Stabilizator napięcia do ładowarki. Prosta regulowana ładowarka samochodowa

Stabilizator prądu pozwala odbierać prądy w obciążeniu 1 mA do 10 A . Urządzenie zawiera następujące główne elementy: źródło napięcia odniesienia, potężny generator prądu wyjściowego, precyzyjna jednostka główna, jak również jednostka mocy oraz urządzenia pomiarowe . Potężny generator prądu wyjściowego generujący prąd w obciążeniu zbudowany jest na bazie wzmacniacza operacyjnego zgodnie z klasyczny schemat. Element sterujący wykonany jest na kompozytowych tranzystorach VT2 i VT3.
Źródłem napięcia odniesienia jest wtórnik napięcia, którego wyjście jest obciążone szeregiem połączonych szeregowo precyzyjnych rezystorów R4-R12. Na wejściu wzmacniacza przychodzi stałe ciśnienie Uo pochodzące z wyjścia dwustopniowego parametrycznego stabilizatora napięcia na diodach odniesienia VD1 i VD3 serii D818E i KS515A poprzez dzielnik na rezystorach Rl - R3. Na każdym z 9 rezystorów obciążających R4 - R12 spadają takie same napięcia, równe U0 / 9. W ten sposób z wyjść tego dzielnika można usunąć dziesięć napięć odniesienia w zakresie od O do U0. Przyporządkowanie, rezystory obciążające są wybierane o niskiej rezystancji z tolerancją 1%. Sygnały wyjściowe ION powstają w węźle kontroli napięcia potężnego generatora prądu wyjściowego.

Obwód źródła prądu do ładowania akumulatora

Precyzyjna jednostka główna to sumator wykonany na wysoce precyzyjnym wzmacniaczu operacyjnym serii K140UD14A. Zapewnia sumowanie napięć odniesienia pobranych z dzielnika R4-R12. Pozwala to ustawić dowolne napięcie od 0 do 1,111 U0 na wyjściu wzmacniacza operacyjnego DA2 za pomocą przełączników SA1 - SA4 zgodnie z wyrażeniem:

gdzie K1, K2, KZ, K4 -0, 1, 2, ... 9 to współczynniki ustawione odpowiednio przez przełączniki SA1 - SA4. W ten sposób węzeł precyzyjnego ustawiania umożliwia dyskretne ustawienie napięcia nastawczego w krokach U0/9000. Aby uzyskać wysoką dokładność sumowania, rezystory sumujące muszą mieć tolerancję 0,05 ... 0,1% i rezystancję znacznie większą niż ION rezystory. Taka konstrukcja węzła nadrzędnego zapewnia prostotę i wysoką dokładność instalacji, gdy minimalna ilość Detale.

W tym artykule porozmawiajmy o innej ładowarce samochodowej. Akumulatory będziemy ładować stabilnym prądem. Obwód ładowarki pokazano na rysunku 1.

Przewijany transformator z telewizora lampowego TS-180 służy jako transformator sieciowy w obwodzie, ale odpowiednie są również TS-180-2 i TS-180-2V. Aby przewinąć transformator, najpierw ostrożnie go demontujemy, nie zapominając o zauważeniu, które strony rdzeń był sklejony ze sobą, nie można pomylić położenia części rdzenia w kształcie litery U. Następnie wszystkie uzwojenia wtórne są nawijane. Uzwojenie ekranujące, jeśli używasz ładowarki tylko w domu, można pozostawić. Jeżeli urządzenie ma być użytkowane w innych warunkach, uzwojenie ekranujące jest usuwane. Usuwana jest również górna izolacja uzwojenia pierwotnego. Następnie cewki są impregnowane lakierem bakelitowym. Oczywiście impregnacja w produkcji odbywa się w komorze próżniowej, jeśli nie ma takich możliwości, to zaimpregnujemy ją na gorąco – w gorącym lakierze, podgrzanym w kąpieli wodnej, wrzucamy cewki i czekamy godzinę aż się są impregnowane lakierem. Następnie odpuszczamy nadmiar lakieru i wkładamy cewki do pieca gazowego o temperaturze ok. 100...120 °C. W skrajnych przypadkach uzwojenie cewek można zaimpregnować parafiną. Następnie przywracamy izolację uzwojenia pierwotnego tym samym papierem, ale także impregnujemy lakierem. Następnie nawijamy cewki wzdłuż ... teraz będziemy liczyć. Aby zmniejszyć prąd bezczynny ruch, a to oczywiście wzrośnie, ponieważ nie mamy niezbędnego ferroplastu do klejenia skręconych, dzielonych rdzeni, wykorzystamy wszystkie zwoje uzwojeń cewki. Więc. Liczba zwojów uzwojenia pierwotnego (patrz tabela) wynosi 375 + 58 + 375 + 58 = 866 zwojów. Liczba zwojów na wolt wynosi 866 zwojów podzielonych przez 220 woltów, otrzymujemy 3,936 ≈ 4 zwoje na wolt.

Obliczamy liczbę zwojów uzwojenia wtórnego. Ustawmy napięcie uzwojenia wtórnego na 14 woltów, co da nam napięcie 14 √ 2 = 19,74 ≈ 20 woltów na wyjściu prostownika z kondensatorami filtrującymi. Ogólnie rzecz biorąc, im niższe to napięcie, tym mniej bezużytecznej mocy w postaci ciepła zostanie uwolnione na tranzystorach obwodu. I tak mnożymy 14 woltów przez 4 zwoje na wolt, otrzymujemy 56 zwojów uzwojenia wtórnego. Teraz ustawmy prąd uzwojenia wtórnego. Czasami trzeba szybko naładować akumulator, co oznacza, że trzeba na chwilę zwiększyć prąd ładowania do limitu. Znając całkowitą moc transformatora - 180W i napięcie uzwojenia wtórnego, znajdujemy prąd maksymalny 180/14 ≈ 12,86A. Maksymalny prąd kolektora tranzystora KT819 wynosi 15A. Maksymalna moc według książki referencyjnej tego tranzystora w metalowej obudowie to 100W. Oznacza to, że przy prądzie 12A i mocy 100W spadek napięcia na tranzystorze nie może przekroczyć ... 100/12 ≈ 8,3 wolta, pod warunkiem, że temperatura kryształu tranzystora nie przekracza 25˚С. Potrzebujesz więc wentylatora, ponieważ tranzystor będzie działał na granicy swoich możliwości. Dobieramy prąd równy 12A pod warunkiem, że w każdym ramieniu prostownika będą już dwie diody po 10A każda. Zgodnie ze wzorem:

Mnożymy 0,7 przez 3,46, otrzymujemy średnicę drutu? 2,4mm.

Możesz zmniejszyć prąd do 10A i użyć drutu o średnicy 2mm. Aby ułatwić reżim termiczny transformatora, uzwojenia wtórnego nie można pokryć izolacją, ale po prostu pokryć dodatkową warstwą lakieru bakelitowego.

Diody KD213 montowane są na radiatorach płytowych 100×100x3mm wykonanych z aluminium. Można je montować bezpośrednio na metalowej obudowie ładowarki za pomocą uszczelek mikowych za pomocą pasty termicznej. Zamiast 213-x można zastosować D214A, D215A, D242A, ale najlepiej nadają się diody KD2997 z dowolną literą, których typowa wartość spadku napięcia w kierunku przewodzenia wynosi 0,85V, co oznacza, że przy prądzie ładowania 12A będą być uwalniane w postaci ciepła 0,85 12 = 10W. Maks. rektyfikowane Waszyngton te diody to 30A i nie są drogie. Układ LM358N może pracować z napięciami sygnału wejściowego bliskimi zeru, analogów domowych nie widziałem. Tranzystory VT1 i VT2 mogą być używane z dowolnymi literami. Jako bocznik zastosowano pasek blachy ocynowanej. Wymiary mojej listwy wyciętej z puszki () to 180×10x0,2mm. Przy wartościach rezystorów R1,2,5 wskazanych na schemacie prąd jest regulowany w zakresie od około 3 do 8A. Im mniejsza wartość rezystora R2, tym większy prąd stabilizacji urządzenia. Przeczytaj, jak obliczyć dodatkowy opór dla woltomierza.

O amperomierzu. U mnie listwa przecięta według wymiarów wskazanych powyżej, całkiem przypadkiem ma rezystancję 0,0125 oma. Oznacza to, że gdy przepływa przez niego prąd 10 A, spadnie na niego U \u003d I R \u003d 10 0,0125 \u003d 0,125 V \u003d 125 mlLV. W moim przypadku zastosowana głowica pomiarowa ma rezystancję 1200 omów w temperaturze 25°C.

Dygresja liryczna. Wielu radioamatorów, dokładnie dopasowując boczniki do swoich amperomierzy, z jakiegoś powodu nigdy nie zwraca uwagi na zależność temperaturową wszystkich elementów montowanych obwodów. Możesz rozmawiać na ten temat w nieskończoność, podam tylko mały przykład. Tutaj aktywny opór rama mojej głowicy pomiarowej w różne temperatury. A dla jakich warunków należy obliczyć bocznik?

Oznacza to, że prąd ustawiony w domu nie będzie pasował do prądu ustawionego na amperomierzu w zimnym garażu zimą. Jeśli ci to nie zależy, po prostu zrób przełącznik na 5,5 A i 10 ... 12 A i bez urządzeń. I nie bój się ich złamać, to kolejny duży plus ładowarka z bieżącą stabilizacją.

I tak dalej. Przy rezystancji pętli 1200 omów i całkowitym prądzie odchylania igły urządzenia 100 μA musimy przyłożyć do głowicy napięcie 1200 0,0001 \u003d 0,12 V \u003d 120 mV, które jest mniejsze niż spadek napięcia na boczniku rezystancja przy prądzie 10A. Dlatego szeregowo z głowicą pomiarową należy umieścić dodatkowy rezystor, najlepiej rezystor dostrajający, aby nie cierpieć przy wyborze.

Stabilizator montowany jest na płytce drukowanej (patrz zdjęcie 3). Ograniczyłem dla siebie maksymalny prąd ładowania do 6 amperów, więc przy prądzie stabilizacji 6A i spadku napięcia na potężnym tranzystorze 5V moc uwalniana to 30W, a wentylator wieje od komputera, ten radiator grzeje się do temperatura 60 stopni. Z wentylatorem to dużo, potrzebny jest bardziej wydajny radiator. W przybliżeniu określ wymagane. Radzę wam wszystkim montować grzejniki przeznaczone do pracy urządzeń PP bez chłodnic, niech lepiej, żeby gabaryty urządzenia się powiększyły, ale gdy ta chłodnica się zatrzyma, nic się nie spali.

Podczas analizy napięcia wyjściowego jego oscylogram był bardzo zaszumiony, co wskazuje na niestabilność obwodu, tj. program został wzbudzony. Musiałem uzupełnić obwód kondensatorem C5, który zapewnił stabilność urządzenia. Tak, również, aby zmniejszyć obciążenie KT819, zmniejszyłem napięcie na wyjściu prostownika do 18 V (18/1,41 \u003d 12,8 V, tj. napięcie uzwojenia wtórnego mojego transformatora wynosi 12,8 V). Pobierz rysunek płytka drukowana. Do widzenia. K.V.Yu.

Dodatek. Analogowy LM358 - KR1040UD1

W każdym samochodzie akumulator jest ładowany przez generator. Sam generator wyprowadza do sieci zasilającej ustabilizowane napięcie, nieprzekraczające 14,2-14,4 V. Co ciekawe, aby w pełni naładować akumulator, do jego zacisków należy podłączyć 14,5 V lub więcej, co zależy od rodzaju akumulatora. A każdy zwykły akumulator znajdujący się pod maską samochodu nigdy nie zostanie naładowany w 100%. Wniosek: pełny cykl ładowania można przeprowadzić, jeśli używane są ładowarki. Następnie porozmawiamy o ich właściwym użytkowaniu.

Najprostsze jest ładowanie stabilizowanym prądem

Istnieje klasa ładowarek, które mogą regulować prąd wyjściowy. Korzystanie z takiego sprzętu jest proste, wystarczy wiedzieć, jaki jest maksymalny prąd ładowania dla każdej baterii. Patrzymy na obudowę baterii, znajdujemy wartość pojemności:

BOSCH Srebrna etykieta baterii

Wartość, jak widać, jest podana w amperogodzinach. Zwykle są to liczby: 55 lub 60 Ah. Pamiętaj, że maksymalny prąd ładowania to jedna dziesiąta moc elektryczna podzielone przez godzinę.

Przykład: 60 podzielone przez 10 i otrzymujemy 6. Oznacza to, że akumulatora o pojemności 60 Ah nie można ładować prądem przekraczającym 6 Amperów.

Pełny cykl ładowania, realizowany przy maksymalnym dopuszczalnym prądzie, wynosi 10 godzin. Wynika to z teorii. W praktyce jednak sprawa jest bardziej skomplikowana:

Gdy ładunek osiągnie 75% pojemności, prąd zmniejsza się o połowę. W przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych przy tym poziomie naładowania na zaciskach będzie następujące napięcie - dokładnie 14,4 V;
Ładowanie bezobsługowy akumulator, zmniejsz prąd o kolejne 2 razy, gdy tylko napięcie na zaciskach osiągnie 15 woltów (85-90% naładowania);
Należy pamiętać, że rzeczywista wartość pojemności zależy od temperatury. Przy -30 gr. Celsjusza spada do 50%. Jeśli więc planujesz eksploatować akumulator w niskich temperaturach, nigdy nie doprowadzaj ładunku do 100% wartości nominalnej.

Z porady o numerze „1” wynika wniosek: po sześciu, maksymalnie po siedmiu godzinach ładowania należy sprawdzić, jakie jest napięcie na zaciskach. Jeśli nie wiesz, co powinno być przy 75% naładowaniu, po prostu zmniejsz o połowę prąd.

Akumulator jest uważany za w pełni naładowany, jeśli napięcie na jego zaciskach nie zmienia się podczas ładowania. Wykonaj pomiary dwukrotnie w odstępie 1 godziny. To wystarczy.

Korzystanie ze stabilizatorów napięcia

Standardowa ładowarka pozwala na regulację prądu i nic więcej. Jednak nowoczesny sprzęt przewiduje drugi tryb, w którym operator może ustawić wartość napięcia.

Nowoczesna ładowarka z możliwością ustawienia napięcia

Teoretycznie na drugim etapie ładowania należy użyć trybu stabilizowanego napięcia. Oznacza to, że najpierw akumulator jest ładowany stabilizowanym prądem, a następnie, po osiągnięciu 50% pojemności, można ustawić stałe napięcie:

14,4 V - aby naładować akumulator o 70-80%;
15 V - aby doprowadzić ładunek do 85-90% pojemności;
16 V - więc akumulator jest naładowany w 95-97%.

Najważniejsze jest to, że nie możesz po prostu podłączyć 16 woltów do zacisków i zapomnieć o baterii na kilka godzin. Jeśli określone napięcie zostanie przyłożone do rozładowanego akumulatora, otrzymasz prąd 40-50 A. W zasadzie na początkowym etapie takie wartości będą akceptowalne. Ale różne zaciski, przewody, a także wewnętrzne obwody sprzętu nie wytrzymają znacznej ilości prądu.

Każda ładowarka zdolna do stabilizacji napięcia posiada wbudowane zabezpieczenie. Zadziała tak szybko, jak zasilanie prąd ładowania przekracza 30 amperów. Uważaj, nie ładuj całkowicie „wyczerpanego” akumulatora napięciem 16, a nawet 15 V!

W miarę ładowania akumulatora, jeśli używane jest stałe napięcie, prąd zmniejszy się. Dlatego na końcowym etapie zalecane jest ładowanie stabilizowanym napięciem. Akumulator jest uważany za naładowany, gdy spełniony jest jeden warunek: aktualna moc zbliżyła się do minimum i nie zmieniła się przez godzinę.

Zimowa praca na baterii

Porada dotycząca zimy brzmi prosto: nie zostawiaj rozładowanego akumulatora w ujemnych temperaturach. Im ładunek bliższy 0%, tym niższe stężenie kwasu w elektrolicie. Otóż woda o temperaturze 0 Gy. ma tendencję do zamarzania.

Temperatura zamarzania zawsze zależy od gęstości

Jeśli istnieje podejrzenie, że wewnątrz akumulatora utworzył się lód, najpierw przeprowadza się rozgrzewanie. A potem, gdy lód się rozpuści, można naładować baterię.

Jest następujące zalecenie: jeśli silnik nie uruchamia się na zimno, ale akumulator nie jest jeszcze rozładowany, wystarczy włączyć reflektory i odczekać 5 minut, w wyniku czego lód się stopi, silnik się uruchomi , a następnie generator zacznie działać. W niektórych przypadkach może to faktycznie zadziałać. Ale lepiej ogrzać baterię w pomieszczeniu.

Nie ładuj akumulatora, jeśli nie masz pewności, że lód w „puszkach” jest całkowicie nieobecny. Naruszenie tej zasady może spowodować uszkodzenie płytek stykowych. W rezultacie pojemność nominalna zmniejszy się i to znacznie.

Odłączając akumulator od ładowarki możesz sprawdzić w jakim stopniu jest aktualnie naładowany:

Jeżeli napięcie przy braku obciążenia wynosi 12,65 V, to naładowanie akumulatora wynosi 99-100%;
Napięcie 12,1 V odpowiada 50 procentowemu naładowaniu;
11,7 V - pełne rozładowanie;
Jeśli napięcie nie przekracza 11 woltów, należy wymienić baterię.

Akumulator można ładować bez wyjmowania go z pojazdu. Następnie konieczne jest odłączenie zacisku ujemnego, a dopiero potem podłączenie „krokodyli” stabilizatora:

Jak odłączyć zacisk ujemny?

„Ujemny” kontakt baterii ma tendencję do utleniania się. Pomogą ci tu pilnik, papier ścierny i zwykły nóż, jeśli ci go nie żal.

Możesz spróbować uruchomić rozrusznik za pomocą „zewnętrznego” akumulatora. Ale wtedy standardowa bateria musi zostać odłączona. Można to zrobić we wskazany sposób - wystarczy odłączyć jeden zacisk (ujemny).

Wideo - przykład

Aby zmontować nawet najprostszy stabilizator napięcia do ładowarki, trzeba mieć przynajmniej odrobinę wiedzy z zakresu fizyki. W przeciwnym razie trudno będzie zrozumieć zależność wielkości fizyczne, na przykład, jak wraz ze wzrostem ładunku wzrasta rezystancja akumulatora, prąd ładowania spada, a napięcie rośnie.

Prosty stabilizator prądu ładowarki z improwizowanych materiałów

Istnieje ogromna liczba gotowych schematów i projektów, które umożliwiają ładowanie akumulatora samochodowego. Ten artykuł dotyczy zamiany zasilacza komputerowego w automatyczną ładowarkę akumulator. Mówi, jak zmontować automatyczny stabilizator prądu z możliwością regulacji prądu wyjściowego.

Obwód regulatora zastosowany w montowanej ładowarce akumulatorów jest dość prosty i oparty na wzmacniaczu operacyjnym o dużym wzmocnieniu (op-amp) w pętli otwartej.

Jako taki wzmacniacz operacyjny lub bardziej poprawne byłoby nazwanie go komparatorem, używany jest mikroukład LM358. Obraz pokazuje, że ma:

dwa wejścia (odwracające i nieodwracające);
jedno wyjście.

Zadaniem LM358 jest równoważenie parametrów wyjściowych poprzez zwiększanie lub zmniejszanie napięcia na wejściach.

Ładowarka lub prosty stabilizator to urządzenie, które:

wygładza tętnienia sieci;
utrzymuje linię prostą bieżącego wykresu na tym samym poziomie.

Jak to jest zrobione? W naszym przypadku na jedno wejście podawane jest napięcie odniesienia, które jest ustawiane za pomocą diody Zenera. Drugie wejście podłącza się za bocznikiem przeznaczonym do roli czujnika prądu. Gdy rozładowany akumulator jest podłączony do wyjścia, prąd w obwodzie wzrasta i odpowiednio na rezystorze o niskiej rezystancji występuje spadek napięcia. Na układzie LM358 pojawia się różnica napięć między dwoma wejściami. Urządzenie stara się zrównoważyć tę różnicę, zwiększając w ten sposób parametry wyjściowe.

Patrząc na diagram widzimy, że wyjście jest podłączone tranzystor polowy, który kontroluje obciążenie. W miarę ładowania akumulatora napięcie na zaciskach urządzenia zaczyna rosnąć, dlatego zaczyna rosnąć na jednym z wejść wzmacniacza operacyjnego. Pomiędzy wejściami występuje różnica napięć, którą wzmacniacz operacyjny próbuje wyrównać, zmniejszając napięcie wyjściowe, a tym samym zmniejszając prąd w obwodzie głównym.

W rezultacie akumulator jest ładowany do pożądanego napięcia, czyli wartości ustawionej na zaciskach ładowarki. Spadek napięcia na rezystorze R3 staje się minimalny lub nie będzie go wcale. Podczas wyrównywania napięcia na wejściach tranzystor zamyka się, odłączając w ten sposób obciążenie od ładowarki.

Cechą tego obwodu jest to, że pozwala ograniczyć prąd ładowania. Odbywa się to za pomocą rezystora zmiennego, który jest połączony szeregowo z dzielnikiem. I faktycznie obracając gałką tego rezystora można zmienić parametry na jednym z wejść. Powstała różnica jest ponownie wyrównywana poprzez zwiększanie lub zmniejszanie parametrów.

Nie ma uniwersalnych schematów. Ktoś jest zainteresowany kwestią zwiększenia prądu obciążenia. Na przykład, co należy zmienić w obwodzie na 15 A? Konieczne będzie wprowadzenie zmiennej nie 5, ale 10 kOhm. Wykonując również wstępne obliczenia i wymieniając odpowiednie elementy, możesz łatwo dostosować obwód do swoich potrzeb.

Montaż urządzenia

Oczywiście ciekawie jest spojrzeć na gotowy produkt domowy, a następnie zacznijmy montować urządzenie. W sklepach internetowych istnieje wiele kompaktowych tablic dla tego schematu. Koszt części do montażu tego stabilizatora napięcia będzie kosztował mniej niż dwieście rubli. Jeśli kupisz gotowy regulator napięcia, będziesz musiał zapłacić kilka razy więcej.

Nie opiszemy wszystkich standardowych czynności montażowych, zwrócimy tylko uwagę na główne punkty. Tranzystor należy umieścić na radiatorze. Czemu? Ponieważ obwód jest liniowy i wysokie prądy tranzystor będzie bardzo gorący. Z czego wykonany jest grzejnik? Może być wykonany ze zwykłego aluminiowego narożnika i mocowany bezpośrednio do wentylatora zasilacza. I pomimo tego, że grzejnik jest dość niewielkich rozmiarów, dzięki intensywnemu przepływowi powietrza doskonale poradzi sobie ze swoim zadaniem.

Tranzystor jest przykręcony do radiatora za pomocą pasty termicznej, w tym obwodzie wykorzystuje polowy, N-kanałowy IRFZ44 z maksymalny prąd 49 A. Ponieważ radiator jest odizolowany od płyty głównej i obudowy, tranzystor jest przykręcany bezpośrednio bez uszczelek izolacyjnych.

Deska stabilizująca jest przymocowana do tego samego narożnika aluminiowego za pomocą mosiężnego słupka. Służy do sterowania prądem wyjściowym. zmienny rezystor za 5 kiloomów. Druty, aby nie wisiały, są mocowane plastikowymi opaskami.

W efekcie należy uzyskać następujący schemat podłączenia tego stabilizatora do ładowarki.

Zasilanie może być absolutnie dowolne, na przykład jednostka komputerowa zasilacz i konwencjonalny transformator. Przewód do podłączenia do gniazdka wykorzystuje zwykły komputer.

Wszystko gotowe. Możesz teraz użyć takiego regulowanego regulatora napięcia do ładowarki. Należy zauważyć, że schemat jest prosty i niedrogi: jednocześnie wykonuje ładowarkę.