Бестрансформаторное зарядное устройство: особенности, элементы

Как грамотно зарядить АКБ

Применяют разные пути подзарядки:

постоянным подаваемым напряжением;
постоянным электрическим током.

Оба варианта имеют свои нюансы.

Применение напряжения с равномерной подачей уместно при показателе заряда больше 12,3 В. При подзарядке к клеммам накопителя подключают подачу энергии от 14,2 до 14,7 В. Процесс не нужно контролировать. Об его завершении свидетельствует окончание потребления тока аккумулятором до ноля.

Минусом этого способа зарядки служит возможность подачи потенциально высокого тока на начальном этапе зарядки. К плюсам можно отнести отсутствие потребности контролировать процесс.

Оптимальным вариантом является применение постоянного тока. Зарядка происходит с постоянной мощностью, равной десятой части емкости аккумулятора. Отключение выполняют при наборе батареей 14,7 В. Существенным минусом этого способа служит необходимость контроля за напряжением АКБ. Иначе ее несложно испортить.

2 схемы советского ЗУ

Многие уже могли видеть советское зарядное устройство. Оно похоже на небольшую коробку из металла, и может показаться совсем ненадежной. Но это вовсе не так. Главное отличие советского образца от современных моделей — надежность. Оборудование обладает конструктивной мощностью. В том случае, если к старому устройству подсоединить электронный контроллер, то зарядник получится оживить. Но если под рукой такого уже нет, но есть желание его собрать, необходимо изучить схему.

К особенностям их оборудования относят мощный трансформатор и выпрямитель, с помощью которых получается быстро зарядить даже сильно разряженную батарею. Многие современные аппараты не смогут повторить этот эффект.

БЕСТРАНСФОРМАТОРНОЕ ПИТАНИЕ СХЕМ

Принципиальная схема бестрансформаторного блока питания

Итак, детали для схемы. Вот так выглядят высоковольтные металлопленочные конденсаторы (те что красные), и слева от них электролитический конденсатор на 100 мкФ.

Вместо микросхемы 78l08 можно использовать такие стабилизаторы напряжения, как КР1157ЕН5А (78l08) или КР1157ЕН5А (7905).

Если отсутствует выпрямительный диод 1N4007, то его можно заменить на 1N5399 или 1N5408, которые рассчитаны на более высокий ток. Серый кружок на диоде обозначает его катод.

Стабилитрон BZV85C24 (1N4749), рассчитан на мощность 1,5 W, и на напряжение до 24 вольт, заменить его можно отечественным 2С524А.

Готовую конструкцию нужно обязательно поместить в пластиковый корпус, из-за того что включенная в сеть схема находиться под напряжением 220 вольт и прикасаться к ней ни в коем случае нельзя!

На этих фото вы можете видеть напряжение на входе, то есть напряжение в розетке, и сколько вольт мы получаем на выходе БП.

Видео работы схемы бестрансформаторного БП

Большим плюсом этой схемы можно считать очень скромные размеры готового устройства, ведь благодаря отсутствию трансформатора этот БП можно сделать маленьким, и относительно недорогая стоимость деталей для схемы.

Форум по обсуждению материала БЕСТРАНСФОРМАТОРНОЕ ПИТАНИЕ СХЕМ

Источник

Схемы регуляторов тока на микросхемах

Выше мы рассмотрели несколько схем зарядных устройств с ручной регулировкой. Основной их недостаток – отсутствие стабилизации. В процессе зарядки АКБ ток через нее уменьшается, а это значит, что придется постоянно контролировать и подстраивать этот параметр. Но построить стабилизированный источник питания ненамного сложнее. Для начала несколько схем регулятора тока для зарядного устройства со стабилизацией, которые можно использовать для построения стационарных ЗУ.

Стабилизатор

Эта схема позволяет заряжать шести- и двенадцативольтовые батареи током одной, заранее установленной стабильной величины до 10 ампер.

Стабилизатор тока для зарядного устройства

Сердцем узла является интегральный стабилизатор напряжения, включенный по схеме токовой стабилизации. Величина зарядного тока будет зависеть от номинала резистора R4, который можно рассчитать по формуле:

I = 1.2/R,

где:

I – необходимый зарядный ток в А;
R – номинал резистора R4 в Ом.

Поскольку сама по себе микросхема КР142ЕН12А маломощная, для обеспечения большей мощности используются транзисторные ключи T1 и T2, включенные параллельно. Резисторы R1 и R2 – токовыравнивающие. Они компенсируют разброс параметров транзисторов.

Резисторы R1, R2, R4 изготавливаются из отрезков обмоточного провода необходимой длины, которые для большей компактности свернуты в спираль. Транзисторы VT1 и VT2 можно установить на один общий радиатор без изолирующих прокладок. Площадь рассеяния радиатора – 300 см2. Если на место R4 установить мощный реостат сопротивлением 0.8 Ом, то легко получить регулируемый стабилизатор.

Регулятор-стабилизатор

Эта схема является регулируемым стабилизатором и в отличие от предыдущей имеет более высокий КПД, поскольку рассеиваемая мощность на токозадающем резисторе намного меньше из-за его низкого сопротивления.

Узел собран на операционном усилителе LM358 и полевом транзисторе IRFZ44. Регулировка зарядного тока производится при помощи переменного резистора R3. Резистор R5 является токозадающим.

На месте T1 может работать транзистор STP55NF06, стабилитрон 1N4734A заменим на любой маломощный с напряжением стабилизации 5.6 В. Отечественные аналоги микросхемы LM358 – КР1401УД5, КР1053УД2, КР1040УД1. Полевой транзистор устанавливаем на радиатор.

Описание и принцип работы пуско-зарядного устройства

Здесь особо сложного ничего нет. Сетевое U = 220 В подаётся через выключатель на первичную обмотку трансформатора, а на вторичной происходит уменьшение переменного напряжения. Потом оно сглаживается двухполупериодным или мостовым выпрямителем, собранным на мощных диодах. Далее пульсирующее напряжение может быть отфильтровано посредством электролитических конденсаторов. При необходимости около выхода осуществляется увеличение напряжения, что делается с помощью усилителей, в которых основными компонентами являются транзисторы, тиристоры.

Из недостатков описываемого пуско-зарядного устройства можно отметить разве что солидный вес, что обусловлено установкой мощного и, как следствие, габаритного трансформатора. Ниже – схема двухполупериодного пуско-зарядного устройства своими руками:

В этой схеме задействован лабораторный трансформатор ЛАТР. Вместо двух диодов можно использовать и диодный мост типа КЦ405. Схема пуско-зарядного устройства для автомобиля с усилителем:

Как сделать пуско-зарядное устройство своими руками, чтобы оно наверняка заработало? Нужно соблюдать параметры деталей. Мощность указанных на картинке тиристоров – не менее 80 А (если будет использоваться диодный мост, то от 160 А). Диоды на ток – 100–200 А. Транзистор – КТ361 либо КТ 3102 (можно любой другой с такими же параметрами). Мощность используемых резисторов – от 1 Вт.

Собранное своими руками зарядно-пусковое устройство подключается через зажимы-крокодилы к АКБ в соответствии с полярностью. При нормально заряженной батарее с ПЗУ энергия поступать не будет. Если же АКБ не функционирует, тиристорный переход откроется, и зарядный ток пойдёт на батарею и стартер.

Расчёт обмоток трансформатора

Сначала нужно подобрать магнитопровод, сечение которого должно быть не меньше 37 кв. см. Чтобы рассчитать количество витков в первичной обмотке, необходимо воспользоваться формулами: Т = 30/S, где S – площадь магнитопровода и N = 220*Т, то есть W1 = 220*30/37 = 178 витков. Для обмотки необходимо использовать изолированный провод сечением не менее 2 кв. мм. Формула для вторичной обмотки: W2 = 16*Т = 16*30/37 = 13 витков. Здесь понадобится шина из алюминия площадью 36 кв. мм.

Стоит заметить, что формулы не всегда могут выдавать точное число обмоток (особенно вторичной), поэтому можно применить метод подбора. Намотав первичную обмотку, накрутите несколько витков вторичной и измерьте получившееся напряжение, не обрезая шину. Таким образом нужно добиться на выходе значения 14–16 В.

Дело будет обстоять проще, если у вас имеется ЛАТР – лабораторный трансформатор. От него нужно взять сердечник. Количество витков первичной обмотки – 265–295. Используйте изолированный провод сечением 2 мм. Намотку производите в три слоя. Далее обязательно проверьте значение тока холостого хода (включите мультиметр в разрыв между сетью 220 В и одним из концов обмотки). Прибор должен показывать 210–390 мА. Если показания больше, число витков нужно увеличить, в противном случае, наоборот, уменьшить. Вторичная обмотка разделена на две секции, в каждой из которых 15–18 витков. Здесь понадобится провод сечением 10 кв. мм.

Расчёт выпрямителя

Далее рассмотрены параметры электронных компонентов (помимо указанных выше), применяемых в обеих схемах:

Диоды. Максимальный пропускаемый ток не должен быть менее 100 А. Это могут быть В200, Д141, 2Д141, 2Д151 и иные аналогичные детали. Вместо КД105 не возбраняется применять КД209 или даже Д226. Стабилитрон – Д808, 2С182 и т. п.
Тиристоры. I = 80 А и более: ТС185, Т15-80, Т15-100, Т161, Т125 и т. п. Если используется вариант выпрямления тока с диодным мостом, тиристоры будут мощнее вдвойне: Т15, Т160, Т250, Т16 и другие, аналогичные.
Транзисторы. Здесь важен коэффициент усиления h = 21э. Это КТ361 либо КТ3107 проводимостью n-p-n. Вместо КТ816 подойдёт и КТ814.
Резисторы. Желательно, чтобы их мощность была не менее 1 Вт.
Выключатель. Должен держать ток от 6 А.

Подбор сечения проводов

Подбирая выходные провода, которые будут присоединяться к аккумулятору, нужно помнить, что их диаметр не может быть меньше такого же параметра вторичной обмотки. Лучше использовать многожильный медный кабель, используемый в сварочных аппаратах, где каждый проводок имеет сечение 2,5 кв. мм. Такую же площадь должен иметь провод, посредством которого самодельный аппарат будет подключаться к сети. Не забудьте приобрести мощные зажимы-крокодилы для подключения к клеммам АКБ. Здесь тоже рекомендуется использовать изделия, применяемы при сварке («масса»).

Самодельная зарядка для АКБ

Существует много схем автомобильных зарядных устройств. Для реализации большинства подойдут детали, трансформаторы, выпаянные из старой радиоаппаратуры, блоки питания компьютеров.

Зарядка с плавной регулировкой тока

Схема немного сложнее, но все детали доступны. Прибором заряжают 12-вольтовые АКБ, емкость которых — до 120 А∙ч. Вид зарядного тока — импульсный, используется тиристор. Регулятором плавно изменяют величину зарядного тока, но одновременно предусмотрен ступенчатый переключатель. Контролируют режим при помощи стрелочного амперметра на 30 А.

Самодельный резистор R1 нужен для ограничения тока. Для его изготовления подойдет медный или нихромовый провод диаметром 0,8 мм. Нужна будет небольшая индикаторная лампа Е1, рассчитанная на 24-36 В.

Выходное напряжение на понижающем трансформаторе 16-18 В, ток — 15 А. Ищут прибор с такими характеристиками или делают своими руками из подходящего устройства мощностью 300 Вт. Оставляют только первичную обмотку, вторичную из 42 витков наматывают проводом с изоляцией, сечение 6 мм².

Для схемы нужен тиристор КУ202 с буквенным индексом В-Н. Для охлаждения используют радиатор, площадь рассеивания которого от 200 см². А также понадобится диод VD1 любого типа с характеристиками обратного напряжения 20 В, тока — 200 мА.

Настраивают устройство калибровкой амперметра, подключив в качестве контрольного заведомо исправный. Для нагрузки вместо АКБ подключают автомобильные лампочки, общая мощность которых составляет 250 Вт.

Зарядка из компьютерного блока питания

Из старого блока питания ПК с контроллером TL 494 получается зарядное устройство с хорошими характеристиками. У него регулируемое напряжение и возможность подстройки тока до 10 А.

В демонтированный из компьютера БП вносят согласно схеме некоторые изменения:

На шинах питания откусывают все провода, оставив только желтые и черные.
Проводники одного цвета соединяют между собой. Жгут из черных — это минусовый контакт ЗУ, из желтых — плюсовой.
Печатные дорожки к ножкам 1, 14, 15, 16 микросхемы перерезают.
Для регулировки напряжения устанавливают переменный резистор 10 кОм, зарядного тока — 4,4 кОм.

Собирают способом навесного монтажа, используют провода с минимальным сечением 4 мм². Устанавливают вольтметр, амперметр, подключают провода с зажимами.

Расположенный внизу схемы резистор на 0,1 Ом мощностью 10 Вт и больше делают из меди или нихрома: подбирают нужную длину провода, замеряя сопротивление. Подойдут также резисторы С5-16МВ или 2 подключенных параллельно 5WR2J. Остальные — любого типа.

ЗУ из лампового телевизора

Первой будет схема, пожалуй, самая простейшая, и справиться с ней сможет практически любой автолюбитель.

Для изготовления простейшего зарядного устройства понадобиться всего лишь две составные части – трансформатор и выпрямитель.

Главное условие, которым должно соответствовать зарядное устройство – это сила тока на выходе из прибора должна составлять 10% от емкости АКБ.

То есть, зачастую на легковых авто применяется батарея на 60 Ач, исходя из этого, на выходе из прибора сила тока должна быть на уровне 6 А. При этом напряжение 13,8-14,2 В.

Если у кого-то стоит старый ненужный ламповый советский телевизор, то лучше трансформатора, чем из него не найти.

Принципиальная схема зарядного устройства из телевизора имеет такой вид.

Зачастую на таких телевизорах устанавливался трансформатор ТС-180. Особенностью его являлось наличие двух вторичных обмоток, по 6,4 В и силой тока 4,7 А. Первичная обмотка тоже состоит из двух частей.

Вначале потребуется выполнить последовательное подключение обмоток. Удобство работ с таким трансформатором в том, что каждый из выводов обмотки имеет свое обозначение.

Для последовательного соединения вторичной обмотки нужно соединить между собой выводы 9 и 9\’.

А к выводам 10 и 10\’ – припаять два отрезка медного провода. Все провода, которые припаиваются к выводам должны иметь сечение не менее 2,5 мм. кв.

Что касается первичной обмотки, то для последовательного соединения нужно соединить между собой выводы 1 и 1\’. Провода с вилкой для подключения к сети нужно припаять к выводам 2 и 2\’. На этом с трансформатором работы завершены.

Далее нужно сделать диодный мост. Для этого потребуется 4 диода, способных работать с током в 10 А и выше. Для этих целей подойдут диодные мосты Д242 или аналоги Д246, Д245, Д243.

На схеме указано, как должно производится подключение диодов – к диодному мосту припаиваются провода, идущие от выводов 10 и 10\’, а также провода, которые будут идти к АКБ.

Не стоит забывать и о предохранителях. Один из них рекомендуется установить на «плюсовом» выводе с диодного моста. Этот предохранитель должен быть рассчитан на ток не более 10 А. Второй предохранитель (на 0,5 А) нужно установить на выводе 2 трансформатора.

Перед началом зарядки лучше проверить работоспособность устройства и проверить его выходные параметры при помощи амперметра и вольтметра.

Иногда бывает, что сила тока несколько больше, чем требуется, поэтому некоторые в цепь установить 12-вольтовую лампу накаливания с мощностью от 21 до 60 Ватт. Эта лампа «заберет» на себя излишки силы тока.

Расчет параметров

Для предотвращения пробоя деталей бестрансформаторных схем их необходимо правильно рассчитать. Для каждого устройства существует свой метод.

Транзисторный блок считают по закону Ома: U=I×R. Необходимо рассчитать сопротивления R1, R2, R3 исходя из величины, напряжения и тока, которые выдерживает каждый стабилитрон.

R=U макс/I мин.

Расчет балластного конденсатора для блоков с RC-цепочкой производится по следующей формуле C = I эфф/2*3,14*f *√(Uп²-Uв²), где:

С — емкость балласта (фарад);
Uп и Uв — питающее и выходное напряжения (вольт);
I эфф — ток нагрузки;
f — частота сигнала на входе устройства (герц).

Так как 1 фарад = 1 млн микрофарад, то формулу можно упростить:

C = 3200*I эфф/√(Uп²-Uв²).

Сопротивление R1 (кОм) примерно равняется 0,025 от величины балластного конденсатора. Его мощность не должна быть ниже 1 Вт (оптимально 2-5 Вт).

Если ручной подсчет неудобен, найдите и используйте калькулятор в режиме онлайн.

9 место — AVS Energy BT-6025: Характеристики и цена: Характеристики и цена

AVS Energy BT-6025

Модель AVS Energy BT-6025 занимает девятое место благодаря повышенной надежности, нескольким режимам работы, а также удобству эксплуатации.

Тип	зарядное устройство
Напряжение АКБ	6/12 В
Минимальная емкость АКБ	100 А·ч
Максимальный ток заряда	10 А
Напряжение питания от сети	220 В
Цена	2 095 ₽

Функционал 3.9/5

Комплектация 4.4/5

Удобство эксплуатации 4.5/5

Надежность 4.7/5

Итого: 4,4/5

AVS Energy BT-6025: Характеристики и цена: Преимущества и недостатки

+ Провода крокодилы идут в комплекте;

+ Заманчивое соотношение цены и качества;

+ Компактные размеры модели;

+ Возможность переключения между 6 и 12В АКБ;

— Нет ручки регулировки напряжения;

— Нет защиты от переплюсовки;

ЗУ из лампового телевизора

Первой будет схема, пожалуй, самая простейшая, и справиться с ней сможет практически любой автолюбитель.

Принципиальная схема зарядного устройства из телевизора имеет такой вид.

Для последовательного соединения вторичной обмотки нужно соединить между собой выводы 9 и 9\’.

Схема универсального зарядного устройства для всех типов аккумуляторов своими руками

Детали для сборки универсального зарядника указаны в таблице. При замене деталей аналогами нужно учитывать основные характеристики.

Тип	Обозначение	Кол. шт.	Номинал
Линейный регулятор	—	1	142ЕН12
Биполярный транзистор	Q1	1	МП42
Выпрямительный диод	D1	1	1N4001
Диод	BR1	1	B30C2000
Электролитический конденсатор	С1	1	2000 мкФ 25 В
Резисторы	R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7	1	12 Ом; 5,1 Ом; 2,4 Ом; 1,2 Ом; 100 Ом; 5,1 кОм; 2,1 кОм
Светодиод	D2	1	Зеленый
Светодиод	D3	1	Красный
Предохранители	F1 и F2	1	1,5 и 1,25 А
Трансформатор	Т1	1	—
Разъемы	J1, J2	1	—

Это наиболее простая схема, у которой выходное напряжение, несмотря на постоянный источник тока, меняется в зависимости от типа аккумулятора. Чтобы получить идеальную стабильность, нужно нормализовать источник питания. Для индикации используют германиевый транзистор. Предохранитель F2 и диод D1 предохраняют от неправильного включения.

Рекомендации по сборке:

При выборе конденсатора необходимо проверить соотношение 1 А: 2000 мкФ.
Зарядный ток определяется номиналами резисторов.
Микросхему можно заменить на аналогичную. В представленном устройстве использован КР142ЕН12.
Для подзарядки автомобильного кислотного аккумулятора с емкостью 0,002 Ом в цепь нужно ввести дополнительное сопротивление на 2 Ом. Это необходимо для стабилизации тока.

Самостоятельно собранное зарядное устройство подходит для зарядки источников питания всех конструкций — кислотных, литиевых, современных-герметичных и даже щелочных

Важно обратить внимание на то, чтобы резистор R1 оставался на месте, иначе возникнут проблемы с переключателем тока. Не стоит менять резисторы на низкоомные — при повышении нагрузки более 0,2 А возникает нестабильность подвижного контакта

При работе с аккумуляторами нужно учитывать их тип. Никель-кадмиевые и никель-металлогидридные нужно полностью разрядить. При повторной зарядке им нужно дать 120% заряда по номиналу. Если придерживаться рекомендованного режима, то возобновить работу можно будет через 12 часов.

Существуют и другие зарядные устройства, которые реально изготовить самостоятельно. Изменить значение тока и напряжения можно с помощью стрелочного прибора в ручном режиме. В предложенную схему входят:

диоды выпрямительного моста — КД226, 1N4007 и др., емкостью 0,5 А;
диодный мост — тип КЦ403;
транзисторы — VT1, VT2 (тип КТ805, 815 и 817) или аналог PN2222;
светодиод — АЛ307;
микросхема — DA1;
стабилизаторы напряжения регулируемые, на выбор — LM317 или КРЕН12А.

Плавная регулировка заменена дискретным переключателем, который можно установить в несколько положений — от 1,2 до 12 В. Резисторы допустимо подбирать самостоятельно. Ток контролируется стрелочным микроамперметром, к тому же его можно установить резистором – на схеме он обозначен как Р1.

Инструкция для настройки:

Сопротивление на 100 Ом с мощностью до 5 Вт подключают к клеммам J1 и J2.
Переключатель S1 устанавливают в крайнее положение.
При подборе резисторов следует учитывать, что на выходных клеммах напряжение должно быть на 20% выше, чем на входных. То есть, если 1,2 — 1,4 и т. д.

При переключении S1 подбирают следующий резистор по тому же принципу. Шкалу нужно проградуировать.

Какими бывают литиевые аккумуляторы

В зависимости от того, из какого материала изготовлен положительный электрод литиевого аккумулятора, существует их несколько разновидностей:

с катодом из кобальтата лития;
с катодом на основе литированного фосфата железа;
на основе никель-кобальт-алюминия;
на основе никель-кобальт-марганца.

У всех этих аккумуляторов имеются свои особенности, но так как для широкого потребителя эти нюансы не имеют принципиального значения, в этой статье они рассматриваться не будут.

Также все li-ion аккумуляторы производят в различных типоразмерах и форм-факторах. Они могут быть как в корпусном исполнении (например, популярные сегодня 18650) так и в ламинированном или призматическом исполнении (гель-полимерные аккумуляторы). Последние представляют собой герметично запаянные пакеты из особой пленки, в которых находятся электроды и электродная масса.

Наиболее распространенные типоразмеры li-ion аккумуляторов приведены в таблице ниже (все они имеют номинальное напряжение 3.7 вольта):

Обозначение	Типоразмер	Схожий типоразмер
XXYY0, где XX – указание диаметра в мм,YY – значение длины в мм, – отражает исполнение в виде цилиндра	10180	2/5 AAA
10220	1/2 AAA (Ø соответствует ААА, но на половину длины)
10280
10430	ААА
10440	ААА
14250	1/2 AA
14270	Ø АА, длина CR2
14430	Ø 14 мм (как у АА), но длина меньше
14500	АА
14670
15266, 15270	CR2
16340	CR123
17500	150S/300S
17670	2xCR123 (или 168S/600S)
18350
18490
18500	2xCR123 (или 150A/300P)
18650	2xCR123 (или 168A/600P)
18700
22650
25500
26500	С
26650
32650
33600	D
42120

Внутренние электрохимические процессы протекают одинаково и не зависят от форм-фактора и исполнения АКБ, поэтому все, сказанное ниже, в равной степени относится ко всем литиевым аккумуляторам.

Особенности функционирования аккумуляторов

Не все водители знают о том, что в автомобилях используются свинцово-кислотные аккумуляторы. Такие АКБ отличаются своей выносливостью, поэтому способны служить до 5 лет.

Для зарядки свинцовых АКБ используется ток, который равняется 10% от общей ёмкости аккумулятора. Это значит, что для зарядки аккумулятора, ёмкость которого составляет 55 А/ч, требуется зарядный ток в 5,5 А. Если подать очень большой ток, то это может привести к закипанию электролита, что, в свою очередь, приведёт к снижению срока службы устройства. Маленький ток зарядки не продлевает срок службы АКБ, однако он не способен негативно отражаться на целостности устройства.

При зарядке АКБ происходит протекание зарядного тока обратно рабочему. Напряжение для каждой банки не должно быть выше 2,7 В. В АКБ на 12 В установлено 6 банок, которые между собой не связаны. В зависимости от напряжения аккумулятора, отличается количество банок, а также необходимое напряжение для каждой банки. Если напряжение будет больше, то это приведёт к возникновению процесса разложения электролита и пластин, что способствует выходу из строя АКБ. Чтобы исключить возникновение процесса закипания электролита, напряжение ограничивают на 0,1 В.

Батарея считается разряженной, если при подключении вольтметра или мультиметра, приборы показывают напряжение 11,9-12,1 В. Такой аккумулятор следует немедленно подзарядить. Заряженный аккумулятор имеет напряжение на клеммах 12,5-12,7 В.

Пример напряжения на клеммах заряженного аккумулятора

Процесс заряда представляет собой восстановление израсходованной ёмкости. Зарядка аккумуляторов может выполняться двумя способами:

Постоянный ток. При этом регулируется зарядный ток, значение которого составляет 10% от ёмкости устройства. Время заряда составляет 10 часов. Напряжение заряда при этом изменяется от 13,8 В до 12,8 В за всю длительность зарядки. Недостаток такого способа заключается в том, что необходимо контролировать процесс зарядки, и вовремя отключить зарядное устройство до закипания электролита. Такой способ является щадящим для АКБ и нейтрально влияет на их срок службы. Для воплощения такого способа используются трансформаторные зарядные аппараты.
Постоянное напряжение. При этом на клеммы АКБ подаётся напряжение величиной 14,4 В, а ток изменяется от больших значений к меньшим автоматически. Причём это изменение тока зависит от такого параметра, как время. Чем дольше заряжается АКБ, тем ниже становится величина тока. Перезаряд АКБ получить не сможет, если только не забыть выключить аппарат и оставить его несколько суток. Преимущество такого способа в том, что уже через 5-7 часов аккумулятор зарядится на 90-95%. АКБ можно также оставлять без присмотра, поэтому такой способ пользуется популярностью. Однако мало кому из автовладельцев известно о том, что такой метод зарядки является «экстренным». При его использовании существенно снижается срок службы АКБ. Кроме того, чем чаще осуществлять зарядку таким способом, тем быстрее будет разряжаться устройство.

Теперь даже неопытный водитель может понять, что если нет необходимости торопиться с зарядкой АКБ, то лучше отдать предпочтение первому варианту (по току). При ускоренном восстановлении заряда снижается срок службы устройства, поэтому высока вероятность того, что уже в ближайшее время понадобится покупать новый аккумулятор. Исходя из вышесказанного, в материале будут рассматриваться варианты изготовления зарядных устройств по току и напряжению. Для изготовления можно использовать любые подручные устройства, о которых поговорим далее.

Безопасность бестрансформаторных БП

Обе электросхемы имеют свои ограничения: они лишены какой-либо изоляции и защиты от сетевого напряжения, что является серьезной проблемой для безопасности. Но благодаря незначительным изменениям, можно адаптировать обе представленные схемы для реального использования и обеспечить соблюдение минимальных стандартов безопасности. Модификации включают:

Добавление предохранителя для защиты от чрезмерного входного тока;
Добавление варистора для защиты от переходных процессов;
Резистор R2 (R3) подключен параллельно C1 (C3) для улучшения электромагнитной устойчивости;
Разделение R1 на два резистора R1 и R2 для обеспечения лучшей защиты от скачков напряжения и предотвращения электрических дуг для резистивной цепи.

Для небольших нагрузок можно снизить напряжение с 220 В переменного тока до нескольких вольт (например 5, 9, 12 или 24), используя только токоограничивающий резистор, как показано на принципиальной схеме. КПД такой схемы чрезвычайно низок (1%), поскольку большая часть энергии теряется в виде тепла через резистор R1. Этот компонент действительно должен проделать большую работу чтобы снизить напряжение с 220 В до 12 В.

В этом примере этот линейный элемент рассеивает в среднем 22 Вт. Следовательно, он должен быть рассчитан не менее чем на 50 Вт. Его мощность рассеяния можно определить по формуле:

Переходные напряжения (за одну секунду) со значениями используемых компонентов показаны на графиках.

График верхний показывает, сколько времени требуется чтобы выходное напряжение достигло 12 В. Это время зависит от постоянной времени схемы, определяемой конденсатором C1. Тут время зарядки конденсатора следующее:

C1 = 100 мкФ, T = 25 мс
C1 = 470 мкФ, T = 130 мс
C1 = 1000 мкФ, T = 290 мс
C1 = 4700 мкФ, T = 1,4 сек
C1 = 10000 мкФ, T = 3 сек

При постоянном сопротивлении нагрузки пульсации выходного напряжения зависят от емкости конденсатора С1. Чем больше емкость конденсатора, тем меньше пульсации выходного напряжения. При использовании указанных выше конденсаторов уровень пульсаций, измеренный как размах напряжения сигнала, выглядит следующим образом:

C1 = 100 мкФ, пульсации = 1,2 Vpp
C1 = 470 мкФ, пульсации = 261,7 mVpp
C1 = 1000 мкФ, пульсации = 121,5 mVpp
C1 = 4700 мкФ, пульсации = 25,3 mVpp
C1 = 10 000 мкФ, пульсации = 11,9 mVpp

Но что более важно чем пульсация, на рисунке видно что выходное напряжение от источника питания не достигает желаемого напряжения 12 В, а только около 11,3 В

Оказывается даже без нагрузки при подключении выходное напряжение всегда ниже 12 В. Это падение напряжения вызвано диодом D2. Помещенный в это место диод Шоттки мог бы уменьшить его, но не до нуля.

Схема зарядного устройства на конденсаторах

без автоматического отключения

Для тех, кто не имеет достаточного опыта по сборке электронных схем или не нуждается в автоматическом отключении ЗУ по окончании зарядки аккумулятора, предлагаю упрощенней вариант схемы устройства для зарядки кислотных автомобильных аккумуляторов. Отличительная особенность схемы в ее простоте для повторения, надежности, высоком КПД и стабильным током заряда, наличие защиты от неправильного подключения аккумулятора, автоматическое продолжение зарядки в случае пропадания питающего напряжения.

Принцип стабилизации зарядного тока остался неизменным и обеспечивается включением последовательно с сетевым трансформатором блока конденсаторов С1-С6. Для защиты от перенапряжения на входной обмотке и конденсаторах используется одна из пар нормально разомкнутых контактов реле Р1.

Когда аккумулятор не подключен, контакты реле Р1 К1.1 и К1.2 разомкнуты и даже если зарядное устройство подключено к питающей сети ток не поступает на схему. Тоже самое происходит, если подключить ошибочно аккумулятор по полярности. При правильном подключении аккумулятора ток с него поступает через диод VD8 на обмотку реле Р1, реле срабатывает и замыкаются его контакты К1.1 и К1.2. Через замкнутые контакты К1.1 сетевое напряжение поступает на зарядное устройство, а через К1.2 на аккумулятор поступает зарядный ток.

На первый взгляд кажется, что контакты реле К1.2 не нужны, но если их не будет, то при ошибочном подключении аккумулятора, ток потечет с плюсового вывода аккумулятора через минусовую клемму ЗУ, далее через диодный мост и далее непосредственно на минусовой вывод аккумулятора и диоды моста ЗУ выйдут из строя.

Предложенная простая схема для зарядки аккумуляторов легко адаптируется для зарядки аккумуляторов на напряжение 6 В или 24 В. Достаточно заменить реле Р1 на соответствующее напряжение. Для зарядки 24 вольтовых аккумуляторов необходимо обеспечить выходное напряжение с вторичной обмотки трансформатора Т1 не менее 36 В.

При желании схему простого зарядного устройства можно дополнить прибором индикации зарядного тока и напряжения, включив его как в схеме автоматического зарядного устройства.

Причины и признаки разряда АКБ

В процессе эксплуатации аккумуляторной батареи при работе двигателя идет постоянный подзаряд АКБ от генератора автомобиля. Проверить процесс заряда можно, подключив к клеммам аккумулятора мультиметр при заведенном двигателе, измеряя напряжение зарядки автомобильного аккумулятора. Заряд считается нормальным, если напряжение на клеммах составляет от 13,5 до 14,5 Вольт.

Таблица уровня заряженности АКБ.

Вопрос эксперту

Каким должно быть минимальное напряжение АКБ?

Напряжение нормально заряженного аккумулятора во время стоянки должно быть не менее 12,5 Вольта. В том случае, если напряжение менее 11,5 Вольта, двигатель авто может не запуститься во время старта.

Для полного заряда требуется проехать на авто не менее 30 километров или примерно полчаса в городском ритме движения. Причины разряда аккумуляторной батареи:

АКБ имеет значительный износ (более 5-ти лет эксплуатации);
неправильная эксплуатация аккумулятора, приводящая к сульфатации пластин;
длительная стоянка транспортного средства, особенно в холодное время года;
городской ритм движения авто с частыми остановками, когда АКБ не успевает достаточно зарядиться;
невыключенные электроприборы автомобиля во время стоянки;
повреждение электропроводки и оборудования автомобиля;
утечки по электроцепям.

Многие автовладельцы в комплекте бортового инструмента не имеют средств для измерения напряжения АКБ (вольтметр, мультиметр, пробник, сканер). В таком случае можно руководствоваться косвенными признаками разряда АКБ:

тусклое свечение лампочек на приборной панели при включении зажигания;
отсутствие вращения стартера при запуске двигателя;
громкие щелчки в районе стартера, погасание лампочек на приборной панели при запуске;
полное отсутствие реакции авто на включение зажигания.

При появлении перечисленных признаков в первую очередь необходимо проверить клеммы АКБ, при необходимости их почистить и поджать. В холодное время года можно попробовать занести на некоторое время аккумуляторную батарею в теплое помещение и его прогреть.

ЗУ своими руками.