Защита от переполюсовки и к.з. зарядного устройства
Надо было разработать портативное зарядное устройство З.У. для зарядки 12V АКБ в полевых условиях. То есть, заряжать один аккумулятор от другого. Причем, зарядный ток — до 15 А. В полевых условиях, в темноте и на морозе перепутать полярность — проще простого. Хотелось сделать так, чтобы при неправильной полярности ничего не перегорало, а просто гудел зуммер.
Самая простая известная схема защиты — с предохранителем.
Если предохранитель сгорит — на морозе его не заменишь!
Кроме того, при неправильной полярности на выход З.У. придёт целых — 0.9 Вольт!
Вот так перегорает предохранитель Tesla 20A в схеме с 2-мя диодами шоттки VS42CTQ030. В течение 25 mS на З.У. приходит — 0.9 Вольт! Осциллограф подключен к точке А
Большинство микросхем не выдерживает обратной полярности более — 0.6 Вольт. Скорее всего, З.У. при этом выйдет из строя. Хотя и без особого дыма:)
Схема на реле меня тоже не устроила.
Реле включится, если правильно подключить аккумулятор. Просто, дёшево и сердито. Кроме одного но! Если подключить АКБ правильно, а потом снова подключить АКБ, не отключая З.У. НЕПРАВИЛЬНО — то всё сгорит! Ведь, пока З.У. включено, реле уже не отпустит.
Часто можно встретить и другую схему:
Однако, в ней присутствует шунт. При токе 15А потери на шунте будут значительными. А для портативного устройства каждый ватт на вес золота!
Нам нужен был общий КПД 94…96%. Без применения принудительной вентиляции З.У.
Давайте теперь посмотрим мою схему:
Работает она следующим образом: На вход (точкаА) приходит напряжение от З.У. которое ограничено по току до 15А, +10…+15 V. От него питается дифференциальный компаратор DA1 через диод VD2. На положительном входе компаратора всегда +0.1V (определяется диодами VD1 и делителем R2, R3). Пока АКБ не подключена, на отрицательном входе компаратора 0v и силовой ключ VT1 закрыт.
Когда АКБ подключена правильно, и напряжение на ней более 4V, стабилитрон VD4 открывается. На отрицательном входе компаратора появляется +0.2V > +0.1V и силовой ключ VT1 открывается. Начинается заряд батареи.
Если теперь отключить АКБ и поменять её полярность, то на отрицательном входе компаратора появляется -0.2V и силовой ключ VT1 закроется.
Защита за 0.3 mS отключит батарею от З.У., и минус на него не придет. На входе компаратора будет только -0.2V, что допустимо на неограниченное время. Как видим, никаких шунтов в этой схеме нет! В момент переполюсовки или К.З. питание компаратора обеспечивается за счёт конденсатора С2 и он всегда остаётся “в сознании”.
Подсоединяем осциллограф. Одиночная синхронизация по спаду напряжения на выходе защиты. Подключаем АКБ сначала правильно (зарядка пошла), а потом неправильно.
Жёлтый луч — выход устройства защиты.(точка В) Мы видим, что при переполюсовке ПЛЮС меняется на МИНУС.
Синий луч — показывает напряжение на входе устройства защиты.(точкаА) При переполюсовке оно всегда остается положительным. З.У. не выходит из строя. Зуммер издаёт звуковой сигнал.
Аналогично защита срабатывает и при К.З. Правда звука зуммера при этом нет.
Диоды VD5 и VD6 ограничивают нежелательные выбросы напряжения (+30…-15V) при соединении и отсоединении проводов. L-образный фильтр С4, С5 — обязательный атрибут на выходе в соответствии со стандартами автомобильной промышленности.
Все детали, используемые в этой схеме — миниатюрные SMD 0805. Потери на силовом ключе VT1 минимальные — Rds(ON) = 2.4 mOhm, поэтому на печатной плате защита много места не занимает. (выделена красным)
В качестве VT1 можно использовать любые MOSFET P канал. V(ds) = -40…-60V; Vgs = -1.5…-2.5V logic level; Ciss +7
Комментарии ( 16 )
Аналогично защита срабатывает и при К.З. Правда звука зуммера при этом нет.
параллельно силовому ключу предусмотрен байпас — на фото — розовое реле с внешним управлением
А зачем реле, если можно подать открывающий сигнал прямо на мосфет?
Зарядное в целом будешь описывать или коммерческая разработка?
Зарядное устройство на фото используется в том числе и для заряда суперконденсаторов с нуля вольт. Поэтому режим К.З. для него не является аварийным. Как раз для этого режима, чтобы не усложнять схему, применяется байпас. Также можно «поднять» и полностью «убитый» аккумулятор с нуля. В этих режимах на точках А и В напряжение будет около 0 вольт и управлять МОСФЕТОМ не так просто. Для случая штатной зарядки аккумуляторов с 5V до 15V Ваши предложения совершенно правильные.
Само зарядное устройство описать можно, если к этой теме есть интерес. Схема большая и придётся её делить на части: силовая часть, цепи защиты, управление зарядным током от МК, блок индикации, EMI и борьба за КПД.
В этих режимах на точках А и В напряжение будет около 0 вольт и управлять МОСФЕТОМ не так просто.
Логично. Но если оно используется в составе зарядного — можно использовать и собственное питание зарядника. Релюшка же откуда-то питается.
А схема в целом — лично мне интересно.
Банки обычно заряжают током 1/10*С, т.е. 15А на шунте подразумевают зарядку аккума емкостью 150А*ч. У меня на дизеле стоит дай бог 90, а на пузотёрке — 55.
Лично я бы лучше усложнил схему на реле, чем горсть экзотических диодов искал.
Т.Е. навороты у вас за пределами любительских схем. И при всех плюсах, вроде подъема аккума с нуля (а как тут с полярностью быть, из-за которой забракована релейная схема? воткнут банку не той полярностью и что дальше?) штучный экземпляр девайса проще купить, чем повторить
Источник
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
Схема умной защиты АКБ от переполюсовки
Совсем недавно я описывал простенькую схему защиты АКБ от переполюсовки. Только вот имеется в ней такой небольшой недостаток, эта схема не умеет распознавать степень разряженности аккумулятора, что дает возможность подключать даже убитые АКБ(замкнутые, рассыпавшиеся и т.д.), ли ж бы хватало напряжения замкнуть контакты реле. А это может привести к ужасным последствиям, и пожар не самое страшное!
И вот совсем недавно пришла мне в голову умная схема защиты от переполюсовки, которая сумела бы определять, можно ли заряжать этот аккумулятор или нет и сохранила предыдущий параметр определения правильности подключения клемм к Аккумулятору
На самом дел все просто, схема просто определяет какое напряжение на АКБ, то есть степень зарядки, и если оно соответствует нужным пределам, то замыкает контакты реле и пускает ток заряда!
Схема умной защиты АКБ от переполюсовки на ОУ(12В)
Из схемы видно что это обычный компаратор на ОУ сравнивающий опорное напряжение собранное на цепи R7-VD3, с напряжением АКБ. И если напряжение на неинв.(+) входе поднимается чуть выше чем на инве.(-), транзистор VT1 включает реле.
Настраивается все очень просто. На клемму + АКБ подается напряжение 10.5-11В(напряжение разряженного, рабочего АКБ) удобно и с помощью построечного резистора R4(в сторону увеличения сопротивления) выставляем момент, когда щелкнет релюха K1. На этом настройка заканчивается:) Кстати удобно использовать для настройки регулятор напряжения на LM317
Данная схема собрана на ОУ не зря, поскольку на втором ОУ можно собрать еще одно устройство, я его еже не придумал, но наработки уже есть. К примеру на второи ОУ можно сделать устройство которое будет показывать что все подключено верно
Но если у вас нет возможности ждать, и не хочется тратить попросту операционик, то могу предложить схему чуть проще и с таким же принципом работы
Схема умной защиты АКБ от переполюсовки на TL431(12В/6В)
Многие не знают, но TL431 –это обычный компаратор, и для сравнивания напряжения внутри него уже присутствует ИОН 2,5В. Поэтому вместо кучи обвязки вокруг ОУ можно использовать TL431 с одним единственным резисторным делителем, напряжение на котором должно быть чуть больше 2.5В, что бы реле включилось:)
У этой схемы есть еще одно преимущество, ее можно с успехом использовать и для 6В АКБ. Для этого надо заменить реле на 5В, и два резистора R1 и R3 примерно на половину.
Способ настройки такой же самый как и в предыдущей схеме, только на клемму +АКБ для 6В напряжение надо подавать в районе 5-5.5В
Все, с такой защитой можно не боятся что ваш АКБ, ну если ему “торба”, просто взорвется. Поэтому удачи с повторением схемы.
Скачать печатную плату
Пароль от архива jhg561bvlkm556
Удачи вам с повторением и жду ваших вопросов в комментариях
Для безопасной, качественной и надежной зарядки любых типов аккумуляторов, рекомендую универсальное зарядное устройство
Что бы не пропустить последние обновления в мастерской, подписывайтесь на обновления в Вконтакте или Одноклассниках, так же можно подписаться на обновления по электронной почте в колонке справа
Не хочется вникать в рутины радиоэлектроники? Рекомендую обратить внимание на предложения наших китайских друзей. За вполне приемлемую цену можно приобрести довольно таки качественные зарядные устройства
Зарядное устройство 12В 1.3А
Простенькое зарядное устройство с светодиодным индикатором зарядки, зеленый батарея заряжается, красный батарея заряжена.
Есть защита от короткого замыкания, есть защита от переполюсовки. Отлично подойдет для зарядки Мото АКБ емкостью до 20А\ч, АКБ 9А\ч зарядит за 7 часов, 20А\ч — за 16 часов. Цена на это зарядное всего 403 рубля,доставка бесплатна
Зарядное устройство для самых разнообразных типов аккумуляторов 12-24В с током до 10А и пиковым током 12А. Умеет заряжать Гелиевые АКБ и СА\СА. Технология зарядки как и у предыдущего в три этапа. Зарядное устройство способно заряжать как в автоматическом режиме, так и в ручном. На панеле есть ЖК индикатор указывающий напряжение, ток заряда и процент зарядки.
Хороший прибор если вам надо заряжать все возможные типы АКБ любых емкостей, аж до 150А\ч
Цена на это чудо 1 625 рублей, доставка бесплатна. На момент написания этих строк количество заказов 23, оценка 4,7 из 5. При заказе не забудьте указать Евровилку
Если какой то товар стал недоступен, пожалуйста напишите в комментарий внизу страницы.
С ув. Admin-чек.
12 комментариев для “Схема умной защиты АКБ от переполюсовки”
Доброго дня как можно понять новичку какие номиналы деталей необходимо ставить?
Что узнать номиналы нужно купить проект https://rustaste.ru/pcb-project
Здравствуйте. Очень нравятся ваши статьи и разработки. Интересует такой вопрос, если заказать печатную плату или устройство в готовом виде, то как на счет отправки, живу в Луганске. Ни когда ни чего не заказывал ранее, боюсь что ни чего не дойдет учитывая обстановку в стране. Спасибо.
гарантировать доставку не могу. но отправления обычно нормально доходят. кому оно надо кусок железяки с непонятным назначением
Собираю зарядку на ваших разработках, нужен совет — ниже какого напряжения на выводах АКБ стоит настроить защиту? Например, есть сильно севший АКБ, при каком напряжении на его выводах, опасно подключать к заряднику?
Сколько читал напряжение 10,8В считается критичным, типа пластины уже начали сульфироваться.
По идеи если аккума новый, но просто переборщили с разрядкой, можно его заряжать. Можно поставить Аварийный пуск. Кнопку последовательно с резистором 1К, параллельно резистору R3 по первой схеме или параллельно R1 по второй схеме
Спасибо, в т.ч. и за последний ответ. Бывает, АКК высаживается почти в ноль, если забывается выключить какую-то нагрузку. Ответ на мой вопрос нашел в ответе за 29.10.18, если я правильно понял назначение аварийной кнопки.
А от перезаряда какой фишки нет ?
Эта кнопка для принудительного запуска зарядки.
Для Защиты от перезарядки по такой же схеме можно собрать отсекатель. То-есть когда напряжение дойдет до 14,4В зарядка отключится. У Китайцев есть готовое решение этой проблемы отсекатель зарядного устройства всего за 217 рублей
Мудрёно… Использую схемку из 3 деталей — от КЗ и переполюсовки, от «убитых» аккумов. Вру — 4 детали: реле, резистор, диод и кнопка без фиксации.))) (только на тиристорных регуляторах)
Если аккумулятор сильно разряжен, реле К1 может не сработать, его контакт К1.1 не замкнётся, и аккумулятор не подключится к зарядному устройству. Для полной гарантии подключения аккумулятора к зарядному устройству надо между плюсом зарядного устройства и верхним выводом реле К1 установить маломощную кнопку (без фиксации) с нормально разомкнутым контактом. Если нажать эту кнопку, то напряжение питания с зарядного устройства поступит на схему и обмотку реле К1, реле сработает и заблокируется замкнувшимся контактом К1.1. Поскольку реле К1 питается и через замкнутый контакт К1.1, кнопку можно отпускать. Контакт К1.1 должен быть рассчитан на ток зарядки аккумулятора. Диод VD1 можно использовать из серии 1N4001…4007.
Здраствуите скахите почему в спринте не открывается ваша печатка.
Источник