаметром 2мм. Для облегчения теплового режима трансформатора вторичную обмотку можно не закрывать изоляцией, а просто покрыть дополнительно еще слоем бакелитового лака.

Диоды КД213 устанавливаются на пластинчатые радиаторы 100×100х3мм из алюминия. Их можно установить непосредственно на металлический корпус зарядного через слюдяные прокладки с использованием термопасты. Вместо 213- х можно применить Д214А, Д215А, Д242А, но лучше всего подходят диоды КД2997 с любой буквой, типовое значение прямого падения напряжения у которых равно 0,85В, значит при токе заряда 12А на них выделится в виде тепла 0,85 12 = 10Вт. Максимальный выпрямленный постоянный ток этих диодов равен 30А, да и стоят они не дорого. Микросхема LM358N может работать с напряжениями входного сигнала близкими к нулю, отечественных аналогов я не встречал. Транзисторы VT1 и VT2 можно применить с любыми буквами. В качестве шунта применена полоска из луженой жести. Размеры моей полоски вырезанной из консервной банки ()– 180×10х0,2мм. При указанных на схеме номиналах резисторов R1,2,5 ток регулируется в пределах примерно от 3 до 8А. Чем меньше номинал резистора R2, тем больше ток стабилизации устройства. Как рассчитать добавочное сопротивление для вольтметра прочитайте .

Об амперметре. У меня, полоска вырезанная по указанным выше размерам, совершенно случайно имеет сопротивление 0,0125Ом. Значит при прохождении через ее тока в 10А, на ней упадет U=I R = 10 0,0125=0,125В = 125млВ. В моем случае примененная измерительная головка имеет сопротивление 1200 Ом при температуре 25˚С.

Лирическое отступление. Многие радиолюбители, основательно подгоняя шунты для своих амперметров, почему то никогда не обращают внимание на температурную зависимость всех элементов собираемых ими схем. Разговаривать на эту тему можно до бесконечности, я вам приведу лишь небольшой пример. Вот активное сопротивление рамки моей измерительной головки при разных температурах. И для каких условий рассчитывать шунт?

Это означает, что ток выставленный в домашних условиях, не будет соответствовать току выставленном по амперметру в холодном гараже зимой. Если вам это по барабану, то сделайте просто переключатель на 5,5А и 10… 12А и ни каких приборов. И не бойся, как бы их не разбить, это еще один большой плюс зарядного устройства со стабилизацией тока заряда.

И так, дальше. При сопротивлении рамки равном 1200Ом и токе полного отклонения стрелки прибора 100мкА нам нужно подать на головку напряжение 1200 0,0001=0,12В = 120млВ, что меньше, чем падение напряжения на сопротивлении шунта при токе 10А. Поэтому последовательно измерительной головке поставьте дополнительный резистор, лучше подстроечный, что бы не мучиться с подборкой.

Монтаж стабилизатора выполнен на печатной плате (см. фото 3). Максимальный ток заряда для себя я ограничил шестью амперами, поэтому при токе стабилизации 6А и падении напряжения на мощном транзисторе 5В, выделяемая мощность при этом равна 30Вт, и обдуве вентилятором от компьютера, данный радиатор нагревается до температуры 60 градусов. С вентилятором это много, необходим более эффективный радиатор. Примерно определить необходимую . Мой вам всем совет — ставьте радиаторы рассчитанные для работы ПП приборов без куллеров, пусть лучше размеры прибора увеличатся, но при остановке этого куллера, ни чего не сгорит.

При анализе выходного напряжения осциллограмма его была сильно зашумлена, что говорит о нестабильности работы схемы т.е. схема подвозбуждалась. Пришлось дополнить схему конденсатором С5, что обеспечило стабильность работы устройства. Да, еще, для того, что бы уменьшить нагрузку на КТ819, я уменьшил напряжение на выходе выпрямителя до 18В (18/1,41 = 12,8В т.е. напряжение вторичной обмотки у моего трансформатора равно 12,8В). Скачать рисунок печатной платы. До свидания. К.В.Ю.

ЗАРЯДНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

Схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов довольно распространены и каждая обладает своими достоинствами и недостатками. Большинство простейших схем зарядных устройств построено по принципу регулятора напряжения с выходным узлом, собранным на тиристорах или мощных транзисторах. Эти схемы обладают существенными недостатками - ток заряда непостоянен и зависит от достигнутого на аккумуляторе напряжения. Большое количество схем не имеет защиты от короткого замыкания выхода, что приводит к пробою выходных силовых элементов. Предлагаемая схема лишена этих недостатков, достаточно надёжна (разработана в 1995 г. и изготовлена в количестве около 20 экземпляров, ни разу не выходивших из строя) и рассчитана на повторение радиолюбителями "среднего уровня".

Устройство обеспечивает ток заряда до 6А, контроль тока и напряжения с помощью стрелочного индикатора, защиту от короткого замыкания и автоматическое отключение через заданное время с помощью таймера. Схема состоит из формирователя пилообразного напряжения (транзисторы VT1, VT2), компаратора DA1, усилителя сигнала с токоизмерительного шунта на операционном усилителе DA2 и выходных силовых тиристоров VD5, VD6, которые установлены на небольшие радиаторы, в качестве которых можно использовать металлический корпус устройства. Настройка схемы производится в несколько этапов: 1. Осциллографом замеряется амплитуда "пилы" на переменном резисторе R6, которая должна быть около 2В, в противном случае подбором резистора R4 её доводят до этого значения. Далее нагружают шунт R18 током 6А и подбором резисторов R15, R17 добиваются уровня напряжения на входе 3 компаратора, равному амплитуде пилообразного напряжения (2В) - после этого зарядное устройство начинает нормально регулировать выходной ток. 2. К выходу устройства последовательно с внешним образцовым амперметром подключают заряжаемый аккумулятор, регулятором тока устанавливают значение 3 ... 6 А, а тумблер зарядного устройства переключают в положение "ток". Подбором резистора R14 добиваются правильных показаний тока по шкале встроенного прибора. 3. Аккумулятор подключают напрямую к выходу зарядного устройства и контролируют напряжение на нём с помощью внешнего образцового вольтметра. Подбором резистора R20 добиваются правильных показаний встроенного стрелочного прибора по шкале напряжений. На этом настройка закончена. В качестве измерительного прибора можно использовать любую доступную головку, линейную шкалу которой необходимо заранее подготовить. Шунт R18 можно изготовить из отрезка нихромовой проволоки диаметром около 2 мм и длиной около15 см. Точность установки сопротивления не играет большой роли, т.к. подбором резисторов R15, R17 устанавливается необходимая величина сигнала на выходе DA2 . При недостаточно надёжном запуске тиристоров конденсатор С6 можно удалить, а резистор R11 заменить на двухваттный, номиналом 510 Ом... 1кОм. Таймер отдельной настройки не требует, при желании его можно не изготавливать - остальная часть схемы не изменится. Основные электронные элементы собраны на печатной плате.

Эта схема прошла испытание временем, не содержит дефицитных или малораспространённых элементов, но за истекший период появилась новая доступная элементная база, позволяющая построить источники питания с более высокими характеристиками. Схемы, приведённые на следующих страницах раздела разрабатывались сравнительно недавно, используют доступные в настоящее время элементы и подходят для повторения радиолюбителями среднего уровня:

ЗАРЯДНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

Ниже описан вариант схемы , который, несмотря на большую сложность, проще в настройке благодаря использованию операционного усилителя для нормализации напряжения токоизмерительного шунта. В этой схеме в качестве шунта R13 можно использовать практически любой проволочный резистор сопротивлением 0,01 ... 0,1 Ом и мощностью 1 ... 5 Вт. Требуемое для нормальной регулировки тока в нагрузке напряжение 0 ... 0,6 В на выводе 1 микросхемы DA1 достигается соотношением сопротивлений резисторов R9 и R11. Сопротивления резисторов R11 и R12 должны быть одинаковыми и быть в пределах 0,5 ... 100 кОм. Сопротивление резистора R9 подсчитывают по формуле: R9 (Ом) = 0,1 * I вых. max (A) * R11 (Ом) / I вых. max (А) * R13 (Ом). Переменный резистор R2 может быть любым подходящим, с сопротивлением 1 ... 100 кОм. После выбора R2 рассчитывают требуемое значение сопротивления резистора R4, которое определяется по формуле: R4 (кОм) = R2 (кОм) * (5 В- 0,1 *I вых. max(A)) / 0,1 * I вых. max(A). Переменный резистор R14 также может быть любым подходящим с сопротивлением 1 ... 100 кОм. Сопротивление резистора R15 определяет верхнюю границу регулировки выходного напряжения. Номинал этого резистора должен быть таким, чтобы при максимальном выходном напряжении на движке резистора, в нижнем по схеме положении, напряжение составляло 5,00В. На рисунке показаны номиналы для максимального выходного тока 6А и максимального напряжения 15 В, но предельные значения этих параметров легко пересчитать согласно выше приведённым формулам.

Конструктивно основная часть схемы выполнена на печатной плате размером 45 х 58 мм. Остальные элементы: силовой трансформатор, диодный мост VD2, транзистор VT1, диод VD5, дроссель Др1, электролитические конденсаторы С2, С7, переменные резисторы и предохранители размещены методом объёмного монтажа в корпусе зарядного устройства. Такой подход позволил использовать в схеме разные по габаритам элементы и был вызван необходимостью тиражирования конструкции.

Требования к элементной базе описаны на предыдущих страницах. Правильно собранная схема начинает работать сразу и, практически, не требует наладки. Описанная конструкция, может использоваться не только в качестве зарядного устройства, но и лабораторного блока питания с регулируемым ограничением выходного тока.

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов – незаменимая вещь, которая должна иметься у каждого автолюбителя, не зависимо от того, на сколько аккумулятор хорош, поскольку подводить он может в самую неудобную минуту.

Конструкции многочисленных зарядных устройств мы неоднократно рассматривали на страницах сайта. Зарядное устройство по идее ничто иное как блок питания со стабилизацией тока и напряжения. Работает просто – мы знаем, что напряжение заряженного автомобильного аккумулятора около 14-14,4 Вольт, на зарядном устройстве нужно выставить именно это напряжение, дальше выставить желаемый ток заряда, в случае кислотных стартерных АКБ это десятая часть емкости аккумулятора, например – аккумулятор 60 А/ч, заряжаем его током 6 Ампер.

В итоге по мере заряда аккумулятора ток будет падать и со временем примет нулевое значение – как только аккумулятор заряжен. Такая система используется во всех зарядных устройствах, процесс заряда не нужно постоянно контролировать, поскольку все выходные параметры зарядного устройства стабильны и не зависят от перепадов сетевого напряжения.

Исходя из того становиться ясно, что для постройки зарядного устройства нужно иметь три узла.

1) Понижающий трансформатор либо импульсный источник питания плюс выпрямитель
2) Стабилизатор тока
3) Стабилизатор напряжения

С помощью последнего задается порог напряжения, до которого будет заряжаться аккумулятор и сегодня мы поговорим именно о стабилизаторе напряжения.

Система прсота до безобразия, всего 2 активных компонентов, минимальные затраты, ну а сборка займет не более 10 минут при наличии всех компонентов.

Что мы имеем. полевой транзистор в качестве силового элемента, регулируемый стабилитрон, который задает напряжение стабилизации, это напряжение можно выставить вручную, с помощью переменного (а лучше подстроечного, многооборотного) резистора 3,3кОм. На вход стабилизатора можно подавать напряжение до 50 Вольт, на выходе уже получаем стабильное напряжение нужного номинала.

Минимальное возможное напряжение 3Вольт (зависит от полевого транзистора) дело в том, что для того, чтобы полевой транзистор открылся на его затворе нужно иметь напряжение выше 3-х вольт (в некоторых случаях и больше) кроме полевых транзисторов, которые предназначены для работы в цепях с логическим уровнем управления.

Стабилизатор может коммутировать токи до 10 Ампер в зависимости от условий, в частности от типа полевого транзистора, от наличия радиатора и активного охлаждения.

Регулируемый стабилитрон TL431 популярная штука и встречается в любом компьютерном блоке питания, на нем построен контроль выходного напряжения, стоит рядом с оптопарой.

Разобрал одно из своих зарядных устройств, чтобы показать как выглядит стабилизатор, за качество монтажа строго судить не нужно, зарядник 2 года работает у друга без нареканий, делал его на скорую руку особо не заморачивался.

И ещё хочу отметить один момент, если вы решили поменять масло в своём автомобиле, то хочу порекомендовать отличный торговый дом “Маслёнка”, который занимается именно в этом направлении. Заходите и выбирайте индустриальное масло, здесь нет подделок…