Схема шим регулятора для зарядки аккумулятора
Целью проекта является постройка универсального регулируемого блока питания, который может быть использован для зарядки никелевых или свинцовых аккумуляторов, причем не только автомобильных. Зарядное устройство позволит заряжать аккумуляторы с напряжением от 4 до 30 В.
Первое, что понадобится для реализации этого проекта, — это корпус. Подойдет, например, от китайского инвертора 12-220 В. Он монолитный и изготовлен из алюминия.
Можно взять любой другой подходящего размера, к примеру, от компьютерного блока питания.
Второе – это сетевой понижающий импульсный блок питания.
Напряжение на выходе используемого в этом проекте блока составляет 19 В при токе около 5 А.
Это дешевый универсальный адаптер для ноутбука. Он построен на ШИМ-контроллере из семейства UC38, имеет стабилизацию и защиту от коротких замыканий.
Третье – это цифровой или аналоговый вольтамперметр. Представленный здесь вольтамперметр был изъят из китайского стабилизатора напряжения (30 В, 5 А).
Четвертое – это немного таких электронных компонентов, как клеммы и шнур питания.
Устройство схематически изображено на нижеследующей картинке:
Теперь взгляните на схему блока питания. Микросхема TL431 располагается возле оптрона. Именно эта микросхема задает выходное напряжение. В обвязке всего 2 резистора, и путем их подбора можно получить нужное выходное напряжение.
Далее, нужно проследить цепь резистора, которая идет от управляющего вывода микросхемы к выходному плюсу. ( Всю схему можно скачать в конце статьи )
На этой схеме он обозначен как R13. В имеющемся блоке его сопротивление составляет 20 кОм. Последовательно этому резистору нужно подключить переменный на 10 кОм, примерно, как на картинке:
Путем вращения переменного резистора необходимо добиться выходного напряжения в районе 30 В. Затем нужно отключить «переменник» и замерить его сопротивление, при котором напряжение на выходе было 30 В, и заменить R13 на резистор с подобранным сопротивлением. Получилось примерно 27 кОм. На этом переделка адаптера завершена.
Для ограничения тока будет использоваться метод ШИМ-регулировки, поскольку выходной ток с адаптера от ноутбука очень мал.
Вообще, эта схема представляет собой ШИМ-регулятор напряжения без отдельного узла ограничения тока. Этот генератор прямоугольных импульсов построен на базе таймера NE555, который работает на определенной частоте. Диоды служат для постоянной смены времени заряда и разряда частотозадающего конденсатора. Благодаря этому явлению имеется возможность менять скважность выходных импульсов. Поскольку силовой транзистор работает в режиме ключа (он либо открыт, либо закрыт), то можно наблюдать довольно высокий КПД. Переменный резистор регулирует скважность импульсов.
Установить необходимый ток заряда можно изменением напряжения, то есть вращением многооборотного переменного резистора.
Транзистор подойдет буквально любой. Здесь используется n-канальный полевой транзистор с напряжением 60 В и током от 20 А.
Из-за ключевого режима работы его нагрев не будет большим, в отличие от линейных схем, но теплоотвод не помешает. В этом проекте в качестве теплоотвода используется алюминиевый корпус.
Схема ШИМ-регулятора действительно проста, экономична и надежна, но тоже нуждается в небольшой доработке. Дело в том, что, согласно документации, микросхема NE555 имеет максимально допустимое напряжение питания 16 В. А на выходе переделанного адаптера напряжение практически в 2 раза выше, и при подключении схемы таймер однозначно сгорит.
Решений в данной ситуации несколько. Взгляните на 3 из них:
- Использовать линейный стабилизатор, скажем, от 5 до 12 В из семейства 78xx или
построить простой стабилизатор по следующей схеме:
- Использовать для запитки таймера отдельный адаптер питания, к примеру, зарядку от мобильного телефона.
- Намотать дополнительную обмотку на силовом трансформаторе. Дополнить обмотку выпрямителем и небольшим конденсатором на выходе.
Наипростейшим решением будет являться внедрение в схему линейного стабилизатора, к примеру, 7805. Но следует помнить, что максимальное напряжение питания в зависимости от производителя разнится от 24 до 35 В. В этом проекте используется стабилизатор КА7805 с максимальным входным напряжением 35 В по даташиту. Если не удается достать такую микросхему, можно построить стабилизатор всего из трех деталей.
После сборки нужно проверить ШИМ-регулятор.
На плате адаптера есть 2 активных компонента, которые подвергаются нагреву – силовой транзистор высоковольтной цепи преобразователя и сдвоенный диод на выходе схемы. Они были отпаяны и прикреплены к алюминиевому корпусу. При этом их нужно изолировать от основного корпуса.
Лицевая панель изготовлена из куска пластика.
В схеме адаптера имеется защита от короткого замыкания, но не имеет защиты от переполюсовки. Но это поправимо.
Поскольку в ходе тестирования выходное напряжение адаптера превысило 30 В, цифровой вольтамперметр сгорел. Не допускайте превышения напряжения ни на 1 В. Придется обойтись без него. Ток заряда будет показываться с помощью мультиметра.
Зарядник получился неплохой – заряжает также без проблем аккумуляторы от шуруповерта.
Завалялся у меня тороидальный трансформатор на 30 ватт, с выходным напряжением 20 вольт. Решил сделать на его основе приличиное зарядное устройство и вот что получилось. Максимальный ток зарядки получился 1А, но его легко можно увеличить, если поставить более мощный источник напряжения — трансформатор на 100 ватт и более. Принципиальная схема в своей основе имеет ШИМ-генератор — микросхему-таймер NE555 (КР1006ВИ1), импульсы с которой поступают на затвор полевого транзистора, коммутирующего нагрузку — аккумулятор. Другой мощный транзистор отключает АКБ при аварийных ситуациях.
Схема выгодно отличается от других тем, что имеет простую и надёжную защиту от короткого замыкания выходных щупов и переполюсовки, при этом отключает заряд и включает светодиод. Так как светодиод немного подсвечивал, (тот который защита) он у меня оказался на 1.8 вольт, я решил что бы не мучится, не подбирать под разные светодиоды, поставить подстроечник.
Печатную плату сделал по быстрому, просто взял и объединил две платы — генератор и защита. Зарядное устройство собрано и успешно проверено — работает великолепно! Для наглядности, снабдил зарядку ампер- и вольтметром, чтобы отслеживать процесс заряда в любой момент.
В схему можно ставить любой N-канальный полевой транзистор на нужный ток. Аккумулятор, подключаемый к ЗУ, может быть никель-кадмиевый, свинцовый гелевый, никель металл-гидридный или литий ионный. Однако в последнем случае учтите, что на нём не должен быть контроллер (как в АКБ от мобильного телефона), так как заряд происходит импульсами большого напряжения. С другой стороны такой метод заряда приветствуется, ведь эти импульсы разрушают окисел, покрывающий внутренние пластины аккумулятора, производя десульфатацию. В общем получилась простая, надёжная и функциональная схема зарядки, под многие виды аккумуляторов.
Обсудить статью ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО НА ШИМ-ГЕНЕРАТОРЕ
Дата: 12.11.2016 // 0 Комментариев
Как показывает практика, зарядное устройство из блока питания компьютера очень просто можно сделать, если используется в качестве ШИМ микросхема TL494 или ее аналог. Но если в блоке используются специализированные микросхемы, то переделка такого блока обещает быть более геморройной.
Один из таких блоков попал нам в руки, это JNC 300W. В данном блоке стоит микросхема с маркировкой 2003 — это не только ШИМ, но и мультивизор. Данная микросхема контролирует не только работу ключевых транзисторов, но и отслеживает напряжение по основным трем шинам (+3,3 В; +5 В; +12 В). В общем, переделка блока питания на ШИМ 2003 в зарядное устройство обещает быть занимательной. Итак, поехали!
Зарядное устройство из блока питания на ШИМ 2003
Переделка такого блока будет осуществляться в два этапа. Первый этап – обман ШИМ 2003. Второй этап – установка напряжения необходимого для зарядки автомобильного АКБ 14,2 В.
Для начала необходимо немного разобраться с принципом работы ШИМ 2003. Информации по данной микросхеме в сети практически нет. Все, что удалось найти — это то, что при начальном включении БП микросхема на доли секунды запускает блок и мониторит выходное напряжение. Если есть отклонения в какую либо сторону хоть на одной из шин (+3,3 В; +5 В; +12 В) от эталонных напряжений, то блок уходит в «защиту», если напряжения в рамках нормы, тогда блок продолжает работать в нормальном режиме.
Перед переделкой блока необходимо изготовить небольшую отдельную плату, которую в дальнейшем подключим к ШИМ.
Плата состоит из стабилизатора 7812 и трех резисторов, которые образовывают делитель напряжения. Номинал резисторов необходимо подбирать, как можно более близко к номиналу указанному на схеме.
При подключении этой схемы к внешнему источнику с напряжением порядка 16 В важно убедиться, что резистивный делитель напряжения собран верно, и на нем присутствуют напряжения +3.3 В и + 5 В, 12 В – это выход из стабилизатора. Как, наверное, Вы уже догадались, с помощью этой платы мы эмулируем идеальные напряжения, которые мы подадим на соответствующие выводы ШИМ 2003.
- 3-я ножка +3,3 В;
- 4-я ножка + 5 В;
- 6-я ножка + 12 В.
Для удобства и наглядности мы нашли схему блока питания JNC 300W.
Далее мы начертили схему подключения нашего делителя, а также все дополнительные необходимые дальнейшие изменения.
Как видим изготовить зарядное устройство из блока питания на ШИМ 2003 не сложно, тут важно, не допустить ошибки.
Немножко закончив с теорией, приступаем к самой переделке. Разбираем блок питания.
Делаем отверстие в радиаторе и крепим к нему нашу плату стабилизатора с делителем.
Питание для стабилизатора берем с конденсатора С 15, там есть напряжение дежурки 16-17 В.
Выпаиваем все провода, которые выходили с блока и оставляем лишь черный (минус) и желтый (+12). Зеленый провод замыкаем на минус (для автоматического старта блока). Питание вентилятора переключаем на шину – 12 В или запитываем его непосредственно от нашего стабилизатора 7812.
Далее отключаем ноги №3, 4 и 6 ШИМ 2003 и подключаем их согласно нарисованной схеме. Важно внимательно рассмотреть трассировку платы, некоторые дорожки, возможно, придется перерезать, а в некоторых местах бросить перемычки.
На этом этапе можно включить блок проверить происходит ли запуск.
Напряжение на выходе должно быть 12В.
Важно. Если в момент пуска происходит пуск блока на пару секунд, затем блок останавливается необходимо проверить: правильно ли собран и подключен наш делитель, присутствуют ли на нем необходимые напряжения, не перерезали ли в ненужном месте дорожку на плате.
Если все хорошо и блок питания завелся можно приступать к корректировке напряжения.
14 нога ШИМ 2003 отвечает за режим ее работы, она подключена к шине +5 В через резистор R62 и к шине +12 В через резистор R60, также на минус она посажена через несколько резисторов. Мы удаляем с платы R62 и R60. На место R60 нам нужно установить многооборотный подстроечный резистор порядка 100-200 кОм, настроенный на 60 кОм.
Резистор лучше всего брать многооборотный для точной и плавной подстройки.
После запуска блока мы можем наблюдать, что выходное напряжение уже изменилось. У нас оно составило 14,8 В.
Выходное напряжение для зарядки автомобильного АКБ можно откорректировать с помощью подстроечного резистора, выставив на выходе 14,2 В.
В общем, на этом нашу переделку можно считать оконченной, зарядное устройство из блока питания готово. Единственное, что еще можно посоветовать, это использовать защиту от переполюсовки т.к. при ошибочном подключении аккумулятора неверной полярностью блок моментально выйдет из строя.
Отправить ответ