Импульсный источник питания для зарядки аккумулятора

Зарядное устройство из импульсного блока питания

Многие радиолюбители пытаются переделывать старые компьютерные блоки питания собранные на микросхемах TL494 и KA7500 в зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов. К сожалению старые запасы блоков питания подходят к концу. С каждым днем все труднее, а порой совсем невозможно найти подходящий для переделки компьютерный блок питания. Зато универсальных импульсных блоков питания предназначенных для питания светодиодных лент, видеокамер и прочих низковольтных девайсов, огромное количество находится на полках растущих, как грибы магазинов «Электротовары».

И вот мне в голову пришла хорошая идея, переделать импульсный блок питания в зарядное устройство. В качестве подопытного я выбрал китайский, с выходным напряжением 12В 10А мощностью 120 ватт блок питания с маркировкой «S-120-12», приобретенный мною за 13$ в известном интернет магазине китайских товаров, не буду его рекламировать, о нем и так, уже все знают.

Все импульсные блоки такого формата рассчитаны на питание от сети 110/220В, с завода оснащены защитой от короткого замыкания и перегрузки по току, во всех блоках питания на передней панели имеется маленький подстроечный резистор, позволяющий регулировать напряжение в диапазоне 12±1В.

Конечно для полноценной зарядки аккумулятора такого напряжения не достаточно. Поэтому надо расширить диапазон регулировки напряжения в более широких пределах, ну например, от 9 до 20В. Как, это сделать сейчас я вам расскажу…
И, так для переделки в зарядное устройство подойдет любой 12В 10А импульсный блок питания с установленным с завода подстроечным резистором на плате.

Переделка заключается в замене двух резисторов обозначенных на картинке Р1 и R1. Подстроечный резистор Р1 с сопротивлением 1K надо заменить на переменный резистор 5K. Далее надо найти и заменить постоянный резистор R1 сопротивлением 5K на резистор с сопротивлением 2.7K или поставить подстроечный резистор на 5К. Тем самым изменится диапазон регулировки напряжения от 9 до 20В. Если при выкручивании ручки переменного резистора Р1 в крайнее положение напряжение будет более или менее 20В, тогда надо подобрать сопротивление постоянного резистора R1. Минимально допустимое напряжение 7В, максимальное напряжение которое можно выжать из блока питания 23В, далее блок уходит в защиту.

После переделки должно получиться примерно так.

Не спешите выжимать из БП максималку… Поскольку напряжение на выходе из блока питания можно регулировать от 9 до 20В, во избежание большого взрыва надо заменить выходные конденсаторы 1000 мкф 16В на более мощные 1000 мкф 25В. В моем блоке их оказалось пять штук. Новые конденсаторы оказались такого же размера и поэтому идеально стали на свои места. Чтобы контролировать процесс зарядки аккумулятора я установил китайский универсальный вольтметр амперметр, приобретенный за 3$ во всем известном китайском интернет магазине, не буду его рекламировать. Провода я решил проложить аккуратно припаяв к плате снизу и вывел на верх через имеющиеся под импульсным трансформатором технологические отверстия. Получилось довольно компактно и ничего не торчит.

На этой картинке изображена схема подключения китайского вольтметра амперметра к выходу блока питания. Возможно кому то она пригодиться.

Собранное устройство будет выглядеть примерно так. На верхней крышке блока питания, чуть выше импульсного трансформатора приклеил термопистолетом китайский вольтметр амперметр. На передней стенке я установил два разъема «Banana», к ним легко подключать провода. На правой стенке установлен выключатель питания и переменный резистор Р1.

Как заряжать аккумулятор?
Включаем зарядное устройство в сеть и нажимаем выключатель расположенный на боковой стенке устройства. Как только китайский вольтметр амперметр заработает, поворачиваем пластиковую ручку переменного резистора влево до упора на приборе будет 9В. Далее подключаем аккумулятор к выходу зарядного устройства и плавно поднимаем напряжение для полностью разряженного аккумулятора не более 13.5В, а для наполовину разряженного не более 14.5В. Внимательно смотрите за показаниями амперметра, начальный ток заряда должен быть не более 10% от емкости аккумулятора. То есть, для АКБ емкостью 60А/ч начальный ток заряда будет составлять не более 6А. Далее по мере заряда сопротивление аккумулятора понемногу снизится и сила тока упадет, как только это произойдет доведите напряжение до 14.5В. Постепенно по окончанию процесса зарядки аккумулятора сила тока снизится до 0.1А, а плотность электролита в каждой банке поднимется до 1.27 г/см³. Запрещается заряжать аккумулятор напряжением более 14.5В потому, что напряжение в бортовой сети автомобиля находится в пределах 13.5 — 14.5 вольт.

Как работает защита от короткого замыкания?
Если случайно или специально закоротить выход блока питания, ничего страшного не произойдет, мгновенно сработает защита от короткого замыкания, блок питания выключится и будет находиться в таком состоянии до устранения причины короткого замыкания. После устранения КЗ блок снова перейдет в рабочее состояние. Также имеется защита от перегрузки по току, порог срабатывания не более 10А. Спалить сей девайс практически не возможно, при подключении нагрузки более 10А блок снова уйдет в защиту. Чтобы наглядно показать вам мощь устройства я подключил к блоку питания галогеновую лампу на 55 Ватт и выставил напряжение 14.5В. Амперметр показал 6А и это еще не предел…

Стоимость всех компонентов для изготовления зарядного устройства.

• Блок питания 13$ или 800 руб.
• Китайский вольметр амперметр 3$ или 180 руб.
• Конденсаторы 1000 мкф 25В по 15 руб. в количестве 5шт. 75 руб.
• Крокодилы 2 шт. 60 руб.
• Переменный резистор 50 руб.
• Разъемы «Banana» 2 шт. 30 руб. можно было не ставить
• Провода соединительные выдрал из компьютерного БП бесплатно
• Комплект прямых рук для сборки (использовал свои) тоже бесплатно

Итого: 1195 рублей.

И, так всего за 1195 деревянных рублей возможно собрать компактное и довольно мощное бюджетное зарядное устройство. Напряжение питания 110/220В, выходное напряжение от 9 до 20 вольт, сила тока 10А и мощность 120 ватт. Да, еще большой плюс, встроенная защита от короткого замыкания и защита по току до 10А.

Какое зарядное устройство можно купить в магазине за 1195 рублей?
Если честно я сомневаюсь, что за эти деньги можно купить, что то адекватно работающее, хоть как то заряжающее аккумуляторную батарею. Был у меня случай, лет 10 назад купил я в автомагазине зарядное устройство «Striver PW 265» за 1500 рублей с защитой по току, от перегрева, от КЗ, 200 ватт 6А. Ну, купил да и ладно. Решил зарядить аккумулятор, накинул клеймы, включил в розетку, вроде бы все по инструкции. День заряжаю, два заряжаю… На третий день не выдержал, измерил выходное напряжение ровно 12В. Господа производители, почему оно не заряжает? Отнес в магазин, поменяли. Прямо в магазине на новом заряднике измерил напряжение снова 12В. Короче было у продавца семь зарядных устройств и все одинаковые, больше 12В не выдают. Вернули деньги. И это не первый случай. На днях друг принес новенькое зарядное устройство, которое не заряжает.

Друзья, выбор за вами, покупать готовый зарядник в магазине или делать своими руками из импульсного блока питания. Я всего лишь написал о простом способе переделки импульсного блока питания в достойное вашего внимания, бюджетное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. В ходе многочисленных тестов и испытаний проводившихся лично мною в течении трех месяцев, зарядное устройство ни разу меня не подвело. Если у вас есть вопросы, смело задавайте их в комментариях.

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать зарядное устройство из импульсного блока питания.

Источник

Выбор импульсных зарядных устройств для аккумулятора автомобиля

Импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора с полупроводниковым преобразователем напряжения отличается низким энергопотреблением. Изделие поддерживает автоматическое восстановление емкости источника питания. Часть моделей оснащается герметизированными пластиковыми корпусами, допускающими эксплуатацию устройств в помещениях с повышенной влажностью.

Назначение зарядного устройства

Оборудование предназначено для восполнения емкости аккумуляторов, используемых в автомобилях для запуска силовой установки и поддержки работы электрических и электронных приборов во время стоянки. Долговечность свинцово-кислотного источника питания зависит от периодичности и корректности зарядки. При длительных простоях автомобиля возможен глубокий разряд батареи, негативно влияющий на емкость и ресурс аккумулятора.

Дополнительным фактором, снижающим срок службы АКБ, является низкая температура окружающей среды. Остывший электролит не обеспечивает протекания электрохимических реакций, поэтому при коротких поездках зимой происходит разряд аккумулятора. Использование внешнего зарядного блока исправляет ситуацию, но при ошибочном выборе параметров тока происходит снижение эффективности работы источника питания на 25-30%.

Устройство импульсного ЗУ

В конструкции импульсного оборудования установлен выпрямительный блок, формирующий постоянное напряжение на входе. Затем в цепи смонтирован высокочастотный генератор, работающий совместно с импульсным трансформатором. Устройства поддерживают постоянное напряжение в выходной цепи с заданными параметрами. В конструкции установлена микросхема, регулирующая параметры тока в зависимости от положения рукояток корректора.

Виды и типы

Типы зарядного оборудования для автомобильных источников питания:

1. Зарядные и зарядно-предпусковые блоки, подающие в цепь питания ток силой до 12-15 А. Оборудование восполняет емкость аккумуляторов, установленных в автомобилях. Предусмотрено параллельное использование источника постоянного тока (например, для освещения салона или работы акустической системы).
2. Зарядно-пусковое оборудование с блоком, накапливающим электрический разряд. Изделие запускает бензиновый или дизельный двигатель, допустимый ток в цепи составляет 350-400 А. Емкости накопителя хватает на 3-4 прокрутки коленчатого вала силовой установки.

Оборудование классифицируется по конструктивным особенностям:

1. Стандартные трансформаторные блоки, преобразующие переменный ток при помощи трансформатора. В цепи установлен выпрямитель полупроводникового типа, к выходу подключаются клеммы аккумулятора.
2. Импульсное (инверторное) оборудование, укомплектованное выпрямительным мостом на входе. Изделия имеют меньшие размеры и массу.

Характеристики и преимущества

Основные технические характеристики оборудования инверторного типа:

• напряжение в цепи питания – от 185 до 230 В (переменный ток);
• напряжение в цепи зарядки – от 6 до 24 В (постоянный ток);
• допустимый ток в выходной цепи – до 20 А;
• емкость заряжаемого аккумулятора – от 5 до 200 А*ч;
• масса – от 0,2 до 2 кг;
• мощность оборудования – от 100 до 800 Вт.

Отказ от громоздких трансформаторов, требующих интенсивного охлаждения, позволил снизить вес оборудования. Уменьшение количества цветных металлов в конструкции способствовало уменьшению стоимости.

Особенности

Импульсные блоки имеют следующие особенности:

1. В конструкции оборудования предусмотрена выдвижная или откидная рукоятка для переноски.
2. На фронтальной панели располагаются контрольные приборы и индикаторы, позволяющие контролировать процесс восполнения емкости.
3. Оборудование поддерживает выбор рабочих режимов и типов источников питания (стандартный, кальциевый или с загущенным электролитом).
4. Коммутационные провода оснащаются штатными зажимами. Предусмотрена защитная изоляция красного и черного цвета (для визуального определения полярности).
5. В конструкции предусмотрена защита от ошибочного подключения, перегрузки или короткого замыкания.

Специальный режим

Импульсный зарядный блок для автомобильных АКБ поддерживает специальный режим ускоренного восполнения емкости. Тумблер обозначается надписью Boost, после активации происходит интенсивная зарядка батареи. Функция включается на 5-10 минут, после чего производится попытка пуска мотора.

Затем источник питания заряжается от генератора автомобиля или подсоединяется к внешнему блоку для восполнения емкости.

Использовать форсированный режим для восстановления полной емкости аккумулятора запрещено из-за ускоренной деградации АКБ.

Преимущества и недостатки

Преимущества импульсного зарядного устройства для автомобиля:

1. Малые габариты и вес оборудования позволяют хранить изделие в багажнике автомобиля или в специальных нишах в салоне.
2. Оборудование работает в автоматическом режиме, владельцу не требуется корректировать параметры. Зарядник анализирует напряжение на клеммах батареи, обеспечивая регулировку силы тока. За счет постоянной корректировки параметров обеспечивается увеличение срока эксплуатации аккумулятора.
3. В конструкции блока предусмотрена защита от короткого замыкания или ошибочного подсоединения к клеммам аккумулятора. Часть устройств оснащается температурными сенсорами, разрывающими цепь питания при перегреве.
4. Микропроцессорный блок предупреждает владельца о допущенных ошибках при настройке. Информация выводится на дисплей или отображается контрольными диодами, подача тока к клеммам батареи блокируется до исправления ошибок.
5. Пониженное потребление электроэнергии (по сравнению с традиционными трансформаторными блоками).

Импульсное зарядное оборудование имеет ряд недостатков, связанных с электронными цепями. Большое число контрольных датчиков усложняет конструкцию изделия, при поломке компонентов ремонт нецелесообразен. Стоимость восстановления зарядного блока импульсного типа сопоставима с ценой нового устройства.

Еще одной отрицательной чертой импульсных приборов является возникновение радиочастотных помех, в конструкции устройств применяются специальные экраны, не пропускающие радиопомехи в эфир.

К недостаткам относится и чувствительность импульсного блока к перегрузке. Если внешняя нагрузка обладает пониженным сопротивлением (рассчитана на увеличенный зарядный ток), то силовые элементы блока работают с перегрузкой. Устройство пытается поддерживать заданное напряжение, полупроводниковые элементы постепенно перегреваются и выходят из строя.

Как правильно заряжать

Алгоритм корректной зарядки автомобильного источника тока состоит из следующих этапов:

1. Отключить проводку автомобиля от штырей аккумулятора, отвернуть крепежную планку, а затем снять источник питания с площадки.
2. Установить аккумулятор в проветриваемом помещении, подсоединить разъемы зарядного устройства к контактным штырям с соблюдением полярности.
3. Включить штепсельную вилку в цепь переменного тока, выбрать тип или вольтаж батареи и требуемый режим работы зарядного приспособления. Рекомендуется периодически контролировать процедуру восполнения емкости.
4. После завершения процедуры оборудование отключается от сети и аккумулятора, который затем размещается в моторном отсеке автомобиля. Для повышения надежности работы рекомендуется покрыть контактные штыри защитным составом (наносится после установки клемм).

Особенности самостоятельного изготовления импульсного ЗУ

Для изготовления оборудования своими руками потребуется трансформатор, имеющий на выходе рабочее напряжение в пределах 14 В. Для поддержания необходимого значения требуется введение дополнительных витков обмотки или удаление части провода.

На входе ставится импульсный диодный мост, рассчитанный на обратное напряжение 400-600 В. Для обеспечения работоспособности мост рассчитывается на силу тока 2-3 А.

Элементы устанавливаются на теплоотводящей пластине, допускается применение вентилятора.

Частотный преобразователь строится на основе тиристоров, предусматривается установка ключей, рассчитанных на ток до 20 А. Для защитного контура по силе тока используются шунтирующие сопротивления (путем изменения номинала корректируются рабочие характеристики зарядного блока). В конструкции предусматривается защита от ошибочного подсоединения или короткого замыкания, используются светодиодные индикаторы состояния.

Блок индикации строится на основе сигнального узла от электрического инструмента. Красная лампа активируется при появлении напряжения в выходной цепи, зеленый индикатор плавно гаснет при достижении требуемого напряжения на штырях аккумулятора. В схеме предусматривается сетевой фильтр, собранный из катушки и двух конденсаторов пленочного типа. Компоненты блока соединяются пайкой, а затем располагаются в корпусе.

Сборка самодельного оборудования требует знаний микроэлектроники и наличия паяльного оборудования, метод подходит не для всех автовладельцев.

Распространенные схемы ЗУ

При изготовлении зарядного устройства можно реализовать 3 схемы работы:

1. Мостовой блок, лишенный понижающего трансформатора. Конструкция не применяется для зарядки аккумуляторов из-за повышенного напряжения в цепи.
2. Оборудование с нулевым выводом трансформаторного блока. Схема обеспечивает на выходе мощность до 500 VA, используется при изготовлении зарядного оборудования для автомобильных источников питания.
3. Мостовое подсоединение трансформатора применяется для блоков бесперебойного питания с повышенной мощностью (до 50-60 kVA).

Критерии отбора ЗУ для автоаккумулятора

Основные критерии и рекомендации по выбору импульсного зарядного блока:

1. Перед покупкой необходимо определить технические параметры зарядного блока (рабочее напряжение, допустимая емкость заряжаемого аккумулятора). При использовании малосурьмянистых источников тока рекомендуется покупка оборудования с режимом десульфатации.
2. Наличие электронных или стрелочных контрольных приборов позволяет визуально определять параметры зарядного тока. Если владелец не намерен контролировать работу оборудования, то рекомендуется купить зарядный блок со светодиодной индикацией.
3. Проанализировать отзывы владельцев с целью выбора качественного оборудования. Изделие приобретается в специализированном магазине, предоставляющем гарантийное обслуживание. После покупки рекомендуется проверить устройство, произведя зарядку аккумулятора. Если обнаруживаются проблемы, то оборудование меняется по гарантии.

Самые популярные модели

Наиболее распространенные модели импульсных зарядных устройств:

1. Helvi Discovery 60. Предназначено для восстановления емкости батарей напряжением 6 и 12 В (емкость до 120 А*ч). Примененный микропроцессорный контроллер допускает подзарядку аккумуляторов, установленных на автомобиле.
   Блок поддерживает режим десульфатации, максимальное энергопотребление составляет 70 Вт.
   Существует модернизированный зарядник Discovery 60, позволяющий подключать источники постоянного тока емкостью до 150 А*ч (поддержка аккумуляторов напряжением 6 В не предусмотрена).
2. На второй позиции рейтинга находится Fubag Micro 80/12, предназначенный для обслуживания аккумуляторов автомобилей и мотоциклов, переключение рабочего напряжения выполняется кнопкой, на фронтальной части корпуса расположены контрольные светодиоды.
   Допускается коммутация аккумуляторов с жидким или гелеобразным электролитом емкостью от 3 до 80 А*ч. Оборудование укомплектовано двухступенчатым регулятором силы тока, для упрощения эксплуатации использована интеллектуальная программа зарядки аккумуляторов.
3. Hyundai HY 800. Оснащен малогабаритным дисплеем на верхней части корпуса, поддерживается подключение автомобильных свинцовых аккумуляторов емкостью до 160 А. Для восполнения емкости мотоциклетных источников питания используется блок HY 400, укомплектованный переключателем напряжения.
   В конструкции предусмотрен тестовый прибор, текущее напряжение аккумулятора отображается на дисплее. Контроллер осуществляет интеллектуальный подбор параметров зарядного тока, поддерживается режим десульфатирования.
4. Автоэлектрика Т-1001АР. Оснащен металлическим плоским корпусом толщиной 38 мм. Устройство относится к категории профессионального оборудования, в конструкции предусмотрена информационная панель с контрольными лампами, поддерживаются аккумуляторы емкостью до 110 А*ч (напряжение 12 В). Устройство имеет нижний порог зарядного тока 0,1 А, максимальная сила тока при коммутации аккумулятора составляет 9 А.
5. Daewoo DW800. Рассчитан на аккумуляторы емкостью до 200 А*ч. Оборудование поддерживает режим тестирования источников питания, что обеспечивает хорошее качество зарядки. Контроллер поддерживает 4 рабочих режима – автоматический, плавный, ускоренный и зимний.
   Информация о состоянии аккумулятора и способе восполнения емкости отображается на жидкокристаллическом дисплее. Корпус изготовлен из ударопрочного пластика, обеспечивается класс защиты от влаги и пыли IP65.

Импульсное оборудование рекомендуется приобретать автомобилистам, редко использующим свое транспортное средство. Подключение импульсного зарядного блока, отрегулированного на малый ток, позволяет зарядить аккумулятор в щадящем режиме. Вспомогательный режим десульфатации обеспечивает восстановление емкости батареи после глубоких разрядов.

Источник