Зарядные устройства для телефона в автомобиле, две схемы

Нестабильность правой полуплоскости

В топологиях, где выходной дроссель работает с непрерывным током через диод, — например, в повышающих, повышающе-понижающих, обратноходовых и прямо­ходовых преобразователях, — время проводимости диода добавляет задержку в цепи обратной связи. Это связано с тем, что когда нагрузка резко возрастает, то для передачи большей энергии в катушку индуктивности рабочий цикл должен быть временно увеличен. Тем не менее рабочий цикл большой длительности приводит к уменьшению времени проводящего состояния (t_OFF) диода, так что средний ток через диод во время t_OFF фактически уменьшается (рис. 9, справа). По мере того как выходной ток протекает через диод, этот ток также уменьшается. Данное условие сохраняется до тех пор, пока средний ток дросселя медленно увеличивается, а ток диода достигает заданного значения.

Рис. 9. Феномен правой полуплоскости

Это явление, когда ток через диод должен сначала уменьшиться, прежде чем он станет увеличиваться, известен как нестабильность правой полуплоскости (англ. Right Half Plane instability или RHP instability), потому что выходной ток временно находится в противофазе с рабочим циклом. Например, в простом повышающем преобразователе (рис. 10) частота временного дополнительного нуля находится в соответствии с выражением:

Рис. 10. Повышающий импульсный стабилизатор, упрощенная схема

RHP-нестабильность практически невозможно компенсировать, поскольку этот ноль изменяется еще и с током нагрузки. Решение состоит в том, чтобы выбрать параметры петли обратной связи с частотой среза существенно ниже самой низкой частоты появления RHP нулей (это имеет определенный недостаток, поскольку приводит к ухудшению времени реакции DC/DC-преобразователя на ступенчатое изменение нагрузки). Для того чтобы устранить подобную проблему в целом, необходимо использовать понижающе-повышающий преобразователь в режиме прерывистых токов (режим DCM).

Несложные ЗУ на 12 В или 6 В

Простой зарядник для аккумулятора автомобиля своими руками позволит полноценно зарядить свинцовую АКБ на 6 или 12 В.

При создании рабочей схемы потребуется выпрямитель высокой мощности (смонтированный из диодов) и понижающий трансформатор.

Подача энергии потребуют переключателей. С их помощью в схему первичной трансформаторной обмотки включаются конденсаторы гашения. С учетом кратности веса единичных переключающих элементов создается возможность изменения мощности от 1 до 15 А. Варьирование комбинаций переключения помогает выбрать оптимальную силу электрического тока.

В цепь требуется встроить мост из диодов. Пригодны диоды разные, подходящие для мощности не меньше 10 А и напряжения от 40 В.

Следует подобрать неполярные конденсаторы, пригодные для сети с напряжением выше 300 В. Они изготовлены в форме кубиков, найти их несложно в электромоторах домашних приборов.

Для создания рабочей схемы потребуется вольтметр до 30 В. И амперметр аналогичного вида с пределом измерения 30 А.

Зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов, собранные из рабочих деталей по этой несложной схеме, не требуют дополнительной настройки. Их применяют и для 6 В батарей, но с другим весом переключателей. Для измерения заряда нужен амперметр.

Анализ схем зарядных устройств

Для зарядки автомобильного аккумулятора служат зарядные устройства. Его можно купить готовое, но при желании и небольшом радиолюбительском опыте можно сделать своими руками, сэкономив при этом немалые деньги.

Схем зарядных устройств автомобильных аккумуляторов в Интернете опубликовано много, но все они имеют недостатки.

Зарядные устройства, сделанные на транзисторах, выделяют много тепла, как правило, боятся короткого замыкания и ошибочного подключения полярности аккумулятора. Схемы на тиристорах и симисторах не обеспечивают требуемой стабильность зарядного тока и издают акустический шум, не допускают ошибок подключения аккумулятора и излучают мощные радиопомехи, которые можно уменьшить, одев на сетевой провод .

Привлекательной выглядит схема изготовления зарядного устройства из блока питания компьютера. Структурные схемы компьютерных блоков питания одинаковые, но электрические разные, и для доработки требуется высокая радиотехническая квалификация.

Интерес у меня вызвала конденсаторная схема зарядного устройства, КПД высокий, тепла не выделяет, обеспечивает стабильный ток заряда вне зависимости от степени заряда аккумулятора и колебаний питающей сети, не боится коротких замыканий выхода. Но тоже имеет недостаток. Если в процессе заряда пропадет контакт с аккумулятором, то напряжение на конденсаторах возрастает в несколько раз, (конденсаторы и трансформатор образуют резонансный колебательный контур с частотой электросети), и они пробиваются. Надо было устранить только этот единственный недостаток, что мне и удалось сделать.

В результате получилась схема зарядного устройства без выше перечисленных недостатков. Более 16 лет заряжаю ним любые кислотные аккумуляторы на 12 В. Устройство работает безотказно.

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.

Регулируемый стабилизатор тока

Меня как радиолюбителя со стажем 20 лет радует ассортимент продаваемых готовых блоков и модулей. Сейчас  из готовых блоков можно собрать любое устройство за минимальное время.

Цена начинается от 35руб. за DC-DC преобразователь напряжения, драйвер подороже и отличается двумя тремя подстроечными резисторами, вместо одного.

Для более универсального использования лучше подходит регулируемый драйвер. Основное отличие, это установка переменного резистора в цепи, задающей амперы на выходе. Эти характеристики могут быть указаны в типовых схемах включения в спецификациях на микросхему, даташит, datasheet.

Слабые места таких драйверов, это нагрев дросселя и диода Шотки. В зависимости от модели ШИМ контроллера, они выдерживают то 1А до 3А без дополнительного охлаждения микросхемы. Если выше 3А, то требуется охлаждение ШИМ и мощного диода Шотки. Дроссель перематывают более толстым проводом или заменяют на подходящий.

КПД зависит от режима работы, разницы напряжения между входом и выходом. Чем выше коэффициент полезного действия, тем ниже нагрев стабилизатора.

Немного теории

Процесс заряда аккумуляторов должен проходить по определенным правилам. Причем процесс заряда зависит от вида батареи. Нарушения этих правил приводит к уменьшению емкости и срока эксплуатации. Потому параметры зарядного устройства для автомобильного аккумулятора подбираются для каждого конкретного случая. Такую возможность предоставляет сложное ЗУ с регулируемыми параметрами или купленное специально под эту батарею. Есть и более практичный вариант — сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками. Чтобы знать, какие параметры должны быть, немного теории.

Перед началом заряда надо измерить напряжение

Виды зарядных устройств для аккумуляторных батарей

Заряд аккумулятора — процесс восстановления израсходованной емкости. Для этого на клеммы аккумулятора подается напряжение, немного превышающее рабочие показатели АБ. Подаваться может:

• Постоянный ток. Время заряда — не менее 10 часов, в течении всего этого времени подается фиксированный ток, напряжение изменяется от 13,8-14,4 В в начале процесса до 12,8 В в самом конце. При таком виде заряд накапливается постепенно, держится дольше. Недостаток этого способа — необходимо контролировать процесс, вовремя отключить зарядное устройство, так как при перезаряде электролит может закипеть, что существенно снизит его рабочий ресурс.
• Постоянное напряжение. При заряде постоянным напряжением, ЗУ выдает все время напряжение 14,4 В, а ток изменяется от больших значений в первые часы заряда, до очень небольших — в последние. Потому перезаряда АБ не будет (разве что вы оставите его на несколько суток). Положительный момент этого способа — время заряда уменьшается (90-95% можно набрать за 7-8 часов) и заряжаемый аккумулятор можно оставить без присмотра. Но такой «экстренный» режим восстановления заряда плохо влияет на срок службы. При частом использовании постоянным напряжением АБ быстрее разряжается.

Графики изменения параметров ЗУ в разных режимах

В общем, если нет необходимости спешить, лучше использовать заряд постоянным током. Если надо за короткое время восстановить работоспособность аккумулятора — подавайте постоянное напряжение. Если говорить о том, какое лучше сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, ответ однозначен — подающее постоянный ток. Схемы будут простые, состоящие из доступных элементов.

Как определить нужные параметры при зарядке постоянным током

Опытным путем установлено, что заряжать автомобильные свинцовые кислотные аккумуляторы (их большинство) необходимо током, который не превышает 10% от емкости батарей. Если емкость заряжаемой АБ 55 А/ч, максимальный ток заряда будет 5,5 А; при емкости 70 А/ч — 7 А и т.д. При этом можно ставить чуть меньший ток. Заряд будет идти, но медленнее. Он будет накапливаться даже если ток заряда будет 0,1 А. Просто для восстановления емкости потребуется очень много времени.

Так как в расчетах принимают, что ток заряда составляет 10%, получаем минимальное время заряда — 10 часов. Но это — при полном разряде аккумулятора, а его допускать нельзя. Потому фактическое время заряда зависит от «глубины» разряда. Определить глубину разряда можно, замерив вольтаж на АБ до начала заряда:

• Полностью заряженная батарея (100%) имеет напряжение 12,7-12,8 В.
• Половинный разряд (около 50%) с напряжением 12 В. Вот при таком разряде или чуть ниже надо ставить АБ на зарядку.

• Почти полный или полный разряд (10-0%) — 11,8-11,7 В. До таких значений лучше не опускаться — частый полный разряд сокращает срок службы.

Чтобы рассчитать примерное время заряда АБ, надо узнать разницу между максимальным зарядом батареи (12,8 В) и текущим ее вольтажом. Умножив цифру на 10 получим время в часах. Например, напряжение на аккумуляторе перед зарядом 11,9 В. Находим разницу: 12,8 В — 11,9 В = 0,8 В. Умножив эту цифру на 10, получаем что время заряда будет около 8 часов. Это при условии, что подавать будем ток, который составляет 10% от емкости батареи.

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.

Структурная и принципиальная схема основных частей блока

Обобщенная структурная схема импульсного БП.

На входе блока питания устанавливается сетевой фильтр. Принципиально на работу самодельного или промышленного импульсного блока питания он не влияет – все будет функционировать без него. Но отказываться от схемы фильтрации нельзя – из-за крайне нелинейной формы потребляемого тока импульсные источники интенсивно «сыплют» помехами в бытовую сеть 220 вольт. По этой причине работающие от этой же сети устройства на микропроцессорах и микроконтроллерах – от электронных часов до компьютеров – будут работать со сбоями.

Схема сетевого фильтра.

Назначение входного устройства — защита от двух видов помех:

• синфазной (несимметричной) – возникает между любым проводом и землей (корпусом) БП;
• дифференциальной (симметричной) – между проводами (полюсами) питания.

Фильтр, как и весь блок питания, на входе защищен предохранителем F (плавким или самовосстанавливающимся). После предохранителя стоит варистор – резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. Пока входное напряжение в норме, сопротивление варистора велико и он не оказывает никакого действия на работу схемы. Если напряжение повышается, сопротивление варистора резко просаживается, что вызывает увеличение тока и сгорание предохранителя.

Статья по теме: Из чего состоит блок питания компьютера

Конденсаторы Cx блокируют дифференциальные помехи на входе и выходе фильтра в диапазоне до 30 МГц. На частоте 50 Гц их сопротивление велико, поэтому влияния на сетевое напряжение они не оказывают. Их емкость может быть выбрана от 10 до 330 нФ. Резистор Rd устанавливается для безопасности – через него разряжаются конденсаторы после отключения питания.

Синфазные помехи подавляет фильтр на Cy и L. Их значения для частоты среза f связаны формулой Томпсона:

f=1/(2*π*√L*C), где:

• f – частота среза в кГц (берется частота преобразования импульсника);
• L – индуктивность дросселя, мкГн;
• С – емкость Cy, мкФ.

Синфазный дроссель наматывается на ферритовом кольце. Обмотки одинаковые, мотаются на противоположных сторонах.

Конструктив синфазного дросселя.

В отличие от выходного фильтра, на расчет элементов фильтра защиты от помех номинальный ток БП не влияет, за исключением провода, которым наматывается дроссель.

После фильтра сетевое напряжение выпрямляется. В большинстве случаев используется стандартный двухполупериодный мостовой выпрямитель.

Необходимые инструменты и компоненты.

автомобильный прикуриватель где плюс где минус. Прикуриватель минус плюс

Инструменты, необходимые для создания

USB динамо зарядки:

• Паяльник, олово
• Мультиметр (необязательно)
• Тиски (необязательно)
• Стриппер (необязательно)

Необходимые компоненты для создания

универсальной USB зарядки с питанием от динамо:

• Плата Veroboard (8,22 евро)
• Разъём USB-A (необязательно, также можно использовать дополнительный USB-кабель Micro или Mini USB)
• Стабилизатор напряжения LDO (с малым падением напряжения) на 5 В LM2940 (CT) (1,31 евро)
• Кулер для стабилизатора напряжения LDO (необязательно) (0,5 евро)
• Конденсатор C1 на 2200 мкФ 16 В (0,65 евро)
• Миниатюрный дисковый танталовый конденсатор C4 на 47 мкФ (0,22 евро)
• Миниатюрный дисковый танталовый конденсатор C5 на 22 мкФ (0,5 евро)
• Мостовой выпрямитель на 1,5 A 100 В (0,5 евро)
• Термоусадочные трубки (необязательно)
• Коробка и рубашки ABS (необязательно) (1,17 евро)
• Кабельный сальник контргайки или уплотнительное кольцо (необязательно)
• Разъём для динамо-втулки

Цены невысокие из-за того, что компоненты заказывались в больших объёмах. У вас могут выйти другие цены.

Подключение mini и micro USB штекера от зарядного устройства в автомобиле

После того, как вы собрали USB устройство необходимо правильно подключить USB коннекторы. Можно взять провод с уже заводским штекером mini, micro USB, а можно купить «пустой» штекер в магазине, и припаять к нему провод. Правильное подключение различных видов USB приведено на рисунке ниже.

В моем случае необходим был штекер mini USB, который и был припаян к проводу. Вид приведен без корпуса.

Затем с помощью универсального прибора еще раз было проверено напряжение, чтобы не испортить электронные гаджеты. А затем уже был заряжен аккумулятор аудиоплеера.

В последствии зарядное устройство было установлено под панель приборов, а mini USB штекеры выведены: один на панель приборов для навигатора, второй под крышей для видеорегистратора.

Прошу прощения за вид в гараже.

Зарядка автомобильного аккумулятора в домашних условиях

Часто в водительской практике возникает ситуация, когда, поставив машину возле дома вечером, утром обнаруживается, что АКБ разряжен. Что можно сделать в такой ситуации, когда под рукой нет паяльника, никаких деталей, а завестись надо?

Обычно на аккумуляторе осталась небольшая емкость, его просто необходимо немного «подтянуть», чтобы заряда хватило для запуска двигателя. В этом случае может помочь блок питания от какой-нибудь бытовой или оргтехники, например, ноутбука.

Зарядка от блока питания ноутбука

Напряжение, которое производит блок питания ноутбука обычно 19 Вольт, ток до 10 Ампер. Этого хватает, чтобы зарядить АКБ. Но напрямую подключать блок питания к аккумулятору НЕЛЬЗЯ. Необходимо последовательно в цепь заряда включить ограничивающее сопротивление. В качестве него можно взять автомобильную электролампочку, лучше для освещения салона. Ее можно приобрести на ближайшей автозаправке.

Обычно средний контакт разъема положительный. К нему подключается лампочка. Ко второму выводу лампочки подключается + АКБ.

Отрицательная клемма подключается к отрицательному выводу блока питания. На блоке питания обычно имеется шильдочка, показывающая полярность разъема. Пары часов зарядки таким методом достаточно, чтобы запустить двигатель.

Схема простого зарядного устройства для автомобильного аккумулятора.

Рис.1

Заряд от бытовой сети

Более экстремальный метод зарядки – непосредственно от бытовой сети. Его применяют только в критической ситуации, используя максимальные меры электробезопасности. Для этого понадобится осветительная лампа (не энергосберегающая).

Можно вместо нее использовать электроплитку. Также необходимо приобрести выпрямительный диод. Такой диод можно «позаимствовать» из неисправной энергосберегающей лампы. На это время напряжение, подаваемое в квартиру, лучше обесточить. Схема представлена на рисунке.

Рис.2

Ток заряда при мощности лампы 100 Ватт будет приблизительно 0,5 А. За ночь АКБ подзарядится всего на несколько ампер-часов, но этого может хватить для запуска. Если соединить параллельно три лампы, то АКБ зарядится в три раза больше. Если вместо лампочки подключить электроплитку (на самой маленькой мощности), то время заряда существенно уменьшится, но это очень опасно. К тому же может пробиться диод, тогда возможно замыкание АКБ. Методы заряда от 220 В опасны.

Схема ЗУ Рассвет 2

Схема ЗУ Рассвет 2

Посмотрите на картинке на схему зарядного устройства Рассвет 2. Она составлена по оригинальному ЗУ. Если освоить эту схему, то самостоятельно получится создать качественную копию, ничем не отличающуюся от оригинального образца. Конструктивно устройство представляет собой отдельный блок, закрывающийся корпусом, чтобы защитить электронику от влаги и воздействия плохих погодных условий. На основание корпуса необходимо подсоединить трансформатор и тиристоры на радиаторах. Потребуется плата, что будет стабилизировать заряд тока и управлять тиристорами и клеммы.

Необходимые детали

Для сборки полноценного самодельного зарядника потребуется определенный набор элементов.

• Трансформатор (нужен с двумя обмотками).
• Выпрямитель тока на выходе с встроенного трансформатора. Заводской или самодельный, собранный из 4 диодов.
• Проводка.
• Вольтметр и, обязательно, амперметр для отслеживания процесса.
• Автоматическое зарядное устройство, своими руками собранное для пополнения запаса батареи, потребует включения в схему реостата. Дополнительное подключение маленькой лампы позволит оснастить устройство световым индикатором завершения процесса.
• Если приспособление нужно для работы с батареями разной емкости, схему надо дополнить переключателем для тока.

Заключение

Нужно помнить о том, что приемник будет присоединен к реальному, достаточно дорогому устройству–потребителю. Поэтому, перед присоединением нужно мультиметром проверить полярность на выходах приемника и наличие необходимого напряжения при работе собранной схемы – оно должно быть в пределах 4-5В.

Также нужно определиться, как подключать потребителя. Здесь два варианта – или напрямую к аккумулятору, но в этом случае не будет видно, заряжен он уже или нет при выключенном устройстве, или в штатный разъем питания. В обоих случаях обязательна проверка полярности и допустимых токов! Цена упущения – последующая функциональность мобильного устройства.

Дополнительную информацию о предмете статьи можно узнать из файла «Как сделать зарядное устройство». А также в нашей группе ВК публикуются интересные материалы, с которыми вы можете познакомиться первыми. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу.

В завершение хочу выразить благодарность источникам, откуда почерпнут материал для подготовки статьи:

www.autosecret.net

www.muzhik-v-dome.ru

www.radioskot.ru

www.cxemok.ru

www.future2day.ru

Мне нравится1Не нравится

Предыдущая
ПрактикаКак сделать зарядное устройство для аккумулятора автомобиля своими руками
Следующая
ПрактикаКак сделать датчик движения своими руками