Простые малогабаритные устройства зарядки аккумулятора

Устройство обеспечивает стабильный ток заряда, автоматически отключается при достижении заданного напряжения на аккумуляторе. Схема работает так:

В течение нескольких секунд на аккумулятор подаётся зарядный ток, затем он автоматически отключается, примерно на 1 сек и производится замер ЭДС на аккумуляторе.

Как правило ЭДС полностью заряженного никель – кадмиевого аккумулятора составляет 1,35 V – если на аккумуляторе достигнута эта величина, переключается компаратор и срабатывает RS триггер, отключающий зарядный ток и включающий светодиод " Аккумулятор заряжен ".

Зарядное устройство позволяет заряжать аккумуляторные батареи с максимальным напряжением до 18 V . Ток зарядки регулируется переменным резистором в пределах 10 – 200 мА, а требуемое значение ЭДС аккумуляторной батареи, при которой зарядка прекращается также устанавливается переменным резистором.

Во время протекания зарядного тока периодически мигает светодиод " Заряд ".

Выходной транзистор необходимо установить на небольшой радиатор, площадь которого зависит от величины требуемого тока заряда и напряжения аккумуляторной батареи.

На ось переменных резисторов желательно насадить ручки с указателями, и с помощью мультиметра произвести калибровку с нанесением рисок на лицевой панели устройства.

Малогабаритное автоматическое зарядное устройство (АЗУ), предназначено для зарядки аккумуляторных батарей напряжением 12 вольт.
Устройство рассчитано на непрерывную круглосуточную работу с питанием от сети напряжением 220V, зарядка осуществляется малым импульсным током (0.1-0.15 А).
При правильном подключении аккумулятора должен загореться зеленый индикатор устройства. Отсутствие свечения зеленого светодиода говорит о полном заряде аккумуляторной батареи или об обрыве линии. При этом загорается красный индикатор устройства (светодиод).

В устройстве предусмотрена защита от:
• Короткого замыкания в линии;
• Короткого замыкания в самом аккумуляторе.
• Неправильного подключения полярности аккумулятора;

Наладка заключается в подборе сопротивлений R2(1.8к) и R4(1.2к) при напряжении на аккумуляторе 14,4V до исчезновения свечения зеленого светодиода.
* Источник: http://cxema.my1.ru/

На рисунке представлена схема устройства для заряда сотовых телефонов на никель-металлогидридных (Ni-MH) и литиевых (Li-ion) аккумуляторах номинальным напряжением 3,6—3,8V с индикацией состояния и автоматической регулировкой выходного тока.

Для изменения значений выходного тока и напряжения, необходимо изменить номиналы элементов VD4, R5, R6.

Первоначальный ток зарядного устройства 100 мА, это значение определяет­ся выходным напряжением вторичной обмотки трансформатора Тр1 и величиной сопротивления резистора R2. Оба эти параметра можно корректировать, подбирая понижающий трансформатор или сопротивление ограничивающего резистора.
Напряжение сети 220V понижается трансформатором Тр1 до 10V на вторичной обмотке, затем выпрямляется диодным мостом VD1 и сглаживается конденсатором С1. Выпрямленное напряжение через токоограничивающий резистор R2 и усилитель тока на транзисторах VT2, VT3 поступает через разъем XI на аккумулятор сотового телефона и заряжает его минимальным током. При этом свечение светодиода HL1 свидетельствует о наличии зарядного тока в цепи. Если данный светодиод не светится, то это значит, что аккумулятор заряжен полностью, или в цепи зарядки нет контакта с нагрузкой (аккумулятором).
Свечение второго индикаторного светодиода HL2 в самом начале процесса зарядки не заметно, т. к. напряжения на выходе зарядного устройства недостаточно для открывания транзисторного ключа VT1. В это же самое время составной транзистор VT2, VT3 находится в режиме насыщения, и зарядный ток присутствует в цепи (протекает через аккумулятор).
Когда напряжение на контактах аккумулятора достигнет значения 3,8V, что говорит о полностью заряженном аккумуляторе, стабилитрон VD2 открывается, транзистор VT1 также открывается и светодиод HL2 загорается, а транзисторы VT2, VT3 соответственно закрываются и зарядной ток в цепи питания аккумулятора (XI) уменьшается почти до нуля.

Налаживание.
Налаживание сводится к установке максимального зарядного тока и напряжения на выходе устройства, при котором светится светодиод HL2.
Для этого потребуются два однотипных аккумулятора для сотового телефона с номинальным напряже­нием 3,6—3,8V. Один аккумулятор полностью разряженный, а другой соответственно полностью заряженный штатным зарядным устройством.
Максимальный ток устанавливается опытным путем:
К выходу зарядного устройства (точки А и Б, разъема XI) через включенный последовательно миллиамперметр постоянного тока подключают заведомо разряженный сотовый телефон который после длительной эксплуатации выключился сам из-за разряженной аккумуляторной батареи, и подбором сопротивления резистора R2 выставляют ток 100 мА.
Для этой цели удобно использовать стрелочный миллиамерметр с током полного отклонения 100 мА, применять цифровой тестер нежелательно из-за инерции считывания и индикации показаний.
После этого (предварительно отключив зарядное устройство от сети переменного тока) эмиттер транзистора VT3 отпаивают от других элементов схе­мы и вместо "севшего" аккумулятора к точкам А и Б на схеме подключают нормально заряженный аккумулятор (для этого переставляют аккумуляторы в одном и том же телефоне). Теперь подбором сопротивления резисторов R5 и R6 добиваются зажигания светодиода HL2.
После этого эмиттер транзистора VT3 подключают обратно к другим элементам схемы.

О деталях
Трансформатор Тр1 любой, рассчитанный на питание от сети 220V 50 Гц и вторичной обмоткой, выдающей напряжение 10 – 12V.
Транзисторы VT1, VT2 типа КТ315Б – КТ315Е, КТ3102А – КТ3102Б, КТ503А – КТ503В, КТ3117А или аналогичные по электрическим характеристикам.
Транзистор VT3 — из серий КТ801, КТ815, КТ817, КТ819 с любым буквенным индексом. Необходимости в установке этого транзистора на теплоотвод нет.
Все постоянные резисторы (кроме R2) типа МЛТ-0,25, MF-25 или аналогичные, R2 — мощностью 1 Вт.
Оксидный конденсатор С1 типа К50-24, К50-29 или аналогичный на рабочее напряжение не ниже 25V.
Светодиоды HL1, HL2 типа АЛ307БМ или другие (для индикации состояния различными цветами), рассчитанные на ток 5—12 мА.
Диодный мост VD1 — любой из серии КЦ402, КЦ405, КЦ407.
Стабилитрон VD2 определяет напряжение, при котором зарядной ток устройства уменьшится почти до нуля. В данном варианте необходим стабилитрон с напряжением стабилизации (открывания) 4,5—4,8V. Указанный на схеме стабилитрон можно заменить на КС447А или составить из двух стабилитронов на меньшее напряжение, включив их последовательно. Кроме того, порог автоматического отключения режима зарядки устройства можно корректировать изменением сопротивления делителя напряжения, состоящего из резисторов R5 и R6.

Кашкаров А. П. «Электронные самоделки» — Спб.: БХВ-Петербург, 2007, стр.32.

Сейчас на рынке имеется множество сложных устройств, для зарядки аккумуляторов токами различной формы и амплитуды с системами контроля зарядного процесса, однако на практике эксперименты с различными схемами зарядных устройств подводят нас к простому выводу, что всё гораздо проще.

Зарядный ток 10% от ёмкости АКБ подходит как для NiCd, так и для Li-Ion аккумуляторов. И чтобы полностью зарядить аккумулятор, ему надо дать время зарядки около 10 – 12 часов.

Например, когда нам нужно зарядить пальчиковый аккумулятор на 2500 мА, нужно выбрать ток 2500/10 = 250 мА и заряжать им его в течении 12 часов.

Схемы нескольких таких зарядных устройств показаны ниже :

Устройство, не содержащее трансформатора изображенное на рис. 2, позволяет заряжать, как один аккумулятор, так и батарею из нескольких аккумуляторных элементов, зарядный ток при этом изменяется незначительно.

В качестве диодов D1 – D7 используются диоды КД105 или аналогичные. Светодиод D8 – АЛ307 или подобный, желаемого цвета свечения. Диоды D1 – D4 могут быть заменены на диодную сборку. Резистором R3 подбирают необходимую яркость свечения светодиода. Емкость конденсатора С1, задающего необходимый зарядный ток рассчитывается по формуле:

C1= 3128/А,
А = V – R2,
V = (220 – Uедс) / J: Где: C1 в мкФ; Uедс – напряжение на аккумуляторной батарее в V ; J – необходимый зарядный ток в А.

Например, рассчитаем емкость конденсатора для зарядки батареи из 8 аккумуляторов емкостью 700mAh.

Зарядный ток (J) будет составлять 0.1 емкости аккумулятора – 0.07А, Uедс 1.2 х 8 =9.6 V .

Следовательно, V = (220 – 9.6) / 0.07 = 3005.7, далее А = 3005.7 – 200 = 2805.7.

Емкость конденсатора составит С1 = 3128 / 2805.7 = 1.115 мкФ, ближайший номинал – 1мкФ.

Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 400 V . Рассеиваемая мощность резистора R2 определяется величиной зарядного тока. Для зарядного тока 0.07А она будет 0.98 Вт (P= JxJxR). Выбираем резистор с рассеиваемой мощностью 2 Вт.

Зарядное устройство не боится коротких замыканий. После сборки зарядного устройства можно проверить зарядный ток, подключив вместо аккумуляторной батареи амперметр.

Если аккумуляторная батарея подключена с нарушением полярности, то еще до включения зарядного устройства в электрическую сеть светодиод D8 будет светиться.

После подключения устройства к электрической сети светодиод сигнализирует о прохождении зарядного тока через аккумуляторную батарею.

Показанное на рис. 3 устройство позволяет заряжать одновременно четыре аккумулятора Д-0,26 током 26 мА в течение 12. 14 часов.

Избыточное напряжение сети 220 V гасится за счет реактивного сопротивления конденсаторов (Хс).

Используя эту электрическую схему и зная рекомендуемый для конкретного типа аккумуляторов ток заряда ( I з), по приводимым ниже формулам можно определить емкость конденсаторов С1, С2 (суммарно С=С1+С2) и выбрать тип стабилитрона VD2 так, чтобы напряжение его стабилизации превышало напряжение заряженных аккумуляторов примерно на 0,7 V .

Тип стабилитрона зависит только от количества одновременно заряжаемых аккумуляторов, так, например, для заряда трех элементов Д-0,26 или НКГЦ-0,45 необходимо применять стабилитрон VD2 типа КС456А. Пример расчета приведен для аккумуляторов Д-0,26 с зарядным током 26мА.

В зарядном устройстве применяются резисторы типа МЛТ или С2-23, конденсаторы С1 и С2 типа К73-17В на рабочее напряжение 400 V . Резистор R1 может иметь номинал 330. 620 кОм, он обеспечивает разряд конденсаторов после отключения устройства.

Светодиод HL1 можно использовать любой, при этом подобрав резистор R3 так, чтобы он светился достаточно ярко. Диодная матрица VD1 заменяется четырьмя диодами КД102А.

Индикация наличия напряжения в цепи заряда осуществляется светодиодом HL1, диод VD3 позволяет предотвратить разряд аккумулятора через цепи зарядного устройства при отключении его от сети 220 V .

При заряде аккумуляторов НКГЦ-0,45 током 45мА резистор R3 необходимо уменьшить до величины, при которой светодиод светится полной яркостью.

Схема зарядного устройства (рис. 4) предназначена для заряда аккумуляторов типа НКГЦ-0,45 (НКГЦ-0,5). Заряд производится током 40. 45 мА в течение одной полуволны сетевого напряжения, в течение второй полуволны, диод закрыт и на элемент G1 зарядный ток не поступает.

Для индикации наличия сетевого напряжения используется миниатюрная лампа HL1 типа СМН6.3-20 или аналогичная.

При правильной сборке устройств настройка не требуется. Емкость конденсатора считаем по формуле: С1 (в мкФ)= 14.8* ток зарядки (в А)

Если нужен ток 2А, то 14.8*2=29.6 мкФ. Берем конденсатор эмкостью 30мкФ и получаем ток заряда 2 Ампера. Резистор, для разряда конденсатора.

Схема зарядного устройства, приведенная на следующем рисунке, представляет собой простейший стабилизатор тока. Зарядный ток регулируется с помощью переменного резистора в пределах от 10 до 500 мА.

В устройстве можно применить любые диоды способные выдержать зарядный ток.

Напряжение питания должно быть на 30% больше максимального напряжения заряжаемой батареи.

Так как все приведенные схемы НЕ исключают возможность получения аккумулятором избыточного заряда, при использовании таких устройств необходимо контролировать время заряда, которое не должно превышать 12 часов.

Разделы сайта

DirectAdvert NEWS

Друзья сайта

ActionTeaser NEWS

Статистика

Импульсное ЗУ для автомобильных аккумуляторов с током до 7 Ампер.

Импульсное зарядное устройство_схема_описание

Для радиолюбителей, отдающих предпочтение импульсной технике, предлагаем ознакомиться с принципиальной схемой малогабаритного зарядного устройства, способного заряжать аккумуляторы током до 7 Ампер, при этом ток потребления устройством от сети 220 Вольт не превышает 2 Ампер, и остается работоспособным при снижении питающего напряжения примерно до 170 Вольт.

Принципиальная схема зарядного устройства изображена на следующем рисунке:

Установив необходимый ток заряда, данным устройством можно заряжать не только автомобильные, но и другие аккумуляторы, например, блоков бесперебойного питания, аккумуляторы электроинструмента, и т.д. Зарядный ток контролируется с помощью встроенного амперметра, в роли которого можно использовать стрелочный индикатор от магнитофона с соответствующим шунтом, и шкалой, отградуированной в амперах.

Вернемся к принципиальной схеме. Входная часть – высоковольтная. На входе стоит выпрямитель D1, рассчитанный на ток до 10 Ампер, и пара сглаживающих емкостей С1 и С2. Выпрямленное напряжение получается порядка 290 Вольт. На транзисторах Т1 и Т2 собран блокинг-генератор, на выходе которого стоит импульсный трансформатор. Обмотка III является нагрузкой генератора, обмотки II и IV обеспечивают поочередное открывание транзисторов генератора, частота которого лежит в пределах 25…30 кГц. Диоды D2 и D3 обеспечивают защиту транзисторных ключей от пробоя обратным напряжением, это связано с индуктивными выбросами, которые могут возникать в импульсном трансформаторе. R2 и R3 стоят как ограничители тока, протекающего через ключи, а резисторы R4 и R5 – ограничители токов баз Т1 и Т2 соответственно.

Далее по схеме идет низковольтная часть. С обмоток импульсного трансформатора V и VI
Переменное напряжение поступает на выпрямитель D4, фильтруется емкостью С4 и поступает на ШИМ-регулятор (транзисторы Т3 и Т4). Переменный резистор изменяет скважность импульсов, которыми управляется полевой транзистор Т5. От номиналов емкостей С6 и С7 зависит частота генерации широтно-импульсного модулятора, она должна лежать в диапазоне 5…7 кГц.

Лампа HL1 – визуальный контроль работы зарядного устройства.
На низковольтном выпрямителе получается порядка 18 Вольт, поэтому последовательно с вентилятором, рассчитанным на напряжение 12 Вольт, включен резистор номиналом 10 Ом.

Чуть не забыли написать про кнопку S1. С ее помощью производится запуск генератора, и, соответственно пуск зарядного устройства в работу. Эта кнопка не фиксированная, запуск осуществляется коротким нажатием, то есть импульсом. Если на выходе будет короткое замыкание, генерация сорвется, и блокинг-генератор прекратит работу. После устранения КЗ пусковая кнопка нажимается заново.

Основой для намотки служит ферритовое кольцо, наружный диаметр которого 30 мм. Параметры намотки следующие:

● Обмотка III – 140 витков, провод ПЭЛ-0,31 мм, мотается первой, далее слой фторопластовой ленты.

● Обмотки I, II, IV – по 2 витка каждая, можно использовать жилы от телефонного кабеля.

● Обмотки V, VI – по 18 витков каждая, диаметр провода 3,6 мм. Для удобства в намотке скрутите жгут из 20-ти жил провода диаметром 0,18 мм, намотать будет гораздо легче. Для скручивания жгута используйте шуруповерт.

В результате должно получиться примерно так:

Импульсный трансформатор для зарядного устройства

Ключевые транзисторы Т1 и Т2 – биполярные, типа MJE13007, устанавливаются на небольшие радиаторы. Можно заменить на EN13007, EN13009.
Транзисторы Т3 и Т4 – биполярные, 2SC1815. Можно заменить на КТ315.
Транзистор T5 – полевой, типа N302AP, тоже можно установить на небольшой радиатор.
Диодный мост D1 – KBP208G, или аналогичный на ток 10 Ампер.
Диоды D2 и D3 – 1N4007, можно заменить на отечественные КД226Д.
Резисторы R1, R4, R5, R7, R8, R9, R10, R11, R12 – типа МЛТ-0,25.
Резисторы R2, R3, R6 – типа МЛТ-0,5.
Конденсаторы С1 и С2 – 33 мкФ, на напряжение не ниже 250 Вольт.
Конденсатор С3 – 2200 пФ на 400 Вольт.

Ниже на снимках показан внешний вид печатной платы:

Печатная плата зарядного устройства

Печатная плата зарядного устройства_сторона элементов

. Печатную плату в формате LAY и принципиальную схему можно скачать одним файлом по прямой ссылке с нашего сайта. Размер файла архива – 0,045 Mb.

Далее на снимках показана собранная печатная плата (вид со стороны элементов, и вид со стороны дорожек):

Импульсное зарядное устройство в сборе

. Будьте аккуратны при отладке зарядного устройства, помните, что входные цепи находятся под напряжением питающей сети, ведь правила электробезопасности еще никто не отменял.

Кому некогда «заморачиваться» со всеми нюансами зарядки автомобильного аккумулятора, следить за током зарядки, вовремя отключить, чтоб не перезарядить и т.д., можно порекомендовать простую схему зарядки автомобильного АКБ с автоматическим отключением при полной зарядке аккумулятора. В этой схеме используется один не мощный транзистор для определения напряжения на аккумуляторе.

Схема простого автоматического зарядного устройства автомобильного аккумулятора

Список необходимых деталей:

• R1 = 4,7 кОм;
• Р1 = 10K подстроечный;
• T1 = BC547B, КТ815, КТ817;
• Реле = 12В, 400 Ом, (можно автомобильное, например: 90.3747);
• TR1 = напряжение вторичной обмотки 13,5-14,5 В, ток 1/10 от емкости АКБ (например: АКБ 60А/ч — ток 6А);
• Диодный мост D1-D4 = на ток равный номинальному току трансформатора = не менее 6А (например Д242, КД213, КД2997, КД2999 …), установленные на радиаторе;
• Диоды D1(параллельно реле), D5,6 = 1N4007, КД105, КД522…;
• C1 = 100uF/25V.
• R2, R3 — 3 кОм
• HL1 — АЛ307Г
• HL2 — АЛ307Б

В схеме отсутствует индикатор зарядки, контроля тока (амперметр) и ограничение зарядного тока. При желании можно поставить на выход амперметр в разрыв любого из проводов. Светодиоды (HL1 и HL2) с ограничительными сопротивлениями (R2 и R3 — 1 кОм) или лампочки параллельно С1 «сеть», а к свободному контакту RL1 «конец заряда».

Изменённая схема

Ток, равный 1/10 от ёмкости АКБ подбирается количеством витков вторичной обмотки трансформатора. При намотке вторички трансформатора необходимо сделать несколько отводков для подбора оптимального варианта зарядного тока.

Заряд автомобильного (12-ти вольтового) аккумулятора считается законченным, когда напряжение на его клеммах достигнет 14,4 вольт.

Порог отключения (14,4 вольт) устанавливается подстроечным резистором Р1 при подключенном и полностью заряженном аккумуляторе.

При зарядке разряженного аккумулятора напряжение на нём будет около 13В, в процессе зарядки ток будет падать, а напряжение возрастать. Когда напряжение на аккумуляторе достигнет 14,4 вольт, транзистор Т1 отключит реле RL1 цепь заряда будет разорвана и АКБ отключится от зарядного напряжения с диодов D1-4.

При снижении напряжения до 11,4 вольт, зарядка снова возобновляется, такой гистерезис обеспечивают диоды D5-6 в эмиттере транзистора. Порог срабатывания схемы становится 10 + 1,4 = 11,4 вольт, которые могут быть рассмотрены как для автоматического перезапуска процесса зарядки.

Такое самодельное простое автоматическое автомобильное зарядное устройство поможет Вам проконтролировать процесс зарядки, не проследить окончание зарядки и не перезарядить свой аккумулятор!

Использованы материалы сайта:homemade-circuits.com

Другой вариант схемы зарядного устройства для 12-ти вольтового автомобильного аккумулятора с автоматическим отключением по окончании зарядки

Схема немного сложнее предыдущей, но с более чётким срабатыванием.