Зарядное устройство автомобильной аккумуляторной батареи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Автомобиль. Аккумуляторы, зарядные устройства

Комментарии к статье

Предлагаемый автором вариант зарядного устройства собран на доступной элементной базе, практически не нуждается в налаживании и достаточно прост в повторении. Установка тока зарядки в интервале 0...10 А производится поворотом ручки переменного резистора на передней панели.

Работа зарядного устройства основана на известном методе вертикального управления регулирующим элементом - тринистором. На входах компаратора происходит сравнение пилообразного напряжения с постоянным образцовым. В момент, когда их значения становятся равными и затем их разность изменяет знак, происходит формирование управляющего импульса. Ток зарядки зависит от фазы импульса, которую можно регулировать вручную, изменяя образцовое напряжение. В качестве компаратора использован ОУ общего применения.

Отличительная особенность этого устройства состоит в том, что управление происходит не в сильноточной выходной цепи, а в сравнительно слаботочной входной - первичной обмотке понижающего сетевого трансформатора. Это уменьшает потери мощности в виде выделения тепла на регулирующем элементе, что положительно сказывается на надежности устройства. Кроме того, отпадает необходимость установки регулирующего элемента на теплоотвод. Устройство способно отдавать в нагрузку ток до 10 А. Схема приведена на рис. 1.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Напряжение со вторичной обмотки мощного сетевого трансформатора Т1 поступает на выпрямительный мост, собранный на диодах VD2-VD5, к выходу которого через плавкую вставку FU2, амперметр PA1 и соединительные провода в соответствующей полярности подключают заряжаемую аккумуляторную батарею.

На маломощном сетевом трансформаторе Т2, выпрямительных мостах VD6, VD7, сглаживающих конденсаторах С2-С4 и интегральном стабилизаторе напряжения DA1 собран источник питания узлов управления регулирующим элементом - тринистором VS1. Сдвоенный ОУ на микросхеме DA2 питается напряжением +14 В с плюсового вывода конденсатора С2 и -7 В с минусового вывода C3. Эти значения могут лежать в интервале +12...16 В и -3...12 В соответственно в зависимости от напряжения вторичных обмоток имеющегося трансформатора (см. ниже).

На нагрузочном резисторе R3 формируются синхронизирующие импульсы для узла управления, для чего между плюсовыми выводами моста VD6 и конденсатора С2 включен разделительный диод VD8. Импульсы имеют обычный вид полусинусоид с частотой следования 100 Гц.

Пилообразное напряжение (ПН) формирует генератор, состоящий из двух узлов: источника стабильного тока зарядки конденсатора С5, собранного на транзисторе VT2, резисторах R12-R14, и узла его быстрой разрядки на ОУ DA2.1, включенного как компаратор. Пока напряжение очередного синхронизирующего импульса частотой 100 Гц, поступающего с резистора R3 на неинвертирующий вход (вывод 3) ОУ, больше уровня заданного делителем R6 R7, на выходе (выводе 1) ОУ около +13 В и напряжение на конденсаторе С5 линейно нарастает. Ток зарядки задан резистором R12 так, что по достижении на конденсаторе +8,5 В спадающее напряжение очередного импульса синхронизации становится меньше уровня, заданного делителем. В этот момент на выходе ОУ напряжение сменяет полярность и происходит быстрая перезарядка конденсатора С5 до -0,7 В через цепь: выход ОУ, VD9, R9, линия питания 0 В. По достижении следующим импульсом уровня напряжения, заданного делителем, процесс повторяется.

Сигнал с выхода генератора ПН поступает на узел сравнения, где сравнивается с образцовым напряжением управления, установленным переменным резистором R4. Узел сравнения работает тоже как компаратор и собран на ОУ DA2.2. При линейном нарастании ПН в момент его равенства с управляющим на выходе ОУ возникает нарастающий перепад напряжения, а при резком спаде ПН - спадающий. Момент спада практически совпадает с моментом прохождения сетевого напряжения через ноль.

Положительным импульсом с выхода ОУ открываются транзистор VT1 и регулирующий элемент - тринистор VS1. Импульс воздействует на его управляющий электрод до окончания каждого полупериода сетевого напряжения. Тринистор управляет состоянием коммутатора, собранного на диодном мосте VD1, включенного последовательно с первичной обмоткой мощного сетевого трансформатора Т1. С изменением напряжения управления изменяется время (угол) подключения первичной обмотки к сети в каждый ее полупериод, а значит, и среднее значение зарядного тока.

В устройстве применен трансформатор Т1 - ОСМ1-0,16, который можно заменить другим мощностью не менее 160 ВА и с напряжением вторичной обмотки 12...18 В. При меньшем максимальном токе зарядки можно установить трансформатор меньшей выходной мощности. Т2 - любой сетевой маломощный с двумя вторичными обмотками. Напряжение обмотки II должно быть 12.16 В при токе нагрузки 0,3 А, а обмотки III - 3.12 В без нагрузки. Конденсатор С5 желательно применить с малым током утечки, например, полиэтилентерефталатный К73-16. Переменный многооборотный резистор - СП5-44-01, СП5-39 или импортный 3540S-1 4,7.100 кОм. По мнению автора, отечественные резисторы превосходят импортный аналог по надежности.

Транзистор VT1 следует выбрать с наибольшим коэффициентом передачи тока из имеющихся в наличии. Неоновая лампа-любая. Выключатель SA1 - тумблер на рабочее напряжение 250 В, ток 5 А. Амперметр PA1 с пределом измерения постоянного тока 10 А, а вольтметр PU1 - постоянного напряжения 25 В. Для подключения к аккумуляторной батарее использованы два сильноточных зажима типа "крокодил". Соединительный провод - марки ПВС, четырехжильный сечением по 2 мм2 каждой жилы. Две жилы, по одной от каждого зажима, - силовые, а две другие подключены к вольтметру PU1. Эта мера исключает погрешность измерения напряжения зарядки при протекании зарядного тока по проводам. Для удобства переноски соединительные провода к устройству подключены через разъем РП10-7 (на схеме не показан). Внешний вид устройства приведен на рис. 2. Корпус взят от старого эстрадного усилителя мощности "Радуга".

Рис. 2

Правильно собранное устройство налаживания не требует. При первом включении вместо аккумуляторной батареи следует подключить галогенную лампу мощностью 50 Вт на 12 В. При вращении ручки переменного резистора R4 яркость лампы должна плавно изменяться, а стрелки амперметра и вольтметра отклоняться вслед за вращением ручки. В случае отсутствия должной регулировки яркости или наличия иного признака неработоспособности перед поиском неисправности следует отключить трансформатор Т1 и диодный мост VD1 от сети. Далее, включив устройство в сеть, проверяют наличие указанных выше напряжений на конденсаторах С2 и С3 и +9 В на выходе стабилизатора DA1. Дальнейший поиск производят с помощью осциллографа. Осциллограммы снимают относительно вывода 2 микросхемы DA1. Сначала необходимо проверить наличие синхронизирующих импульсов на резисторе R3. Их амплитуда должна быть не менее 11 В. В противном случае следует увеличить число витков вторичной обмотки II трансформатора Т2 или заменить его другим.

На выходе ОУ DA2.1 должны наблюдаться прямоугольные разнополярные импульсы с частотой 100 Гц и амплитудами, меньшими на 1.1,5 В питающих напряжений. Далее проверяют наличие пилообразных импульсов амплитудой около +8,5 В на коллекторе транзистора VT2. Для достоверности измерения следует использовать выносной делитель с входным сопротивлением 10 МОм. Вращая ручку переменного резистора, проверяют работу узла сравнения. При перемещении движка резистора вверх по схеме на выходе Оу DA2.2 импульсы положительной полярности с периодом 10 мс должны уменьшаться по длительности до некоторого минимального значения, а вниз - увеличиваться вплоть до скважности, равной 1. Наблюдают импульсы на коллекторе и эмиттере транзистора VT1: они должны быть противофазны. Далее нужно восстановить отключенные соединения и проверить (заменить) тринистор и диодный мост VD1. При отсутствии включения тринистора следует несколько уменьшить (вплоть до 100 Ом) сопротивление резистора R11.

При зарядке аккумуляторной батареи не следует допускать увеличения напряжения зарядки выше значения, указанного в прилагаемой к ней инструкции или в рекомендациях фирмы-изготовителя. В случае превышения надо ручкой переменного резистора установить его на рекомендованном уровне. При уменьшении тока зарядки до 0,2.0,5А считают батарею полностью заряженной.

Конечно, устройство можно дополнить узлом автоматического ограничения напряжения и отключения зарядки. Выходные цепи гальванически развязаны от сети, но остальные элементы и узлы находятся под ее напряжением, что является недостатком схемотехнического решения при процессе налаживания. Однако в эксплуатации этот недостаток несложно нейтрализовать конструктивно. Устройство безотказно работает уже несколько лет.

Автор: Д. Чернянский

Смотрите другие статьи раздела Автомобиль. Аккумуляторы, зарядные устройства.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Случайная новость из Архива Морозоустойчивые электромобили Rivian 07.03.2021 Большинство современных электромобилей теряет часть заряда тяговой батареи после продолжительного нахождения на морозе. Производители рекомендуют оставлять их в таких условиях подключенными к розетке, но это не всегда возможно. Компания Rivian разработала собственный подход к подогреву тяговых батарей, который испытала при сорокаградусных морозах. Предсерийные образцы пикапов были отправлены для тестирования на границу с Канадой, где на полигоне имеются морозильные камеры, позволяющие испытывать транспортные средства при температуре минус 40 градусов Цельсия. Многие автопроизводители пытаются оснастить свои электромобили и гибриды дополнительными электрическими подогревателями батарей, которые расходуют либо их собственный заряд, либо питаются от розетки. Rivian в таких условиях тоже жертвует частью заряда тяговой батареи на собственный подогрев, но дополнительных подогревателей не использует. Инженерам компании удалось научить электродвигатель и инвертор вырабатывать тепловую энергию в тот момент, когда машина неподвижна. Этого тепла хватает для поддержания температуры тягового аккумулятора на уровне 10 градусов Цельсия ниже нуля даже при суровых морозах за бортом. Такая система не только сокращает количество электропотребителей по сравнению с вариантом, использующим подогреватели, но и уменьшает массу транспортного средства. Rivian утверждает, что на обогрев батареи тратится несущественная часть ее заряда. Гораздо важнее, что машина после длительной стоянки на морозе позволяет продолжить движение без существенных потерь в запасе хода - у иных электромобилей они могут достигать трети от начального уровня.

Другие интересные новости:

▪ Новые Benchmark MOSFETs International Rectifier

▪ Ритмы мозга и обучаемость

▪ AM4376 - новое поколение процессоров Sitara

▪ Перовскитные солнечные элементы

▪ Длинношеее ископаемое

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Зрительные иллюзии. Подборка статей

▪ статья Шарль Бодлер. Знаменитые афоризмы

▪ статья От чего частота сердцебиения может меняться? Подробный ответ

▪ статья Мерчендйзер. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Усилители мощности. Справочник

▪ статья Почему летит самолет? Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025