Импульсное ЗУ для автомобильного аккумулятора своими руками

Поделки своими руками для автолюбителей

Импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Импульсное зарядное устройство – помощник автомобилиста и не только. Оно заряжает аккумуляторную батарею в нескольких режимах, кроме импульсного. В режиме постоянного тока или комбинированном варианте. Такое зарядное устройство применимо для зарядки батареи с нулевым значением.

Принцип действия

Действие такого зарядного устройства основано на генерации высокой частоты, повышающей выходное напряжение, поступающее по сети. В устройстве содержится система фильтров, регулирующих величину напряжения.

Аккумулятор получает величину, необходимую для его зарядки. При полной батарее, зарядное устройство переходит в режим хранения, что способствует сохранению величины заряда.

Особенности

Предлагаемые в продаже зарядники делятся на несколько видов:

  • Ручные. Отличаются небольшой ценой. Но требуют пристального внимания в процессе зарядки.
  • Полуавтоматические. Отличаются от ручных, тем, что необходимо следить только за временем зарядки батареи.
  • Автоматические. Процесс зарядки полностью автоматизирован. Водителю нужно лишь подключить батарею к заряднику. Главное условие – соблюдение полярности.

Время зарядки зависит от степени разряженности батареи и вида зарядного устройства. Оно может быть до 20 часов.

Специальный режим зарядки

Интересно ИЗУ тем, что обладают особым режимом зарядки в экстренных ситуациях. Если аккумулятор полностью разряжен, а автомобиль необходим, то можно использовать BOOST.

Такой режим позволяет запустить аккумулятор даже в том случае, если батарея была в минусе. Этот метод можно использовать в крайних случаях, поскольку он приводит к быстрому износу батареи.

Преимущества и недостатки

ИЗУ имеют ряд преимуществ. Малые габариты позволяют взять его с собой в поездку и воспользоваться в критической ситуации. Несложное устройство, особенно у автоматов. Использовать его может даже начинающий автолюбитель.

Преимуществом, опять же, автомата является автономный процесс зарядки. Человеческое участие в нём не требуется. Наличие защитных функций. В продвинутых вариантах есть и подсказки, если действия совершаются не верно.

Как недостатки таких устройств можно отметить достаточно высокую стоимость и сложность в починке. В остальном ИЗУ интересен и привлекателен для всех категорий автомобилистов.

Виды зарядных устройств

Срок эксплуатации аккумуляторной батареи не более 6 лет. При условии качественного его обслуживания и надлежащей эксплуатации. Соблюдение правил эксплуатации особенно актуально в зимних условиях. Даже в случае нормальной работы аккумулятор требует периодической проверки и подзарядки.

Для подзарядки батареи можно использовать трансформаторные или импульсные зарядники.

Недостатком трансформаторной зарядки является большой вес. Но они отличаются надежностью.

Исходя из ситуации можно использовать зарядное устройство, когда нужно зарядить аккумулятор или проверить его работоспособность.

В экстренной ситуации можно использовать пусковое устройство для батареи. Их главное отличие — портативность. Применять их можно тогда, когда нет возможности дать аккумулятору полноценную зарядку. Пуско-зарядное включает в себя функции и зарядки, но для работы такого устройства требуется подключение к сети.

Выбирая зарядное устройство, ориентироваться необходимо прежде всего на аккумуляторную батарею. Номинал АКБ может располагаться в диапазоне от 6 вольт. Наиболее востребованный вариант 12 вольт, но есть вариант с 24 вольт.

Универсальным решением будет импульсный автомат. Такой вид зарядника самостоятельно выбирает нужный режим работы и отслеживает уровень зарядки.

В ситуации, когда есть нужда в зарядном устройстве, а его нет или оно не работает, зарядку можно изготовить самостоятельно.

Самодельные зарядки для АКБ

Для изготовления зарядника необходим паяльник и небольшие навыки и знания в области электротехники. С помощью варианта, рассчитанного на 6 и 12 В можно зарядить большинство АКБ с ёмкостью в диапазоне от 10 до 120 А/ч.

Для такого устройства понадобится выпрямитель и понижающий трансформатор Т1. Выпрямительные диоды VD2-VD5 позволяют отрегулировать ток зарядника. Для измерения нужен амперметр с диапазоном 30А.

Можно использовать и подручный материал. Например, компьютерный блок питания. Дополнительной составляющей будет ШИМ-контроллёр TL494. Таким устройством можно зарядить батарею до 10 А.

Схема зарядки для экстренных случаев

Если аккумулятор не заряжается после морозной ночи, а необходимость в автомобиле велика, помочь в ситуации могут источник постоянного напряжения и сопротивление ограничения тока.

Основной элемент — зарядное устройство ноутбука. Плюсом будет внутренний вход, а минусом внешний контур штекера. Ограничителем может выступать лампа из салона машины.

Воспользоваться можно и блоком питания компьютера. Если есть не нужный рабочий блок, то он может послужить для создания вполне надежного зарядника. Минусом такой зарядки будет её длительность.

После использования любого зарядного устройства обязательна проверка напряжения в АКБ. Для этого используется тестер.

Модели ИЗУ

Выбор ИЗУ должен основываться на характеристиках аккумулятора, который предполагается заряжать. Выбрать устройство можно из предлагаемых отечественными и зарубежными производителями.

Voin VL 156 (6-12) импульсный автомат с несколькими режимами зарядки и удобным дисплеем. Хорош наличием нескольких уровней защиты.

Master Watt. Полуавтоматическое компактное импульсное устройство. Его можно применять для зарядки любых типов аккумуляторов. Поскольку это полуавтомат, то над процессом зарядки необходим периодический контроль.

KeePower Medium. Компактный «умный» автомат. Реализована возможность определения скорости зарядки в устройстве.

Также может использовать для подзарядки любых видов аккумуляторных батарей. Отличительной чертой такого ИЗУ является функция диагностики возможных неисправностей АКБ.

Автомобильные импульсные зарядные устройства, сделанные своими руками

Среди ЗУ наибольшей популярностью благодаря доступной стоимости, простоте конструкции пользуются трансформаторные устройства. Однако своя ниша есть и у так называемых «импульсников», позволяющих заряжать батареи любых типов, причём с высоким качеством, бережно. Если раньше применение подобных зарядок требовало постоянного контроля над процессом восстановления АКБ, то современные импульсные зарядные устройства (ИЗУ) для автомобильного аккумулятора могут полностью исключить присутствие человека. Электроника всё делает сама: начиная от анализа состояния АКБ и заканчивая её зарядкой, а при необходимости – проведением десульфатации. Поэтому большинство автолюбителей вполне считают эти устройства перспективными.

  1. Что такое импульсное зарядное устройство?
  2. Принцип действия
  3. Особенности
  4. Специальный режим зарядки
  5. Преимущества и недостатки
  6. Как собрать простое импульсное ЗУ самому
  7. Схема
  8. Что нужно знать владельцу такого устройства?
  9. Как правильно заряжать
  10. Как функционирует защита?
  11. Часто допускаемые ошибки
  12. Типичные поломки ЗУ и их ремонт
  13. Самые популярные модели

Что такое импульсное зарядное устройство?

В отличие от трансформаторных собратьев импульсные зарядные устройства заряжают батарею не постоянным током какого-либо значения, а импульсами. Для их образования используется современная элементная база – громоздкие трансформаторы при этом не потребуются. Импульсная зарядка аккумулятора происходит в режиме как постоянного тока, так и постоянного напряжения, плюс комбинированный цикл. А это очень важно, например, для необслуживаемых АКБ.

Принцип действия

Если смотреть по конструкции, речь идёт об устройстве, восстанавливающем заряд автомобильной АКБ особым образом. В импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора входят:

  • небольшой импульсный трансформатор;
  • диодный выпрямитель;
  • блок стабилизации;
  • система индикации (аналоговые приборы или цифровой дисплей);
  • электронный модуль, контролирующий процесс заряжания.

Как действует ИЗУ? Электронная схема и трансформатор генерируют высокую частоту, с помощью которой входное напряжение от сети повышается. При этом активно применяются фильтры (в состав которых входят электролитические конденсаторы), задерживающие помехи и сглаживающие напряжение на выходе. Далее происходит его преобразование с одновременным понижением до требуемого значения. К аккумулятору поступает ток, величина которого контролируется дополнительными электронными блоками. По окончании процесса диодный выпрямитель блокируется, зарядка прекращается.

Особенности

Все импульсные зарядки несложны в эксплуатации и имеют свою классификацию. В магазине вы встретите ИЗУ нескольких типов:

  1. Ручные: относительно недорогие устройства, требующие постоянного контроля над процессом заряжания: то есть придётся периодически подстраивать U и I, следить за временем процесса.
  2. Полуавтоматы: здесь часть процессов происходит без участия автовладельца – ему необходимо лишь учитывать продолжительность процедуры.
  3. Автоматы: программируемые устройства, способные сначала определять состояние АКБ, потом выбирать оптимальный режим её восстановления и заряжать с последующим автоматическим отключением.

Полноценная зарядка АКБ импульсным устройством не может происходить в ударном темпе. Для 100-процентного восстановления аккумулятора потребуется от 14 до 20 часов.

Специальный режим зарядки

С помощью ИЗУ батарею можно зарядить постоянным током, напряжением либо использовать комбинированный режим, о чём будет написано далее. Но у многих импульсников существует и специальный метод восстановления АКБ, называемый BOOST. Это чрезвычайный режим, обеспечивающий подзарядку аккумулятора в течение максимум 10 минут. По окончании такого срока двигатель запустится, даже если аккумулятор был разряжен очень сильно.

Читайте также  Запресовыватель сайлентблоков своими руками

Но часто пользоваться подобным режимом нежелательно: постоянное сильное воздействие на пластины-электроды быстро приведёт к их разрушению, и батарея потеряет работоспособность окончательно через 2–3 месяца. Применять BOOST можно лишь в крайних случаях: когда нужно срочно ехать, а батарея оказалась разряженной.

Преимущества и недостатки

Чем же обусловлена популярность импульсных устройств у автолюбителей? На это есть довольно веские причины:

  1. Небольшие габариты: некоторые импульсники можно свободно поместить даже в бардачок авто. Поэтому зарядник легко взять с собой в длительную поездку при сильном морозе, чтобы после ночёвки не испытывать проблем с запуском мотора.
  2. Лёгкость в эксплуатации: разобраться с управлением прибором сможет даже человек, не искушённый в тонкостях электроники.
  3. Программное обеспечение в самых современных ИЗУ исключает присутствие человека при процессе заряжания, в крайнем случае его участие сводится к минимуму.
  4. Импульсные зарядки имеют всевозможные виды защиты от замыканий, переполюсовок и т. п.
  5. Автоматический режим работы не допускает перегрев АКБ и продлевает эксплуатационный ресурс батареи.
  6. В некоторые ИЗУ интегрирована система подсказок. При неправильном подключении или неверном выборе режима тревожный сигнал, информация на дисплее подскажут, что нужно делать, чтобы правильно зарядить АКБ.

А что можно сказать об отрицательных сторонах этого зарядного устройства? Здесь стоит выделить пару главных моментов. Первый заключается в относительно высокой стоимости аппарата. Взглянув на цену, большинство покупателей тут же переходят к полке с трансформаторными ЗУ. Поэтому импульсники чаще можно встретить в автосервисах, на станциях ТО, в частных мастерских.

Второе – наличие множества датчиков, приборов, сложной электронной схемы. Всё это очень сильно помогает в процессе работы. Но в случае поломки одного из элементов ремонт может вылиться в копеечку. Да такую, что, возможно, придётся задуматься о приобретении другого аппарата.

Как собрать простое импульсное ЗУ самому

Собрать импульсное зарядное устройство своими руками довольно сложно даже хорошо подготовленному автолюбителю. К тому же придётся подыскивать электронные компоненты, которые есть далеко не в каждом магазине. Использование деталей б/у тоже риск, так как, по сути, это «кот в мешке», их придётся проверять, для чего понадобится специальная аппаратура.

Схема

Достаточно взглянуть на приведённую ниже схему импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора, причём далеко не самую замысловатую, чтобы убедиться в его сложности:

Однако выход есть! Можно использовать работоспособный блок питания, вытащив его из отработавшего своё компьютера. Мощность извлечённого модуля должна быть не меньше 150 Вт. Но, как показывает практика, надёжнее (чтобы не тратить зря время) приобрести недорогой БП, например, с заводским обозначением S-120-12. Купить его можно в известном китайском интернет-магазине. Прелесть этого изделия не только в том, что оно нуждается в минимальной переделке, но и в том, что в нём уже имеется заводская защита от КЗ и перегрузок.

В блоке на лицевой панели уже есть подстроечное сопротивление, позволяющее регулировать напряжение в пределах 1 В. Однако для ЗУ этого явно недостаточно: требуется диапазон хотя бы 9–20 В. Чтобы переделать блок, найдите кроме подстроечного резистора обычный, обозначаемый как R1 с номиналом 5 кОм. Его нужно поменять на сопротивление в 2,7 кОм. В свою очередь «подстроечник» номиналом в 1 кОм заменяется на такой же сопротивлением 5 кОм. Теперь можно будет регулировать напряжение в требуемом диапазоне. Чтобы повысить мощность БП, поменяйте электролитические конденсаторы в 1000 мкФ (этакие «бочонки») на такие же, но рассчитанные на напряжение не 16, а 25 В (они такого же размера и точно подойдут к месту). Если есть желание, можно добавить в схему прибор, измеряющий силу тока и напряжение, как это показано на схеме импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора ниже:

Что нужно знать владельцу такого устройства?

Особенностей у самодельного аппарата, собранного по схеме импульсного зарядного устройства, приведённой выше, не так много, сам процесс несложен, контроль над ним сведён к минимуму. Электронная защита исключает выход из строя компонентов при неправильном подключении или перегрузках в сети.

Как правильно заряжать

Подключите ИЗУ к сети 220 В, переведите выключатель в рабочее положение. Когда прибор, измеряющий ток и напряжение, заработает, переведите ручку подстроечного сопротивления влево до конца: получится на выходе 9 В. Теперь подсоедините выходные провода к клеммам АКБ, соблюдая соответствие (+) и (-). Переменным резистором не спеша увеличивайте напряжение до 13,5 В (если батарея совсем села) или 14,5 В (если аккумулятор неработоспособен на 50 %). Посмотрите на амперметр: I должна составлять 10 % от ёмкости. Например, для АКБ 55 А/ч это будет 5,5 А.

По ходу процесса сила тока будет падать, плотность электролита – повышаться. Процедуру можно считать законченной, когда I = 0,1 А или менее.

Как функционирует защита?

При случайном замыкании выходных проводов ИЗУ останется работоспособным: просто он выключится. Вытащите вилку из сети, устраните причину КЗ, и блок снова готов к работе. Ещё есть защита от перегрузки: устройство срабатывает при появлении тока в 10 А. Как только возникает подобное значение, устройство автоматически отключается.

Часто допускаемые ошибки

В первую очередь это спешка. Нельзя полноценно зарядить батарею ИЗУ за 4–5 часов. Понадобится не менее 14-ти. Тем более, если процесс осуществляется при отрицательной температуре. Также рекомендуется внимательно смотреть на полюса при подключении аккумулятора: не каждое ЗУ имеет защиту «от дурака». Если у вас аккумулятор свинцово-кислотный, обслуживаемый, на период зарядки стоит выкрутить (можно наполовину) пробки банок. Оберегайте устройство от проникновения влаги, образования конденсата. Последний может осесть на корпусе при внесении ЗУ с мороза в тёплое помещение. В этом случае эксплуатацию устройства можно начинать примерно через пару часов, когда влага, осевшая на электронных компонентах, высохнет.

Типичные поломки ЗУ и их ремонт

Один из наиболее распространённых дефектов, появляющихся обычно после года-второго срока эксплуатации, – отсутствие напряжения на выходе. В лучшем случае причина заключается в сгоревшем предохранителе: его нужно просто заменить. Если же он исправен, осмотрите печатную плату: в первую очередь обратите внимание на электролитические конденсаторы – их вздутие говорит о выходе из строя.

Однако не стоит ограничиваться только их заменой: поломка конденсаторов могла по принципу цепочки привести к выходу из строя других элементов. Поэтому надо выпаять и проверить:

  • выпрямительный диодный мост;
  • конденсаторы фильтра;
  • полевые транзисторы (они стоят на алюминиевых радиаторах).

Также не забудьте проверить целостность проводов питания и работоспособность выключателя. Если под рукой нет нужного предохранителя, его временно заменит «жучок»: проволока сечением 0,11 мм соответствует току в 3 А.

Самые популярные модели

Среди наиболее популярных ИЗУ – устройства производства России, Италии, Германии, КНР, Украины и других стран. Ниже представлены аппараты из бюджетного сегмента:

  1. Voin VL 156-6(12)В. Оснащён цифровым дисплеем, благодаря которому процесс оказывается под контролем. Есть несколько режимов зарядки и электронная защита в 3 уровня. Размеры компактные, цена доступная.
  2. Elegant. Долгое время держит статическое напряжение. Реализует медленную, бережную зарядку. Все процессы отображаются на цифровом мониторе.
  3. Master Watt. Универсальный аппарат, уверенно работающий с любыми типами аккумуляторов. Так как это полуавтомат, то необходим несложный контроль. Производитель уверяет о большом сроке эксплуатации – до 25 лет.
  4. KeePower Medium. Полностью автоматическое устройство. Достаточно просто подключить аппарат к АКБ и установить требуемую программу. Батарея будет заряжаться медленно, быстро либо со средним темпом.

Как видно, импульсные зарядные устройства всё больше распространяются на рынке. Очевидно, что со временем, когда конкуренция будет более сильной, цена на изделия упадёт. А если вы не хотите ждать, можно попробовать собрать импульсное зарядное устройство своими руками. Это наверняка окажется дешевле.

Импульсное Зарядное устройство своими руками

На днях мне поступила просьба сделать для автомобильного аккумулятора компактное зарядное устройство. Заказчик отметил, что особенно важна для него именно компактность, так как намеревался эти зарядные устройства продавать. В случае если ему понравится ЗУ, он бы хотел сотрудничать и заказывать подобные не по одному, а партиями. Так как зарядки планировалось продавать, было принято решение изготавливать импульсные ЗУ с использованием компактных, а также электронных мощных трансформаторов, и оснастить их защитой.

Читайте также  Технопланктон своими руками в микроволновке

Электронные трансформаторы дорабатывались следующим образом:

• Электронный трансформатор давал напряжение на выходе 10–12 Вольт, затем после выпрямителя шло снижение. В связи с этим необходимо произвести домотку выходной обмотки трансформатора, дабы зарядное напряжение приблизилось к 14 Вольтам;
• Затем идёт добавление сетевого фильтра (по усмотрению);
• Добавить систему включения ЭТ без нагрузки на выходе (если устройство будет применяться исключительно как зарядка для аккумулятора автомобиля, то пункт можно пропустить);
• Присоединить диодный выпрямитель:
• Продумать систему по защите от перегрузов, замыканий (в том числе коротких) и переплюсовки питания;
• Добавление индикаторов заряда аккумулятора.

Описанные выше шесть пунктов могут показаться поначалу трудными операциями, но по сути никакой сложности в них нет. За основу взят электронный китайский трансформатор мощностью 80 ватт.

Полумостовой стандартный инвертор (частота примерно 30 кГц) создаётся динистором серии DB3. В наличии пара трансформаторов, понижающий как основной и трансформатор ОС.

Трансформатор ОС состоит из трёх обмоток — обмотки ОС и базовых обмоткок ключей, ключи серии MJE 13005. С целью подзарядки аккумуляторов мощностью 12 Вольт с небольшой ёмкостью, а также для использования в виде блока питания, необходимо включить их без выходной нагрузки. Работа по переделке заключается в процессе, подробно описанном ниже.
Сначала выпаивается обмотка ОС и заменяется перемычкой.

Затем на основной трансформатор обматываются двумя витками провода толщиной 0,4–0,6 мм, и подключается обмотка.

В случае, когда устройство необходимо лишь с целью зарядки аккумулятора, описанные действия можно не выполнять. Понадобится резистор с мощностью 3–10 ватт. Работая, он всегда тёплый.

После проделанных действий данный блок питания получит защитную функцию от КЗ и систему включения, работающую без нагрузки. Чтобы КЗ ключи не запирались и не перегревались, не вышли из строя, поскольку схема не будет отключаться, требуется дополнительная защита. Иначе возможен выход их при КЗ на 5–10 секунд, что вовсе ни к чему.

Защита от коротких замыканий, а также переплюсовки полярности и перегруза выполняется на другой плате. Используется силовой транзистор серии IRFZ44, в случае необходимости его можно поменять на наиболее мощный IRF3205. Это может быть и другой силовой ключ, имеющий похожие характеристики. Здесь подойдут ключи из линейки IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 и остальные с напряжением не менее 20 Ампер. Так как полевой транзистор совсем не нагревается, то теплоотвод не нужен.

Ещё один транзистор также не особо нужен. В данном случае был взят биполярный транзистор высокой мощности серии MJE13003, но можно взять и другой, выбор велик.

Ток защиты берётся с учётом сопротивления шунта. В этой ситуации защита подействует при 6 резисторов по 0,1Ом параллельно с уровнем нагрузки 6–7 Ампер. Чтобы ток начинал срабатывать примерно около 5 Ампер, необходимо вращать переменный резистор для настройки.

Так как блок питания выдаёт в принципе немаленькую мощность, величина выходного тока достигает до 6–7 Ампер, этого хватает для того, чтобы зарядить аккумулятор автомобиля. Резисторы шунта берутся мощностью 2-3 ватта, в моём случае — 5 ватт.

Далее увеличиваем напряжение блока питания на выходе с 10–12 до 14 Вольт. С этой целью необходимо продолжить вторичную обмотку дополнительными тремя витками, что увеличит напряжение на 3 Вольта. Так как витков немного, необязательно разбирать сердечник. Обмотка наматывается миллиметровым проводом по направлению заводской обмотки.
Затем необходимо последовательное подключение новой и промышленной обмотки.

Как только завершим намотку, переходим к выпрямителю. Чтобы не тратить время на поиски диодов, берём сборки ШОТТКИ из блоков питания компьютера. Для выпрямителя понадобятся 3 схожие сборки, или же параметры диодов должны быть аналогичны. Здесь необходимо непременно брать импульсные диоды (при наличии — ультрафасты) с током хотя бы 10 Ампер. Сгодятся в принципе и российские КД213.

За сборкой моста следует сборка всех блоков воедино. После этого схема подключается к сети 220 Вольт посредством последовательно соединённой лампы накаливания на 60–100 ватт, дабы избежать замыкания схемы. В случае если вы всё сделали правильно, блок тут же начнёт функционировать. Замыкаем выход, следом загорится светодиодный индикатор защиты, который должен гореть на протяжении времени, когда выходные провода находятся в режиме КЗ. Если все заработало как надо, мы действуем далее, собирая схему индикатора.

Схема скопирована с зарядника отвёртки аккумулятора. Красный индикатор есть прямой сигнал выходного напряжения на выходе БП. Зелёный индикатор указывает на процесс заряда. При таком раскладе компонентов будут происходить постепенное угасание зелёного индикатора. Напряжение аккумулятора составит 12,2–12,4 Вольт. При отключенном аккумуляторе индикатор загораться не должен.

Работа практически завершена, остаётся лишь сетевой фильтр. Фильтр содержит дроссель и два пленочных конденсатора. Один из них подключается перед дросселем, второй — после него. Сам дроссель взят готовый, от какого-то ИБП, но принципе можете намотать его сами. Мотать советую вам на кольце. Все будет две отдельных обмотки по 20 витков при толщине провода 0,5 мм. Плёночные конденсаторы 0,47 мкФ при работе с напряжением не менее 250 Вольт, советую брать на 400.

В принципе всё наше устройство сделано. Необходимо расположить детали в корпусе. В итоге имеем полноценное импульсное зарядное устройство, в случае необходимости можем даже регулятор мощности приспособить.


Практика использования показывает, что в принципе даже, если не выполнять задачу 1, то напряжение заряда составит где-то 14 Вольт. Но это в зависимости от определённого вида ЭТ. У отдельных производителей уровень выходного напряжения составляет 13 Вольт. После выпрямителя этот показатель падает на 1 Вольт. Но в паре с конденсатором напряжение составит примерно 14–15 Вольт.

Устройство пока находится в стадии разработки, но функционирует весьма неплохо. Может наблюдаться перегрев силовых транзисторов инвертора и диодного выпрямителя. Советую их укрепить на теплоотводы. В принципе могут применяться электронные трансформаторы и большей мощности, в которых будут дополняться те же системы.

Мощное импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Такой блок питания был создан после того, как сгорел мой лабораторный БП, который прослужил всего пару месяцев. Было решено из подручных средств собрать мощный сетевой ИБП, который при желании можно было использовать в качестве зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов.

За основу была взята схема полумостового инвертора на драйвере IR2153. По идее, такой инвертор можно собрать из подручного хлама, почти все основные компоненты можно снять из компьютерного блока питания.

На входе питания собран простой сетевой фильтр, пленочные конденсаторы 0,1мкФ подобраны с рабочим напряжением 400 Вольт до и после дросселя, сам дроссель выпаян из платы компьютерного блока питания. На кольце намотаны две независимые обмотки проводом 0,9мм, количество витков каждой обмотки — 10.

Термистор на входе питания защищает полевые ключи от бросков напряжения во время включения схемы.
Диодный мост — можно взять готовый или же собрать из 4-х выпрямительных диодов с обратным напряжением не менее 400 вольт и током 1,5-3 А, в моем случае использован готовый диодный мост на 600 Вольт 4А.

От емкости электролитов зависит основная мощность, электролиты легко можно найти в любом компьютерном блоке питания. Мощность инвертора с таким раскладом компонентов составляет порядка 200ватт.

Трансформатор тоже был взят готовый, от того же компового блока питания. Поскольку ИБП должен работать в качестве лабораторного БП, то диапазон выходных напряжений должен быть широким. Трансформатор от компьютерного БП позволяет получить 24 Вольт без переделок, чего вполне достаточно для штатных радиолюбительских дел. Увеличить выходное напряжение можно двумя способами — повышением рабочей частоты генератора или же перемоткой импульсного трансформатора.

Ограничительный резистор 47К брать с мощностью 2 ватт, он обеспечивает питание микросхемы, номинал резистора может отклоняться на 10% в ту или иную сторону.
В качестве диодного выпрямителя использована мощная сборка Шоттки, которая в себе содержит два мощных диода по 30А.

Читайте также  Чем отшлифовать доски своими руками

После выпрямителя напряжение сглаживается конденсатором 50Вольт 1000мкФ, чего вполне достаточно, но при желании можно увеличить емкость.

Полевые ключи обязательно должны быть высоковольтными, можно использовать ключи типа IRF740/IRF840 и другие.
Хочу также заметить, что мощность такого блока питания можно поднять до 400 ватт, при этом заменяя только электролиты, крайне не советую повышать мощность более 500 ватт.

Какой же блок питания без защиты от КЗ? Изначально думал реализовать защиту в первичной цепи схемы, но это будет уже трудно настраиваемая схема, поскольку у многих возникают проблемы связанные именно с защитой, а поскольку изначально мне захотелось собрать устройство, которое бы могли повторить радиолюбители не имеющие нужного опыта работы с ИИП, то решил отказаться от идеи, этим не портить и не усложнять основную схему.

Сама защита реализована на отдельной плате, состоит из двух транзисторов. Номиналом шунта можно грубо настроить ток срабатывания защиты, номиналом переменника, можно более точно настроить на нужный ток срабатывания.

При КЗ и перегрузке блока питания, загорится индикатор и питание отключается, блок выходит из защиты моментально, при отсутствии кз или перегруза на выходе.

Полевой транзистор практически любой, с током 20-100A, можно использовать ключи типа irfz44, irfz40, irfz24, irfz46, irfz48, irf3205 и другие.
Регулятор мощности — одна из важнейших частей блока питания. За основу взял схему ШИМ регулятора, поскольку такое управление имеет очень много плюсов.

.

ШИМ — регулятор построен на таймере 555 и мощном ключе IRFZ44, напряжение плавно можно регулировать от . до максимального выходного напряжения с трансформатора.

Данный блок справляется с любыми задачами, которые могут возникнуть в радиолюбительской практике — легкий, мощный и компактный, вольт/амперметр будет цифровым, заказан отдельно на интернет магазине, будет установлен на блок в ближайшее время.

Импульсное ЗУ для автомобильного аккумулятора

Недавно ко мне обратился человек с просьбой собрать для него компактное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Клиент попросил уделить больше внимания именно на компактность, поскольку собирался перепродавать, а если ему все устроит, то заказал бы партию таких зарядников.
Поскольку устройства для продажи, то было решено сделать импульсное зарядное устройство на базе компактного, но в то же время мощного электронного трансформатора и напичкать схему защитами.

Доработка электронного трансформатора состоит в следующем

  • 1) Выходное напряжение с электронного трансформатора 10-12 Вольт, после выпрямителя будет спад, поэтому нужно домотать выходную обмотку трансформатора, чтобы иметь зарядное напряжение в районе 14 Вольт.
  • 2) Добавить сетевой фильтр (процесс не обязательный)
  • 3) Дополнить системой включения ЭТ без выходной нагрузки (процесс не обязателен, если собираетесь использовать устройство только в качестве ЗУ для автомобильного аккумулятора)
  • 4) Приспособить диодный выпрямитель
  • 5) Реализовать систему защиты от коротких замыканий, перегрузки и переплюсовки питания
  • 6) Добавить систему индикаторов заряда аккумулятора


6 задач, с первого взгляда довольно сложная переделка, но на самом деле ничего сложного нет.
Электронный трансформатор был взят китайского образца на 80 ватт. Стандартный полумостовой инвертор, частота в районе 30кГц, задается динистором серии DB3. Имеется два трансформатора, основной понижающий и трансформатор ОС.


Трансформатор ОС содержит три обмотки – базовые обмотки ключей и обмотку ОС, ключи серии MJE 13005. Для начала реализуем функцию включения без выходной нагрузки, это позволит зарядить аккумуляторы 12 Вольт с малой емкостью или при желании использовать ЗУ в качестве блока питания.

Переделка состоит в следующем.
Для начала выпаиваем обмотку ОС и заменяем ее перемычкой. Дальше на основном трансформаторе мотаем всего два витка проводом 0,4-0,6мм и подключаем обмотку по схеме ниже. Но если собираетесь использовать устройство только для зарядки аккумуляторов, то данный процесс переделки не обязателен.

Резистор нужен с мощностью 3-10 ватт, в ходе работы он будет перегреваться (всегда теплый).
После этой переделку наш блок питания имеет функцию защиты от КЗ и систему включения без нагрузки. Но при КЗ ключи запираются и будут перегреваться до тех шпор пока не выйдут из строя, т.е схема не отключается, что приведет к выходу из строя при КЗ 5-10 секунд, нам такого не надо, поэтому сделаем отдельную защиту от КЗ.

Защита от короткого замыкания , переплюсовки полярноси и перегруза собрана на отдельной плате. Силовой транзистор использован серии IRFZ44, но при желании можно заменить на более мощный IRF3205 или на любой другой силовой ключ, который имеет близкие параметры. Можно использовать ключи из линейки IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 и другие ключи с током более 20 Ампер. В ходе работы полевой транзистор остается ледяным,. поэтому в теплоотводе не нуждается.


Второй транзистор тоже не критичен, в моем случае использован высоковольтный биполярный транзистор серии MJE13003, но выбор большой. Ток защиты подбирается исходя из сопротивления шунта – в моем случае 6 резисторов по 0,1Ом параллельно, защита срабатывает при нагрузке 6-7 Ампер. Более точно можно настроить вращением переменного резистора, таким образом я настроил ток срабатывания в районе 5 Ампер.


Мощность блока питания довольно приличная, выходной ток доходит до 6-7 Ампер, что вполне достаточно для зарядки автомобильного аккумулятора.
Резисторы шунта выбрал с мощностью 5 ватт, но можно и на 2-3 ватт.


Дальше нужно увеличить выходное напряжение блока питания от 10-12 до 14 Вольт. Для этого нужно домотать вторичную обмотку дополнительными тремя витками, это повысит напряжение на 3 Вольта. Поскольку количество витков небольшое, то можно не разбирать сердечник. Обмотка намотана миллиметровым проводом в том же направлении, что и заводская обмотка.

Дальше нужно последовательно подключить новую и промышленную обмотку. После завершения намотки приступаем к выпрямителю. Решил долго не искать диоды и взять сборки ШОТТКИ из компьютерных блоков питания. Для выпрямителя нужны 3 полностью аналогичные сборки или же параметры диодов должны быть максимально близки. Тут нужно обязательно использовать импульсные диоды (если есть, то ультрафасты) с током не менее 10 Ампер. Подойдут также и наши КД213.


После сборки мост собираем все блоки вместе и подключаем схему в сеть 220 Вольт через последовательно соединенную лампу накаливания на 60-100 ватт, чтобы в случае чего, схема не бахнула.
Если все сделано правильно, то блок начинает работать сразу, замыкайте выход, должен загореться светодиодный индикатор защиты, который будет гореть до тех пор, пока выходные провода находятся в режиме КЗ.
Если все работает как нужно, то приступаем дальше. Собираем схему индикатора.


Схема срисована из зарядника аккумуляторной отвертки. Красный индикатор свидетельствует о том, что имеется выходное напряжение на выходе БП, зеленый индикатор показывает процесс заряда. С таким раскладом компонентов, зеленый индикатор будет постепенно потухат и окончательно потухнет, когда напряжение на аккумуляторе будет 12,2-12,4 Вольт, когда аккумулятор отключен, индикатор гореть не будет.


Почти все завершили, остался только сетевой фильтр.

Фильтр состоит из дросселя и двух пленочных конденсаторов, один из них подключается перед, второй после дросселя. Сам дроссель взят готовый, от какого-то ИБП, но можно и самому намотать. Мотать лучше на кольце. Две отдельные обмотки по 20 витков проводом 0,5 мм, Пленочные конденсаторы на 0,47 мкФ с рабочим напряжением не менее 250 Вольт, лучше взять на 400.
Вот и все. Осталось только все поместить в корпус. У нас получилось полноценное импульсное зарядное устройство, при желании можно и регулятор мощности приспособить.


Практика применения показала, что даже если не выполнить пункт 1, то напряжение заряда будет в районе 14 Вольт, но это зависит от конкретного вида ЭТ, у некоторых производителей выходное напряжение 13 Вольт, после выпрямителя спад 1 Вольт, но дополнив конденсатором получается напряжение в районе 14-15 Вольт.


Устройство пока на стадии тестов, но работает вполне достойно. Силовые транзисторы инвертора и диодный выпрямитель могут чуток перегреваться, поэтому их желательно укрепить на теплоотводы.
Можно также использовать и более мощные электронные трансформаторы, дополнив те же системы.