Стабилизатор на напрежението за зарядното. Лесно регулируемо зарядно за кола

Стабилизаторът на ток ви позволява да получавате токове в товара 1 mA до 10 A . Устройството съдържа следните основни компоненти: източник на референтно напрежение, мощен генератор на изходен ток, прецизен главен модул, както и захранващ агрегати измервателни уреди . Мощен генератор на изходен ток, който генерира ток в товара, е изграден на базата на операционен усилвател съгласно класическа схема. Контролният елемент е направен на композитни транзистори VT2 и VT3.
Източникът на референтно напрежение е повторител на напрежение, чийто изход се зарежда на серия от последователно свързани прецизни резистори R4-R12. На входа на повторителя идва постоянно налягане Uo, идващ от изхода на двустепенен параметричен стабилизатор на напрежение на референтни диоди VD1 и VD3 от серията D818E и KS515A през разделител на резистори Rl - R3. На всеки от 9-те товарни резистора R4 - R12 същото напрежение пада, равно на U0 / 9. По този начин десет референтни напрежения в диапазона от O до U0 могат да бъдат премахнати от изходите на този разделител.За да се подобри точността на задание, товарните резистори са избрани с ниско съпротивление с толеранс от 1%. Изходните сигнали на ION се формират във възела за управление на напрежението на мощния генератор на изходен ток.

Верига на източник на ток за зареждане на батерията

Прецизният главен модул е суматор, направен на високопрецизен операционен усилвател от серията K140UD14A. Той осигурява сумирането на референтните напрежения, взети от делителя R4-R12. Това ви позволява да зададете всяко напрежение от 0 до 1.111 U0 на изхода на оп-усилвателя DA2, като използвате превключвателите SA1 - SA4 в съответствие с израза:

където K1, K2, KZ, K4 -0, 1, 2, ... 9 са коефициентите, зададени съответно от ключовете SA1 - SA4. По този начин възелът за прецизна настройка ви позволява дискретно да зададете напрежението за настройка на стъпки от U0 / 9000. За висока точност на сумиране резисторите на суматора трябва да имат толеранс от 0,05 ... 0,1% и съпротивление, много по-голямо от това на ION резистори. Тази конструкция на главния възел осигурява простота и висока точност на монтажа, когато минимално количествоподробности.

В тази статия нека поговорим за друго зарядно за кола. Ще зареждаме батериите със стабилен ток. Схемата на зарядното устройство е показана на фигура 1.

Като мрежов трансформатор във веригата се използва пренавит трансформатор от тръбен телевизор TS-180, но TS-180-2 и TS-180-2V също са подходящи. За да пренавием трансформатора, първо внимателно го разглобяваме, като не забравяме да забележим кои страни е залепено ядрото, невъзможно е да объркаме позицията на U-образните части на ядрото. След това всички вторични намотки се навиват. Екраниращата намотка, ако използвате зарядното устройство само у дома, може да бъде оставена. Ако е предназначено устройството да се използва при други условия, тогава екраниращата намотка се отстранява. Отстранява се и горната изолация на първичната намотка. След това намотките се импрегнират с бакелитов лак. Разбира се, импрегнирането в производството се извършва във вакуумна камера, ако няма такива възможности, тогава ще го импрегнираме по горещ начин - в горещ лак, загрят на водна баня, хвърляме намотките и изчакваме един час, докато са импрегнирани с лак. След това оставяме излишния лак да се отцеди и поставяме бобините в газова фурна с температура около 100 ... 120 ° C. В екстремни случаи намотката на намотките може да бъде импрегнирана с парафин. След това възстановяваме изолацията на първичната намотка със същата хартия, но също така импрегнирана с лак. След това се навиваме на намотки ... сега ще броим. За намаляване на тока празен ход, и очевидно ще се увеличи, тъй като нямаме необходимия феропласт за залепване на усукани, разделени ядра, ще използваме всички завои на намотките на бобината. Така. Броят на завъртанията на първичната намотка (виж таблицата) е 375 + 58 + 375 + 58 = 866 навивки. Броят на навивките на волт е 866 навивки, разделени на 220 волта, получаваме 3,936 ≈ 4 навивки на волт.

Изчисляваме броя на завъртанията на вторичната намотка. Нека зададем напрежението на вторичната намотка на 14 волта, което ще ни даде напрежение от 14 √ 2 = 19,74 ≈ 20 волта на изхода на токоизправителя с филтърни кондензатори. Като цяло, колкото по-ниско е това напрежение, толкова по-малко безполезна мощност под формата на топлина ще бъде освободена върху транзисторите на веригата. И така, умножаваме 14 волта по 4 оборота на волт, получаваме 56 оборота на вторичната намотка. Сега нека зададем тока на вторичната намотка. Понякога трябва бързо да презаредите батерията, което означава, че трябва да увеличите тока на зареждане до границата за известно време. Познавайки общата мощност на трансформатора - 180W и напрежението на вторичната намотка, намираме максималния ток 180/14 ≈ 12.86A. Максималният колекторен ток на транзистора KT819 е 15A. Максималната мощност според справочника на този транзистор в метален корпус е 100W. Това означава, че при ток 12A и мощност 100W спадът на напрежението на транзистора не може да надвишава ... 100/12 ≈ 8,3 волта и това е при условие, че температурата на кристала на транзистора не надвишава 25˚С. Така че имате нужда от вентилатор, тъй като транзисторът ще работи на границата на възможностите си. Избираме ток, равен на 12A, при условие че във всяко рамо на токоизправителя вече ще има два диода от 10A всеки. Според формулата:

Умножаваме 0,7 по 3,46, получаваме диаметъра на жицата? 2,4 мм.

Можете да намалите тока до 10А и да използвате проводник с диаметър 2 мм. За да се улесни топлинният режим на трансформатора, вторичната намотка не може да бъде покрита с изолация, а просто покрита с допълнителен слой бакелитов лак.

Диодите KD213 са монтирани на пластинчати радиатори 100 × 100x3 mm, изработени от алуминий. Те могат да бъдат монтирани директно върху металния корпус на зарядното чрез слюдени уплътнения с помощта на термопаста. Вместо 213-x можете да използвате D214A, D215A, D242A, но KD2997 диодите с всяка буква са най-подходящи, типичната стойност на падането на напрежението напред е 0,85 V, което означава, че при заряден ток от 12 A те ще се отделят под формата на топлина 0,85 12 = 10W. Максимално поправено D.C.тези диоди е 30А и не са скъпи. Чипът LM358N може да работи с напрежения на входния сигнал, близки до нула, не съм виждал домашни аналози. Транзисторите VT1 и VT2 могат да се използват с всякакви букви. Като шунт е използвана лента от калайдиран лист. Размерите на моята лента, изрязана от консервна кутия (), са 180 × 10x0,2 mm. Със стойностите на резисторите R1,2,5, посочени в диаграмата, токът се регулира в диапазона от приблизително 3 до 8A. Колкото по-малка е стойността на резистора R2, толкова по-голям е токът на стабилизиране на устройството. Прочетете как да изчислите допълнителното съпротивление за волтметър.

Относно амперметъра. При мен една лента, изрязана по посочените по-горе размери, съвсем случайно има съпротивление 0,0125 ома. Това означава, че когато през него преминава ток от 10A, върху него ще падне U \u003d I R \u003d 10 0,0125 \u003d 0,125V \u003d 125mLV. В моя случай използваната измервателна глава е със съпротивление 1200 ома при температура 25°C.

Лирично отклонение.Много радиолюбители, старателно настройвайки шунтовете за своите амперметри, по някаква причина никога не обръщат внимание на температурната зависимост на всички елементи на веригите, които сглобяват. Можете да говорите по тази тема безкрайно, ще ви дам само малък пример. Тук активно съпротивлениерамката на моята измервателна глава при различни температури. И за какви условия трябва да се изчислява шунт?

Това означава, че токът, зададен у дома, няма да съответства на тока, зададен на амперметъра в студен гараж през зимата. Ако не ви пука за това, просто направете превключвател за 5.5A и 10 ... 12A и без устройства. И не се страхувайте да ги счупите, това е още един голям плюс зарядно устройствосъс стабилизация на тока.

И така нататък. При съпротивление на контура от 1200 ома и общ ток на отклонение на иглата на устройството от 100 μA, трябва да приложим напрежение от 1200 0,0001 \u003d 0,12V \u003d 120mV към главата, което е по-малко от спада на напрежението в шунта съпротивление при ток 10А. Затова последователно с измервателната глава сложете допълнителен резистор, за предпочитане настройващ, за да не се мъчите с избора.

Стабилизаторът е монтиран на печатна платка (виж снимка 3). Ограничих максималния заряден ток за себе си до шест ампера, така че със стабилизиращ ток от 6A и спад на напрежението на мощен транзистор от 5V, освободената мощност е 30W, а вентилаторът духа от компютъра, този радиатор загрява до температура от 60 градуса. С вентилатор това е много, необходим е по-ефективен радиатор. Приблизително определете необходимото. Моят съвет към всички вас е да инсталирате радиатори, предназначени за работа на PP устройства без охладители, нека е по-добре размерите на устройството да се увеличат, но когато този охладител спре, нищо няма да изгори.

При анализиране на изходното напрежение неговата осцилограма беше много шумна, което показва нестабилността на веригата, т.е. схемата се събуди. Трябваше да допълня веригата с кондензатор C5, което гарантираше стабилността на устройството. Да, също така, за да намаля натоварването на KT819, намалих напрежението на изхода на токоизправителя до 18V (18 / 1,41 \u003d 12,8V, т.е. напрежението на вторичната намотка на моя трансформатор е 12,8V). Изтегляне на чертеж печатна електронна платка. Довиждане. К.В.Ю.

Допълнение. Аналогов LM358 - KR1040UD1

Във всяка кола батерията се зарежда от генератор. Самият генератор извежда стабилизирано напрежение към електрическата мрежа, което не надвишава 14,2-14,4 волта. Интересното е, че за пълното зареждане на батерията трябва да се свържат 14,5 волта или повече към нейните клеми, което зависи от вида на батерията. И всяка обикновена батерия, намираща се под капака на колата, никога няма да бъде заредена на 100%. Заключение: може да се извърши пълен цикъл на зареждане, ако се използват зарядни устройства. След това ще говорим за правилното им използване.

Най-простият е зареждането със стабилизиран ток

Има клас зарядни устройства, които могат да регулират изходния ток. Използването на такова оборудване е просто, просто трябва да знаете какъв е максималният ток на зареждане за всяка батерия. Разглеждаме кутията на батерията, намираме стойността на капацитета:

Етикет за батерия BOSCH Silver

Стойността, както можете да видите, е посочена в амперчасове. Обикновено има следните числа: 55 или 60 Ah. Не забравяйте, че максималният ток на зареждане е една десета електрически капацитетразделено на час.

Пример: 60 делено на 10 и получаваме 6. Това означава, че батерия с капацитет 60 Ah не може да се зарежда с ток над 6 ампера.

Пълният цикъл на зареждане, извършен с максимално допустимия ток, е 10 часа. Това следва от теорията. На практика обаче нещата са по-сложни:

Когато зарядът достигне 75% от капацитета, токът намалява наполовина. При оловно-киселинните батерии при това ниво на заряд на клемите ще има следното напрежение - точно 14,4 V;
Зареждане необслужваема батерия, намалете тока с още 2 пъти, веднага щом напрежението на клемите достигне 15 волта (85-90% заряд);
Трябва да се помни, че действителната стойност на капацитета зависи от температурата. При -30 гр. Целзий, пада до 50%. Така че, ако планирате да работите с батерията при ниски температури, никога не зареждайте до 100% от номиналната стойност.

От съвет с номер "1" следва заключението: след шест, максимум след седем часа зареждане е необходимо да се провери на какво е равно напрежението на клемите. Ако не знаете какво трябва да е при 75% заряд, просто намалете тока наполовина.

Батерията се счита за напълно заредена, ако напрежението на нейните клеми не се променя по време на зареждане. Направете измервания два пъти с интервал от 1 час. Това ще е достатъчно.

Използване на стабилизатори на напрежението

Стандартното зарядно ви позволява да регулирате тока и нищо повече. Съвременното оборудване обаче осигурява втори режим, в който операторът може да зададе стойността на напрежението.

Модерно зарядно с възможност за настройка на напрежението

На теория трябва да използвате режима на стабилизирано напрежение на втория етап на зареждане. Тоест, първо батерията се зарежда със стабилизиран ток и след това, след достигане на 50% от капацитета, можете да зададете фиксирано напрежение:

14,4 V - за зареждане на батерията с 70-80%;
15 V - за зареждане до 85-90% капацитет;
16 V - така че батерията се зарежда с 95-97%.

Основното е, че не можете просто да поставите 16 волта на клемите и да забравите за батерията за няколко часа. Ако определеното напрежение се приложи към разредена батерия, ще получите ток от 40-50 A. По принцип в началния етап такива стойности ще бъдат приемливи.Но различните клеми, проводници, както и вътрешните вериги на оборудването няма да издържат на значително количество ток.

Всяко зарядно устройство, способно да стабилизира напрежението, има вградена защита. Ще работи веднага щом властта заряден токнадвишава 30 ампера. Внимавайте, не зареждайте напълно „мъртва“ батерия с напрежение 16 или дори 15 волта!

Докато батерията се зарежда, ако се използва постоянно напрежение, токът ще намалее. Ето защо на последния етап се препоръчва зареждане със стабилизирано напрежение. Батерията се счита за заредена, когато е изпълнено едно условие: силата на тока е достигнала минимума и не се е променила в продължение на един час.

Работа на батерии през зимата

Съветът, актуален за зимата, звучи просто: не оставяйте изтощен акумулатор при минусови температури. Колкото зарядът е по-близо до 0%, толкова по-ниска е концентрацията на киселина в електролита. Добре, вода с температура 0 Gy. има тенденция да замръзва.

Точката на замръзване винаги зависи от плътността

Ако има съмнение, че вътре в батерията се е образувал лед, първо се извършва загряване. И тогава, когато ледът се разтопи, батерията може да се зареди.

Има следната препоръка: ако двигателят не стартира на студено, но батерията все още не е разредена, просто трябва да включите фаровете и да изчакате 5 минути.В резултат на това ледът ще се стопи, двигателят ще стартира , след което генераторът ще започне да работи. В някои случаи може наистина да работи. Но е по-добре да затоплите батерията на закрито.

Не зареждайте батерията, ако не сте сигурни, че ледът вътре в "консервите" липсва напълно. Нарушаването на това правило може да причини повреда на контактните пластини. В резултат на това номиналният капацитет ще намалее и то значително.

Като изключите батерията от зарядното, можете да проверите до каква степен е заредена в момента:

Ако напрежението при липса на товар е 12,65 V, тогава зарядът на батерията е 99-100%;
Напрежение от 12,1 V съответства на 50 процента заряд;
11,7 V - пълно разреждане;
Ако напрежението не надвишава 11 волта, батерията трябва да се смени.

Можете да заредите батерията, без да я изваждате от автомобила. След това е наложително да изключите отрицателния терминал и едва след това да свържете „крокодилите“ на стабилизатора:

Как да изключите отрицателната клема

"Отрицателният" контакт на батерията има тенденция да се окислява. Пила, шкурка и обикновен нож ще ви помогнат тук, ако не го съжалявате.

Можете да опитате да стартирате стартера с помощта на "външна" батерия. Но тогава стандартната батерия трябва да бъде изключена. Това може да стане по посочения начин - просто откачете една клема (отрицателна).

Видео - пример

За да сглобите дори най-простия стабилизатор на напрежението за зарядно устройство, трябва да имате поне малко познания по физика. В противен случай ще бъде трудно да се разбере зависимостта физични величини, например, как с увеличаване на заряда съпротивлението на батерията се увеличава, зарядният ток пада и напрежението се повишава.

Прост стабилизатор на тока на зарядното устройство от импровизирани материали

Има огромен брой готови схеми и дизайни, които ви позволяват да зареждате автомобилна батерия. Тази статия е за преобразуване на компютърно захранване в автоматично зарядно устройство автомобилен акумулатор. Той разказва как да сглобите автоматичен стабилизатор на ток с възможност за регулиране на изходния ток.

Веригата на регулатора, използвана в нашето зарядно устройство за батерии, което се сглобява, е доста проста и се основава на операционен усилвател с отворена верига с високо усилване (op-amp).

Като такъв операционен усилвател или би било по-правилно да го наречем компаратор, се използва микросхемата LM358. Изображението показва, че има:

два входа (инвертиращ и неинвертиращ);
един изход.

Задачата на LM358 е да балансира изходните параметри чрез увеличаване или намаляване на напрежението на входовете.

Зарядно устройство или обикновен стабилизатор е устройство, което:

изглажда мрежовите вълни;
поддържа правата линия на текущата графика на същото ниво.

Как се прави? В нашия случай към един вход се прилага референтно напрежение, което се задава с помощта на ценеров диод. Вторият вход е свързан след шунта, предназначен за ролята на датчик за ток. Когато към изхода е свързана разредена батерия, токът във веригата се увеличава и съответно се получава спад на напрежението в резистора с ниско съпротивление. На чипа LM358 се появява разлика в напрежението между двата входа. Устройството се стреми да балансира тази разлика, като по този начин увеличава изходните параметри.

Разглеждайки диаграмата, виждаме, че изходът е свързан полеви транзистор, който контролира натоварването. Тъй като батерията се зарежда, напрежението започва да се покачва на клемите на устройството, следователно започва да се покачва на един от входовете на операционния усилвател. Има разлика в напрежението между входовете, която операционният усилвател се опитва да изравни чрез намаляване на напрежението на изхода, като по този начин намалява тока в главната верига.

В резултат на това батерията се зарежда до желаното напрежение, тоест стойността, зададена на клемите на зарядното устройство. Спадът на напрежението през резистора R3 става минимален или изобщо няма да съществува. При изравняване на напрежението на входовете транзисторът се затваря, като по този начин изключва товара от зарядното устройство.

Характеристика на тази схема е, че ви позволява да ограничите тока на зареждане. Това става с помощта на променлив резистор, който е свързан последователно към делителя. И като завъртите копчето на този резистор, можете да промените параметрите на един от входовете. Получената разлика отново се изравнява чрез увеличаване или намаляване на параметрите.

Няма универсални схеми. Някой се интересува от въпроса за увеличаване на тока на натоварване. Например, какво трябва да се промени във веригата за 15 A? Ще бъде необходимо да поставите променливата не 5, а 10 kOhm. Като също така направите предварително изчисление и замените съответните елементи, можете лесно да персонализирате веригата, за да отговаря на вашите нужди.

Сглобяване на устройството

Разбира се, интересно е да разгледаме готовия домашен продукт, след което да започнем да сглобяваме устройството. В онлайн магазините има много компактни платки за тази схема. Цената на частите за сглобяване на този стабилизатор на напрежение ще струва по-малко от двеста рубли. Ако закупите готов регулатор на напрежението, ще трябва да платите няколко пъти повече.

Няма да описваме всички стандартни монтажни действия, ще отбележим само основните точки. Транзисторът трябва да бъде поставен върху радиатор. Защо? Тъй като веригата е линейна и големи токоветранзисторът ще стане много горещ. От какво е направен радиатора? Може да се направи от обикновен алуминиев ъгъл и да се закрепи директно към вентилатора на захранването. И въпреки факта, че радиаторът е доста малък по размер, благодарение на интензивния въздушен поток, той ще се справи перфектно със задачата си.

Транзисторът се завинтва към радиатора чрез термична паста, в тази схема използва поле, N-канал IRFZ44 с максимален ток 49 A. Тъй като радиаторът е изолиран от основната платка и корпуса, транзисторът се завинтва директно без изолационни уплътнения.

Стабилизиращата дъска е фиксирана към същия алуминиев ъгъл чрез месингова стойка. Използва се за управление на изходния ток. променлив резисторза 5 kohm. Проводниците, за да не висят, се фиксират с пластмасови връзки.

В резултат на това трябва да се получи следната схема на свързване на този стабилизатор за зарядното устройство.

Захранването може да бъде абсолютно всичко, като компютърна единицазахранване и конвенционален трансформатор. Кабелът за свързване към контакта използва обикновен компютър.

Всичко е готово. Вече можете да използвате такъв регулируем регулатор на напрежението за зарядното устройство. Трябва да се отбележи, че схемата е проста и евтина: тя едновременно изпълнява зарядното устройство.