Универсальное зарядное устройство для любых типов аккумуляторных батарей
с номинальными напряжениями 1,5 – 24В и ёмкостью 0,3 – 200Ач.
Заряд аккумуляторной батареи – это химический процесс, в ходе которого аккумулятор принимает в себя часть электрической энергии, прибывающей из сетевой розетки. Обряд несложный, однако имеет нюансы и несколько отличается от церемонии зарядки воды денежными символами и звездой Эрцгаммы.
Наиболее широко распространены два способа заряда аккумуляторов: 1 – при постоянном зарядном токе и 2 – при постоянном напряжении.
Первый из них мы достаточно легко и непринуждённо реализовали в мощном бестрансформаторном ЗУ, описанным на странице ссылка на страницу , второй – рассмотрим в рамках этой статьи.
Итак, заряд постоянным напряжением.
При данном способе напряжение на выходе ЗУ поддерживается постоянным в течении всего времени заряда. В результате, в связи с постепенным увеличением внутреннего сопротивления батареи, зарядный ток убывает в течение процесса от максимального до практически нулевого.
При этом, без специальных защитных схемных решений, сила тока в начальный момент заряда может достигать весьма опасных для АКБ величин – 100-150% от номинальной ёмкости аккумулятора. Чтобы батарея в этот момент не крякнула от неожиданности, в мощные зарядники обязательно вводят ограничитель тока (≈ 50% ёмкости АКБ).
Стало быть, нам нужно серьёзно озадачиться устройством, выдающим в сухом остатке: регулируемое в диапазоне 1,5-24В постоянное напряжение, выходной ток вплоть до 20А и содержащим узел защиты, ограничивающий этот ток величиной, заранее задаваемой юзером.
К тому же, при таких весомых мощностях повиснет в воздухе вопрос, касающийся параметра КПД, а также массогабаритных характеристик зарядного устройства.
Исходя из сложившейся ситуации, делаем широкомасштабный вывод: блок питания должен быть импульсным, стабилизатор напряжения и регулятор тока – тоже.
Начнём с конца. Схема электрическая принципиальная регулируемого стабилизатора напряжения с ограничителем тока. 
Рис.1
В основе схемы стабилизатора лежит интегральная микросхема TL494, представляющая из себя ШИМ – контроллер, вполне комфортно себя чувствующий в схемах управления блоков питания.
При полном отсутствии желания выпендриться и бить себя по темечку, считая себя умнее создателей ИМС, было решено на 100% следовать схеме включения микросхемы, приведённой в качестве примера 10А блока питания в Datasheet-е производителя.
Частота колебаний внутреннего генератора, задаётся элементами R6, С2 и составляет 20кГц.
Внешний биполярный транзистор был заменён на мощный p-канальный полевик Т3, обладающий значительно более высоким параметром КПД при работе в ключевых приложениях.
Двухтактный эмиттерный повторитель на транзисторах Т1-Т2 предназначен для прокачки значительной входной ёмкости полевого транзистора.
Делитель, образованный резисторами R9, R10, ограничивает максимальное напряжение Uзи Т3 на допустимом уровне -15В.
Как это всё работает?
Выходное напряжение (+Uвых) через делитель, образованный переменным резистором R13, поступает на неинвертирующий вход (1IN+) встроенного в ИМС усилителя ошибки и сравнивается с опорным напряжением 1,5В, присутствующем на инвертирующем входе (1IN-).
Если это напряжение ниже опорного, контроллер даёт команду на увеличение длительности выходных импульсов, если выше – на уменьшение. Таким образом происходит стабилизация выходного напряжения на уровне Uвых = 1,5×Kдел, где Kдел – коэффициент деления переменника R13.
Таким образом, в верхнем (по схеме) положении ползунка R13 Kдел=1, и выходное напряжение зафиксируется на уровне 1,5В, в нижнем – Kдел=∞, а это означает, что всё питающее напряжение через постоянно открытый ключ попадёт в нагрузку.
Теперь, что касается ограничения выходного тока.
Минусовой вывод нагрузки, как видно из схемы, подключается к земле не напрямую, а через резисторы мелкого номинала R16 (при выходных токах до 2А), либо R15IIR16 (при токах 2-20А).
Ясен хроматограф, что напряжение, падающее на этих резисторах, будет прямо пропорционально протекающему через нагрузку току.
Далее это напряжение усиливается операционным усилителем DA2, а следом поступает на неинвертирующий вход (2IN+) второго усилителя ошибки, где сравнивается с опорным напряжением 1В на инвертирующем входе (2IN-). Последующий механизм реакции микросхемы на соотношение входного и опорного сигналов аналогичен предыдущему описанию, за исключением того, что второй усилитель включён в режиме компаратора, и изменения выходного уровня происходят скачкообразно с частотой, определяемой постоянной времени интегрирующей цепочки R25 С8.
Итак. Ограничение тока происходит в момент появления на выходе DA2 напряжения уровнем 1В. Переключаемые резисторы R17-R24, отвечающие за коэффициент усиления операционного усилителя, как раз и определяют момент появление этого выходного уровня, в зависимости от тока, протекающего через нагрузку.
Приведу пример. Допустим, нам надо ограничить ток в нагрузке значением 1А. При таком токе на резисторе R16 образуется напряжение 0,1(Ом)×1(А)=0,1(В), т.е. для получения напряжения на выходе операционника 1В, нам надо усилить это значение в 10 раз.
Выбираем переключателем R19.
DA2 у нас работает в неинвертирующем режиме, поэтому его Ku=1+91(кОм)/10(кОм)=10,1 раз.
С приемлемой точностью результат получен.
Поскольку мы с Вами задумали зарядное устройство, а не блок питания РЭА, к пульсациям на выходе устройства можно отнестись вполне индифферентно, поверьте, точно также к ним отнесётся и подопытный АКБ. Поэтому решительно отказываемся от дросселя номиналом 140мкГн, приведённом в Datasheet-е, в пользу моточного изделия индуктивностью 50мкГн, и так размеры кольца для 20-ти амперных токов получатся весьма недетскими.
А именно. Без опасения загнать сердечник в насыщение следует использовать кольца из распылённого железа типоразмера Т130 и материалов смесей 52 (салатовый/голубой), либо 40 (салатовый/жёлтый), либо 26 (жёлтый/белый), склеить их в количестве 3-ёх штук, намотать 15-18 витков вчетверо сложенных проводов диаметром 1,5мм.
Использовать низкочастотные ферриты без пропила для создания малого воздушного зазора – дело весьма распространённое среди "умельцев", но абсолютно бессмысленное.
Едем дальше. Переходим к схеме собственно самого источника питания, обеспечивающего нам 30-ти вольтовое напряжение при токе нагрузки 20А. 
Рис.2
Схемы, приведённые на Рис.2, обмусолены нами, истолкованы вдоль и поперёк на нескольких страницах, начиная с ссылка на страницу, поэтому ограничусь лишь описанием трансформатора Tr1.
Импульсный трансформатор намотан на низкочастотном ферритовом кольце 2000НМ размерами 40×25×22мм.
Первичная обмотка содержит 30 витков обмоточного провода диаметром 1,5мм,
Вторичная – 6 витков сложенных вдвое проводов диаметром 2мм, либо вчетверо сложенных проводов диаметром 1,5мм.
Категорически приветствую всех читателей!
Написать данную статью меня побудили несколько факторов: борьба с потенциальным алкоголизмом, желание несколько упорядочить «кашу» из накопившейся информации и, конечно, большое желание помочь единомышленникам.
В конечном итоге мы получим зарядное устройство с линейной характеристикой выходного тока. Это означает, что зарядка будет происходить в два этапа — постоянным заданным вручную током до набора заданного напряжения, затем постоянным заданным напряжением. При этом выходной ток будет плавно снижаться вплоть до нуля, когда заряд будет полностью окончен. Это самый правильный способ зарядки.
Также мы добавим режим десульфатации аккумуляторной батареи. Такой функцией обладают некоторые заводские зарядные устройства, например, Кедр-Авто 10. Такой зарядник у меня так же имеется, и его режим работы мне не очень нравится: во-первых, он не производит должным образом зарядку постоянным напряжением, а просто падает в дозарядку малым током. Окончания зарядки придется ждать очень долго; во-вторых, в интересующем нас режиме "Цикл" максимальное напряжение целенаправленно увеличено до 15,5 вольт, чтобы устройство не отключалось. Это в конечном итоге приведёт к перезаряду аккумулятора. Использованная у меня реализация лишена этих недостатков.
Ключевые моменты статьи для удобства восприятия и навигации я выделил полужирным шрифтом.
Лирика: данный текст ориентирован на начинающих радиолюбителей, подобных мне самому. Собственно, я сам почти год назад не держал в руках паяльник, пока не набрёл на статью Андрея Голубева про изготовление лабораторного блока питания из компьютерного БП. Не имея четкого представления, зачем он мне впоследствии пригодится, я поставил себе задачу во что бы то не стало разобраться и сделать себе такое устройство. И это мне удалось. Выражаю огромную человеческую благодарность Андрею и Юрию Вячеславовичу за посильную помощь в моих начинаниях. Много крови я у них выпил. Я не повторяю статью Андрея, но постараюсь ключевые моменты переделки раскрыть более подробно, останавливаясь на моментах, которые вызывали у меня много вопросов. Прошу воспринимать данный материал как отчет о проделанной работе. Чтобы понимать, о чем я вообще говорю, вам необходимо изучить вышеупомянутые статьи.
Многие здесь и сейчас присутствующие знают, что я человек расчетливый, и не ищущий легких путей. И недавно, промывая подкапотку любимого авто от месячной пыли, обнаружил недобро косящийся на меня красный глаз индикатора плотности в банке аккумуляторной батареи. В связи с никак не радующими глаз ценами на аккумуляторы, да и что угодно в наше время, в принципе, решил, что не стоит оставлять без внимания такой важный элемент автомобиля, как аккумуляторная батарея, пробуждающая 6 цилиндров в сибирские морозы. Готовь сани летом, как говорится. А с другой стороны, не кошерно таскать в гараж лабораторный блок питания, в который вложил душу.
А что нам стоит дом построить?
За период создания вышеупомянутого лабораторника у меня скопилось достаточной количество барахла, которое можно превратить в объект обсуждения – аккумуляторное зарядное устройство.
По сути, это тот же лабораторный блок питания, но с некоторыми ограничениями – минимальное напряжение на выходе равно 14,4В, максимальное 16В, блок питания не стартует без подключенного к выходным клеммам аккумулятора и имеет защиту от переполюсовки. В штатном режиме регулятор напряжения всегда в крайнем левом положении, и напряжение на выходе равно 14,4В. Повышенное напряжение используется для "пинка" запущенным аккумуляторам.
Суть зарядного устройства: обеспечить стабилизированное напряжение 14,4 вольта и заданный ограниченный ток. Проще говоря, в начале процесса зарядки ток будет максимальным, заданным реостатом. По мере заряда батареи, собственное напряжение аккумулятора будет расти. В конце концов, когда напряжение аккумулятора станет 14,4 вольта, блок питания перейдет в режим стабилизации напряжения и станет постепенно снижать ток до нуля. В таком состоянии аккумулятор может находиться сколь угодно долго, и ничего плохого с ним не произойдет.
Мне по вышеупомянутой причине сия поделка обошлась в 0 рублей и 0 копеек, если же все комплектующие покупать поштучно, бюджет может подрасти до 1000 рублей, где большую часть занимают вольтамперметры. От момента задумки до реализации прошла неделя. Делал в основном вечерами, но пару дней посвятил процессу полностью.
На этом описательно-вступительную часть предлагаю считать оконченной и перейти к самому интересному.
Достался в виде трупа блок питания ATX:
Видно следы отвратительного ремонта: силовые ключи и диодные сборки вообще не прикручены к радиаторам. Схема очень схожа с этой:
Дата: 10.03.2017 // 0 Комментариев
При переделке некоторых старых блоков АТ в зарядные устройства, можно столкнуться с некоторыми проблемами, в которых новичку тяжело разобраться. Мы попытаемся сегодня уделить немного времени таким моментам и расскажем, как можно сделать зарядное из АТ блока питания 200 Вт на основе ШИМ TL494. Опытом переделки поделится с вами Ильсур Валитов с Ульяновска.
Зарядное из АТ блока питания 200 Вт на TL494
Немножко теории. ШИМ TL494 был, есть и будет популярен среди радиолюбителей, на его основе очень часто встречаются как старые АТ блоки, так и современные АТХ. Вся суть переделок подобных БП заключается в корректировке режима работы TL494 для поднятия выходного напряжения блока до 14,4 В.
Если смотреть типовую схему включения TL494, то выходное напряжение блока будет зависеть от делителя, состоящего с резисторов R8 и R9. Увеличивая сопротивление R8, можно увеличивать и выходное напряжение БП. Проще говоря, ШИМ будет стараться поддерживать опорное напряжение 2,5 В на этом делителе, к которому подключена 1-я ножка TL494.
Все было бы хорошо, но существуют АТ блоки, где такой делитель подключен только к шине + 5 В.
В таком блоке питания получается, что стабилизирована только шина +5 В. Если мы, с помощью резистора R7 (см. уже схему блока) увеличивая его сопротивление, добьемся выходного напряжения 14,4 В на шине +12 В, то при подключении АКБ зарядный ток будет составлять лишь 1-1,5 А. Этого явно мало, т.к. блок способен выдать больше. Для этого нам нужно стабилизировать шину +12 В, к которой будем подключать АКБ.
Выпаиваем R7 (нумерация деталей на схеме не совпадает с нумерацией на плате, но номиналы деталей соответствуют схеме).
Вместо него устанавливаем подстроечный резистор. Ножку резистора, которая шла на шину +5 В, подключаем к шине +12 В.
Подстроечный резистор настраиваем на 24 кОм, т.к. при таком его сопротивлении TL494 необходимо будет подать 14,4 В на выход БП, чтобы на делителе получилось 2,5 В.
Теперь с помощью подстроечного резистора можно немного откорректировать выходное напряжение.
Зарядное из АТ блока питания готово. Ну и, конечно, финальное фото процесса зарядки. При подключении сильно посаженной АКБ зарядные токи могут достигать 5 -7 А и выше, по мере заряда батареи ток будет падать.
Процесс зарядки можно будет считать оконченным, когда зарядный ток снизится до 0,5 А.