Зарядное устройство на tl494 для автомобильного аккумулятора

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.

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:

Ниже описан вариант схемы зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов, который, несмотря на бОльшую сложность, проще в настройке благодаря использованию операционного усилителя для нормализации напряжения токоизмерительного шунта. В этой схеме в качестве шунта R13 можно использовать практически любой проволочный резистор сопротивлением 0,01 . 0,1 Ом и мощностью 1 . 5 Вт. Требуемое для нормальной регулировки тока в нагрузке напряжение 0 . 0,6 В на выводе 1 микросхемы DA1 достигается соотношением сопротивлений резисторов R9 и R11. Сопротивления резисторов R11 и R12 должны быть одинаковыми и быть в пределах 0,5 . 100 кОм. Сопротивление резистора R9 подсчитывают по формуле: R9 (Ом)= 0,1* I вых.max (A) * R11 (Ом) / I вых.max (А) * R13 (Ом). Переменный резистор R2 может быть любым подходящим, с сопротивлением 1 . 100 кОм. После выбора R2 рассчитывают требуемое значение сопротивления резистора R4, которое определяется по формуле: R4(кОм) = R2 (кОм) * (5 В- 0,1 * I вых. max (A)) / 0,1 * I вых. max (A). Переменный резистор R14 также может быть любым подходящим с сопротивлением 1 . 100 кОм. Сопротивление резистора R15 определяет верхнюю границу регулировки выходного напряжения. Номинал этого резистора должен быть таким, чтобы при максимальном выходном напряжении на движке резистора, в нижнем по схеме положении, напряжение составляло 5,00В. На рисунке показаны номиналы для максимального выходного тока 6А и максимального напряжения 15 В, но предельные значения этих параметров легко пересчитать согласно выше приведённым формулам.

Конструктивно основная часть схемы выполнена на печатной плате размером 45 х 58 мм. Остальные элементы: силовой трансформатор, диодный мост VD2, транзистор VT1, диод VD5, дроссель Др1, электролитические конденсаторы С2, С7, переменные резисторы и предохранители размещены методом объёмного монтажа в корпусе зарядного устройства. Такой подход позволил использовать в схеме разные по габаритам элементы и был вызван необходимостью тиражирования конструкции.

Требования к элементной базе описаны на предыдущих страницах. Правильно собранная схема начинает работать сразу и, практически, не требует наладки. Описанная конструкция, как и предыдущая, может использоваться не только в качестве зарядного устройства , но и лабораторного блока питания с регулируемым ограничением выходного тока.