Очень мощное зарядное устройство на автомобиль до 50 Ампер. Мы уже не один раз заводили речь о различных зарядных устройствах для аккумуляторов. Этот раз будет не исключение, рассмотрим очень мощное зарядное устройство, которое в итоге может выдавать мощность до 600 Вт с возможностью разгона до 1500 Вт.
Понятно, что при таких высоких мощностях не обойтись без импульсного источника питания, иначе габариты такого устройства у нас будут неподъемной массы и размеров. Схема достаточно проста, представлена на рисунке ниже.
Принцип работы в общем-то не отличается от других импульсных источников питания, которые мы рассматривали ранее. Структура работы построена следующим образом, изначальное сетевое напряжения фильтруется, убираются не желательные пульсации, затем выпрямляется и подается на ключи, которые и формируют импульсы высокой частоты соответствующие схеме управления ими. Далее импульсный трансформатор понижает напряжения до необходимого значения и выпрямляется обычным мостовым выпрямителем. В общем и целом все просто.
В данном случае роль схемы управления ключами играет задающий генератор на базе микросхемы IR2153. Обвес микросхемы представлен на схеме.
В качестве ключей использовались транзисторы IRF740 можно использовать и другие, сразу отметим что именно транзисторами задается итоговая мощность зарядника. При использовании IRF740 гарантирована мощность примерно в 850 Вт.
На входе помимо фильтра также установлен термистор для ограничения пускового тока. Термистор должен быть не более 5 Ом и рассчитан на ток до 5 А. Есть в схеме и небольшая тонкость, т.к. на входе напряжения сетевое 50 Гц требования к диодам, кроме стандартных: обратного напряжения (в 600 В) и тока (6-10 А) нет никаких, можно брать практически любые с заданными параметрами.
Второй же мост установленный на выходе имеет одну особенность, связанную с тем, что с трансформатора подается напряжение высокой частоты, поэтому помимо обратного напряжения не менее 25 В и обратного тока до 30 А, в обязательном порядке необходимо брать ультрабыстрые диоды. Кстати в качестве первого моста не обязательно использовать 4 диода, можно взять готовую диодную сборку с компьютерного блока питания.
Будет гораздо удобней в монтаже. Электролитические конденсаторы, установленные после первого моста, должны быть рассчитаны на напряжение не менее 250 В и емкостью 470 мкФ их кстати тоже можно взять из компьютерного блока питания. С трансформатором также все просто, можно взять его из того же самого компьютерного блока питания, который даже перематывать нет необходимости.
Силовые ключи естественно необходимо установить на теплоотвод, т.к. общих точек у транзисторов нет устанавливаем их либо на разные радиаторы, либо изолируем их слюдяными прокладками.
Для облегчения ремонтных работ желательно установить микросхему в специальный корпус для ее легкого снятия и замены, это значительно облегчит ремонт и настройку. Для проверки устройства после монтажа, включите его в холостом режиме, т.е. без нагрузки. Силовые ключи в этом случае должны не греться вообще. Мощность 25 Омных резисторов на затворах полевиков достаточно взять 0,5 Вт.
Резистор, установленный по питанию микросхемы IR2153, может быть взять в диапазоне от 47 кОм до 60 кОм с ваттнойстью не менее 5 Вт, является токоограничительным для защиты по току микросхемы. Выходные конденсаторы должны быть подобраны напряжением не менее 25 В и емкостью 1000 мкФ.
Сразу хочу обратить ваше внимание, что в схеме отсутствует защита от КЗ, переполюсовки, отсутствует индикация работы и т.д. Все эти недоработки можно легко исправить, тем более они были описаны на нашем ресурсе не один раз.
И ещё хочу отметить один момент, если вам нужно отремонтировать автомобиль или заправить кондиционер, то нет проблем. Есть отличная компания, которая занимается этим на профессиональном уровне и в то же время делает всё как для себя.
Рассказать в:Долго меня волновала тема того, как можно использовать блок питания от компьютера в качестве питания усилителя мощности. Но переделывать блок питания - то ещё развлечение, особенно импульсный с таким плотным монтажом. Хоть я и привычный ко всяким фейерверкам, но домашних пугать очень не хотелось, да и опасненько это и для самого.
В общем, изучение вопроса привело к довольно простому решению, не требующему никаких особенных деталей и практически никакого налаживания. Собрал-включил-работает. Да и хотелось попрактиковаться в вытравливании печатных плат с помощью фоторезиста, так как в последнее время современные лазерные принтеры стали жадными до тонера, и привычная лазеро-утюжная технология не задалась. Результатом работы с фоторезистом я остался очень доволен, - для эксперимента на плате вытравил надпись линией толщиной 0,2мм. И она прекрасно получилась! Итак, довольно прелюдий, опишу схему и процесс сборки-наладки блока питания.
Блок питания на самом деле очень прост, собран практически весь из деталей, оставшихся после разборки не самого хорошего импульсника от компьютера, - из тех, в которые «не докладывают» деталей. Одна из этих деталей - импульсный трансформатор, который можно использовать без перемотки в блоке питания на 12В, или пересчитать, что тоже очень просто, на любое напряжение, для чего я использовал программу Москатова.
Схема блока импульсного блока питания :
В качестве компонентов были использованы следующие:
драйвер ir2153 - микросхема, используется в импульсных преобразователях для питания люминесцентных ламп, её более современный аналог - ir2153D и ir2155. В случае использования ir2153D диод VD2 можно исключить, так как он уже встроен в микросхему. У всех микросхем серий 2153 в цепи питания уже стоит встроенный стабилитрон на 15,6В, поэтому не стоит сильно заморачиваться с устройством отдельного стабилизатора напряжения для питания самого драйвера;
VD1 - любой выпрямительный с обратным напряжением не ниже 400В;
VD2-VD4 - «быстродействующие», с малым временем восстановления (не больше 100нс) например - SF28; На самом деле VD3 и VD4 можно исключить, я их не ставил;
в качестве VD4, VD5 - использован сдвоенный диод от компьютерного блока питания «S16C40″ - это диод «Шоттки», можно поставить любой другой, менее мощный. Нужна эта обмотка для питания драйвера ir2153 после того, как запустится импульсный преобразователь. Можно исключить и диоды и обмотку, если не планируется снимать мощность более 150Вт;
Диоды VD7-VD10 - мощные диоды «Шоттки», на напряжение не ниже 100В и ток не меньше 10 А, например - MBR10100, или другие;
транзисторы VT1, VT2 - любые мощные полевые, от их мощности зависит выходная, но сильно тут увлекаться не стоит, как и снимать с блока более 300Вт;
L3 - намотан на ферритовом стержне и содержит 4-5 витков провода 0,7мм; Эту цепочку (L3, C15, R8) можно вообще исключить, она нужна, чтобы немного облегчить режим работы транзисторов;
Дроссель L4 намотан на кольце от старого дросселя групповой стабилизации того же блока питания от компьютера, и содержит по 20 витков, мотается сдвоенным проводом.
Конденсаторы на входе можно поставить и меньшей ёмкости, их ёмкость можно примерно подобрать исходя и снимаемой мощности блока питания, примерно как 1-2мкФ на 1 Вт мощности. Не стоит увлекаться конденсаторами и ставить на выход блока питания ёмкости больше 10000 мкФ, так как это может привести к «салюту» при включении, так как они при включении требуют значительного тока для зарядки.
Теперь пару слов о трансформаторе. Параметры импульсного трансформатора определены в программе Москатова и соответствуют Ш-образному сердечнику со следующими данными: S0 = 1,68 кв.см; Sc = 1,44 кв.см; Lср.л. = 86см; Частота преобразования - 100кГц;
Получившиеся расчётные данные:
Обмотка 1 - 27 витков 0,90мм; напряжение - 155В; Намотана в 2 слоя проводом, состоящим из 2 жил по 0,45мм; Первый слой - внутренний содержит 14 витков, второй слой - наружний содержит 13 витков;
обмотка 2 - 2 половины по 3 витка проводом 0,5мм; это - «обмотка самопитания» на напряжение около 16В, мотается проводом так, чтобы направления намотки были в разную сторону, средняя точка выводится наружу и подключается на плате;
обмотка 3 - 2 половины по 7 витков, намотана так же многожильным проводом, сначала - одна половина в одну сторону, потом через слой изоляции - вторая половина, в противоположную сторону. Концы обмоток выведены наружу в «косу» и подключаются в общую точку на плате. Обмотка рассчитана на напряжение около 40В.
Таким же образом можно рассчитать трансформатор на любое нужное напряжение. У меня собраны 2 таких блока питания, - один - для усилителя на TDA7293, второй - на 12В для питания всяческих поделок, - используется в качестве лабораторного.
Блок питания для усилителя на напряжение 2х40В:
Импульсный блок питания на 12В:
Блок питания в сборе в корпусе:
Фото испытаний импульсного блока питания, - того, что для усилителя с помощью эквивалента нагрузки из нескольких резисторов МЛТ-2 по 10Ом, включаемых в разной последовательности. Целью было получить данные о мощности, падении напряжения и разности напряжений в плечах +/- 40В. По итогам у меня получились такие параметры:
Мощность - около 200Вт (больше не стал пытаться снимать);
напряжение, в зависимости от загрузки - 37,9-40,1В во всём диапазоне от 0 до 200Вт
Температура на максимальной мощности 200Вт после тестового прогона в течение получаса:
трансформатора - около 70град.цельсия, радиатора диодов без активного обдува - около 90 град.цельсия. С активным обдувом - быстро приближается к комнатной и практически не греется. В итоге радиатор был заменён, и на следующих фото блок питания уже с другим радиатором.
При разработке блока питания были использованы материалы сайта vegalab и radiokot, на форуме «Веги» очень подробно описан этот блок питания, так же есть варианты блока с защитой от КЗ, что есть неплохо. У меня например при случайном КЗ мгновенно сгорела дорожка на плате во вторичной цепи
Внимание!
Первое включение блока питания следует производит через лампу накаливания мощностью не более 40Вт. При первом включении в сеть она должна на короткое время вспыхнуть и погаснуть. Светиться она практически не должна! При этом можно проверить выходные напряжения и попробовать несильно нагрузить блок (не больше 20Вт!). Если всё в порядке, - лампочку можно убирать и приступать к испытаниям.
Самодельные зарядные устройства всегда были и будут востребованы, так как число автолюбителей растет, а промышленные аппараты дороги и не всегда удовлетворяют потребности пользователей. В связи с такой тенденцией, в этой статье будет рассматриваться вариант зарядного устройства на ток до 50 А и мощностью – 600 Вт. Выходную мощность при желании можно увеличить, сделав небольшую доработку.
Нетрудно догадаться, что эта схема не с обычным понижающим трансформатором, иначе вес и размер данного устройства был бы увесистый. Как и принято, в последнее время во всем оборудовании, здесь применяется схема, в основе которой лежит широтно-импульсный модулятор. Такие схемы имеют высокий КПД и не требуют громоздких трансформаторов.
Итак, рассмотрим, как работает электронная схема.
Входное напряжение от сети проходит через фильтр, состоящий из дросселей и конденсаторов. Это необходимо для исключения импульсных помех, влияющих на работу модулятора.
Далее напряжение проходит через выпрямительный диодный мост и электролитические конденсаторы. Следует иметь в виду, что конденсаторы лучше ставить с запасом по напряжению, вольт так на 400, иначе через время они могут стрельнуть. Это основная проблема импульсников.
Вся дальнейшая схема, состоящая из мощных транзисторов IRF 740, микросхемы IR 2153 и вспомогательных элементов, образуют высокочастотный генератор импульсов. Частота генератора обычно выше 10 кГц и человеческое ухо не слышит этот звук, хотя особо чувствительный слух может слышать высокочастотное пищание.
Управляющим элементом служит именно микросхема, а выходным каскадом являются транзисторы, которые работают по принципу ключей.
Далее переменное напряжение высокой частоты, понижается трансформатором до нужного значения. Трансформатор имеет две вторичные обмотки. Первая служит для питания вентилятора обдува, а вторая собственно для зарядки аккумулятором. В схеме обдува все просто, стоит один диод, конденсатор и ограничительный резистор. Цепи зарядки имеют диодный мост и несколько соединенных параллельно конденсаторов большой емкости. Чем емкость выше, тем стабильнее и качественней выходное напряжение. Если позволяют размеры корпуса можно поставит конденсаторы на 4700 мкф и 50 В. Диодам также следует уделить особое внимание, они должны быть высокочастотные и на ток не менее 30 А.
Сопротивления 25 Ом в цепи затвора полевого транзистора, выбирают в пределах 0,5-1 Вт. Что касается термистора во входной цепи, то его сопротивление должно быть 5 Ом, а ток, на который он рассчитан? 5 А.
Силовые транзисторы необходимо установить на алюминиевые или медные радиаторы. Если пластина радиатора общая, транзисторы устанавливают через слюдяные прокладки. При использовании отдельных радиаторов для лучшего теплоотвода применяют термопасту.
В начале статьи было сказано, что можно увеличить выходной ток и мощность. Для этого вместо транзисторов указанных на схеме нужно поставить более мощные и соответственно обеспечить их большим теплоотводом. Тоже касается диодов входного и выходного моста.
Хотелось бы отметить, что многие компоненты, например, трансформатор, диоды и конденсаторы можно взять из ненужного блока питания компьютера.
При исправных деталях и правильном монтаже, устройство должно сразу же заработать. Напряжение на выходе можно замерять мультиметром. Если оно находится в пределах 15 В значит все работает. В рассмотренном варианте ЗУ нет защиты от К.З на выходе и неправильной полярности. Это нужно учитывать и быть внимательным. Во всем другом схема довольно проста и эффективна.
Преобразователь из бесперебойника своими руками: схема инвертора 12 в 220 из ИБП
Для автомобильных аккумуляторов. Схем таких устройств довольно много - одни предпочитают собирать их из подручных элементов, другие же используют готовые блоки, например от компьютеров. Блок питания персонального компьютера можно без особого труда переделать во вполне качественное зарядное для автомобильного аккумулятора. Буквально за пару часов можно сделать устройство, в котором можно будет проводить замер напряжения питания и тока зарядки. Нужно только добавить в конструкцию приборы для измерения.
Основные характеристики зарядников
- Трансформаторные - у них очень большой вес и габариты. Причина - используется трансформатор - у него внушительные обмотки и сердечки из электротехнической стали, у которой большой вес.
- Импульсные о таких устройствах более положительные - габариты у приборов небольшие, вес тоже маленький.
Именно за компактность и полюбились потребителям зарядные устройства импульсного типа. Но кроме этого, у них более высокий КПД в сравнении с трансформаторными. В продаже можно встретить только такого типа импульсные Схемы у них в целом похожи, отличаются они только используемыми элементами.
Элементы конструкции зарядника
При помощи зарядного устройства восстанавливается работоспособность аккумуляторной батареи. В конструкции используется исключительно современная элементная база. В состав входят такие блоки:
- Импульсный трансформатор.
- Блок выпрямителя.
- Блок стабилизатора.
- Приборы для измерения тока зарядки и (или) напряжения.
- Основной блок, позволяющий осуществлять контроль процесса зарядки.
Все эти элементы имеют маленькие габариты. Импульсный трансформатор небольшой, наматываются его обмотки на ферритовых сердечниках.
Самые простые конструкции импульсных зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов Hyundai или других марок машин можно выполнить всего на одном транзисторе. Главное - сделать схему управления этим транзистором. Все компоненты можно приобрести в магазине радиодеталей или же снять с блоков питания ПК, телевизоров, мониторов.
Особенности работы
По принципу работы все схемы импульсных зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов можно разделить на такие подгруппы:
- Зарядка аккумулятора напряжением, ток при этом имеет постоянное значение.
- Напряжение остается неизменным, но ток при зарядке постепенно уменьшается.
- Комбинированный метод - объединение двух первых.
Самый «правильный» способ - это изменять ток, а не напряжение. Он подходит для большей части аккумуляторных батарей. Но это в теории, так как зарядники могут осуществлять контролирование силы тока только в том случае, если напряжение на выходе будет иметь постоянное значение.
Особенности режимов зарядки
Если ток остается постоянным, а меняется напряжение, то вы получите массу неприятностей - пластины внутри аккумуляторной батареи будут осыпаться, что приведет к выходу ее из строя. В этом случае восстановить АКБ не получится, придется только покупать новую.
Наиболее щадящим режимом оказывается комбинированный, при котором сначала происходит зарядка при помощи постоянного тока. Под конец процесса происходит изменение тока и стабилизация напряжения. С помощью этого возможность закипания аккумуляторной батареи сводится к минимуму, газов тоже меньше выделяется.
Как подобрать зарядное?
Чтобы АКБ прослужила как можно дольше, необходимо правильно выбрать импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. В инструкциях к ним указываются все параметры: ток зарядки, напряжение, даже схемы в некоторых приводятся.
Обязательно учитывайте, что зарядник должен вырабатывать ток, равный 10 % от суммарной емкости аккумуляторной батареи. Также вам потребуется учесть такие факторы:
- Обязательно учитывайте у продавца, сможет ли конкретная модель зарядника полностью восстановить работоспособность аккумулятора. Проблема в том, что не все устройства способны делать это. Если в вашей машине стоит аккумулятор на 100 А*ч, а вы покупаете зарядник с максимальным током 6 А, то его явно будет недостаточно.
- Исходя из первого пункта, внимательно смотрите, какой максимальный ток может выдать устройство. Не лишним будет обратить внимание и на напряжение - некоторые устройства могут выдавать не 12, а 24 Вольта.
Желательно, чтобы в заряднике присутствовала функция автоматического отключения при достижении полного заряда аккумулятора. С помощью такой функции вы избавите себя от лишних проблем - не нужно будет контролировать зарядку. Как только достигнет зарядка максимума, устройство само отключится.
Обязательно во время эксплуатации подобного рода приборов могут возникнуть проблемы. Чтобы этого не произошло, нужно придерживаться простых рекомендаций. Главное - добиться того, чтобы в банках аккумуляторной батареи было достаточное количество электролита.
Если его мало, то долейте дистиллированной воды. Заливать чистый электролит не рекомендуется. Обязательно также учитывайте такие параметры:
- Величину напряжения зарядки. Максимальное значение не должно превышать 14,4 В.
- Величину силы тока - эту характеристику можно без особого труда регулировать на импульсных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов «Орион» и аналогичных. Для этого на передней панели устанавливается амперметр и переменный резистор.
- Длительность зарядки аккумуляторной батареи. При отсутствии индикаторов сложно понять, когда аккумуляторная батарея заряжена, а когда разряжена. Подключите амперметр между зарядным устройством и аккумулятором - если его показания не изменяются и крайне малы, то это свидетельствует о том, что зарядка полностью восстановилась.
Какой бы зарядник вы ни использовали, старайтесь не переборщить - больше суток не держите аккумулятор. В противном случае может произойти замыкание и закипание электролита.
Самодельные устройства
За основу можно взять схему импульсного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов «Аида» или аналогичных. Очень часто в самоделках применяют схему IR2153. Ее отличие от всех остальных, которые используются для изготовления зарядников, в том, что устанавливается не два конденсатора, а один - электролитический. Но у такой схему есть один недостаток - с ее помощью можно сделать только маломощные устройства. Но эта проблема решается установкой более мощных элементов.
Во всех конструкциях применяются например 8N50. Корпус у этих приборов изолирован. Диодные мосты для самодельных зарядников лучше всего использовать те, которые устанавливаются в блоках питания персональных компьютеров. В том случае если готовой мостовой сборки нет, можно сделать ее из четырех полупроводниковых диодов. Желательно, чтобы величина обратного тока у них была выше 10 ампер. Но это для случаев, когда зарядное будет использоваться с аккумуляторными батареями емкостью не более 70-8-0 А*ч.
Цепь питания зарядного устройства
В импульсных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов Bosch и аналогичных обязательно используется в схеме цепи питания резистор для гашения тока. Если вы решили самостоятельно изготовить зарядник, то потребуется устанавливать резистор сопротивлением около 18 кОм. Далее по схеме находится выпрямительный блок однополупериодного типа. В нем применяется всего один полупроводниковый диод, после которого устанавливается электролитический конденсатор.
Он необходим для того, чтобы отсекать переменную составляющую тока. Желательно использовать керамические или пленочные элементы. По законам Кирхгофа составляются схемы замещения. В режиме переменного тока конденсатор заменяется в ней отрезком проводника. А при работе схемы на постоянном токе - разрывом. Следовательно, в выпрямленном токе после диода будут две составляющие: основная - постоянный ток, а также остатки переменного, их нужно убрать.
Импульсный трансформатор
В конструкции импульсного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов «Кото» используется специальной конструкции трансформатор. Для самоделок можно воспользоваться готовым - снять из блока питания персонального компьютера. В них применяются трансформаторы, которые идеально подходят для реализации схем зарядных устройств - они могут создать высокий уровень тока.
Также они позволяют обеспечить сразу несколько значений напряжений на выходе зарядника. Диоды, которые устанавливаются после трансформатора, должны быть именно импульсными, другие работать в схеме попросту не смогут. Они быстро выйдут из строя при попытке выпрямить высокочастотный ток. В качестве фильтрующего элемента желательно установить несколько электролитических конденсаторов и ВЧ-дроссель. Рекомендуется применить термистор сопротивлением 5 Ом, чтобы обеспечить снижение уровня бросков.
Кстати, термистор тоже можно найти в старом БП от компьютера. Обратите внимание на емкость электролитического конденсатора - ее нужно подбирать исходя из значения мощности всего устройства. На каждый 1 Ватт мощности требуется 1 мкФ. Рабочее напряжение не менее 400 В. Можно применить четыре элемента по 100 мкФ каждый, включенных параллельно. При таком соединении емкости суммируются.
