Пример импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Многим владельцам автомобилей знакома картина, когда они, садясь за руль, обнаруживают, что заряда аккумулятора не хватает для запуска двигателя. В такой ситуации придётся подумать о зарядки автомобильной батареи. Поэтому всегда нужно иметь под рукой зарядное устройство (ЗУ) для автомобильного аккумулятора. Тогда вы сможете в такой ситуации подзарядить севший аккумулятор и завести мотор. Если у вас ещё нет зарядки, то пора заняться её выбором. В этой статье мы поговорим об импульсных зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. Рассмотрим, чем они отличаются от других ЗУ и приведём несколько примеров таких устройств со схемами.

В основном ЗУ подразделяют по их назначению на 3 большие группы:

• зарядные;
• пуско-зарядные;
• пусковые.

Зарядные устройства, как это понятно из названия, заряжают автомобильный аккумулятор. Пусковые модели используются, когда требуется запустить мотор. А модели пуско-зарядной группы умеют заряжать АКБ и пускать двигатель. Само собой, что для работы ЗУ требуется подключение к электрической сети. Причём пусковые и пуско-зарядные модели должны быть подключены к сети в момент запуска двигателя. Хотя есть и портативные зарядки, которые имеют свои аккумуляторы внутри, и осуществляют пуск двигателя за счёт их энергии. Такие портативные зарядки удобно брать с собой в дорогу.

Если у вас есть гараж с подведённым электричеством, то имеет смысл купить пуско-зарядное устройство. В этом случае при необходимости вы сможете запустить мотор при посаженной АКБ. А если ЗУ будет использоваться только для зарядки аккумулятора, то тогда берите простую модель без лишних опций.

По конструкции зарядные устройства подразделяются на импульсные и трансформаторные. В составе трансформаторных моделей есть выпрямитель (диодный мост) и понижающий трансформатор. В конструкции инверторных зарядок работает инвертор и предусмотрена защита от короткого замыкания. Модели на основе трансформатора имеют большие размеры. Обычному пользователю рекомендуется выбирать импульсные зарядки, как более современные, компактные и лёгкие. Они стоят немного больше трансформаторных.

Пример импульсного ЗУ для аккумулятора автомобиля

Далее рассмотрена схема и принцип работы импульсного ЗУ из книги «Зарядные устройства», авторы Ходасевич А. Г. и Ходасевич Т. И. Это зарядное устройство перед тем, как проводить зарядку, разряжает АКБ до напряжения 10,5 вольта. При этом используется ток величиной С/20. С – ёмкость аккумулятора. После этого напряжение на аккумуляторе повышается до 14,2─14,5 вольта с помощью зарядно-разрядного цикла. При этом соотношение величины токов заряда и разряда составляет 10 к 1. Соотношение времени заряда и разряда равно 3 к 1. Ниже можно посмотреть основные характеристики зарядного устройства:

На рисунке ниже приведена принципиальная схема импульсного ЗУ.

Режимы работы ЗУ:

• Переключатель SA3 установлен в положение «Заряд». Когда включена сетевая кнопка SA1, устройство работает, как обычная зарядка с регулируемой силой тока. Разряд при этом не выполняется;
• Переключатель SA2 установлен в положение «Десульфатация». В этом режиме происходит заряд-разряд аккумулятора. Если нажата кнопка SB1, то перед зарядом выполняется разрядка АКБ током 2,5 ампера до напряжения 10,5 вольта. После этого аккумулятор заряжается до напряжения 14,2─14,5 вольта. По окончании процесса ЗУ автоматически отключается. Если переключатель SA3 находится в положении «Многократно», этот процесс повторяется, пока не будет прерван пользователем. Используется для восстановления аккумуляторной батареи.

Как работает устройство? На сетевой фильтр С1, С2, С3, L1 подаётся напряжение 220 вольт из бытовой электросети. Роль фильтра – это задержка помех из электросети. Далее производится выравнивание напряжения на диодах VD1, VD2, VD3, VD4 и сглаживание при помощи конденсатора C5. Роль резистора R3 заключается в ограничении зарядки конденсатора C5. U1 – это оптрон, который отвечает за контроль напряжения в сети. Когда напряжения нет, производится блокировка элемента DD2.3 и отключается режим зарядки аккумуляторной батареи.

Когда подключается аккумулятор, компаратор DA1 приходит в положение «1» и открывается транзистор VT5. В таком положении загорается светодиод HL2, сигнализирующий о включении режима «Заряд». С коллектора VT5 напряжение поступает на DD1.3 (9 вывод) и DD1.4 (13 вывод). В результате происходит разблокировка низкочастотного генератора. При этом скважность импульсов регулируется резисторами R4 (разряд) и R6 (заряд). Частота импульсов определяет ёмкость конденсатора C2.

Когда идёт заряд на выходе «10» DD1.3 устанавливается значение 1, что приводит к открытию транзистора VT1 и блокировке верхнего порога компаратора DA1 на отметке 14,2 вольта. Это объясняется тем, что сравнение напряжение на АКБ с верхний порогом выполняется в режиме разряда. Так предотвращается срабатывание компаратора в тот момент, когда батарея ещё не заряжена. Преобразователь напряжения запускается через транзистор VT2 и оптрон U2 через высокий уровень DD1.3.

Когда происходит разряд, то на «10» выводе DD1.3 блокируется преобразователь и на «11» выводе DD1.3 устанавливается 1. Происходит срабатывание ключей на VT3 и VT4. В результате происходит разряд аккумулятора лампочкой HL1. Чтобы она не перегорела, лампочка рассчитана с двойным запасом по напряжению.

Когда нажимается кнопка SB1 «Пуск», то компаратор DA1 переходит в положение «0». В результате закрывается транзистор VT5 и происходит блокировка генератора на DD1 и преобразователя напряжения. На «3» выходе DD2.1, D2.2 появляется 1. Если сетевое напряжение подано, то на входах DD2.3 устанавливается 1. На выходе DD2.4 срабатывают транзисторы VT7, VT8 и загорается светодиод HL4, который показывает «Разряд». В таком режиме устанавливается разрядный ток через лампочку HL3. Напряжение лампы 12 вольт, мощность 30 ватт.

Разряд идёт до напряжения на аккумуляторе до 10,5 вольта пока не срабатывает компаратор R20, R21, DA1. После этого на выходе DA1 снова устанавливается 1 и начинается цикл заряда. Когда напряжение батареи доходит до 14,2 вольта срабатывает компаратор R11, R14, DA1. В случае, когда переключатель SA3 был установлен в положение «Однократно», светодиод HL2 потухнет и устройство прервёт заряд. Если SA3 был установлен в «Многократно», то будет запущен новый цикл и начнётся разряд.

Конденсаторы C6, C7 защищают цепь от помех и задерживают срабатывание компараторов при переходе из одного режима в другой. Стабилизатор DA3 защищает микросхемы при кратковременном исчезновении контакта на выводах АКБ, поскольку в режиме холостого хода напряжение на выходе преобразователя подскакивает до 25 вольт.

Разработчики устройства говорят, что может потребоваться начальная регулировка пороговых компараторов. Чтобы это выполнить, делается отключение лампочек HL1, HL3 для снижения нагрузки. Затем к регулируемому блок питания подключаются клеммы X1 и X2. Напряжение блока питания выставляется 10,5 вольта и регулировкой резистора R21 добиваются того, чтобы произошло включение HL2. После этого, устанавливается напряжение 14,2 вольта и резистором R11 добиваются включения HL2. После этой регулировки подключаются лампочки и готово к работе.

Теперь немного о комплектующих этого импульсного зарядного устройства. Трансформатор использован самодельный на основе дросселей телевизора УПИМЦТ, отвечающих за строчную развёртку. Трансформатор имеет следующую обмотку:

• Обмотки I и II намотаны в два провода, а III – в семь;
• В I обмотке 91 виток (провод ПЭВ-2, диаметр 0,5 миллиметра);
• II обмотка имеет 4 витка аналогичного провода;
• В III обмотке 9 витков провода ПЭВ-2 (диаметр 0,6 миллиметров).

В руководстве к ЗУ отмечается, что намотка должна быть аккуратная без перехлёстов. Ряды обмотки нужно прокладывать конденсаторной бумагой. Если не хватает провода для заполнения ряда, то витки распределяются равномерно. То же самое справедливо и в отношении вторичной обмотки. Не забудьте отметить начало и конец обмотки.

При сборке трансформатора в сердечнике устанавливается зазор 1,3 миллиметра с помощью картонных прокладок. В роли шунта выступает нихром толщиной 0,2 миллиметра и сопротивлением 0,1 Ом. Резисторы R11 и R21 являются многооборотными (тип СП5-2). Резистор R27 относится к типу СП3-4ам.

Диоды VD13 и VD14 относятся к типу КД213А(Б). Авторы схемы рекомендуют заменить их диодами Шоттки типа КД2997А и КД2999А. Диод VD12 рассчитан на ток 2─3 ампера (30 кГц) и напряжение 600─800 вольт. Оптроны U1 и U2 относятся к типу АОТ127. Напряжение изоляции у них должно быть не меньше 500 вольт.

Сообщается, что КТ315 могут быть заменены любыми КТ312 и КТ3102, рассчитанными на 30 вольт. VT3 относится к типу КТ801 А(Б). VT7 – это тип KT819 А (Б, В). Конденсаторы на схеме:

• C2 допускается заменить на электролитический;
• C1, C19, C22 – тип К78-2;
• С3, С4 – тип К15-5, напряжение не менее 600 В;
• C5 – ёмкость 220 мкФ, 400 В. Или два по 100 мкФ, 400 вольт (тип К50-32);
• Остальные конденсаторы на схеме относятся к типу K50-35.

Для того чтобы уменьшить размеры и массу ЗУ, авторы схемы предлагают реализовать схему охлаждения с небольшим вентилятором М1. Схема приведена ниже.

Вентилятор будет обдувать греющиеся детали. Также можно установить небольшие радиаторы для деталей VD13 и VD14. Предлагается сделать их дюралюминия габаритами 5 на 80 на 65 миллиметров. Для VT1 разработчики схемы предлагают сделать дюралюминиевый радиатор 22 на 15 на 30 миллиметров с рёбрами.

В качестве возможной доработки также предлагается индикатор тока PA1. Это амперметр с лимитом измерений 10 ─ 0 ─ 10 ампер. То есть, зарядный и разрядный ток. Авторы предлагают использовать прибор М4761, который ранее использовался в магнитофонах. Стрелку на нём предлагается сместить в середину шкалы, чтобы был виден ток заряда и разряда.

А также можно использовать индикатор, показывающий ток на светодиодах с интервалом 0,5 ампера. Схема этого устройства показана ниже.

Преобразователь полярности и усилитель амплитуды сделаны на основе DA1 и DA2. Индикатор собран на базе DA3. Отмечается, что для этого индикатора нужно сделать дополнительный преобразователь питания на базе DA1 и DA2 (напряжение от – 15 до + 15 вольт).

В интернете и книгах можно найти большое число схем импульсных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора. Но охватить их в рамках одной статьи невозможно.

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на материал в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.

Самодельные зарядные устройства всегда были и будут востребованы, так как число автолюбителей растет, а промышленные аппараты дороги и не всегда удовлетворяют потребности пользователей. В связи с такой тенденцией, в этой статье будет рассматриваться вариант зарядного устройства на ток до 50 А и мощностью – 600 Вт. Выходную мощность при желании можно увеличить, сделав небольшую доработку.

Нетрудно догадаться, что эта схема не с обычным понижающим трансформатором, иначе вес и размер данного устройства был бы увесистый. Как и принято, в последнее время во всем оборудовании, здесь применяется схема, в основе которой лежит широтно-импульсный модулятор. Такие схемы имеют высокий КПД и не требуют громоздких трансформаторов.

Итак, рассмотрим, как работает электронная схема.

Входное напряжение от сети проходит через фильтр, состоящий из дросселей и конденсаторов. Это необходимо для исключения импульсных помех, влияющих на работу модулятора.

Далее напряжение проходит через выпрямительный диодный мост и электролитические конденсаторы. Следует иметь в виду, что конденсаторы лучше ставить с запасом по напряжению, вольт так на 400, иначе через время они могут стрельнуть. Это основная проблема импульсников.

Вся дальнейшая схема, состоящая из мощных транзисторов IRF 740, микросхемы IR 2153 и вспомогательных элементов, образуют высокочастотный генератор импульсов. Частота генератора обычно выше 10 кГц и человеческое ухо не слышит этот звук, хотя особо чувствительный слух может слышать высокочастотное пищание.

Управляющим элементом служит именно микросхема, а выходным каскадом являются транзисторы, которые работают по принципу ключей.

Далее переменное напряжение высокой частоты, понижается трансформатором до нужного значения. Трансформатор имеет две вторичные обмотки. Первая служит для питания вентилятора обдува, а вторая собственно для зарядки аккумулятором. В схеме обдува все просто, стоит один диод, конденсатор и ограничительный резистор. Цепи зарядки имеют диодный мост и несколько соединенных параллельно конденсаторов большой емкости. Чем емкость выше, тем стабильнее и качественней выходное напряжение. Если позволяют размеры корпуса можно поставит конденсаторы на 4700 мкф и 50 В. Диодам также следует уделить особое внимание, они должны быть высокочастотные и на ток не менее 30 А.

Сопротивления 25 Ом в цепи затвора полевого транзистора, выбирают в пределах 0,5-1 Вт. Что касается термистора во входной цепи, то его сопротивление должно быть 5 Ом, а ток, на который он рассчитан? 5 А.

Силовые транзисторы необходимо установить на алюминиевые или медные радиаторы. Если пластина радиатора общая, транзисторы устанавливают через слюдяные прокладки. При использовании отдельных радиаторов для лучшего теплоотвода применяют термопасту.

В начале статьи было сказано, что можно увеличить выходной ток и мощность. Для этого вместо транзисторов указанных на схеме нужно поставить более мощные и соответственно обеспечить их большим теплоотводом. Тоже касается диодов входного и выходного моста.

Хотелось бы отметить, что многие компоненты, например, трансформатор, диоды и конденсаторы можно взять из ненужного блока питания компьютера.

При исправных деталях и правильном монтаже, устройство должно сразу же заработать. Напряжение на выходе можно замерять мультиметром. Если оно находится в пределах 15 В значит все работает. В рассмотренном варианте ЗУ нет защиты от К.З на выходе и неправильной полярности. Это нужно учитывать и быть внимательным. Во всем другом схема довольно проста и эффективна.

Преобразователь из бесперебойника своими руками: схема инвертора 12 в 220 из ИБП

Схема такого импульсного блока питания в интернете встречается довольно часто, но в некоторых из них допущены ошибки, я же в свою очередь чуть доработал схему. Задающая часть (генератор импульсов) собран на ШИМ-контроллере IR2153. Схема из себя представляет типичный полумостовой инвертор с мощностью 250 ватт.

Импульсное ЗУ для зарядки аккумуляторов схема
Мощность инвертора можно повысить до 400 ватт, если заменить электролитические конденсаторы на 470 мкФ 200 Вольт.

Силовые ключи с нагрузкой до 30 -50 ватт остаются холодными, но их нужно установить на теплоотводы, возможно будет нужда в воздушном охлаждении.

Использован готовый трансформатор от компьютерного блока питания (подойдет буквально любой). Они имеют шину 12 Вольт до 10 Ампер (зависит от мощности блока, в котором они использовались, в некоторых случаях обмотка на 20 Ампер). 10 Ампер тока вполне хватит для зарядки мощных кислотных аккумуляторов с емкостью до 200А/ч.

Диодный выпрямитель — в моем случае была использована мощная диодная сборка шоттки на 30 Ампер. Диод всего один.

ВНИМАНИЕ!
Не коротить вторичную обмотку трансформатора, это приведет к резкому повышению тока в первичной цепи, к перегреву транзисторов, в следствии чего они могут выйти из строя.

Дроссель — тоже был снят от импульсного БП, его при желании можно исключить из схемы, он тут применен в сетевом фильтре.

Предохранитель тоже не обязательно ставить. Термистор — любой (я взял от нерабочего компьютерного блока питания). Термистор сохраняет силовые транзисторы во время бросков напряжения. Половина компонентов этого блока питания можно выпаять из нерабочих компьютерных БП, в том числе и электролитические конденсаторы.

Полевые транзисторы — я ставил мощные силовые ключи серии IRF740 с напряжением 400 Вольт при токе до 10 Ампер, но можно использовать любые другие аналогичные ключи с рабочим напряжением не менее 400 Вольт с током не менее 5 Ампер.

К блоку питанию не желательно добавить дополнительные измерительные приборы, поскольку ток тут не совсем постоянный, стрелочный или электронный Вольтметр могут работать неправильно.
Готовое зарядное устройство достаточно компактное и легкое, работает полностью бесшумно и не греется при холостом ходу, обеспечивает достаточно большой выходной ток. Затраты на компоненты минимальны, но на рынке такие ЗУ стоят 50-90$.

Неплохая и интересная схема качественного зарядного устройства на основе микросхемы IR2153, самотактируемого полумостового драйвера, которая довольно часто используется в электронных балластах энергосберегающих ламп.

Схема работает от сети переменного напряжения 220 Вольт, ее выходная мощность около 250 ватт, а это около 20 Ампер при 14 Вольтах выходного напряжения, чего вполне достаточно для зарядки автомобильных аккумуляторов.

На входе имеется сетевой фильтр, и защита от бросков напряжения и перегруза блока питания. Термистор защищает ключи во время начального момента включения схемы в сеть 220 Вольт. Затем сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом.

Через ограничительное сопротивление 47 кОм напряжение проходит на микросхему генератора. Импульсы определенной частоты следуют на затворы высоковольтных ключей, которые срабатывая пропуская напряжение в сетевую обмотку трансформатора. На вторичной обмотке мы имеем требуемое для заряда аккумуляторов напряжение.

Выходное напряжение ЗУ зависит от количества витков во вторичной обмотке и рабочей частоты генератора. Но частоту не следует поднимать выше 80кГц, оптимально 50-60кГц.

Высоковольтные ключи IRF740 или IRF840. Меняя емкость конденсаторов во входной цепи можно увеличить или уменьшить выходную мощность зарядного устройства, при необходимости можно достичь 600 ваттной мощности. Но нужны конденсаторы 680 мкФ и мощный диодного мост.

Трансформатор можно взять готовый из компьютерного блока питания. А можно и его сделать самому. Первичная обмотка содержит 40 витков провода диаметром 0,8 мм, затем накладываем слой изоляции наматываем вторичную обмотку - где то 3,5-4 витка из довольно толстого провода или использовать многожильный провод.

После выпрямителя в схеме установлен фильтрующий конденсатор, емкость не более 2000 мкФ.

На выходе необходимо поставить импульсные диоды с током не менее 10-30А, обычные сразу сгорят.

Внимание схема ЗУ не имеет защиты от короткого замыкания и сразу выйдет из строя, если такое произойдет.

Диодный мост состоит из любых выпрямительных диодов с током не менее 2А, можно и больше и с обратным напряжением 400 Вольт, можно использовать готовый диодный мост из старого компьютерного блока питания в нем обратное напряжение 600 Вольт при токе 6 А.

Для обеспечения требуемых параметров питания микросхемы необходимо взять сопротивление 45-55 кОм с мощностью 2 ватт, если таких не можете найти, соедините последовательно несколько маломощных резисторов.

У каждого автолюбителя есть для АКБ 12 В. Все эти старые зарядки с различным успехом работают и выполняют свои функции, но есть у них общий недостаток - слишком большие габариты и вес. Это не удивительно, ведь один только силовой трансформатор на 200 ватт может весить до 5 кг. Поэтому и задумал собрать импульсное зарядное для автоаккумулятора. На просторах инета, точнее на форуме Kazus нашел схему этого ЗУ.

Схема принципиальная ЗУ - клик для увеличения размера

Собрал, работает прекрасно! Заряжал автомобильный аккумулятор, настроил зарядник на 14.8 в и на ток около 6 А, перезаряда или недозаряда нет, при достижении и напряжения на клемах аккумулятора 14.8 в, ток зарядки падает автоматически. Также заряжал гелиевый свинцовый аккумулятор от бесперебойника ПК - нормально. Замыканий на выходе данный зарядник не боится. А вот от переполюсации надо защиту делать, сам сделал на реле.

Печатная плата, даташиты на некоторые радиоэлементы и другие файлы смотрите на форуме.

В общем всем советую его сделать, так как у этого ЗУ много преимуществ: малые размеры, база радиоэлементов не дефицит, многое можно купить и в том числе готовый импульсный трансформатор. Сам его приобрёл в интернет магазине - прислали быстро и дёшево. Оговорюсь сразу, вместо диода Шоттки VD6 (термостабилизация), поставил просто сопротивление на 100 Ом, зарядное и с ним работает прекрасно! Схему собрал и испытал: Demo .