Зарядное устройства для 12в аккумулятора lm317

Поделки своими руками для автолюбителей

Схемы зарядных устройств (с использованием LM317, LM338)

В настоящей статье мы обсудим несколько простых схем зарядных устройств, предназначенных для зарядки аккумуляторов 12 В. Эти устройства очень простые и недорогие по своей конструкции, но при

этом обладают высокой точностью в поддержании выходного напряжения и тока.
Все предложенные здесь схемы контролируют выходной ток. Это означает, что поступающий в аккумулятор ток никогда не будет выходить за предварительно определенный, фиксированный уровень.

Примечание: Если вам нужно зарядное устройство для аккумуляторов с мощным током, то ваши потребности могут быть удовлетворены данными конструкциями устройств зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов.

—Простейшее зарядное устройство для аккумуляторов 12 В

Как я неоднократно повторял во многих статьях, основным критерием безопасной зарядки аккумулятора является поддержание максимально входного напряжения, величина которого чуть ниже напряжения зарядки, указанного в спецификации аккумулятора, а также поддержание тока на уровне, не вызывающем нагрев аккумулятора.

При соблюдении этих двух условий вы можете заряжать любой аккумулятор, используя простую, приведённую схему.

В приведенной, простейшей схеме, выход трансформатора составляет 12 В. Это означает, что пиковое напряжение после выпрямления будет составлять 12 х 1.41 = 16.92 В. Хотя это несколько выше, чем 14 В, уровня полного заряда для аккумулятора, сам аккумулятор поврежден не будет.
При этом рекомендуется отключать аккумулятор, как только амперметр покажет нулевое значение напряжения.

Автоматическое отключение: Если вы хотите, чтобы приведенная выше схема обеспечивала автоматическое отключение зарядного устройства по завершению зарядки, вы легко можете добиться этого, добавив на выход биполярный транзистор, как показано ниже:

В данной схеме мы использовали общий эмиттер биполярного транзистора, к базе которого подключено 15 В. Это означает, что напряжение эмиттера никогда не опустится ниже 14 В.
А когда на контактах аккумулятора напряжение превысит 14 В, транзистор переходит в состояние обратного смещения, и просто осуществляет автоматический режим отключения. Вы можете изменять значение напряжения 15 В стабилитрона, пока не получите для аккумулятора напряжение примерно в 14.3 В.

В результате первая схема преобразуется в полностью автоматическую систему зарядки АКБ, которую несложно сделать. Кроме того, поскольку здесь не используется конденсаторный фильтр, то 16 В применяется не в качестве непрерывного напряжения постоянного тока, а скорее, как 100 Гц выключатель. Это снижает нагрузку на аккумулятор, а также предотвращает сульфатирование пластин аккумулятора.

Почему важен контроль тока?

Зарядка аккумулятора любого вида может носить критический характер, и поэтому требует уделять ей определенное внимание. Когда сила тока, заряжающего аккумулятор, значимо высокая, контроль тока становится важным фактором.
Все мы знаем, насколько «умными» являются линейные стабилизаторы LM317, и не удивительно, что эти устройства применяются в большом количестве схем и приложений, требующих точное управление мощностью.

Представленная ниже схема зарядного устройства для аккумуляторов 12В с контролем тока на базе LM317 показывает, как можно сконфигурировать LM317, используя всего лишь пару сопротивлений и источник питания в виде стандартного диодного моста для обеспечения зарядки аккумулятора 12 В со всей возможной точностью.

Как это работает?

Стабилизатор подключается в обычном режиме, когда сопротивления R1 и R2 используются для требуемой регулировки напряжения. Входная мощность подается на LM317 с обычного диодного моста. После фильтрации через конденсатор C1 напряжение составляет примерно 14 вольт. Отфильтрованный постоянный ток с напряжением в 14 В, поступает на входной контакт стабилизатора.
Контакт регулировки LM317 подключён через фиксированное сопротивление R1 и переменное сопротивление R2. Изменяя величину сопротивления R2 может плавно менять выходное напряжение, подаваемое на аккумулятор. Без подключения сопротивления Rc вся схема вела бы себя, как простой источник питания.

Однако сопротивление Rc и транзистор BC547 на указанных позициях в схеме, обеспечивают возможность воспринимать ток, поступающий в аккумулятор.
Пока этот ток остается в требуемых безопасных границах, напряжение остается на заданном уровне. Однако при повышении силы тока стабилизатор снижает напряжение, ограничивая дальнейший рост тока и гарантируя безопасность аккумулятора.

Формула для расчета Rc:

R = 0.6/I, где I — максимальная величина требуемого выходного тока.

Для оптимальной работы LM317 будет требоваться наличие теплоотвода (радиатора).

Для наблюдения за состоянием зарядки аккумулятора используется подключенный к схеме потенциометр. Как только он покажет нулевое напряжение, аккумулятор можно отсоединить от зарядного устройства и использовать по назначению.

Принципиальная схема № 1

Список элементов

Для изготовления описанной выше схемы требуются следующие элементы;
R1 = 240 Ом
R2 = 10 кОм с предварительной установкой
C1 = 1000 мкФ/25 В
Диоды = 1N4007
TR1 = 0-14 В, 1 А

Как подсоединить потенциометр к схеме с LM317 или LM338?

Следующая схема (2) показывает, как правильно подключить 3-контактный потенциометр к схеме, использующей стабилизатор напряжения LM317 или LM338. Для подключения потенциометра к схеме его центральный контакт и любой боковой контакт соединяется с выходными контактами схемы. Третий контакт потенциометра не используется.

—Компактное зарядное устройство аккумуляторов 12В на базе LM338

Интегральная схема LM 338 представляет собой выдающееся устройство, которое может быть применено в неограниченном числе возможных приложений электронных схем. Ниже мы покажем, как использовать ее для получения автоматического зарядного устройства аккумуляторов 12 В.

Почему именно ИС LM338 ?

Основной функцией этой ИС является управление напряжением, и при незначительных, простых модификациях она может быть применена для управления током.
Схема зарядного устройства аккумуляторов идеально подходит для этой ИС и мы намерены изучить одну такую схему для создания автоматического зарядного устройства аккумуляторов 12 В с использованием ИС LM338.
Обращаясь к принципиальной схеме, мы видим, что вся схема построена вокруг ИС LM301, формирующей схему управления для выполнения отключения.
LM338 настроена в качестве контроллера силы тока, и как модуль прерывающего выключателя.

Использование LM338 в качестве регулятора, а операционного усилителя в качестве компаратора

Вся работа зарядного устройства может быть проанализирована с учетом следующих соображений: LM 301 используется в качестве компаратора и её не инвертированный вход подключается к опорной точке, создаваемой делителем напряжения, состоящего из R2 и R3. Напряжение, снятое с точки соединения R3 и R4, используется для установки выходного напряжения LM338 на уровень, который несколько выше требуемого напряжения зарядки – это примерно 14 вольт.
Данное напряжение подается на заряжаемый аккумулятор через сопротивление R6, включенное в схему в качестве датчика силы тока.
Сопротивление в 500 Ом, соединяющее входные и выходные контакты LM338, гарантирует, что даже после того, как схема будет автоматически отключена, аккумулятор будет постепенно заряжаться пока он остается подключенным к выходу схемы.
Кнопка пуска (start) используется для запуска процесса зарядки после подсоединения к выходу схемы частично разряженного аккумулятора.
Выбор величины R6 позволяет получать различные скорости зарядки в зависимости от емкости аккумулятора.

Функционирования схемы (согласно объяснениям +ElectronLover)

«После того, как заряжаемый аккумулятор будет иметь полный заряд, напряжение на инвертированном входе операционного усилителя станет выше установленного напряжения на неинвертированном входе LM338. Это моментально переключит логику усилителя на низкий уровень».

Согласно моим предположениям:
V+ = VCC — 74 мВ
V- = VCC — Ток зарядки x R6
VCC= напряжение на контакте 7 усилителя

Когда аккумулятор зарядится полностью, ток зарядки уменьшается. V- становится выше, чем V+, выход усилителя снижается, включая PNP и LED.
Кроме того, поскольку R4 через диод будет соединено с заземлением, то R4 становится параллельным R1, снижая фактическое сопротивление на управляющем контакте LM338 до уровня заземления.

Напряжение (LM338) = 1.2+1.2 x Reff / (R2+R3), где Reff — это сопротивление регулирующего контакта по отношению к заземлению.

Когда Reff понижается, выходное напряжение LM338 снижается, прекращая процесс зарядки.

Источник

Зарядное устройство для разных аккумуляторов

LM317

Андрей Барышев, г. Выборг

В данной статье описывается изготовление несложного устройства, предназначенного для безопасной зарядки любых малогабаритных аккумуляторов. Под «безопасностью» здесь подразумевается возможность ручной установки зарядного тока, рекомендованного для каждого конкретного типа аккумулятора, а также автоматическое снижение выходного тока до нулевого значения после того, как аккумулятор зарядится полностью, до своего номинального напряжения. Такое зарядное устройство (ЗУ), конечно, не может служить полноценной заменой «фирменному» ЗУ, которое разрабатывается под конкретный тип аккумулятора и обеспечивает оптимальный режим его заряда. Но его удобно иметь под рукой, если вам часто приходится пользоваться различными типами аккумуляторов, а специальных «зарядок» к этим аккумуляторам нет. ЗУ позволяет заряжать аккумуляторы разных типов, с номинальным напряжением, начиная от 1.2 В («таблетки», «пальчиковые»), батареи сотовых телефонов различных моделей (напряжением 3.7…4.5 В), а также 9 и 12-вольтовые аккумуляторы. Зарядный ток может быть до 500 мА и выше, это зависит только от мощности примененных в схеме элементов.

Принцип работы

Как правило, рекомендуемый изготовителем зарядный ток аккумулятора составляет 1/10 от номинальной паспортной емкости С_А, которая измеряется в А/ч (ампер/час) и указывается на его корпусе. То есть, например, для аккумулятора емкостью 700 мА/ч оптимальным будет ток заряда 70 мА. Поскольку ток в процессе зарядки будет уменьшаться, его первоначальное значение можно задать немного выше рекомендованного для того, чтобы ускорить процесс зарядки (если это необходимо). Но делать это следует в умеренных пределах, чтобы не допустить сильного нагрева аккумулятора. Максимальное значение начального зарядного тока рекомендуется устанавливать не более (0.2 – 0.3)С_А.

В предлагаемой схеме предусмотрена ручная установка значения этого тока и возможность его визуального отображения и контроля в процессе зарядки при помощи светодиода и небольшого встроенного стрелочного прибора.

Рисунок 1.	Принципиальная схема универсального ЗУ.

Принципиальная схема ЗУ приведена на рис. 1.

Постоянное выпрямленное напряжение поступает с выпрямителя Br1 на схему ограничителя тока с узлом индикации, собранном на транзисторах VT1, VT2 и светодиоде VD1. Затем, через стабилизатор напряжения на микросхеме DA1, ток заряда поступает на аккумулятор, подключенный к контактам J1 и J2. При этом регулируемый стабилизатор напряжения на микросхеме (МС) DA1 позволяет изменять напряжение стабилизации схемы при помощи переключателя S1 в соответствии с рабочим напряжением подключаемого аккумулятора. Если аккумулятор разряжен и его напряжение меньше значения напряжения стабилизации схемы, через резистор Р1 начинает течь ток, значение которого будет тем больше, чем сильнее степень разряда аккумулятора. В начале зарядки напряжение на этом резисторе превысит значение 0.6 В, откроется транзистор VT2, а VT1, наоборот, станет закрываться, ограничивая выходной ток схемы. Резистор R2 в цепи базы транзистора VT2 защищает его от перегрузки, а светодиод в его коллекторной цепи служит индикатором и светится в процессе заряда. Когда аккумулятор полностью зарядится и его напряжение сравняется с напряжением стабилизации МС DA1, ток через резистор Р1 упадет и транзистор VT2 закроется, что приведет к погасанию светодиода и полному открытию транзистора VT1. При этом напряжение на заряжаемом аккумуляторе не превысит значения напряжения стабилизации МС DA1 (установленное переключателем S1) и это защитит аккумулятор от перезаряда. Таким образом, переменный резистор Р1 является своеобразным «датчиком тока», изменяя сопротивление которого можно задавать первоначальный максимальный зарядный ток.

Конструкция и детали

Схема может питаться от любого малогабаритного трансформатора с напряжением на вторичной обмотке 12 … 20 В. Здесь подойдет, например, трансформатор от «зарядки» для сотовых телефонов старых типов (в «зарядках» новых типов, как правило, применяют импульсные схемы, не имеющие такого понижающего трансформатора). Переменное напряжение с этого трансформатора выпрямляется диодным мостом Br1 и, затем, сглаживается конденсатором C1 (эти элементы также можно взять из той же «зарядки», что и трансформатор). Емкость С1 может быть 470 мкФ и более, напряжение всех конденсаторов в схеме – не ниже 36 В. Диоды выпрямительного моста – любые выпрямительные на ток от 0.5 А (КД226, 1N4007 и др.), можно применить диодный мост типа КЦ403. Транзисторы VT1, VT2 – средней или большой мощности, n-p-n типа (например КТ815, КТ817, КТ805 c любой буквой или импортные аналоги типа PN2222). Допустимый ток коллектора таких транзисторов позволяет устанавливать ток заряда до 1.5 А, но при токах более 200 мА эти транзисторы нужно установить на небольшие радиаторы-теплоотводы. Светодиод может быть любой маломощный, например АЛ307. Микросхема DA1 – регулируемый стабилизатор напряжения LM317 или отечественный аналог КР142ЕН12А (с учетом цоколевки выводов). Такие стабилизаторы позволяют регулировать выходное напряжение в широких пределах – от 1.25 до 35 В. Вместо плавной регулировки выходного напряжения в данном случае удобнее использовать дискретный переключатель на несколько положений, соответствующих номинальным значениям тех аккумуляторов, которые предполагается заряжать этим ЗУ. Например: 1.2 В – 2.4 В – 3.6 В – 3.9 В – 9 В – 12 В. В приведенном здесь варианте ЗУ для этой цели используется малогабаритный галетный переключатель на 6 фиксированных положений. Нужные значения напряжений устанавливаются при настройке подбором резисторов R9 … R14, номиналы которых лежат в пределах от десятков Ом до нескольких кОм.

Ток заряда, помимо светодиода, можно контролировать при помощи дополнительного стрелочного микроамперметра, включенного на выходе схемы последовательно с нагрузкой (аккумулятором). Для этого подойдет, например, стрелочный индикатор уровня записи старых магнитофонов или какой-нибудь аналогичный. Можно, конечно, обойтись и без него, сделав схему с заданными фиксированными значениями зарядного тока. Тогда вместо переменного резистора Р1 нужно будет применить набор постоянных сопротивлений, переключаемых в зависимости от нужного значения зарядного тока. В этом случае понадобиться и дополнительный переключатель. Но использование отдельного стрелочного прибора для этих целей сделает работу с ЗУ гораздо более удобной, а сам процесс зарядки будет наглядно отображаться на всем ее протяжении. К тому же, полное погасание светодиода VD1 произойдет при снижении тока через него ниже 10-15 мА (в зависимости от типа), а это не будет соответствовать полной зарядке подключенного аккумулятора, через который еще будет протекать небольшой ток. Поэтому лучше ориентироваться по стрелке прибора.

Зарядное устройство для варианта с МС LM317 собрано на небольшой печатной плате размерами 25 × 30 мм (рис. 2). При использовании других типов МС следует учесть расположение их выводов, оно может отличаться.

Рисунок 2.	Печатная плата ЗУ.

ЗУ можно собрать в небольшом корпусе подходящих размеров, например – от сетевого адаптера. Расположение деталей в корпусе такого варианта показано на рис. 3.

Настройка

Настройку предлагаемой схемы ЗУ начинают с установки необходимых зарядных напряжений на выходе. Для этого к клеммам J1 и J2 вместо аккумулятора подключают сопротивление около 100 Ом (мощностью не менее 5 Вт, лучше проволочное, иначе оно будет сильно греться!). Переключатель S1 установить в крайнее положение, соответствующее подключаемому аккумулятору, например, «1.2 В». Подбирая резистор R9, добиваются напряжения на выходных клеммах на 15 – 20 % больше номинального напряжения заряжаемого аккумулятора. То есть, в данном случае, выставляем на выходе около 1.4 В. Затем переключаем S1 в следующее положение (например «2.4 В») и подбором резистора R10 выставляем на выходе около 2.8 В… И так далее, для всех нужных значений. Максимальное напряжение, которое можно выставить таким образом, определяется максимальным значением выходного напряжения МС DA1, а входное напряжение схемы (на коллекторе VT1) должно превышать выходное не менее чем на 3 В для обеспечения нормального режима стабилизации микросхемы.

Рисунок 3.	Расположение деталей в корпусе ЗУ.

После установки всех необходимых значений выходного напряжения следует откалибровать стрелочный прибор – микроамперметр. Для этого подключаем в схему последовательно с ним тестер или амперметр, а к выходным клеммам – переменное сопротивление (проволочное, большой мощности) порядка 100 Ом и, меняя его значение, добиваемся на выходе максимального значения тока, на который будет рассчитано наше зарядное устройство (например, 300 мА). Вместо переменного здесь можно использовать и наборы постоянных сопротивлений. После чего подбираем шунт – сопротивление, которое припаиваем между контактами нашего стрелочного индикатора. Его надо подобрать так, чтобы при выбранном максимальном токе стрелка установилась в конец шкалы. Это сопротивление (его видно на рис. 3) для примененного стрелочного индикатора типа «М476» составило 1 Ом. В этом случае полное отклонение стрелки к концу шкалы будет соответствовать току заряда 300 мА. Шкалу можно проградуировать – нанести метки, соответствующие токам от 0 до 0.5 А, однако делать это необязательно. На практике вполне достаточно будет определять примерное значение тока.

Работа с ЗУ

Устанавливаем переключатель S1 в положение, соответствующее номинальному напряжению аккумулятора, который нужно зарядить.

При подключении к клеммам J1, J2 разряженного аккумулятора загорается светодиод, и стрелка прибора отклоняется к концу шкалы. С помощью переменного резистора Р1 выставляем максимальный ток зарядки для данного аккумулятора. По мере заряда аккумулятора яркость светодиода будет постепенно понижаться, а стрелка прибора приближаться к началу шкалы. На последней стадии заряда светодиод погаснет, но о полном заряде аккумулятора лучше делать вывод по стрелке прибора – когда она будет на «нуле» (то есть в самом начале шкалы). После этого аккумулятор может находиться в зарядном устройстве сколь угодно долго – перезаряда его не произойдет.

Если у вас «батарея» аккумуляторов (несколько штук, включенных параллельно или последовательно), то каждый из аккумуляторов лучше заряжать отдельно, а не в группе. Потому, что внутренние сопротивления каждого из них хоть незначительно, но отличаются от остальных, а это может привести к перезаряду или недозаряду отдельных элементов батареи, что отрицательно скажется на ее общей емкости. Например, для зарядки 4-х пальчиковых аккумуляторов лучше сделать четыре модуля (платы), подключенных на каждый аккумулятор отдельно. Трансформатор, выпрямитель (диодный мост) и сглаживающий электролитический конденсатор при этом могут быть общими, но рассчитанными на суммарную мощность нагрузки.

Рисунок 4.	Внешний вид собранного ЗУ.

Внешний вид зарядного устройства с органами управления показан на рис. 4.

Примечание

Резисторы R3…R8 можно, конечно, заменить одним (номиналом 150 Ом), а остальные контакты переключателя S1 соединить между собой параллельно. Но подключение отдельного резистора на каждый контакт (как показано в схеме рис. 1) позволяет при необходимости произвести более точную настройку на нужное выходное напряжение.

Источник