Зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов своими руками. Кислотные батареи со временем теряют накопленную в них энергию. Это болезненно ощущают пользователи старых автомобилей, которые через некоторое время не хотят «заводиться». Показанная здесь схема позволяет постоянно подзаряжать аккумулятор.
Назначение этой схемы является непрерывный заряд кислотного аккумулятора с номинальным напряжением 12 В. Пользователь может плавно установить выходное зарядное напряжение и выбрать максимальный зарядный ток: 50 мА, 150 мА, 300 мА или 400 мА. Простая электронная схема будет непрерывно контролировать напряжение на клеммах накопителя энергии и при необходимости подзаряжать его.
Данный прибор, также может функционировать в качестве так называемого буферного источника питания. После отключения питания этого зарядного устройства оно будет заряжать аккумулятор в незначительной степени.
Энергия, поступающая на батарею, поступает от сети 220 В. Соответствующий трансформатор смонтирован на небольшой печатной плате схемы, поэтому вся конструкция компактна и малогабаритна. Зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов собранных своими руками можно использовать для подзарядки АКБ во время морозов, чтобы уменьшить внутреннее сопротивление батареи, или при слишком быстром разряде аккумулятора.
Принципиальная схема устройства показана на рисунке ниже. Источник питания 220 В/50 Гц подключается к клеммам разъема J1. Сетевой трансформатор TR1 используется для понижения напряжения и обеспечения гальванической развязки.
Принципиальная схема
На вторичной обмотке трансформатора смонтирован выпрямительный мост, состоящий из диодов Шоттки D1…D4. Светодиод LED1 показывает, что питание включено, а резистор R2 ограничивает его ток. Конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.
Зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов своими руками обеспечивают зарядку кислотных АКБ в режиме постоянного тока/постоянного напряжения (CC/CV).Схема сначала ограничивает зарядный ток до заданного максимума, а затем, по мере увеличения уровня заряда, стремится поддерживать постоянный ток и напряжение.
Таким образом, такая схема имеет два назначения: поддержка номинального тока и номинального напряжения. Установив необходимые значения, например, 200 мА и 13,8 В, вы сможете гарантировать, что с выхода схемы не будет выходить ток больше 200 мА, и что напряжение на ее выходных клеммах никогда не превысит выше, чем 13,8 В.
Для поддержания тока на заданном уровне используется простая схема источника тока построенная на базе регулируемого стабилизатора напряжения US1 (LM317). Резисторы R4…R6 задают максимальный ток, при этом постоянно включен только R6. Он был подобран таким образом, чтобы выходной ток был около 50 мА.
Чтобы увеличить выходной ток примерно до 100 мА, можно к резистору R6 параллельно подключить R5, при этом поставив перемычку на контакты JP1. Аналогичная задача у R4, который можно соединить перемычкой JP2, благодаря чему зарядный ток увеличится примерно на 250 мА.
В типичной схеме источника тока с использованием LM317, его вход ADJ закорочен непосредственно на выход всей схемы. Здесь же был включен резистор R3 номиналом 910 Ом, задачей которого является поляризация схемы US2 током не более 1,25 В/910 Ом ≈ 1,37 мА. Для регулируемого стабилизатора TL431 требуется минимальный катодный ток 1 мА.
US2 используется для поддержания заданного выходного напряжения. Он принимает сигнал обратной связи с выхода схемы в виде вольтажа, поступающего с делителя.
«Верхний» резистор этого делителя представляет собой суммарное сопротивление R7 и P1, поэтому его можно регулировать по мере необходимости. Задача US2 — поддерживать падение напряжения на R8 равным 2,5 В. Если оно начнет повышаться, то US2 понизит потенциал своего катода, что в свою очередь вызовет падение выходного вольтажа до заданного значения. Его функция важна в режиме постоянного напряжения.
При работе схемы в режиме постоянного зарядного тока, вольтаж на R8 ниже желаемых 2,5 В, поэтому US2 остается закрытым. На данный момент имеет значение только US1.
Диод D5 позволяет току течь от схемы к аккумулятору, но блокирует его протекание в другом направлении. Таким образом, аккумулятор не будет разряжаться после отключения зарядного устройства от сети. Его единственной нагрузкой будет общее сопротивление R7+P1+R8, что вызовет протекание тока 0,25 мА. Такой малый ток не разрядит кислотный аккумулятор емкостью несколько ампер-часов и более, эффект внутреннего саморазряда будет иметь большее влияние.
Падение напряжения на диоде Д5 не влияет на выходное значение, т.к. падение вольтажа на нем компенсируется US2, который собирает информацию о выходном напряжении со своего катода, т.е. учитывает его текущее значение.
Однако величина этого перепада должна быть как можно меньше, чтобы обеспечить схеме US1 достаточную разность потенциалов между ее входом и выходом. Таким свойством обладает диод с минимально возможным обратным напряжением. 20 вольт будет достаточным значением, чтобы напряжение от заряженной свинцово-кислотной батареи 12 В не пробило ее разъем.
Монтаж и наладка
Схема должна быть собрана на односторонней печатной плате размерами 90×50 мм. Печатная плата со стороны дорожек и ее компоновка показаны на эскизе ниже. Сборку элементов нужно выполнять в классическом порядке, т.е. начиная с компонентов в корпусах с наименьшей высотой, таких как резисторы и выпрямительные диоды. Стабилизатор US1 перед пайкой следует закрепить на радиаторе через силиконовую прокладку и изоляционную втулку.
Расположение элементов на печатной плате
Правильно собранная схема начинает работать сразу после включения питания, но при первом запуске рекомендуем не подключать аккумулятор. Сначала нужно установить конечное зарядное напряжение. Для этого подключите вольтметр к клеммам J2. Регулировка производится поворотом потенциометра P1.
Вторым шагом является выбор зарядного тока. Пользователь может выбрать одно из четырех различных значений, которые устанавливаются путем установки или снятия перемычек JP1 и JP2. Типичное значение тока удержания составляет 1/100 C, где C — емкость в ампер-часах [Ач] или менее.
Поэтому для аккумулятора емкостью 45 Ач рекомендуется заряжать током не более 450 мА — в случае с этой схемой нужно выбрать вариант 400 мА. Подробную информацию о рекомендуемом резервном токе можно найти в паспорте аккумулятора, поскольку приведенное здесь соотношение является ориентировочным.
Характеристики
- совместимость с кислотными батареями 12 В
- возможность регулировки конечного зарядного напряжения
- выбор зарядного тока: 50 мА, 150 мА, 300 мА или 400 мА
- встроенный автоматический модуль предотвращения перезарядки
- возможность работы в качестве буферного источника питания
- электропитание: 220 В