Автозарядка автомат


УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ 7А, 16В



страница3/4
Дата27.11.2017
Размер0.73 Mb.
1   2   3   4

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ 7А, 16В.

На рис. 1 приведена схема зарядного устройства(ЗУ). Оно не боится обрывов в цепи нагрузки, занимает немного места, позволяет плавно регулировать ток и поддерживать его неизменным при изменении напряжения в сети и на зажимах аккумуляторной батареи. Это устройство можно использовать не только для зарядки аккумуляторов, но и во всех других случаях, когда сопротивление нагрузки изменяется, а ток должен оставаться неизменным (например, для электролиза, который радиолюбители используют для травления печатных плат, для нанесения покрытий на металлические детали).




Рис. 1.Схема зарядного устройства с тринисторным стабилизатором тока

Основные характеристики такого зарядного устройства

Максимальный ток нагрузки, А .......................... 7

Максимальное напряжение на нагрузке, В ................... 16

Коэффициент стабилизации по току нагрузки



не менее ........................ 200

Коэффициент полезного действия, %. не менее ................... 70

Рассмотрим работу устройства по его принципиальной схеме. В стабилизированный регулятор тока дополнительно введен узел на операционном усилителе А1. В этом узле происходит сравнение значения тока, протекающего через нагрузку, с некоторым заданным, и формируется сигнал управления углом открывания тринистора V15.

Напряжение, пропорциональное току нагрузки, снимается с резисторов R17, R18 — датчиков тока и подается через резистор R16 на неинвертирующий вход операционного усилителя (ОУ) (вывод 10 микросхемы А1). На инвертирующий вход ОУ (вывод 9) поступает образцовое (задающее) напряжение с движка переменного резистора R13.

Допустим, что по какой-либо причине ток через нагрузку увеличился. При этом увеличилось напряжение, поданное на неинвертирующий вход операционного усилителя. Сигнал рассогласования усиливается и с его выхода через резистор R15 подается на вход дифференциального каскада (база транзистора V13). В данном случае напряжение на базе V13 увеличивается, что увеличивает угол открывания тринистора V15, и ток через нагрузку уменьшается. Таким образом, за счет применения отрицательной обратной связи по току нагрузки значение этого тока поддерживается на заданном уровне.

Конденсаторы С5 и С7 сглаживают пульсации напряжения, снимаемого с датчика тока. Резисторы R11 и R14 обеспечивают подачу небольшого отрицательного (десятки милливольт) напряжения на инвертирующий вход ОУ в нижнем (по схеме) положении движка переменного резистора R13. Это позволяет регулировать ток нагрузки практически от нуля. Конденсатор С6 повышает устойчивость работы операционного усилителя.

Элементы устройства питаются от стабилизированных выпрямителей напряжением +12 и —12 В. Стабилизатор +12 В, от которого питается большая часть элементов, выполнен на стабилитроне V3 и транзисторе V2. Стабилизатор —12 В, от которого питается только одно плечо операционного усилителя и частично цепь образцового напряжения, выполнен на стабилитроне V14 и резисторе R6.

Микросхему К140УД1Б можно заменить на К140УД5, К140УД6, К140УД7, К153УД2 (с соответствующей цепью коррекции). Транзистор V2 — любой из серий КТ603, КТ608, КТ801. КТ807, КТ815; V8.V12.V13- любые из серий КТ312. КТ315, КТ316, КТ201; V11 -любой из серий КТ814, КТ208, КТ503. Конденсаторы С1, С2, С4, СБ, С7 - типов К50-6, К50-12 или К50-20; СЗ, С6 - КМ-6, К10-7в, КЛС. Резисторы R17 и R18 — типов С5-16В-2 Вт, R13 — типов СП-1, СП-0,4, остальные — типа МЛТ.

Диоды Д305 (V4 - V7) можно заменить на любые из серий Д242 — Д248, но в этом случае в 3 ... 5 раз возрастет рассеиваемая на каждом диоде тепловая мощность, и размеры радиаторов придется увеличивать. Амперметр РА1 — прибор типа М5-2 со шкалой на 10 А.

Трансформатор Т1 — стандартный типа ТС-180 (магнитопровод ПЛ20Х40Х50). Все вторичные обмотки в нем удалены, а намотаны обмотки II и III. Обмотка

II содержит 120 витков провода ПЭВ-2 0,25 с отводом от середины, обмотка

III -90 витков провода ПЭВ-2 1,95.

Большая часть элементов устройства смонтирована на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита (рис. 4).


Рис. 2. Монтажная плата зарядного устройства:
а - расположение печатных проводников; б - расположение деталей на плате

Диоды V4—V7 установлены на радиаторах (четыре дюралюминиевые пластины площадью по 30 ... 40 см2 каждая), тринисторV15 —на пластине площадью 200см2.

Прибор смонтирован в корпусе размерами 300 Х 190 Х 160 мм (использован корпус от лампового вольтметра ВК7-9).

Налаживание стабилизатора тока несложное. К выходным зажимам подключают нагрузку — проволочный резистор сопротивлением 1 ... 2 Ом и мощностью не менее 100 Вт (удобно использовать нихромовую проволоку диаметром 0,5 ... 1 мм). Движок переменного резистора R13 устанавливают в верхнее (по схеме) положение и подбором резистора R12 устанавливают ток через нагрузку равным 7 А. При вращении оси переменного резистора ток должен плавно уменьшаться до нуля.

Проверить работу узла стабилизации тока можно следующим образом. Устанавливают определенный ток через нагрузку (скажем, 5 А), а затем замыкают накоротко гнезда Х1 и Х2. При этом ток через амперметр РА1 практически не должен измениться.

ЭФФЕКТИВНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НИЗКОГО УРОВНЯ СЛОЖНОСТИ

На доступной элементной базе, аналогичной применявшейся в линейных стабилизаторах, можно построить импульсный стабилизатор напряжения. При таких же характеристиках он будет обладать значительно меньшими габаритами и лучшим тепловым режимом. Принципиальная схема такого стабилизатора приведена на рис. 1. Стабилизатор собран по типовой схеме с понижением напряжения).




Эффективный импульсный стабилизатор низкого уровня сложности.

При первом включении, когда конденсатор С4 разряжен и к выходу подключена достаточно мощная нагрузка, ток протекает через ИС линейного стабилизатора DA1. Вызванное этим током падение напряжения на R1 отпирает ключевой транзистор VT1, который тут-же входит в режим насыщения, так как индуктивное сопротивление L1 велико и через транзистор протекает достаточно большой ток. Падение напряжения на R5 открывает основной ключевой элемент - транзистор VT2. Ток. нарастающий в L1, заряжает С4, при этом через обратную связь на R8 происходит запирание стабилизатора и ключевого транзистора. Энергия , запасенная в катушке, питает нагрузку. Когда напряжение на С4 падает ниже напряжения стабилизации, открывается DA1 и ключевой транзистор. Цикл повторяется с частотой 20-30 кГц.

Цепь R3. R4, С2 задаст уровень выходного напряжения. Его можно плавно регулировать в небольших пределах, от Ucт DA1 до Uвх. Однако если Uвых поднять близко к Uвх, появляется некото рая нестабильность при максимальной нагрузке и повышенный уровень пульсации. Для подавления высокочастотных пульсации на выходе стабилизатора включен фильтр L2, С5.

Схема достаточно проста и максимально эффективна для данного уровня сложности. Все силовые элементы VT1, VT2, VD1, DA1 снабжаются небольшими радиаторами. Входное напряжение нс должно превышать 30 В. что является максимальным для стабилизаторов КР142ЕН8. Выпрямительные диоды применять на ток не менее 3 А.



ЗАРЯДНЫЕ  УСТРОЙСТВА  ДЛЯ  АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

 

        Ещё одно  зарядное устройство  собрано по схеме ключевого стабилизатора тока с узлом контроля  достигнутого напряжения на аккумуляторе для обеспечения его отключения по окончании зарядки. Для управления ключевым транзистором используется широко распространённая специализированная  микросхема TL494 (KIA491,  К1114УЕ4).  Устройство обеспечивает регулировку тока заряда в пределах 1 ... 6 А  (10А max)  и выходного напряжения  2 ... 20 В. 



        Ключевой транзистор VT1, диод VD5  и силовые диоды VD1 - VD4  через слюдяные прокладки необходимо установить на общий радиатор  площадью 200 ... 400 см2.  Наиболее важным элементом в схеме является дроссель  L1.  От качества его изготовления зависит КПД схемы. Требования к его изготовлению описаны в предыдущей схеме.   В качестве сердечника  можно использовать  импульсный трансформатор от блока питания телевизоров 3УСЦТ или аналогичный. Очень  важно, чтобы магнитопровод  имел  щелевой зазор примерно 0,5 ... 1,5 мм  для предотвращения насыщения при больших токах.  Количество витков зависит от конкретного  магнитопровода и может быть в пределах 15 ... 100 витков провода  ПЭВ-2  2,0 мм.   Если количество витков избыточно, то  при работе схемы  в режиме номинальной нагрузки будет слышен негромкий  свистящий звук.  Как правило, свистящий звук  бывает только при средних токах, а при большой нагрузке  индуктивность дросселя  за счёт подмагничивания сердечника падает и свист прекращается. Если свистящий звук  прекращается при небольших токах  и при дальнейшем увеличении тока нагрузки резко начинает греться выходной транзистор, значит площадь сердечника магнитопровода недостаточна для работы на выбранной частоте генерации - необходимо увеличить частоту работы микросхемы  подбором  резистора  R4 или конденсатора C3  или установить  дроссель большего типоразмера.   При отсутствии силового транзистора структуры  p-n-p  в схеме можно использовать мощные транзисторы структуры n-p-n, как показано на рисунке.

  В качестве диода VD5 перед дросселем  L1  желательно  использовать любые доступные диоды с барьером Шоттки,  рассчитанные  на ток не менее 10А  и напряжение 50В, в крайнем случае можно использовать среднечастотные диоды КД213 , КД2997 или подобные импортные.    Для выпрямителя можно использовать любые мощные диоды на ток 10А или диодный мост, например KBPC3506, MP3508 или подобные.  Сопротивление шунта в схеме желательно подогнать под требуемое.  Диапазон регулировки выходного тока зависит от соотношения сопротивлений резисторов  в цепи вывода 15 микросхемы.  В нижнем по схеме положении движка переменного резистора регулировки тока  напряжение на выводе 15 микросхемы должно совпадать с напряжением на шунте при протекании через него максимального тока.  Переменный резистор регулировки тока R3 можно установить с любым номинальным сопротивлением, но потребуется подобрать смежный с ним постоянный резистор R2  для получения необходимого напряжения на выводе 15 микросхемы.  Переменный  резистор регулировки выходного напряжения R9  также может  иметь большой разброс номинального сопротивления   2 ... 100 кОм.  Подбором  сопротивления  резистора R10 устанавливают верхнюю границу выходного напряжения.  Нижняя граница определяется  соотношением сопротивлений резисторов R6 и  R7,  но её нежелательно устанавливать меньше 1 В.

Микросхема  установлена на небольшой печатной плате 45 х 40 мм, остальные элементы схемы  установлены  на основание устройства и радиатор.

Монтажная схема подключения печатной платы приведена на рисунке справа.

 

     В схеме использовался перемотанный силовой трансформатор ТС180, но в зависимости от величины требуемых выходных напряжений и тока мощность трансформатора можно изменить. Если достаточно выходного напряжения 15 В и тока 6А, то достаточно силового трансформатора мощностью 100 Вт. Площадь радиатора также можно уменьшить  до 100 .. 200 см2.   Устройство может использоваться как лабораторный блок питания с регулируемым ограничением выходного тока.  При  исправных элементах схема начинает работать сразу и требует только подстройки. 



 

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: 


ЗАРЯДНОЕ  УСТРОЙСТВО  НА ТИРИСТОРЕ  С  ПЛАВНОЙ  РЕГУЛИРОВКОЙ  ВЫХОДНОГО  ТОКА  И  ОГРАНИЧЕНИЕМ  НАПРЯЖЕНИЯ  ЗАРЯДКИ

 

          Более современная конструкция  несколько проще в изготовлении и настройке и содержит  доступный силовой трансформатор с одной  вторичной обмоткой, а регулировочные характеристики  выше , чем у предыдущей схемы .



     Предлагаемое устройство  имеет стабильную плавную регулировку действующего значения  выходного тока в пределах 0,1 ... 6А,  что позволяет заряжать любые аккумуляторы, а не только автомобильные.  При зарядке  маломощных аккумуляторов  желательно последовательно в цепь  включить балластный резистор сопротивлением несколько Ом  или дроссель, т.к. пиковое  значение зарядного тока может быть достаточно большим из-за особенностей работы тиристорных  регуляторов.   С целью уменьшения  пикового значения  тока зарядки  в таких схемах обычно применяют силовые трансформаторы с ограниченной мощностью и мягкой нагрузочной характеристикой, что позволяет обойтись без дополнительного балластного сопротивления или дросселя.  Особенностью предлагаемой схемы является необычное использование широко распространённой микросхемы TL494 (KIA494, К1114УЕ4).  Задающий генератор микросхемы работает на низкой частоте и синхронизирован  с полуволнами сетевого напряжения с помощью узла на оптроне U1 и транзисторе  VT1, что позволило использовать микросхему TL494 для фазового регулирования выходного тока.  Микросхема содержит два компаратора, один из которых используется для регулирования выходного тока, а второй используется для  ограничения выходного напряжения, что позволяет отключить зарядный ток по достижению на аккумуляторе  напряжения полной зарядки   ( для автомобильных аккумуляторов  Uмах = 14,8 В) .   На  ОУ  DA2  собран узел  усилителя напряжения шунта для  возможности регулирования тока зарядки.  При использовании шунта R14 с другим сопротивлением потребуется подбор резистора R15.  Сопротивление должно быть таким, чтобы при максимальном выходном токе не наблюдалось насыщение выходного каскада  ОУ.  Чем больше сопротивление R15, тем меньше минимальный выходной ток, но уменьшается и  максимальный ток за счёт  насыщения ОУ.  Резистором R10 ограничивают верхнюю границу выходного тока.  Основная часть схемы собрана на печатной плате  размером  85 х 30 мм ( см. рисунок).  Чертёж печатной платы в натуральную величину можно скачать http://kravitnik.narod.ru/charge/charge_7.pdf

В качестве  измерительного прибора использован  микроамперметр с самодельной шкалой,  калибровка  показаний которого производится резисторами R16 и R19.  Можно использовать цифровой измеритель тока и напряжения, как  показано в схеме зарядного с цифровой индикацией. Следует иметь ввиду, что измерение выходного тока таким прибором  производится с большой погрешностью из-за его  импульсного характера, но в большинстве случаев  это несущественно.  В схеме можно применять любые доступные транзисторные оптроны, например АОТ127,  АОТ128.  Операционный усилитель DA2 можно заменить практически любым доступным ОУ , а  конденсатор С6  может  быть исключён, если ОУ имеет внутреннюю частотную коррекцию. Транзистор VT1 можно заменить на КТ315 или любой маломощный.  В  качестве VT2  можно использовать транзисторы КТ814 В, Г;   КТ817В, Г  и  другие.  В качестве тиристора  VS1  может использоваться любой доступный с подходящими техническими характеристиками, например  отечественный КУ202, импортные 2N6504 ... 09, C122(A1) и другие.   Диодный мост  VD7   можно собрать из любых доступных силовых диодов с подходящими характеристиками.    

           На втором рисунке показана схема внешних подключений  печатной платы.  Наладка устройства сводится к подбору сопротивления  R15  под конкретный шунт, в качестве которого можно применить любые проволочные резисторы сопротивлением 0,02 ... 0,2 Ом,  мощность которых  достаточна для длительного протекания тока  до 6 А. После настройки схемы  подбирают R16, R19  под конкретный измерительный прибор и шкалу.





ЗАРЯДНЫЕ  УСТРОЙСТВА  ДЛЯ  АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
       Ещё одна схема зарядного устройства очень похожа на предыдущую, но отличается  способом отключения  при окончании зарядки.  Пуск зарядного устройства производится нажатием кнопки "пуск" на лицевой панели,  при этом на схему подаётся питающее напряжение, реле К1 срабатывает и обеспечивает "самоподхват".   По окончании зарядки реле К1 отключается  и схема полностью отключается от сети.  Конечно, подобную доработку  можно произвести и в ранее описанной схеме.   Настройка схемы очень похожа на настройку предыдущей схемы и здесь не описывается - собственно, это вариант предыдущей  схемы

 


ЗАРЯДНЫЕ  УСТРОЙСТВА  ДЛЯ  АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
       Наиболее сложное зарядное устройство содержит встроенный цифровой блок индикации зарядного тока и напряжения на аккумуляторе.  Устройство может служить полнофункциональным лабораторным источником питания для ремонта различной техники и макетирования различных конструкций при их разработке.  В основе схемы - ключевой стабилизатор тока и напряжения на широко распространённой специализированной микросхеме TL494, описанный ранее.   Схема дополнена блоком цифровой индикации тока и напряжения  и нормирующим усилителем напряжения токоизмерительного шунта R25.    Усилитель DA4.2  позволяет снизить требования к изготовлению и калибровке шунта - практически можно взять любой кусок нихромовой проволоки диаметром около 2 мм и длиной 10 ... 20 см и путём подбора сопротивлений R21, R24 подобрать такой коэффициент усиления, при котором выходное напряжение усилителя численно будет равно протекающему через шунт току - при токе через шунт 6,00 А напряжение выхода должно составлять 0,600 В. Подстроечным резистором R22 устанавливают точное значение коэффициента усиления.

 

 

    Блок цифровой индикации требует настройки с применением внешнего цифрового мультиметра. Путём подбора резисторов R4 (R4.1+R4.2)  и R7 добиваются уровня напряжения на выводе 36 микросхемы DA3 равным 1,000 В.  Подбором резисторов R27  и  R26 добиваются  значения коэффициента деления, равным 10.00, чтобы при выходном напряжении , например 15,00 В, в точке соединения резисторов напряжение было равно 1,500 В .  Для облегчения настройки  резисторы R7  и R26  можно заменить проволочными многооборотными подстроечными резисторами, но это потребует изменения конфигурации печатной платы.  При точной настройке всех прецизионных элементов блок цифровой индикации может отображать выходное напряжение в пределах 0 ... 19,99 В  и ток  от 0 до 19,00А.  Подбором резистора R5 добиваются установки требуемого верхнего предела выходного тока.  Переменный резистор R6 может иметь любой номинал от 100 Ом до 100К, но соответственно его номиналу потребуется подобрать R5.  Подобрав сопротивление резистора R19, можно повысить максимальное выходное напряжение до 19,99 В ( это важно для лабораторного блока питания),  а совсем удалив резистор R15 - снизить нижний порог выходного напряжения до 2,5 В.  Переменный резистор R18  тоже может иметь любой номинал, но соответственно его сопротивлению потребуется подобрать резистор  R19.  Особое внимание следует уделить изготовлению дросселя   L1,   т.к. от его характеристик зависит КПД устройства.  Требования к его изготовлению были описаны ранее.  Силовой диодный мост, ключевой выходной транзистор и диод VD3 следует через слюдяные прокладки укрепить на общем радиаторе площадью не менее 200 ... 300 см2.  Для увеличения КПД устройства при полностью настроенном зарядном устройстве подключают нагрузку,  устанавливают максимальный рабочий ток, а в разрыв цепи эмиттера ключевого транзистора включают амперметр. Подбором резистора R9 и конденсатора  С6  изменяют частоту генерации микросхемы DA2  до получения минимального тока.  Ниже приведена печатная плата устройства:



Для скачивания более качественной копии печатной платы  в натуральную величину кликните на рисунок.   Силовой трансформатор, большие электролитические конденсаторы, переменные резисторы , шунт, схема питания на VD1, C1, DA1, силовые диоды и выходной транзистор являются внешними навесными элементами, не размещаемыми на печатной плате.


ЗАРЯДНОЕ  УСТРОЙСТВО  С  УВЕЛИЧЕННЫМ  ВЫХОДНЫМ  ТОКОМ
     Зарядное устройство, описанное на предыдущей странице, обеспечивает  выходной ток не более 10А. В случае потребности в увеличении  выходного тока, например для зарядки  аккумуляторов грузовых автомобилей, схему необходимо доработать.  Наибольшие проблемы вызывает изготовление накопительного дросселя L1,  выбор ключевого транзистора и выходного диода.   Параллельное включение нескольких  мощных транзисторов проблему  не очень решает, т.к требуется выровнять падения напряжения на каждом транзисторе, в противном случае, основную нагрузку по току возьмёт на себя один из транзисторов и быстро перегреется.   Если в качестве ключевого транзистора  использовать мощные силовые N -канальные полевые транзисторы, например, IRFP264,  потребуется дополнительный  узел, обеспечивающий превышение напряжения на затворе  на 15 В относительно истока, подключенного к накопительному дросселю.  Номенклатура P -канальных силовых полевых транзисторов, которые проще  внедрить в схему,  достаточно мала  и не позволяет  найти приемлемый вариант.  Можно использовать силовые n-p-n транзисторы BUX 20, специально предназначенные для таких устройств и обеспечивающие ток  коммутации до 50А, но схему придётся усложнить,  т.к. эти транзисторы имеют малый коэффициент усиления и иную структуру. Как это осуществить, будет  описано на следующих страницах.   Наиболее просто увеличить выходной ток  в  ранее рассмотренной схеме - это применить двухтактное ключевое регулирование,  дополнив схему  ещё одним накопительным дросселем, ключевым транзистором и диодом.  

 

    Предлагаемая схема  функционально не отличается от  описанной на предыдущей  странице  и обеспечивает такие же возможности.  Требования  к изготовлению накопительных дросселей также аналогичны.  Транзисторы V1, VT2,  выходные диоды VD3, VD4 и диодный мост VD1 устанавливаются через слюдяные прокладки на общий радиатор, в качестве которого можно использовать металлическое днище прибора.  Настройка  схемы ничем не отличается от ранее описанной и не приводится.  Из -за повышенных  рассеиваемых мощностей в качестве накопительных конденсаторов С1, С5  следует использовать только конденсаторы больших размеров и  с повышенным рабочим напряжением.


ЗАРЯДНОЕ  УСТРОЙСТВО ДЛЯ    КИСЛОТНО - СВИНЦОВЫХ 

  НЕОБСЛУЖИВАЕМЫХ  SLA  АККУМУЛЯТОРОВ  ЁМКОСТЬЮ 4 ... 17 А/час

 

        Необслуживаемые  кислотно-свинцовые аккумуляторы в настоящее время  очень широко используются  в различных источниках бесперебойного питания  компьютерной техники, системах охранной сигнализации, источниках питания электроинструмента  и даже в детских игрушках.  Достоинством их является  простота эксплуатации, отсутствие жидкого электролита и, соответственно, нет нужды следить за его уровнем и плотностью.  Для сокращения времени на восстановление электрической ёмкости зарядку этих аккумуляторов обычно производят большим током  (режим быстрой зарядки),  численно достигающим  номинальной ёмкости.  Из-за отсутствия  возможности  произвести доливку выкипевшего электролита при его  перезарядке,  требования к  зарядному току этих аккумуляторов очень жёсткие - фирмы производители аккумуляторов требуют, чтобы  пульсации зарядного тока не превышали 2,5%  от максимального тока, а зарядный ток изменялся во времени строго определённым образом.  Эти условия  практически всегда  выполняются  в источниках бесперебойного питания, содержащих сложные импульсные блоки  питания.  Этим  же  требованиям  удовлетворяют   ранее описанные в этом разделе импульсные зарядные устройства  с ключевыми транзисторами и накопительным дросселем.  Рассмотренные схемы достаточно сложны  для повторения,  а  в быту часто требуются  простейшие малогабаритные  зарядные устройства, не самые оптимальные с точки обеспечения выработки максимального ресурса аккумуляторов, но зато  имеющие небольшие габариты и высокий КПД.   Ниже приводится схема такого устройства.  Зарядный ток  аккумулятора  поддерживается стабильным на уровне 10% от  численного значения номинальной ёмкости, что уменьшает  отрицательное действие  импульсного характера  этого тока, а прекращение  зарядки происходит при достижении  напряжения на клеммах аккумулятора примерно 15В.  



    Требуемое значение зарядного тока  достигается подбором  сопротивления резистора R8.   Значения пороговых напряжений отключения процесса зарядки определяются  соотношением резисторов R12/R6  и R12/R6||R2.  При расчёте  номиналов резисторов  исходят из  того, что  при достижении  максимального напряжения на аккумуляторе  напряжение на выводе 16 микросхемы DA1 должно составлять 5,00В.   В процессе зарядки  яркость свечения светодиода HL1 изменяется, а при полной зарядке светодиод начинает мигать, привлекая внимание.              

     Схема является модификацией  ранее описанного устройства.  В качестве регулирующего элемента используется  тиристор, что позволяет  упростить схему,  исключив конденсаторы большой ёмкости и дроссели.   Все элементы устройства, кроме силового трансформатора располагаются  на небольшой печатной плате 45 х 45 мм.  

   КПД устройства очень высок и  элементы схемы, включая тиристор , не требуют для  охлаждения радиатор.

    Предлагаемое устройство можно использовать и для зарядки  иных типов аккумуляторов, скорректировав  зарядный ток и  пороговое напряжение  отключения.  Заменив  силовые диоды и трансформатор на более мощные и установив  тиристор на небольшой радиатор схему можно использовать и для зарядки автомобильных аккумуляторов. Сопротивление резистора R8  при этом уменьшают в 5 -10 раз.  При отсутствии ошибок в монтаже и исправности элементов схема начинает работать сразу.  Необходимо лишь скорректировать зарядный ток и пороговое напряжение.


ЗАРЯДНЫЕ  УСТРОЙСТВА  ДЛЯ  РАЗЛИЧНЫХ  АККУМУЛЯТОРОВ
       Схемы  зарядных  устройств и источников питания  довольно часто публикуются на страницах популярных изданий. Эти конструкции рассчитаны на определённого пользователя и имеют соответствующую  схемотехнику. Элементная база также очень сильно различается, но каждая схема по своему уникальна и вносит свою лепту в развитие направления. Автор сайта разработал много схем источников питания и зарядных устройств, в разной степени оригинальных. В основном это схемы специализированного назначения, но многие прекрасно подходят для широкого применения . Эти схемы и представлены в разделе.  Начнём с зарядных устройств.   Первой конструкцией будет зарядное устройство для малогабаритных никель - кадмиевых  аккумуляторов.

        Зарядное устройство обеспечивает стабильный ток заряда и автоматически отключается  при достижении заданного напряжения на аккумуляторе.  Работа схемы оригинальна и автору пока не попадались подобные - дело в том, что в обычных схемах  окончание зарядки по достижении заданного напряжения  определяется во время протекания зарядного тока. Из-за наличия внутреннего сопротивления аккумуляторов напряжение полного заряда будет меняться при изменении зарядного тока, что затрудняет определение момента окончания зарядки. Предлагаемая схема работает иначе - в течение нескольких секунд на аккумулятор подаётся зарядный ток, затем он автоматически отключается примерно на 1 сек и производится замер ЭДС на аккумуляторе.  Известно, что ЭДС полностью заряженного никель - кадмиевого аккумулятора составляет 1,35 В -  если  на аккумуляторе достигнута эта величина,  переключается компаратор и срабатывает RS триггер, отключающий зарядный  ток и включающий светодиод "Аккумулятор заряжен".   Зарядное устройство позволяет заряжать аккумуляторные батареи  с максимальным напряжением  до 18 В.  Ток зарядки регулируется переменным резистором в пределах 10 - 200 мА, а  требуемое значение ЭДС аккумуляторной батареи, при которой зарядка прекращается  также устанавливается переменным резистором.  Во время протекания зарядного тока периодически мигает светодиод "Заряд".   Выходной транзистор необходимо установить на небольшой радиатор, площадь которого зависит от величины требуемого тока заряда и напряжения аккумуляторной батареи.  На оси переменных резисторов желательно насадить регулировочные ручки с указателями, и, с помощью мультиметра, произвести калибровку с нанесением указательных рисок на лицевой панели устройства.   Смотри остальные схемы: 



ЗАРЯДНЫЕ  УСТРОЙСТВА  ДЛЯ  РАЗЛИЧНЫХ  АККУМУЛЯТОРОВ
       Следующее зарядное устройство для малогабаритных аккумуляторов построено с использованием компаратора, который отключает зарядный ток при достижении заданного напряжения.  Заряд производится стабильным током, не зависящим от степени зарядки аккумулятора и напряжения в сети.  Схема очень проста  и имеет недостатки, суть которых описана ранее.   Схема используется при эксплуатации  достаточно качественных аккумуляторов,  у которых внутреннее сопротивление ещё низко, поэтому погрешность установки напряжения полного заряда  пока невелика.  Как и в предыдущей схеме, по окончании зарядки через аккумулятор пропускается небольшой ток, компенсирующий ток саморазряда.    Номиналы прецизионных резисторов на схеме достаточно условны - делитель с необходимым коэффициентом деления можно собрать и на других резисторах.   Также один из резисторов можно заменить подстроечным  и с помощью цифрового мультиметра установить необходимый порог отключения зарядного тока.

 

        Это  устройство имеет фиксированный ток заряда, т.к. при его изменении требуется корректировать пороговое напряжение отключения  из-за наличия внутреннего сопротивления аккумулятора,  что приводит  к большим  погрешностям в определении момента окончания зарядки.  Как и в предыдущей схеме,  при протекании зарядного тока светится светодиод "Заряд". 

СХЕМА ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА "БАРС 8А"



Зарядное для АКБ

Элементы DA1, VT1 – генератор стабильного тока. Резистором R2 устанавливается ток зарядки аккумулятора.

DA2 – компаратор.

VT3, VT4 – каскад согласования выхода компаратора с электронным ключом включения – выключения зарядки.

VS1 – собственно сам ключ.

VT5, VT6 – каскад, формирующий разрядный ток аккумулятора.

Переключателем S1 выбирается режим работы зарядного устройства:

«Ручная» - принудительно включается VS1 и блокируется автоматика. В этом режиме работает только стабилизатор тока.

«Автоматический подзаряд» - работает стабилизатор тока и схема слежения за напряжением на заряжаемой батарее. При достижении напряжения, равного 13,6…13,8В (выставляется резистором R10), батарея отключается от ЗУ. При снижении напряжения до 11,8…12,2В (гистерезис устанавливается R15) вновь включается ЗУ.

«Контрольно – тренировочный цикл» - к стабилизатору тока и схеме слежения за напряжением прибавляется разрядная схема. Данный режим предназначен для полного цикла тренировки аккумуляторной батареи путем глубокого разряда до 10,8В и последующего заряда стабильным током до напряжения 13,6…13,8В.




Транзисторы VT1 и VT6 установлены на одном теплоотводе площадью не менее 200 см2 .

Тиристор VS1 установлен на небольшом теплоотводе.

Настраивать ЗУ необходимо при подключенной аккумуляторной батарее.


Устройство не критично к применяемым ОУ и транзисторам, за исключением того, что транзистор VT1 должен быть с высоким коэффициентом усиления и опорные стабилитроны VD2, VD4 должны быть термостабильные.
При разработке данного ЗУ особое внимание уделялось простоте конструкции и применению малой номенклатуры радиоэлементов (однотипные ОУ, транзисторы, много резисторов с одинаковыми номиналами).
Дата разработки 1995 год.

Восстановление и зарядка аккумулятора

В результате неправильной эксплуатации автомобильных аккумуляторов пластины их могут сульфатироваться, и он выходит из строя.

Известен способ восстановления таких батарей при заряде их "ассимметричным" током. При этом соотношение зарядного и разрядного тока выбрано 10:1 (оптимальный режим). Этот режим позволяет не только восстанавливать засульфатированные батареи аккумуляторов, но и проводить профилактическую обработку исправных.

Рис. 4.2. Электрическая схема зарядного устройства

На рис. 4.2 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.

В схеме применяется транзистор с большим коэффициентом усиления (1000...18000), который можно заменить на КТ825 при изменении полярности включения диодов и стабилитрона, так как он другой проводимости (см. рис. 4.3). Последняя буква в обозначении транзистора может быть любой.

Рис.4.3


Для защиты схемы от случайного короткого замыкания на выходе установлен предохранитель FU2.

Резисторы применены такие R1 типа С2-23, R2 — ППБЕ-15, R3 — С5-16MB, R4 — ПЭВ-15, номинал R2 может быть от 3,3 до 15 кОм. Стабилитрон VD3 подойдет любой, с напряжением стабилизации от 7,5 до 12 В.

Приведенные схемы пускового (рис. 4.1) и зарядного устройств (рис. 4.2) можно легко объединить (при этом не потребуется изолировать корпус транзистора VT1 от корпуса конструкции), для чего на пусковом трансформаторе достаточно намотать еще одну обмотку примерно 25...30 витков проводом ПЭВ-2 диаметром 1,8...2,0 мм.

Эта обмотка используется для питания схемы зарядного устройства.



Автоматическое зарядное устройство

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. В отличие от схем, приведенных на рис. 4.2 и 4.3, 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. 4.4) 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.

Рис. 4.4. Автоматическое зарядное устройство

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. 4.5.

Рис. 4.5. Схема соединений для настройки зарядного устройства

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 десульфатирующего зарядного устройства

Схема десульфатирующего зарядного устройства предложена Самунджи и Л. Симеоновым. Зарядное устройство выполнено но схеме одпополупериодного выпрямителя на диоде VI с параметрической стабилизацией напряжения (V2) и усилителем тока (V3, V4). Сигнальная лампочка Н1 горит при включенном в сеть трансформаторе. Средний зарядный ток около 1,8 А регулируется подбором резистора R3. Разрядный ток задается резистором R1. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора равно 21 В (амплитудное значение 28 В). Напряжение на аккумуляторе при номинальном зарядном токе равно 14 В. Поэтому зарядный ток аккумулятора возникает лишь тогда, когда амплитуда выходного напряжения усилителя тока превысит напряжение аккумулятора. За время одного периода переменного напряжения формируется один импульс зарядного то-ка в течение времени Тi. Разряд аккумулятора происходит в течение времени Тз= 2Тi. Поэтому амперметр показывает среднее значение зарядного тока, равное примерно одной трети от амплитудного значения суммарного зарядного и разрядного токов.

В зарядном ycтройстве можно использовать трансформатор ТС-200 от телевизора. Вторичные обмотки с обеих катушек трансформатора снимают и проводом ПЭВ-2 1,5 мм наматывают новую обмотку, состоящую из 74 витков (по 37 витков на каждой катушке). Транзистор V4 устанавливают на радиатор с эффективной площадью поверхности около 200 см кв.

Детали:


Диоды VI типа Д242А. Д243А, Д245А. Д305, V2 один или два включенных последовательно стабилитрона Д814А, V5 типа Д226: транзисторы V3 типа КТ803А, V4 типа КТ803А или КТ808А.

При настройке зарядного устройства следует подобрать напряжение на базе транзистора V3. Это напряжение снимается с движка потенциометра (470 Ом), подключенного параллельно стабилитрону V2. В этом случае резистор R2 выбирают с сопротивлением около 500 Ом. Перемещением движка потенциометра добиваются, чтобы среднее значение зарядного тока разнялось 1,8 А.



Каталог: fr
fr -> При неисправной автоматики автомобиля ток зарядки может быть недостаточным или привести к перезаряду при повышенных значениях
fr -> Модуль заряда Li-ion аккумуляторов на микросхеме tp4056
fr -> Многофункциональное зарядное устройство Ni-Cd/Ni-mh аккумуляторов на контроллере max713
fr -> Труды института
fr -> Питание для спортсменов
fr -> Мириманова Е. В. М 63 Система минус 60, или Мое
fr -> Государственное казначейство украины
fr -> Руководство по переносу системы «Клиент-банк» на другую ЭВМ
fr -> Работа с программой Outlook Express
fr -> 1 марка Крафтера Trial of the Guildsman


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница