Простое зарядное устройство своими руками

Наверняка вы в курсе какая сейчас обстановка со светом в Крыму, по вечерам при выключении света вынуждены сидеть при лампах и светодиодных лентах. Но для того что бы их питать нужны аккумуляторы постоянно заряженные. Конечно, есть у меня зарядка на LM317, но ее не универсальность меня не утраивает, так как приходится заряжать разные типы АКБ. Среди которых и гелиевые, и LI-Ion и кислотные автомобильные АКБ.

Зарядное устройство, которое мне захотелось, должно заряжать все типы аккумуляторов, с напряжением зарядки до 15В и током до 4А. Самым подходящим для меня вариантом стало собрать два стабилизатора на компараторах. Стабилизатор тока и стабилизатор напряжения. Как для меня все просто, напряжение с выхода зарядки и датчика тока должно сравниваться с опорным напряжением.

Основой схемы стал набор операционных усилителей LM324, обвязка к которому подбиралась неделю. И в одно прекрасное утро вышла рабочая схема

Схема простого зарядного устройства

В разработке схемы мне очень помог MULTISLIM,как для начинающего самое оно. И если бы не он я бы до сих пор собирал бы эту схему.
И спасибо ребятам с Радиокота, где была похожая схема, благодаря которой зарядка доведена была до ума. Ссылка на форум внизу статьи
И так подробней со схемой.

Схема питается у меня от трансформаторного блока питания с выходом 22В, далее идет мост диодный 15А с запасом взят и фильтр из 3х электролитических конденсаторов по 4700мФ зашунтированные пленкой 0.1мФ.

Источник опорного питания 12В собран на регулируемой КРЕН TL431, усиленной транзистором для надежности, да и не известно сколько еще чего подключу к этой схеме, даже оставил на плате клемму для питания других плат. Транзистор VT1 брал КТ805, так как у меня их валом из старых теликов. Но можно и другие, такие как КТ815/КТ817, их будет достаточно для питания этой схемы

На первом компараторе собран стабилизатор тока, сравнивающий напряжение с потенциометра с напряжением падения на шунте. Шунт 0,1Ом, потому что других не было и для легкого подсчета удобен, но можно и другие применять, помним только про рассеиваемую мощность P=I*I*Rш. Из закона Ома на 1А нагрузки падение 0.1В. Соответственно для 4А- 0.4В. Зная это значение можно посчитать делитель для регулировки, то есть в крайнем правом положении на средней ножке потенциометра должно быть 0.4В. При питании 12В, коэффициент деления должен быть 12/0.4=30. Выберем как на моем примере переменный 50К, тогда R8 1,5Мом. R12 подбирается по минимальному току потребления, к которому еще добавится ток питания всей схемы. Но тут сунул 3к, что бы не заморачивать себя расчетами. Мне минимальный ток не так важен. Кстати питание схемы сделано через шунт, что бы избежать отрицательного напряжения на ОУ.

На втором компараторе собран стабилизатор напряжения все как в первом. Напряжение с делителя, равное половине от выхода зарядки сравнивается с опорным. То есть на выходе 15В, на делителе 7,5В. На переменном резисторе 20К в крайнем правом положении 7,5В при R10 12.5кОм
Управляющие ноги с потенциометров зашунтированы пленкой 470нФ на общий, что бы избежать шорохов.

Эти два стабилизатора работают параллельно, каждый через свой токоограничивающий резистор управляют транзисторным каскадом. Транзисторный каскад собран на трех транзисторах. Управляющий VT3 я ставил C945 из платы монитора ПК. Они есть разной цоколевки, есть с базой посредине, а есть с базой на правой ножке(случайно заметил:))

Усилитель по току на VT2 управляющий силовым ключом. VT2 был взят КТ837Ф из того же телика, но можно так же заменить на КТ814/КТ816. Между базой VT2 и коллектором VT3 должен быть обязательно токоограничительный резистор, дабы уберечь от пробоя каскад. Резистор я поставил 2,9К.

И силовой VT4 Составной КТ827А посаженный на радиатор через термопасту. Кстати корпус транзистора это коллектор, на нем 22В, так что его придется изолировать.

Выход зарядки зашунтирован пленкой 470нФ и электролитом 10мФ для стабильности, от помех и зашунтировал резистором 10К для быстрого установления выходного напряжения

В принципе можно было собирать, но у меня не задействованы 2 ОУ. Дабы добро не пропадало, на одном собран усилитель напряжения с шунта с КУ10. Теперь ток можно будет мерить напряжением на выходе ОУ.

Усилитель на ОУ и индикатор зарядки

На втором собран индикатор зарядки. По сути это компаратор. Сравнивающий опорное напряжение с напряжением с выхода усилителя, именно с усилителя для более простого подсчета, ведь там напряжение в 10 раз выше чем на шунте. Для расчета опорного, делитель рассчитываем исходя из напряжения ХХ на выходе усилителя. У меня например при ХХ напряжение было 24мВ, значит делитель рассчитываю с КД 12/0,024=500. Применим значит R27 470к, а R28 940Ом

Теперь когда все определенно развожу печатную плату. Учитывая все моменты, где может понадобится дополнительные резисторы. Получилась такая плата, уже просверленная и пролуженая. Как изготовить печатную плату вот инструкция.

Печатная плата простого зарядного устройства
Печатная плата простого зарядного устройства

Ну и конечно же рисунок печатки со стороны деталек

Печатная плата простого зарядного устройства. Рисунок

Нужен проект печатной платы зарядного устройства?? Пройдите сюда и следуйте инструкции

Можно приступать к сборке. Сборку делал поэтапно
Первым собираю выпрямитель и подпаиваю к плате. Ставим электролитический конденсатор в фильтр, шунт и спаиваю источник опорного напряжения. Делаю пробный пуск и проверяю опорное напряжение. У меня вышло 12.1В, что вполне нормально. Для удобства измерений и настройки я использовал штырьковые разъемы с плат материнских ПК. Джамперы или как называются не знаю точно

Проверяю опорное напряжение 12В

Далее собираю транзисторный каскад, шунтирующие кондеры и резистор ну и делители для управления током и напряжением. Пробно включаю питание, на делителях напряжение должно быть максимально приближенно к расчетным, а на выходе схемы должны быть одни нули. Если все так двигаю дальше

Проверяю делитель и транзисторный каскад

Дальше можно впаивать оставшуюся обвязку и саму микросхему. Запускаю схему и проверяю еще раз напряжение на опорном, все стабильно 12.1В.

Проверяем опорное на просадку

Проверяю положение переменников, выставляем на максимум напряжение и проверяю

Первый пуск зарядного устройства. Максимальное напряжение

Получилось 14.7В,что почти соответствует расчетному.Но для меня это опять же не принципиально, для 12В АКБ напряжение заряда 14.4В

Покрутил ручки, посмотрел выход от 0 до 14В, можно под нагрузкой проверить. Выставляю 14В, ток на минимум подключаю лампу накаливания дальний свет с авто(75Вт вроде). Напряжение просело неизвестно на сколько, так и должно быть. Сейчас схема в режиме стабилизации тока. Плавно наваливаю ток пока напряжение не поднимется до установленного максимума, но этого не произошло потому что лампа мощнее, и при токе в 4А напряжение на ней 13,5В. А это 54Вт

В принципе все работает. Можно запаивать усилитель для амперметра и индикатор потребления
Провожу тест на продолжительность работы. Ток на максимум, напряжение 14В. Включаю на час лампу.

Тестирую зарядное устройство под нагрузкой
Тестирую зарядное устройство под нагрузкой

Амперметр врет на 100мА, но это опять же не страшно. Подобрать резистор и проблема исчезнет

Фото работы индикатора под нагрузкой и в режиме ожидания

Фото работы индикатора зарядки под нагрузкой
Фото работы индикатора зарядки без нагрузки

Тест прошел удачно, схема жива. Силовой транзистор терпимо горяч, диодный мост теплый. Все детали на плате норм температуры. Можно и в корпус собирать.

В качестве корпуса использовал корпус от блока питания компьютера.

Радиатор для силовика прикручиваю на кусочек текстолита, так как корпус транзистора это коллектор. Что бы не было искр ненужных, хотя блок питания отлично держит КЗ.

Транзистор КТ827А на радиаторе, установленный на платформе из текстолита

На диодный мост так же через термопасту цепляю небольшей радиатор, снятый с “мамки” с южного моста.

Диодный мост зарядки на радиаторе

И “запихиваю” все добро в корпус

Зарядное устройство из внутри
Печатная плата зарядки установлена под верхом
И еще одна фотка зарядки

Крепил все на винты и гайки. Стойки сделал из сломанного щупа от мультиметра. Напилил его ножом строительным 🙂
В статье самодельный щуп для мультиметра писал про этот щуп. Но он пригодился в итоге)

На лицевую сторону вынес ручки потенциометра, закрепил контактную площадку снятую со старого моего усилка. Осталось закрутить переключатель для вольтметра и амперметра и собственно сам вольтметр нужно еще купить, а пока и так сойдет для полевых испытаний.

Внешний вид зарядного устройства

Ну и на последок тесты с зарядкой. Тесты уже 4 дня, схема почти круглосуточно в работе пока полет нормальный.

4 день теста. Зарядка гелиевого АКБ
Выставленное на зарядке напряжение 14.4В
Режим ограничения тока в 1А

P.S. Во время наладки схемы обнаружился неприятный момент, что примерно в диапазоне 40-60% ручки потенциометра тока, появляется небольшой звон на силовом транзисторе. Причиной звона являются цепи в отрицательной обратной связи ОУ, которые переводят его работу в ПИ-регулятор. Как мне это объяснил Starichok с форума RadioKot.Ru.
Формулы расчета для этой цепи нет, ее надо подобрать экспериментально. Но как я понимаю эти выбросы надо смотреть осциллографом, которого у меня нет. Поэтому я перебрал емкости что бы добиться минимального звона, 47нф в стабилизаторе напряжения и 470нф в стабилизаторе тока. Оставлю так, пока не куплю осцил. А Потом все настроится как часики. Уже на перед продумал вместо резисторов поставить переменики и настраивать, настраивать и настраивать
Кстати есть еще идеи о улучшении этого блока, но это в другой раз.

Обновление. После написания этой статьи была создана тема на форуме Радиокота. Ребятки опять же сказали, что проблема именно в этих цепях в обратной связи оу. После поисков информации в интернете я нашел очень похожую схему на мою, а потом оказалось, что эта схема давно себя хорошо зарекомендовала.
После изменения цепей на номиналы из найденой схемы, моя схема заработала как положено, звон транзистора исчез. Схема стала работать намного быстрей, что и мультислим подтвердил.
Значит я на правильном пути и можно дальше улучшать схему. Кстати схема может быть использована как лабораторный блок питания.

Нужен проект печатной платы зарядного устройства?? Пройдите сюда и следуйте инструкции

Удачи. С ув. Admin-чек


1 бал2 бала (+1 баллов, 1 оценок)
Загрузка...
Опубликовано: 07.02.2016
Автор Эдуард Орлов
Просмотров 921


Оставить комментарий

Rambler's Top100
Вернуться к началу