Зарядное устройство для аккумулятора с защитой от короткого замыкания

Как сделать защиту от переполюсовки, от КЗ для блока питания своими руками

Многие самодельные блоки имеют такой недостаток, как отсутствие защиты от переполюсовки питания. Даже опытный человек может по невнимательности перепутать полярность питания. И есть большая вероятность что после этого зарядное устройство придет в негодность.

В этой статье будет рассмотрено 3 варианта защит от переполюсовки, которые работают безотказно и не требуют никакой наладки.

Вариант 1

Это защита наиболее простая и отличается от аналогичных тем, что в ней не используются никакие транзисторы или микросхемы. Реле, диодная развязка – вот и все ее компоненты.

Работает схема следующим образом. Минус в схеме общий, поэтому будет рассмотрена плюсовая цепь.

Если на вход не подключен аккумулятор, то реле находится в разомкнутом состоянии. При подключении аккумулятора плюс поступает через диод VD2 на обмотку реле, вследствие чего контакт реле замыкается, и основной ток заряда протекает на аккумулятор.

Одновременно загорается зеленый светодиодный индикатор, свидетельствуя о том, что подключение правильное.

И если теперь убрать аккумулятор, то на выходе схемы будет напряжение, поскольку ток от зарядного устройства будет продолжать поступать через диод VD2 на обмотку реле.

Если перепутать полярность подключения, то диод VD2 окажется заперт и на обмотку реле не поступит питание. Реле не сработает.

В этом случае загорится красный светодиод, который нарочно подключен неправильным образом. Он будет свидетельствовать о том, что нарушена полярность подключения аккумулятора.

Диод VD1 защищает цепь от самоиндукции, которая возникает при отключении реле.

В случае внедрения такой защиты в зарядное устройство автомобильного аккумулятора, стоит взять реле на 12 В. Допустимый ток реле зависит только от мощности зарядника. В среднем стоит использовать реле на 15-20 А.

Вариант 2

Эта схема до сих пор не имеет аналогов по многим параметрам. Она одновременно защищает и от переполюсовки питания, и от короткого замыкания.

Принцип работы этой схемы следующий. При нормальном режиме работы плюс от источника питания через светодиод и резистор R9 открывает полевой транзистор, и минус через открытый переход «полевика» поступает на выход схемы к аккумулятору.

При переполюсовке или коротком замыкании ток в цепи резко возрастает, вследствие чего образуется падение напряжения на «полевике» и на шунте. Такое падение напряжение достаточно для срабатывания маломощного транзистора VT2. Открываясь, последний запирает полевой транзистор, замыкая затвор с массой. Одновременно загорается светодиод, поскольку питание для него обеспечивается открытым переходом транзистора VT2.

Из-за высокой скорости реагирования эта схема гарантированно защитит зарядное устройство при любой проблеме на выходе.

Схема очень надежна в работе и способна оставаться в состоянии защиты бесконечно долгое время.

Вариант 3

Это особо простая схема, которую даже схемой трудно назвать, поскольку в ней использовано всего 2 компонента. Это мощный диод и предохранитель. Этот вариант вполне жизнеспособен и даже применяется в промышленных масштабах.

Питание с зарядного устройства через предохранитель поступает на аккумулятор. Предохранитель подбирается исходя из максимального тока зарядки. Например, если ток 10 А, то предохранитель нужен на 12-15 А.

Диод подключен параллельно и закрыт при нормальной работе. Но если перепутать полярность, диод откроется и случится короткое замыкание.

А предохранитель – это слабое звено в этой схеме, который сгорит в тот же миг. Его после этого придется менять.

Диод следует подбирать по даташиту исходя из того, что его максимальный кратковременный ток был в несколько раз больше тока сгорания предохранителя.

Такая схема не обеспечивает стопроцентную защиту, поскольку бывали случаи, когда зарядное устройство сгорало быстрее предохранителя.

С точки зрения КПД, первая схема лучше других. Но с точки зрения универсальности и скорости реагирования, лучший вариант – это схема 2. Ну а третий вариант часто применяется в промышленных масштабах. Такой вариант защиты можно увидеть, к примеру, на любой автомагнитоле.

Все схемы, кроме последней, имеют функцию самовосстановления, то есть работа восстановится, как только будет убрано короткое замыкание или изменится полярность подключения аккумулятора.

Автор: Эдуард Орлов –

Источник

Зарядное устройство с защитой от короткого замыкания в нагрузке

Зарядные устройства обычно оборудованы электронной схемой предотвращающей выход из строя зарядника при возникновении короткого замыкания . Но в практике радиолюбителей довольно часто еще попадаются несложные зарядные устройства, построенные на понижающем трансформаторе и диодном выпрямителе.

Нужные же радиодетали для того, чтобы построить электронную автомат, не всегда бывают. В этом случае возможно использовать простую электро-механическую защиту с применением электрореле или авто-выключателей неоднократного действия (например, автоматические предохранители или АВМ в квартирных электросчетчиках).

Плюсы данной защиты: простота и наличие недорогих полупроводниковых компонентов. Но есть и один недостаток — повышенная инерционность.

Описание автомата защиты зарядного устройства

Когда аккумулятор (АБ) подключен к выходу устройства, электрореле К1 активируется и своими выводами К1.1 включает ЗУ (см. схему).

В момент короткого замыкания, выходное напряжение мгновенно снижается и обмотка электрореле будет обесточена, что впоследствии приведет к разрыву контактов реле и отсоединению аккумулятора от ЗУ.

Вторичное подключение после ликвидации неисправности выполняется кнопкой SB1. Емкость С1, заряженная до выходного напряж. выпрямителя, подсоединяется к обмотке реле. Сопротивление R1 уменьшает импульс тока при неверном включении, когда короткое замыкание на выходе не ликвидировано.

Сопротивление R2 ограничивает ток короткого замыкания выпрямительных диодов. Его возможно не использовать в цепи, если диоды выдерживают импульсные токи такой величины. Иначе- сопротивление R2 обязательно. Но необходимо помнить, что выходное напряжение ЗУ должно быть в этом случае выше на величину падения напряж. на сопротивлении R2 при стандартном токе зарядки.

АВМ предохраняет при перегрузках по току, что релейная защита осуществить не может. Автоматический предохранитель (или выключатель) подсоединяют последовательно с выводами реле. величина АВМ — примерно 0,4 Ом. В данном случае сопротивление R2 возможно не использовать.

Характеристики радиоэлементов устройства зависят от марки ЗУ. К примеру, для зарядного устройства автомобильного аккумулятора следует подобрать электрореле на стандартное напряжение 12 вольт с номинальным током не менее 20 А. Этим показателям соответствует электрореле РЭН34 (паспорт ХП4.500.030-01), замыкающие выводы которого необходимо подсоединить параллельно. Для ЗУ с текущим током до 1 А возможно использовать электрореле РЭС22 (паспорт РФ4.523.023-05). Емкость С1 — электролитическая (К50-12,К50-16 и т.д.).

Источник

Зарядное устройство с защитой от короткого замыкания в нагрузке

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторных батарей

Предлагаемое вниманию читателей зарядное устройство не имеет каких-либо специфических особенностей и построено по давно зарекомендовавшей себя схеме. Ввиду того, что большинство автолюбителей любит «высекать искру» из зарядного устройства, а это ведет к выходу из строя некоторых его элементов, и было предложено установить защиту от короткого замыкания.

Принцип работы зарядного устройства

При включении аппарата тумблером SA1 на фазоимпульсный генератор VT1, VT2 подается напряжение, ограниченное стабилитроном VD5. С выхода генератора импульсы управления поступают на управляющий электрод тиристора VS2. Переменный резистор R6 служит для плавной установки уровня зарядного тока. Если произошло короткое замыкание или неправильно подключены полюса аккумулятора, происходит увеличение напряжения на резисторе R12. Затем открывается стабилитрон VD8 и тиристор VS1. Тиристор шунтирует конденсатор С1, определяющий частоту импульсов генератора. Прекращается подача импульсов управления на тиристор VS2. Зарядный ток прекращается. Для контроля зарядного тока используется микроамперметр Р1 в режиме вольтметра. Он измеряет падение напряжения на резисторе R12, который служит в качестве датчика тока для схемы защиты от КЗ. Падение напряжения на этом резисторе прямопропорционально значению протекающего через него тока. Микроамперметр в этой схеме измерения тока надежно защищен резистором R13 и даже при зашкаливании не выйдет из строя.

Схему управления с защитой монтируют на плате любым видом монтажа (кто что предпочитает). При правильном монтаже и исправных деталях устройство работоспособно сразу после включения.

Принципиальная схема зарядного устройства

Конструкция
Зарядное устройство собирается в любом удобном по размеру корпусе. Корпус должен иметь достаточное количество вентиляционных отверстий для охлаждения устройства во время длительной работы. На лицевой панели размещаются прибор Р1, резистор R6, тумблер SA1, предохранители FU1 и FU2, сигнальная лампа HL1. Выходные гнезда-зажимы (клеммы) устанавливаются по желанию конструктора. На концы проводов припаивают зажимы типа «крокодил» соответствующих размеров для подключения к полюсам аккумулятора. Зажимы должны быть разного цвета во избежание возможных ошибок при подключении. На лицевую панель возле каждого элемента наносится соответствующая надпись.

Используемые детали особого дефицита не представляют. В качестве силового трансформатора используется ТС-180 от старого черно-белого телевизора. Трансформатор аккуратно разбирают и сматывают все вторичные обмотки. Затем наматывают на каждую половину проводом диаметром 1,4. 1,5 мм в любой изоляции по 34 витка. Трансформатор собирают. Обмотки включают последовательно и проверяют вольтметром переменного тока. Напряжение должно быть в пределах 20. 22 В.

Детали
Конденсаторы: С1 — МБМ, К73П-3, К73-17; С2, СЗ — К50-12, К50-35 и др.
Резисторы (кроме R12) типа МЛТ-0,25. R1 — МЛТ-2,0, R2 — МЛТ-1,0, R6 — СП1, СП2, СП2-1 и др. Резистор R12 представляет собой отрезок нихромового провода диаметром 0,8. 1,5 мм.

Сигнальная лампа HL1 -МН6,ЗхО,26. Прибор Р1 — микроамперметр на ток не более 300 мА.

Диоды моста VD1 . VD4 — Д242, Д243, КД213 и др. диоды закрепляются на радиаторах из алюминия или дюралевого сплава. Площадь одной стороны не менее 49 см2 (размер 7×7 см) для одного диода при токе 10 А. Диоды VD6, VD7 — Д220, Д223 и другие кремниевые с 11обр не менее 50 В. Стабилитроны VD5 — типов Д814Б, В, Г, Д (не критично), VD8 — КС133, 139, 147, 151,156 (не критично).Тиристор VS1 — типа КУ201 с любой буквой. Тиристор VS2 типа КУ202 от буквы Б и дальше, Т25 и др. Тиристор установлен на радиаторе площадью одной стороны 100 см2 (размер 10×10 см). Транзисторы VT1 — КТ361, КТ209 и т.п., VT2 — КТ315, КТ201 и т.п.

Резистор R13 в цепях микроамперметра подбирают в зависимости от типа использованной головки. Вместо него временно впаивают переменный резистор сопротивлением 33 кОм и устанавливают стрелку прибора на конечную отметку шкалы при токе 10 А. Затем измеряют (предварительно отпаяв один провод)сопротивление и вместо него впаивают постоянный резистор. В случае применения прибора магнитоэлектрической системы шкала будет линейной.

Источник

Защита от переполюсовки зарядного устройства

Дата: 23.10.2015 // 0 Комментариев

Защита от переполюсовки зарядного устройства вещь очень полезная, а иногда и необходимая. Случайно неправильно подключенная автомобильная АКБ может напрочь угробить зарядное или АКБ. Для защиты от «дурака» на практике применяют основные три вида защиты: схемы на тиристоре, простая защита с помощью реле и схема от переполюсовки на полевом транзисторе.

Защита от переполюсовки зарядного устройства на реле или тиристоре имеют свои недостатки. Схемы на тиристоре довольно практичные и простые, но имеют потери напряжения на самом тиристоре около 2В, а в некоторых автомобильных зарядных при использовании такой схемы уже нечем будет заряжать АКБ. Защита от переполюсовки на реле имеет инертность, что тоже не всегда хорошо, а полностью разряженная батарея может не запустить реле. При сборке зарядного устройства из блока питания компьютера рационально применять схему на полевике.

Схема защиты зарядного устройства

Рассмотрим поближе схему защиты от переполюсовки на полевом транзисторе. Потери напряжения на полевом транзисторе минимальные, а время срабатывания не более 1мкСек.

Работает схема вот таким образом. При правильном подключении полевой транзистор открыт, и весь ток поступает на выход схемы. При коротком замыкании, перегрузке, или переполюсовке падение напряжения на шунте и полевом транзисторе достаточно, что бы сработал маломощный биполярный транзистор. Когда транзистор сработал, он замыкает затвор полевого транзистора на землю, закрывая его полностью.

Через открытый переход маломощного транзистора поступает питание на светодиод. Параллельно светодиоду можно подключить бузер с генератором для звуковой индикации.

При срабатывании защиты полевой транзистор не греется, схема в таком состоянии может находиться довольно долго, пока не устранится короткое замыкание. От сопротивления шунта зависит ток срабатывания защиты.

Защита от переполюсовки зарядного устройства своими руками

Вот таким вот получился блок защиты от переполюсовки зарядного устройства.

Используемый полевой транзистор — IRFZ44N (можно заменить любым аналогом). Маломощный транзистор BC239C (или другой n-p-n аналог). Диод — 1N4007.

Шунт использовался от старого китайского мультиметра, защита при таком шунте срабатывает при токе 10А.

Тест с почти максимальной нагрузкой.

Имитация короткого замыкания.

Как видим эта защита зарядного устройства спасает не только от переполюсовки, но и от короткого замыкания или перегрузки. При использовании данной схемы в трансформаторных зарядных устройствах необходимо исключить скачки напряжение и как можно лучше его сгладить.

Демонстрация работы защиты.

Кому интересен вариант печатки защиты от переполюсовки на полевике, плату в формате lay может скачать в конце статьи. В качестве шунтов в ней используются два резистора по 0,1 Ом; 5 Вт (при таких значениях защита срабатывает при токе 11-12 А). При желании можно самостоятельно дополнить плату бузером с генератором или оставить, как есть.

Источник