Схема простого зарядного устройства: Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками: схемы, варианты, порядок изготовления

Содержание

Простое зарядное устройство — стабилизатор тока из подручных материалов.

Недавно возникла у меня необходимость собрать по-быстрому зарядное устройство для автомобильного аккумулятора с зарядным током до порядка 3-4-х ампер. На всякие премудрости времени, да и желания, особо не было. Поэтому из закромов всплыла старая, но проверенная временем схема стабилизатора зарядного тока. Дискуссию о пользе — вреде заряда аккумулятора стабильным током оставим за пределами этого поста. Скажу только, что схема простая, надёжная, проверенная временем. А больше от неё ничего и не требуется.

Схема зарядного устройства следующая (для увеличения — клик на картинке):

Микросхема (К553УД2) установлена древняя, но так как она в наличии как раз имелась, а тратить время на эксперименты с другими, более современными, было лень, она и была установлена. В качестве резистора R3 был использован шунт от старого тестера.

Можно изготовить его из нихрома, но необходимо помнить, что сечение его должно быть достаточным. чтобы пропустить через себя зарядный ток и не раскалиться при этом.

Шунт, установленный параллельно амперметру, подбирается исходя из параметров имеющейся измерительной головки. Устанавливается он непосредственно на клеммах головки.

Печатная плата стабилизатора тока зарядного устройства вот такая:

В качестве трансформатора подойдёт любой от 85 вт и выше. Вторичная обмотка на напряжение 15 вольт. Сечение провода (диаметр по меди) от 1,8 мм.

В качестве выпрямительного моста был установлен 26MB120A. Он, конечно, мощноват для этой конструкции, но уж больно удобно его монтировать — прикрутил на радиатор, нацепил клеммы и всё. Его спокойно заменяем на любой диодный мост. Главное, чтобы держал необходимый ток (про радиатор тоже не забываем).

Для корпуса подвернулся ящик от старой магнитолы. В верхней плоскости его был насверлен ряд отверстий для лучшей вентиляции.

Передняя панель — из листа текстолита. На амперметре установлен шунт, который надо отрегулировать опираясь на показания тестового амперметра.

Транзистор на радиаторе крепится к задней стенке корпуса.

После сборки устройства проверяем стабилизатор тока просто закоротив между собой (+) и (-). Регулятор должен обеспечить плавную регулировку во всём диапазоне зарядного тока. При необходимости — подбираем резистор R1.

!!! Не забываем, что при этом ВСЁ падение напряжения приходится на регулировочный транзистор! Это вызывает его сильный нагрев! Быстро проведя проверку размыкаем перемычку !!!

Теперь зарядным устройством можно пользоваться. Оно будет стабильно поддерживать зарядный ток во всём диапазоне зарядки. Так как устройство не имеет автоматического отключения по окончании зарядки, за уровнем напряжения на аккумуляторе следим по показанию вольтметра.

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Похожее

 

Простое зарядное устройство для аккумуляторов (до 55Ач)

Схема простого зарядного устройства предназначено для зарядки аккумуляторов емкостью до 1980 Кл (55 А*ч) автоматического поддержания зарядного тока на заданном уровне.

Принципиальная схема

Принцип работы устройства основан на перераспределении напряжения питающей сети между последовательно включенными конденсатором и первичной обмоткой трансформатора. В процессе заряда напряжение на зажимах аккумуляторной батареи увеличивается, а зарядный ток уменьшается.

При этом приведенное сопротивление первичной обмотки возрастает, падение напряжения на первичной обмотке увеличивается, что, в свою очередь, приводит к росту напряжения на вторичной обмотке и соответственно тока заряда. Вследствие этого зарядный ток поддерживается на установленном уровне.

Для того чтобы устройство могло обеспечить зарядный ток до 5,5 А, мощность трансформатора не должна быть менее 160…170 Вт. Можно использовать подходящий трансформатор от телевизоров. Площадь сечения магнитопровода трансформатора должна быть 18 см2 или более (если магнитопровод ленточный, то минимальная площадь сечения 10 см2).

Рис. 1. Схема простого зарядного устройства для аккумуляторов (до 55Ач).

С катушки надо снять все вторичные обмотки и намотать новую проводом ПЭВ-2 — 1,4. Напряжение на каждой из половин этой обмотки на холостом ходу должно быть примерно 27 В. Число витков каждой вторичной полуобмотки можно подсчитать, если число витков первичной обмотки на 220 В умножить на коэффициент 0,12 (27/220).

Вторичную обмотку можно наматывать и без вывода от середины. В этом случае общее число витков ее должно быть равно числу витков полуобмотки, но диаметр провода следует выбрать не менее 2 мм. Выпрямитель собирают по мостовой схеме из четырех диодов.

Детали и замена

Кроме указанных на схеме, можно использовать диоды Д234, Д244. Диоды необходимо устанавливать на радиаторы с площадью поверхности не менее 100 см2 (на каждый диод). Конденсаторы С1 и С2 — МБГП на рабочее напряжение 600 В. Каждый из них представляет собой набор из конденсаторов меньшей емкости. Амперметр Р1 может быть любой, рассчитанный на постоянный ток до 6 А.

Переключатель S1 (тумблер ТВ2-1) служит для выбора зарядного тока. В положении 1 зарядный ток равен 5,5 А (для батареи 6СТ-55), а в положении 2 — примерно в два раза меньше. Соответствующим выбором емкостей конденсаторов можно получить любое значение зарядного тока.

Налаживание зарядного устройства сводится к подбору конденсаторов С1 и С2. Переключатель устанавливают в положение 1. Разряженную батарею аккумуляторов 6СТ-55 подключают к устройству и измеряют ток заряда.

Если ток меньше номинального — 5,5 А (0,1 от номинальной емкости батареи, выраженной в ампер-часах), увеличивают емкость конденсаторов С1 и С2, добавляя параллельно каждому из них добавочные конденсаторы емкостью 0,25…0,5 мкФ. Включать зарядное устройство без нагрузки не следует во избежание пробен конденсаторов.

Источник: Борноволоков Э. П., Фролов В. В. — Радиолюбительские схемы.

Простое зарядное устройство для электроинструмента

Батареи на основе никель-кадмиевых элементов всё ещё популярны во всех видах электро-отверток и другого инструмента, поскольку они хорошо переносят перегрузки и предлагают относительно высокую емкость при невысокой цене. У них конечно есть недостатки, такие как высокая скорость саморазряда и более сложный процесс зарядки, чем у других типов элементов.

На фото показаны аккумулятор, база зарядного устройства и трансформатор. Блок питания сюда должен быть именно трансформаторным, при импульсном блоке питания зарядное устройство не заряжает должным образом из-за стабильности выходных характеристик БП.

Сам источник питания 24 В / 400 мА очень компактный. Батарея имеет емкость 1 Ач и номинальное напряжение 18 В, что означает 15 ячеек подключенных последовательно. Внутри очень маленькая, почти пустая платка. Процесс зарядки ячеек управляется простым резистором. Это означает, что аккумулятор очень легко перезарядить, что проявляется в его высокой температуре.

Вот схема этого предельно простого ЗУ

Трансформатор снижает сетевое напряжение, диодный выпрямитель выпрямляет его, а электролитический конденсатор фильтрует. Затем через резистор R1 и диод D2 на батарею подается напряжение 24 В. Резистор R2 ограничивает ток красного светодиода D3, который указывает на наличие напряжения. Светодиод D4 загорается при подключении батарей из-за падения напряжения на R1 и D2. Теоретически, R1 ограничивает зарядный ток, но на практике это не работает, потому что единственное ограничение тока – трансформатор. Другими словами, зарядка разряженного аккумулятора означает, что блок питания работает практически в состоянии короткого замыкания, который значительно нагревается. Почти до 80 градусов.

Даже когда аккумулятор полностью заряжен, процесс не прерывается. Через батарею постоянно протекает ток около 300 мА. В результате аккумулятор нагревается, и в элементах создается давление из-за выделения кислорода. Поэтому процесс зарядки нужно все время контролировать вручную, то есть касание рукой аккумулятора, и останавливать процесс, как только он начинает нагреваться.

Более того, из-за такой примитивной конструкции невозможно даже заменить оригинальный блок питания на преобразователь, потому что он (справедливо) обнаруживает короткое замыкание и отключает питание. Именно слабый трансформаторный источник питания является важной частью зарядного устройства.

Так как же правильно определить окончание процесса зарядки? Это сложнее чем с другими типами АКБ, потому что NiCd-элементы не имеют постоянного значения полного заряда. Единственный способ – контролировать напряжение во время зарядки – о завершении указывает падение напряжения примерно на 5 мВ на элемент в батарее.

Большинство (если не все) старых электроотверток с питанием от NiCd имеют именно такую систему зарядки. Другого решения не встречалось даже в фирменном оборудовании. И при правильно подобранном трансформаторе это не особо плохое решение. Зарядный ток будет уменьшаться с увеличением напряжения на элементах.

Но лучше вообще забудьте о никель-кадмиевых батареях в инструментах. Эффект памяти, саморазряд, избежание глубокого разряда, вес, малая емкость… На фирме было несколько таких отверток – они получили новую жизнь именно благодаря использованию самодельных литий-ионных батарей из 18650. Независимо от того, когда они были заряжены в последний раз – вы снимаете их с полки, и всё работает.

По простоте конечно такое зарядное устройство будет лидировать. Зарядка пульсирующим током, который автоматически снижается при увеличении напряжения аккумулятора, маломощный источник питания. Аккумуляторы NI-CD переносят перезарядку однозначно лучше, чем LI-iON и остаётся 2 недостатка – длительное время зарядки и отсутствие отключения зарядки если например на всю неделю оставим его в зарядном устройстве (а такое бывает?). Первые электро-отвертки прослужили долгие годы. Что касается профессиональных NI-CD аккумуляторах – они могут держать ток очень долго с небольшим саморазрядам, как например у шахтёрских фонарей.

Такие элементы были нормальными раньше, но если АКБ произведены сейчас, после стольких лет выдержки на полках магазинов такая батарея является уже мусором в день покупки.

Резистор R1 на схеме не используется для ограничения тока зарядки, а является лишь частью индикатора зарядки вместе с R3 и D4. Диод D2 служит защитой от обратной полярности, хотя теоретически мы не можем вставить батарею вверх ногами. Неизвестно, преднамеренно рассчитан трансформатор на перегрузку или нет. Ni-Cd элементы заряжаются током, и очень важно не перегружать их слишком большим зарядным током, тем более что здесь нет цепи отключения. Таким образом, зарядный ток полностью разряженной батареи ограничен 1,3 А.

NiCd / NiMh элементы обычно имеют конечное напряжение 1,46 В, многие умные зарядные устройства заряжают их до 1,52 В.

Итак, 15 x 1,52 = 22,8 В. Если принять во внимание этот кремниевый диод с напряжением около 0,7 В, то при 24 В на мостике зарядный ток упадет до 27 мА, и это нормально. NiCd-элементы имеют больший допуск на перезарядку, порядка 0,1 C. Так что 100 мА будет нормально.

После полной зарядки аккумулятор начинает нагреваться из-за перезарядки. Эта схема не сигнализирует о завершении процесса зарядки, и это ее главный недостаток. Номинальная емкость также не постоянна, но в отличие от многих других типов АКБ она сначала растет, достигает максимума около 200-300 циклов, и только потом снова начинает снижаться.

Кроме того, что касается трансформатора в источнике питания, если он специально не предназначен для самоограничения тока, то может выдавать гораздо больший ток при коротком замыкании, чем это может быть указано. На корпусе блока питания ничего не написано о том, встроено ли в трансформатор такое ограничение или нет. Этот трансформатор имеет мощность 9,6 ВА, что означает 24 В при 400 мА, но это вполне может означать 1 В при 9,6 А и 100 мВ при 96 А. Только правильно сконструированные трансформаторы устойчивы к короткому замыканию. Их можно встретить, например, в более старых устройствах для питания дверных звонков.

  1. Предполагая, что разряжаем батарею до 1 В на элемент, у нас 15 В на разряженной батарее: 24 В – 0,7 В (диод) – 15 В = 8,3 В разность потенциалов между источником питания и аккумулятором. А 8,3 В / 18 Ом = 461 мА, это ток через разряженную батарею.
  2. Предполагая, что батарея заряжена до 1,44 В на элемент, тут 21,6 В на заряженной батарее: 24 В – 0,7 В (диод) – 21,6 В = 1,7 В разность потенциалов между источником питания и аккумулятором. А 1,7 В / 18 Ом = 95 мА – это сколько проходит через заряженный аккумулятор.

Зарядное устройство построено – вопреки внешнему виду – правильно. Для никель-кадмиевых аккумуляторов используется указание по применению. Для заданной емкости установлен зарядный ток 1/10 емкости. Например, аккумулятор на 2200 мАч будет заряжаться током 220 мА – на практике немного меньше. Устройство для определения окончания заряда не требуется, когда типичный Ni-Cd аккумулятор с током Q10 может быть постоянно подключен к источнику питания и не повреждает его. Теоретически. На практике аккумулятор следует отключать после 15 часов зарядки.

Таким образом зарядка постоянным током – это правильный, самый простой и эффективный способ заряда никель-кадмиевых аккумуляторов. Конечно, есть и недостатки. Главный – долгое время зарядки, обычно на это уходит несколько часов.

Стоит проверить заявленный производителем ток для аккумуляторов. Если это Q10, то волноваться не о чем, аккумулятор будет долговечным, и оставление его в таком зарядном устройстве даже на много дней не повредит и не перезарядит аккумулятор. Но если ток превышает Q10, нужно следить за временем и отключать питание по истечении этих нескольких часов.

Хотя схема проста, она гарантирует, что элементы почти полностью будут заряжены. Кроме того, никель-кадмиевые элементы гораздо менее чувствительны к перезарядке малым током. Если, конечно, это рабочие АКБ. То что схема долго заряжает элементы, является ее недостатком, но стоимость с лихвой компенсирует это.

Простое зарядное устройство со стабилизацией тока заряда

Зарядное устройство для Ni-Cd, Ni-Mh и Li-Ion аккумуляторов на двух транзисторах

Стабилизация тока заряда позволяет продлить срок службы аккумулятора. Предлагаемое простое устройство обеспечивает регулируемый стабилизированный ток при заряде аккумуляторов различных типов: никель-кадмиевых (Ni-Cd), никель — металл — гидридных (Ni-Mh) и литий-ионных (Li-Ion). Устройство поддерживает постоянный зарядный ток, используя свойство эквивалентности эмиттерного и коллекторного тока биполярного транзистора.

принципиальная схема зарядного устройства

Стабилитрон DZ1 формирует стабильное образцовое напряжение на базе транзистора Т1. В цепь эмиттера этого транзистора включен переменный резистор VR1. Этот переменный резистор позволяет задать образцовый ток Iref, протекающий через переход база-эмиттер транзистора Т2. Ток коллектора второго транзистора равен образцовому току, помноженному на коэффициент передачи тока этого транзистора. Поскольку образцовый ток стабилен, то коллекторный ток транзистора Т2 тоже стабилен. Этот ток также является зарядным током аккумулятора Ibatt.

Зависимость зарядного тока Ibatt от образцового тока Iref выражается следующими формулами:

Iref = (Vz — 0.6) / VR1

Ibatt ≈ Bt2 * Iref

где Vz — напряжение на стабилитроне DZ1. Значения токов, вычисленные по этим формулам являются приблизительными.

цоколевка транзисторов

С помощью данного устройства вы можете заряжать любой аккумулятор до тех пор, пока зарядное напряжение по крайней мере на 2 вольта выше напряжения на клемах аккумулятора. Переменным резистором VR1 можно регулировать ток, протекающий через батарею во время заряда. Для настройки этого тока подключите аккумулятор через амперметр и поворачивая движок VR1 установите желаемый зарядный ток.

Корпуса транзисторов должны быть термически изолированы друг от друга. Мощный транзистор T2 нужно установить на радиатор. Транзистор Т1 можно заменить на советский KT3102 а T2 — на KT819.

Мастерим простое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора по схеме

В продаже сегодня можно встретить множество различных зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов. Они различаются между собой как по цене, так и по техническим характеристикам. Но для того, чтобы стать обладателем ЗУ, необязательно идти в магазин и покупать прибор, ведь если у вас есть знания в области электроники, соорудить такое устройство не составит труда. Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора, а также инструкция по изготовлению ЗУ представлена в этой статье.

Описание схемы

Для начала рассмотрим особенности, касающиеся схемы ЗУ для АКБ. Как сказано выше, для того, чтобы сделать зарядное устройство для батареи автомобиля своими руками, вы должны обладать простейшими знаниями в области электротехники. Схема простого зарядного устройства включает в себя несколько компонентов, одним из основных является трансформаторное устройство. Этот девайс не так легко найти в продаже, целесообразней будет извлечь из старого телевизора, в данном случае для изготовления ЗУ мы будем использовать трансформатор ТС 180. Найти такое устройство можно на рынке, где торгую старыми запчастями от бытовой техники.

Схема для изготовления самодельного ЗУ

Трансформаторный узел должен быть оснащен двумя вторичными обмотками, который рассчитаны:

  • на напряжение 6.4 В;
  • на ток, составляющий 4.7 А.

В том случае, если вы подключите последовательно обе обмотки, то на выходе получите 12.8 вольт. Для зарядки полностью разряженного аккумулятора этого может не хватить (в данном случае потребуется не меньше 14 вольт), но для подзарядки, а также зарядки не сильно разряженных АКБ этого напряжения хватит.

Если вы хотите все сделать правильно по схеме, то выводы 9 и 9′ необходимо соединить друг с другом, для этого используется толстый провод. А вот к контактам 10 и 10′ нужно будет припаять диодный мост, для этого применяется аналогичный провод. На схеме вы можете увидеть обозначение Д242А — это диодный мост, который состоит из четырех компонентов.

Руководство по изготовлению

Для изготовления зарядки автомобильного аккумулятора своими руками из инструментов вам потребуется только паяльник с расходными материалами, текстолитовая плита, а также провод с вилкой для бытовой розетки. В принципе, может использоваться любая схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора, но мы опишем процесс на наиболее простом варианте (автор видео об изготовлении простейшего ЗУ в домашних условиях — канал SDELAJ SAM).

Этапы

Итак, чтобы соорудить прибор своими руками, вам нужно будет выполнить следующие действия:

  1. Для начала займемся диодными элементами. Монтаж диодов осуществляется на радиаторные устройства. Сам радиатор можно вытащить из старого компьютера — он установлен непосредственно на процессоре. Диодный мост необходимо собрать на подготовленном текстолите, причем учтите, что размер плитки определит габариты самого ЗУ.
  2. Когда с диодами разберетесь, переходите к следующему этапу — теперь мы будем работать с трансформатором, вернее, с его обмотками. Первичные обмотки подключаются последовательно, причем между выводами 1 и 1′ необходимо будет поставить перемычку, для этого используется паяльник. Далее, тем же паяльником нужно припаять провод с вилкой для бытовой розетки, провод припаивается к выводам 2 и 2′. Если вы хотите, чтобы устройство работало надежно, вам нужно будет также дополнить цепь предохранительными элементами — для вторичного участка цепи подойдет устройство на 10 ампер, для первичного — на 0.5 А.
  3. Затем, в соответствии с имеющейся схемой, вам нужно будет припаять провода с зажимами, которые будут подключаться к аккумуляторной батарее. Чтобы изготовленный своими руками прибор работал без перебоев, сечение проводов должно составлять не меньше 2.5 мм.
  4. На завершающем этапе вам нужно будет ограничить зарядный ток, чтобы он не разрушил конструктивные элементы аккумулятора. Для ограничения тока необходимо подключить 112-вольтную лампу мощностью не более 60 Вт. Этот элемент следует вмонтировать в место разрыва отрицательного провода. Помните о том, что чем ниже будет мощность лампы, тем, соответственно, будет ниже и зарядный ток. Для контроля работоспособности основных характеристик сооружаемого своими руками прибора в цепь можно добавить амперметр.

Фотогалерея «Другие схемы для изготовления ЗУ»

1. Вариант схемы для изготовления ЗУ 2. Более сложная схема для самодельного прибора

Особенности зарядки АКБ самодельным ЗУ

Как правильно заряжать автомобильный аккумулятор с помощью самодельного прибора?

Процесс зарядки будет идентичным использованию фирменного ЗУ, но есть определенные нюансы, которые нужно учитывать:

  1. Во-первых, ни в коем случае нельзя перепутать полярность при подключении, в противном случае это может привести к разрушению пластин внутри АКБ. Положительный зажим всегда подключается к плюсу АКБ, а отрицательный, соответственно, к минусу.
  2. Во-вторых, никогда не проверяйте самодельное ЗУ на искру. Если вы решите замкнуть провода на выводах батареи, это может привести если не к выходу прибора из строя, то к его возможным неисправностям в будущем.
  3. В-третьих, запомните — когда зарядный прибор подключается к АКБ, он должен быть отключен от бытовой сети. Только после того, как вы соедините зажимы с аккумуляторными выводами, вилку от ЗУ можно будет включить в розетку.
  4. Если говорить о разработке самого зарядного прибора, то в ходе работ, а также его использования нужно быть наиболее аккуратным. При эксплуатации девайса необходимо руководствоваться всеми нормами безопасности. Как показывает практика, уже не раз происходили случаи, когда люди, допуская ошибки в ходе разработки и сборки прибора, не только выводили из строя АКБ при подключении, но и сами травмировались. Так что все действия осуществляйте в соответствии со схемой.
  5. Так как вы станете обладателем самодельного ЗУ, в ходе использования за ним в любом случае необходимо следить. Не уходите из дома, пока прибор включен в сеть и заряжает аккумулятор.

Видео «Пример изготовления самодельного ЗУ»

Пример сборки простейшего ЗУ в домашних условиях описан на видео ниже (автор — канал AKA KASYAN).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Простое самодельное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов своими руками

Простое самодельное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов своими руками

 

Итак, хочу рассказать о конструкции самого простого и самого надежного зарядного устройства для кислотных аккумуляторов. По сути, данное устройство может использоваться для зарядки буквально любых типов аккумуляторов. Я заряжал даже литий-полимерные и литий-ионные, в этом случае емкость конденсаторов нужна в разы меньше.

 

 

Представленная схема ЗУ для автомобильного аккумулятора не новая, известна достаточно давно, но мало кому приходило в голову создать на такой основе зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.
 
Схема настолько компактная, что ее можно засунуть даже в корпус от китайского ночника. К слову ЗУ было собранно для преподавателя (ему огромное спасибо и низкий поклон, мало сейчас таких людей как он).

Схема не содержит никаких трансформаторов, не боится замыканий (можно замкнуть и оставить часами, ничего не перегорит), компактная и может работать месяцами, при этом не греется ни капли. Думаете сказка? А вот и нет! Зарядное устройство можно реализовать из подручного хлама всего за 10-15 минут.

Схема зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов


Основа — бестрансформаторная зарядка, которую можно увидеть в китайских фонариках для зарядки встроенного кислотного аккумулятора (герметичный свинцово-гелиевый аккумулятор). Благодаря повышенной емкости аккумуляторов удалось на выходе получить ток в 1 Ампер. В моем варианте я использовал 4 конденсатора, все они рассчитаны на напряжение 250 Вольт, хотя желательно подобрать на 400 или 630 Вольт. Конденсаторы подключены параллельно, суммарная емкость составила порядка 8 мкФ.

Резистор подключенный параллельно конденсаторам нужен для разряжения последних, поскольку после выключения схемы на конденсаторах остается напряжение.

Диодный мост — был взят готовый из компьютерного блока питания, обратное напряжение 600 Вольт, максимально допустимый ток 6 Ампер, в ходе работы остается ледяным.

Светодиодный индикатор сообщает о наличии напряжения в сети.

Сейчас некоторые подумают, что 1Ампер зарядного тока слишком мало для автомобильного аккумулятора, но это не так и аккумулятор заряжается достаточно быстро. Напряжение на выходе такого зарядного устройства составляет 180-200 Вольт. Схема не вредит аккумулятору, такая зарядка даже полезна для него.

Не прикасайтесь выходных проводов включенного ЗУ, в противном случае получите поражение током, хотя и не смертельное.

Вот такое простое зарядное устройство можно использовать для зарядки кислотных аккумуляторов с емкостью от 0,5 до 120 Ампер.

Творите, радуйтесь и наслаждайтесь жизнью, поскольку она дана нам лишь раз, а я с вами прощаюсь.

 

all-he.ru

зарядные устройства

                           СТАБИЛИЗАТОР ТОКА ДЛЯ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРОВ

Если в вашем хозяйстве есть какие — либо аккумуляторные батареи — вы можете самостоятельно изготовить простые стабилизаторы тока для их зарядки.

Рассмотрим сначала фабричное зарядное устройство типа «Электроника» ЗУ-05: 

Как видно из принципиальной схемы — это устройство собрано по так называемой бестрансформаторной схеме с реактивным сопротивлением (конденсаторы С1 и С2). Данное устройство предназначено для заряда от 1 до 4 аккумуляторов стабильным током 130 миллиампер. Если исключить из схемы один из реактивных конденсаторов — ток заряда уменьшится в два раза и составит 65 миллиампер. Аккумуляторы подключаются параллельно стабилитронам с соблюдением полярности. Отдельно следует сказать о стабилитронах. Эти стабилитроны служат эквивалентами аккумуляторных элементов для того, чтобы можно было заряжать одновременно от 1 до 4 элементов без использования переключателя. Когда элемент вставлен в ЗУ — на нем падает некоторое напряжение (зависит от степени заряда аккумулятора), которое может колебаться от 0,8 до 1,5 вольт (меньшее значение — при разряженном аккумуляторе, большее — при полностью заряженном). Это напряжение меньше, чем напряжение стабилизации стабилитрона. Стабилитрон закрыт. Если в ячейку не вставлен аккумулятор — стабилитрон открывается и пропускает ток. В данной схеме следует применять конденсаторы, рассчитанные на использование в цепях переменного тока (в заводском варианте применены конденсаторы типа К73-17С на рабочее напряжение 250 вольт). Если на место этих конденсаторов ставить конденсаторы, рассчитанные на постоянное напряжение — минимальное рабочее напряжение этих конденсаторов следует выбирать не менее 600 вольт. Резистор R1 служит для разрядки конденсаторов после отключения ЗУ от сети и на работу устройства не влияет. Его номинал может быть от 300 до 820 килоом. Резистор R2 должен иметь мощность рассеяния не менее 1 ватта. Этот резистор обеспечивает питание индикаторного светодиода. Свечение этого светодиода говорит о том, что через аккумуляторы течет ток зарядки…

Перед включением зарядного устройства в сеть — подключите аккумуляторные элементы!  Эксплуатируя данное устройство следует помнить, что его выходные клеммы имеют электрический контакт с сетью. Нельзя касаться во время работы ЗУ к его выходных клеммам  — можно получить удар электрическим током!

Схема более сложного зарядного устройства приведена ниже: 

Стабилизатор представляет собой простое устройство для поддержания стабильного тока на выходе.

Рассмотрим подробно работу стабилизатора: Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку трансформатора. Со вторичной обмотки снимается низкое напряжение для питания устройства. Напряжение выпрямляется при помощи диодного моста. Пульсации сглаживаются при помощи конденсатора С1. На элементах R1-VD1 собран стабилизатор напряжения для питания базовой цепи транзистора. При помощи переменного резистора R2 можно регулировать ток стабилизации. При подаче на базу транзистора определенного напряжения — на эмиттере транзистора появляется напряжение, практически равное напряжению смещения на базу (на самом деле напряжение на эмиттере будет несколько ниже — на величину падения на переходе База-Эмиттер). Это напряжение будет оставаться неизменным несмотря на изменение сопротивления в цепи коллектора транзистора (любой источник тока — аккумулятор или гальванический элемент — обладает определенным внутренним сопротивлением, поэтому его можно рассматривать в данной схеме, как сопротивление нагрузки в коллекторной цепи транзистора). По мере заряда аккумулятора  — его внутреннее сопротивление уменьшается, что может привести к значительному увеличению зарядного тока, если не предусмотреть мер по стабилизации тока.

Максимальный ток, который можно получить от такого стабилизатора — зависит от сопротивления резистора R3 в эмиттерной цепи и от напряжения на базе транзистора. Напряжение на базе транзистора в данном случае ограничено при помощи стабилизатора напряжения и не может быть более 3,3 вольта. Резистор в эмиттерной цепи выбран номиналом в 33 ома. Исходя из этих данных — максимальный зарядный ток не может быть более I = U/R  , то есть не более 3,3-0,7(падение напряжения на переходе транзистора)/33 = 78 миллиампер.

О деталях: трансформатор использован готовый — типа ТВК-110Л от лампового черно-белого телевизора. Он имеет три обмотки. Для наших целей нужно использовать обмотку с максимальным сопротивлением (сетевая обмотка) и намотанную толстым проводом (вторичная обмотка). На вторичной обмотке после выпрямления получаем напряжение около 20 вольт, поэтому рабочее напряжение конденсатора С1 должно быть не менее 25 вольт. Емкость этого конденсатора может быть в пределах 200…1000 микрофарад. Вместо стабилитрона КС133А можно применить КС433А. Не стоит использовать стеклянные стабилитроны (с буквой «Г») — режим работы этой детали довольно жесткий — стеклянный стабилитрон может выйти из строя от перегрева. Переменный резистор может быть любого типа, номиналом от 750 ом до 3,3 килоом. Транзистор можно заменить на КТ829. Транзистор обязательно должен быть снабжён пластиной — теплоотводом, площадью не менее 50 квадратных сантиметров. В качестве теплоотвода можно применить медную или алюминиевую пластинку с размерами не менее, чем 5 на 5 сантиметров и толщиной не менее 1 миллиметра. Для уменьшения габаритов теплоотвода — пластинку можно согнуть, например в виде П-образной скобки. Здесь можно использовать и готовый теплоотвод промышленного производства с соответствующей площадью поверхности. Очень удобен  такой вариант, когда задняя стенка корпуса ЗУ изготовлена из металла и является теплоотводом для транзистора (только желательно в этом случае крепить транзистор к теплоотводу через изоляционную пластинку, например из слюды). Резистор R3 должен быть рассчитан на мощность рассеяния не менее 2 ватт. Приблизительно можно подсчитать мощность рассеивающуюся на этом резисторе по формуле P= U*I (падение напряжения на резисторе, умноженное на протекающий в его цепи ток), то есть 3,3(вольта)*0,1(ампера) = 0,33 (ватта). На самом деле, казалось бы, что можно применить резистор с мощностью 0,5 ватта, но при этом температура корпуса резистора будет более 100 градусов, что приведет к нагреву всего блока и, в конечном счете, к понижению надежности всей схемы. Вместо диодного моста можно применить четыре отдельных диода на выпрямленный ток не менее 100 миллиампер, например типа КД105, КД208, Д226 и т.п. Измерительного прибора (А) может и не быть, если на ось переменного резистора надеть ручку — «клювик»  и произвести предварительно градуировку, используя, например, цифровой миллиамперметр типа DT830. Можно также изготовить стабилизатор тока на несколько фиксированных значений, равных 1/10 от ёмкости имеющихся у вас аккумуляторов, но тогда переменный резистор удобнее  заменить подстроечным и вместо резистора R3 использовать несколько штук, произведя предварительно их расчёт на требуемые величины тока стабилизации. Переключать резисторы (во избежании порчи транзистора) нужно так называемым «безобрывным» переключением, фрагмент схемы которого приведён ниже.  Вторую секцию переключателя в данном варианте удобно использовать и для коммутации сетевого напряжения (попросту говоря — использовать в режиме выключателя). 

Окончательно ток стабилизации подстраиваем при помощи резистора в цепи базы на одном из режимов. Точность поддержания тока на остальных режимах будет зависеть от точности выбора соответствующих резисторов.

Для стабилизации тока зарядки вполне можно использовать и микросхемы-стабилизаторы напряжения. Для примера ниже показана схема простого стабилизатора тока на микросхеме КР142ЕН12:

В данной схеме величина сопротивления резистора зависит от тока стабилизации схемы. Примерно величину этого резистора можно подсчитать по формуле (ВАЖНО! Сопротивление получим в Килоомах!!!).

Где In -ток нагрузки в Миллиамперах, 1,2 минимальное напряжение стабилизации данной микросхемы. Если использовать в качестве микросхемы, например 5-вольтовую КРЕН-ку, следует в формуле соответственно изменить данный коэффициент.

Данную схему удобно применить для питания мощных светодиодов… Только не следует забывать об эффективном теплоотводе от корпуса микросхемы, так как микросхема при работе существенно греется… Кстати — для приобретения теплоотводов могу порекомендовать неплохой Китайский сайт www.tinydeal.com  — здесь вы сможете найти недорогие  (правда и небольшие!) теплоотводы и другую полезную мелочь. Сайт работает с клиентами всего Мира, зарегистрированными в системе PayPal. Если вы испытываете затруднения с приобретением товаров на этом сайте — пишите мне на мой е-мэйл и я постараюсь вам помочь. В своей «помощи» я использую только предоплату и платежную систему QIWI. Имейте это ввиду (а также некоторый процент, получамый мною за посредничество).

Несколько слов об «малоомных» резисторах. Их можно получить либо из провода с высоким удельным сопротивлением (например — Нихром), либо путем параллельного соединения нескольких с большими номиналами. Если взять, к примеру, несколько «одноомных» резисторов и включить их в параллель, то получим общее сопротивление в N  раз меньшее, чем у первоисточников… Для примера: Имеем 5 резисторов по 15 Ом, включаем из в парралель  — получаем резистор с номиналом 15/5=3 Ома. При этом еще и суммируется максимальная мощность, которую можно рассеять на этих резисторах…

Для зарядки маломощных аккумуляторов также можно использовать и нетрадиционные источники энергии. Об использовании энергии солнца мы уже с вами беседовали (смотри ссылку). Также возможно использование «бесплатной» природной энергии ветра и воды…

Если задуматься —  для зарядки аккумуляторов можно использовать обычную радиотрансляционную сеть! Простейшая схема такого «девайса»  показана ниже:

Схема представляет собой двухполупериодный выпрямитель, нагруженный на батарею из четырех никель-кадмиевых аккумуляторов. Для исключения перезарядки аккумуляторов в качестве первого диода применен стабилитрон. В качестве второго диода использован светодиод — он также служит и для индикации режима заряда. Конденсатор в данной схеме должен быть на рабочее напряжение не менее 100 (лучше на 200) вольт!

Рисунок печатной платки приведен ниже:

Позже я расскажу вам, как использовать данный принцип в трансляционной радиоточке для приема радиостанции «Маяк».

Простая схема зарядки USB — Electronics Projects Circuits

MP4, MP3-плеер, мобильные телефоны, различные устройства можно заряжать от зарядного устройства USB-порта компьютера. Эти устройства также обычно разработаны в соответствии со стандартным USB-кабелем и ПК с помощью одного соединительного USB-кабеля от зарядного устройства … Электроника Проекты, Простая схема зарядки USB «Схема зарядного устройства, проекты силовой электроники, проекты простых схем», Дата 2014.06.22

MP4, MP3-плеер, мобильные телефоны, различные устройства можно заряжать от адаптера зарядного устройства USB-порта компьютера. Эти устройства также обычно проектируются в соответствии со стандартным USB-кабелем, и ПК с одним соединительным USB-кабелем от зарядного адаптера может быть изготовлен.Сделано в Китае. Плеер mp4, который я изучал для использования в очень простом зарядном устройстве, имеет схему зарядки.

Адаптер зарядного устройства представляет собой довольно простой выход на 5 В, который примерно состоит из двух частей: секции SMPS и секции управления зарядкой

. Схема зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов

Made in China

Цепь секции SMPS. Выход 5 В на вторичные обмотки В секции управления простая однотранзисторная (S9015) схема с 3,7-вольтовой схемой зарядки литий-ионной батареи красный светодиод горит ровным светом зеленый светодиод подключения батареи устанавливается, когда аккумулятор полностью заряжен после перепрошивки нескольких моделей. Я изучил раздел управления. Те же подсчеты разницы в токе перезаряжаемой батареи зависят от мощности ИИП и значения сопротивления R1, равного 180.Литий-ионный аккумулятор 250 мА для 5,6 Ом Аккумулятор 480 0,680 мА для 1,5 Ом Используется пила 2,7 Ом Часть SMPS, которая является неисправной частью управления адаптером зарядного устройства за пределами 5-вольтового источника, и проверенная мной схема зарядки работает нормально, имеет проигрыватель mp4

Если аккумуляторная батарея плеера или другое устройство в процессе зарядки Если это так, прямое подключение батареи происходит во второй цепи элементов D1 и C1, добавьте причину плеера во входную цепь адаптера + секция этих элементов не является зарядным устройством, подключенным напрямую + аккумулятор не доходит до плеера, в цепи этих элементов по прошествии процесса зарядки идет процесс.

BC547 NPN транзистор приложение для зарядного устройства мобильных телефонов осуществляется с

Источник: http://www.pablox.cq.sk/Elektrotechnika/Liion/Liion.htm

Простые схемы зарядного устройства для солнечных батарей

О солнечных панелях и их характеристиках хорошо известно. Простые способности этих удивительных устройств — преобразовывать солнечную энергию или солнечный свет в электричество.

По сути, солнечная панель состоит из отдельных частей отдельных фотоэлементов.Каждая из этих ячеек способна производить небольшую электрическую мощность, обычно от 1,5 до 3 вольт.

Большинство этих ячеек на панели подключены последовательно, чтобы общее полезное напряжение, производимое всем блоком, достигало рабочих выходных напряжений 12 или 24 вольт.

Ток, создаваемый устройством, мгновенно пропорционален уровню солнечного света, падающего на поверхность панели.

Электроэнергия, вырабатываемая солнечной панелью, обычно используется для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов.Свинцово-кислотный аккумулятор, когда он полностью заряжен, используется с инвертором для получения необходимого сетевого напряжения переменного тока для работы дома.

Желательно, чтобы солнечные лучи падали на поверхность панели, чтобы она функционировала оптимально. Несмотря на это, поскольку солнце никогда не бывает неподвижным, панель должна постоянно отслеживать или отслеживать путь солнца, чтобы производить электричество с эффективной скоростью.

Если вы планируете создать автоматическую систему солнечных батарей с двумя трекерами, вы можете представить один из моих предыдущих материалов.Без солнечного трекера солнечная панель может выполнять преобразования только с эффективностью около 30%.

Возвращаясь к нашим разговорам о солнечных панелях, это устройство можно рассматривать как сердце системы в том, что касается преобразования солнечной энергии в электричество, несмотря на то, что создаваемое электричество требует определенных размеров, прежде чем оно может быть достигнуто. эффективно использовались в более ранней системе привязки к сетке.

Напряжение, получаемое от солнечной панели, редко бывает стабильным и значительно отличается в зависимости от положения солнца и интенсивности солнечных лучей и, конечно же, от степени их попадания на солнечную панель.

Это напряжение, если оно подается на аккумулятор для зарядки, может вызвать повреждение и ненужный нагрев аккумулятора и подключенной электроники; следовательно, может нанести вред всей системе.

Чтобы иметь возможность контролировать напряжение от солнечной панели, обычно используется схема регулятора напряжения, относящаяся к выходу солнечной панели и входу батареи. Эта схема гарантирует, что напряжение от солнечной панели ни в коем случае не превышает безопасное значение, необходимое для зарядки аккумулятора.

Как правило, для получения наиболее эффективных результатов от солнечной панели минимальное выходное напряжение от панели должно быть больше, чем необходимое напряжение зарядки аккумулятора, что означает, что даже при неблагоприятных проблемах, когда солнечные лучи не являются резкими или максимальными, солнечная панель все еще должен обеспечивать напряжение, превышающее, скажем, 12 вольт, что может быть напряжением заряжаемой батареи.

Стабилизаторы напряжения на солнечных батареях, которые можно легко найти, могут быть завышены, и они не столь надежны; с другой стороны, производство регулятора в домашних условиях с использованием обычных электронных компонентов может быть не только забавным, но и безопасным.

Говоря о предлагаемом стабилизаторе напряжения солнечной панели и схеме зарядного устройства, мы отмечаем конструкцию, в которой используются очень обычные элементы, но при этом они удовлетворяют требованиям, так же как и нашим спецификациям.

Одна микросхема LM 338 превращается в сердце всей конфигурации и превращается в разумную для применения предпочтительных регуляторов напряжения в одиночку.

Продемонстрированный регулятор солнечной панели, схема зарядного устройства выполнены в соответствии с нормальным режимом конфигурации IC 338.

Вход подается на продемонстрированные точки входа ИС, а выход для батареи получается на выходе ИС. Поток или предустановка используются для точной установки уровня напряжения, который можно рассматривать как безопасное значение для батареи.

Схема также обеспечивает функцию контроля тока, помогая гарантировать, что батарея постоянно получает фиксированный фиксированный ток зарядки и никоим образом не перезаряжается.

Модуль можно подключить, как показано на схеме.Упомянутые соответствующие должности могли быть в основном телеграфированы даже непрофессионалам. За остальной функцией отвечает схема регулятора.

Переключатель S1 должен быть переключен в режим инвертора, как только батарея полностью заряжена (как показано на индикаторе).

Зарядный ток можно выбрать, правильно подобрав номиналы резисторов R3. Это возможно, решив формулу:

0,6 / R3 = 1/10 аккумулятор AH

Предварительно установленный VR1 настроен для получения необходимого зарядного напряжения от регулятора.

Схема автоматического солнечного зарядного устройства с одним транзистором

В этом посте мы подробно обсуждаем схему автоматического солнечного зарядного устройства, использующую схему с одним транзисторным реле.

Простое зарядное устройство с использованием аккумулятора и солнечной панели
Солнечная панель, безусловно, может применяться для прямой зарядки аккумулятора практически без других элементов. Просто подключите панель к аккумулятору, и она сможет заряжаться, как только на панель начнет светить ослепительный солнечный свет, предлагая панели напряжение минимум на 30-50% больше, чем мощность аккумулятора, которую вы могли бы заряжать.
Ниже приведена небольшая примечательная информация:
Напряжение от солнечной панели не имеет значения, и напряжение батареи действительно не имеет значения. Вы можете подключить любую солнечную панель к любой батарее — убедитесь, что солнечная панель имеет напряжение минимум на 30-50% выше, чем батарея, которую вы можете заряжать.


Выходное напряжение солнечной панели может регулироваться только напряжением от аккумулятора. Несмотря на то, что существует несоответствие напряжения, нет никакой «недостающей» или выброшенной энергии.

Хорошая солнечная панель на 18 В «работает» с батареей на 12 В, используя оптимальный ток, который она могла бы генерировать, когда сила солнечного света станет максимальной.
Чтобы избежать чрезмерного количества несоответствий, настоятельно рекомендуется поддерживать напряжение панели в пределах 150% от напряжения батареи. (Батарея 6v — крайняя солнечная панель 9v, батарея 12v — оптимальная панель 18v, батарея 24v — панель spork 36v).
Однако ниже приводится ключевой фактор: во избежание перезарядки аккумулятора мощность солнечной панели чрезвычайно важна.
Когда мощность вашей панели 18 В составляет 10 Вт, ток составляет 10/18 = 0,55 А = 550 мА.
Чтобы предотвратить перезарядку аккумуляторной батареи, зарядный ток не должен превышать одну десятую его емкости в ампер-часах.
В частности, группу ячеек емкостью 2000 мАч нельзя заряжать до уровня выше 200 мА в течение 14 часов. Это можно назвать его 14-часовым тарифом.
Тем не менее, этот рейтинг может быть ПОСТОЯННЫМ, поскольку солнечная панель обеспечивает выходную мощность примерно 8 часов каждый день, вы можете повысить зарядный ток до 550 мА на восемь часов.Это может дать возможность полностью зарядить элементы.
По этой причине 10-ваттная солнечная панель может быть напрямую присоединена к группе (практически полностью разряженных) ячеек емкостью 2000 мАч.
Для 12-вольтовой батареи 1,2 Ач зарядный ток будет составлять 100 мА в течение 12 часов или 330 мА в течение 4 часов, а также потребуется цепь регулятора для защиты от перезарядки.
Для любого аккумулятора 12 В, 4,5 Ач, зарядный ток составит 375 мА в течение половины дня, и потребуется большая солнечная панель.

Роль блокирующего диода
Некоторые солнечные панели могут разрядить аккумулятор (прикосновение), когда он не получает солнечный свет, и диод обычно входит в комплект для защиты от саморазряда.

Этот диод понижает 0,6 В, когда панель работает, и может снизить идеальный ток (в некоторой степени), пока солнечная панель заряжает аккумулятор. Если используется диод Шоттки, падение напряжения может составлять 0,35 В.
Некоторые солнечные панели содержат этот диод, известный как BYPASS DIODE.

Как остановить перезарядку

Вы найдете несколько методов защиты от перезарядки аккумулятора.
1. Практически полностью разряжайте батарею каждую ночь и используйте солнечную панель, которая на следующий день будет обеспечивать 120% емкости батареи в ампер-часах.
2. Вставьте РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ.

Вот самый простой и дешевый стабилизатор для зарядки аккумулятора 12В.

Солнечная панель должна иметь способность генерировать минимум 16 В при БЕЗ НАГРУЗКИ.(25-28 ячеек). На схеме просто изображена солнечная панель из 24 элементов — должно быть 28 элементов.
Еще один фактор, о котором вам нужно подумать, — это мощность солнечной панели. Это может зависеть от того, насколько быстро вы хотите зарядить аккумулятор и / или сколько энергии вы потребляете от аккумулятора каждый день, и / или емкость аккумулятора в ампер-часах.
В качестве примера, аккумулятор 12 В, 1,2 А-ч, состоит из 14 Вт-часов электроэнергии. Панель на 6 Вт (от 16 до 18 В) может дать вам 18 ватт-часов (при ярком солнечном свете) за три часа.Батарея, вероятно, будет полностью заряжена за 3 часа.

Самая дешевая схема зарядного устройства для солнечных батарей

В заявке описывается недорогая, но все же полезная, недорогая, но полезная схема солнечного зарядного устройства стоимостью гораздо меньше 1 доллара, которую часто разрабатывают даже непрофессионалы для использования экономичной зарядки солнечных батарей.

Что такое слежение за солнцем с максимальной эффективностью? Для непрофессионала это могло быть чем-то слишком сложным и продвинутым, чтобы понять, и системой, касающейся необычной электроники.

В некотором смысле это может быть правильно, и, конечно, MPPT являются сложными высокопроизводительными устройствами, которые могут быть предназначены для оптимизации зарядки аккумулятора без изменения кривой V / I солнечной панели.

Проще говоря, MPPT отслеживает оптимальное доступное напряжение от солнечной панели и регулирует скорость зарядки аккумулятора таким образом, чтобы напряжение на панели оставалось неизменным или далеко от нагрузки.

Проще говоря, солнечная панель, безусловно, будет работать наиболее эффективно, если ее максимальное ситуационное напряжение не будет снижено до соответствующего напряжения батареи, которая заряжается.

Например, если напряжение холостого хода вашей солнечной панели составляет 20 В, а аккумулятор, который нужно заряжать, рассчитан на 12 В, и если вы мгновенно подключите два, это может привести к снижению напряжения панели до напряжения аккумулятора, что может создать вещи слишком неэффективны.

С другой стороны, если бы вы могли сохранить напряжение панели неизменным, но при этом удалить из нее наиболее подходящий вариант зарядки, это могло бы заставить систему работать с теорией MPPT.

Таким образом, речь идет именно о оптимальной зарядке аккумулятора без нарушения или снижения напряжения на панели.

Существует одна простая процедура с нулевыми затратами для применения вышеуказанных обстоятельств.

Выберите солнечную панель, напряжение холостого хода которой соответствует напряжению зарядки аккумулятора. Это означает, что для батареи 12 В вы можете найти панель с напряжением 15 В, зная, что она, вероятно, обеспечит оптимальную оптимизацию обоих рекомендаций.

Тем не менее, на практике вышеуказанные проблемы могут оказаться труднодостижимыми просто потому, что солнечные панели никогда не генерируют непрерывную мощность и могут вызывать ухудшение уровней мощности как реакцию на различные положения солнечных лучей.

Вот почему рекомендуется постоянно использовать солнечную панель с более высоким номиналом, чтобы обеспечить заряд батареи даже в худших дневных условиях.

Имея это в виду, от вас никоим образом не требуется выбирать дорогостоящие устройства MPpT, вы можете получить сопоставимые результаты, потратив на это несколько долларов. Следующий разговор может прояснить методы.

Шаги по созданию простой дешевой схемы MPPT

Как упоминалось выше, чтобы избежать ненужной установки панели, вместо этого мы должны иметь обстоятельства, предпочтительно дополняющие напряжение фотоэлектрической батареи напряжением батареи.

Этого можно достичь, используя несколько диодов, дешевый вольтметр или мультиметр тока и поворотный переключатель. Конечно, при цене около 1 доллара вы не можете считать, что это происходит автоматически, вам, возможно, придется обращаться за советом к коммутатору довольно много раз в день.

Мы понимаем, что прямое падение напряжения выпрямительного диода составляет около 0,6 В, поэтому, добавив много диодов последовательно, можно легко определить, что панель перетаскивается на подключенное напряжение батареи.

Говоря о схемном дигараме, перечисленном ниже, можно организовать замечательное маленькое зарядное устройство MPPT, используя продемонстрированные недорогие детали.

Предположим, что на диаграмме напряжение холостого хода панели составляет 20 В, а аккумулятор — 12 В.

Их прямое подключение наверняка приведет к снижению напряжения панели до уровня заряда батареи, что приведет к неправильному подключению.

Последовательно добавляя 9 диодов, мы эффективно отделяем панель от получения загруженного и перетаскиваемого напряжения батареи, но, без сомнения, снимаем с нее максимальный зарядный ток.

Полное прямое падение комбинированных диодов вполне может составлять около 5 В плюс напряжение зарядки аккумулятора 14.4 В обеспечивает около 20 В, что означает, что после соединения со всеми диодами в сборе во время пикового солнечного света напряжение на панели, вероятно, немного упадет до примерно 19 В, что приведет к эффективной зарядке батареи.

Теперь представьте, что солнце начинает опускаться, что приводит к падению напряжения на панели ниже номинального. Это можно проверить с помощью подключенного вольтметра и пропустить несколько диодов, пока батарея не будет заменена с получением максимальной мощности.

Значок стрелки, представленный на положительном полюсе напряжения на панели, можно восстановить с помощью поворотного переключателя для предлагаемого выбора последовательно соединенных диодов.

С учетом вышеуказанного обстоятельства очевидные обстоятельства зарядки MPPT могут быть успешно смоделированы без использования дорогостоящих устройств. Это может быть достигнуто для любых типов панелей и батарей, просто подключив большее количество различных диодов.

Описанная дешевая схема MPPT может быть каким-то образом сделана автоматической, вы можете обратиться к следующему посту, чтобы понять автоматизированный тип обсуждаемой выше конструкции.

Солнечное зарядное устройство с обратным преобразователем

В публикации оценивается схема солнечного зарядного устройства, включая функцию мониторинга I / V для применения эффективных операций зарядки аккумулятора.

Обычно мы понимаем, что солнечная панель используется для преобразования солнечных лучей в электричество, несмотря на это, когда чрезмерная нагрузка связана с солнечной панелью, ее производительность может легко значительно снизиться, что сделает всю систему крайне неэффективной.

Обратный преобразователь, связанный с нагрузкой и солнечной панелью, гарантирует, что нагрузка получает максимальное количество энергии без искажения эффективности солнечной панели.

По сути, солнечная панель — это просто еще один источник питания, производительность которого почти всегда зависит от правильного использования его тока (ампер).

Согласно графику мониторинга I / V солнечной панели, мы наблюдаем, что до тех пор, пока напряжение не прерывается (не понижается), панель работает в зоне максимальной точки мощности, где она способна обеспечить свой наивысший номинальный ток к нагрузке.

Обычно, если доступное оптимальное напряжение панели не замедляется нагрузкой, панель переходит к подаче оптимального диапазона тока на подключенную нагрузку. Этот параметр становится исключительно важным для любой солнечной панели, и топология обратного хода, в частности, учитывает это при использовании с солнечной панелью под нагрузкой.

С другой стороны, можно также подумать, что, учитывая, что напряжение является просто функцией тока, при условии, что ток от солнечной панели восстанавливается до идеальной точки, напряжение не должно подвергаться влиянию, поэтому сохраняя процедуры в максимальной зоне. Это действительно то, что было выполнено в упомянутом дизайне.

Предлагаемая схема обратного солнечного зарядного устройства с проверкой I / V была создана мной с учетом вышеупомянутой критичности солнечной панели.

Давайте разберемся в информации схемы, рассмотрев следующую диаграмму ниже:

Прямо здесь секция IC 741 — это текущая фаза администрирования, IC555 настроены как оптимизатор ШИМ, а фаза BC547 предназначена для создания нарастающей рампы.

Когда схема работает от солнечной панели, генератор пилообразного напряжения начинает генерировать линейное напряжение на выводе 5 микросхемы IC2 (555).
IC2 вместе с IC1 преобразует это нарастающее напряжение в аналогичным образом увеличивающие ШИМ на определенной высокой частоте.
Этот ШИМ используется на первичной обмотке ферритового трансформатора через N-канальный МОП-транзистор.
Выход ферритового трансформатора правильно отфильтрован и встроен в нагрузку или аккумулятор, который следует зарядить.
По мере нарастания рампы и соответствующего ШИМ аккумулятор начинает получать необходимый ток.
Этот ток (ампер), потребляемый батареей, используется на входах I / V, контролирующего фазу операционного усилителя IC741 посредством повышения напряжения на Rx.
Напряжение на Rx обнаруживается и проверяется входами операционного усилителя.
Когда он идет вверх, контакт 2 получает напряжение примерно на 0,6 В ниже, чем на контакте 3.
Это поддерживает выходной контакт 6 операционного усилителя на высоком уровне с помощью первых функций линейного изменения, и только при условии, что линейное изменение тока не упадет.
Когда потребление тока превышает оптимальный диапазон, напряжение на Rx начинает уменьшаться, что может быть увеличено на выводе 3 операционного усилителя.
Несмотря на то, что контакт 2 в этот момент не может реагировать на вышеуказанное изменение из-за заряда, накопленного внутри 33 мкФ, который фиксирует параллельный уровень «ток-колено» на контакте 2.
Прямо сейчас, когда ток падает еще больше, после улучшения на 0,6 В потенциал на выводе 3 начинает становиться меньше, чем на выводе 2 операционного усилителя.
Вышеупомянутое условие мгновенно переводит вывод 6 операционного усилителя в низкий логический уровень.
Низкая логика на выводе 6 теперь выполняет два выполнения одновременно.
Он заземляет базу транзистора BC547, заставляя линейное изменение напряжения начинать заново с нуля, так что весь процесс возобновляется до начала, останавливая снижение солнечного напряжения.
Это также гарантирует, что конденсатор 33 мкФ снимается для последующего цикла линейного нарастания.

Таким образом, цикл поддерживает переключение и восстановление обстоятельств, гарантируя, что метод не будет получать ток выше номинальной точки. Таким образом, удерживает напряжение солнечной панели на максимально допустимом уровне разомкнутой цепи.
Между собой колено I / V редко может деформироваться в сторону зоны неэффективности панели.

Обсуждаемая схема находится на предполагаемом уровне и может потребовать множества доработок, пока она действительно не превратится в почти достижимую конструкцию.Это еще не проверено мной.

Цепь зарядного устройства для LiFePO4

— Инженерные проекты

Литий-железо-фосфатный аккумулятор LiFePO4 или Li-Fe

— это литий-ионный аккумулятор последнего поколения, популярный среди любителей электроники благодаря своим характеристикам, таким как высокая скорость разряда, безопасность и наименее токсичный из всех типов аккумуляторов. Кроме того, эти батареи более безопасны из-за химического состава, необходимого для их изготовления. Он содержит очень стабильный фосфатный состав, что позволяет продлить срок службы батареи.Тем не менее, литиевые батареи последнего поколения негорючие по своей природе и способны выдерживать экстремальные условия, например, холода или жгучего тепла. В этой статье мы собираемся обсудить схему зарядного устройства DIY LiFePO4, то есть можно сделать эту простую схему зарядного устройства с легкодоступными электронными компонентами.

В Best Engineering Projects доступны различные другие типы схем зарядных устройств, некоторые из них перечислены ниже:

  1. Зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов 12 В
  2. Зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов
  3. Схема зарядного устройства на базе Arduino

Описание схемы цепи зарядного устройства LiFePO4

Схема зарядного устройства LiFePO4 (рис. 1) спроектирована на основе операционного усилителя LM358, PNP-транзистора S8550, диода (1N4007) и некоторых других пассивных компонентов, таких как резистор, конденсатор и т. Д.

Здесь используется операционный усилитель

LM358, поскольку он известен своим большим коэффициентом усиления постоянного напряжения, большим логическим размахом выходного напряжения (VLS) и имеет широкий спектр источников питания как для одиночных, так и для двойных источников питания. Операционный усилитель используется здесь в режиме компаратора, он сравнивает выходное напряжение от батареи с напряжением питания. PNP-транзистор T1 действует как переключатель, который включается только тогда, когда напряжение заряжаемой батареи ниже заданного напряжения. Переключение транзистора T1 управляется операционным усилителем.Выходное напряжение транзистора проходит через диод D1. Диод D1 выполняет две функции: одна для остановки протекания тока от батареи к цепи, а другая — для понижения напряжения до определенного уровня.

Эта схема состоит из трех светодиодов, двух светодиодов красного цвета и одного светодиода зеленого цвета. Свечение LED1 (красный цвет) указывает на то, что батарея заряжается, а горящий LED2 (зеленый цвет) указывает на то, что батарея полностью заряжена. Свечение светодиода LED3 (красный цвет) указывает на то, что в цепи имеется питание.

Резисторы R7 в сочетании с резистором R8 для подачи опорного напряжения от батареи на неинвертирующий вход (вывод 3) схемы компаратора, построенной с использованием операционного усилителя LM358. Резистор R6 в сочетании с LED3 (индикатор питания) обеспечивает фиксированное опорное напряжение на инвертирующем входе (вывод 2) операционного усилителя LM358.

Эта схема разработана как одноэлементное зарядное устройство LiFePO4 (3,2 В), обеспечивающее ожидаемую выходную мощность 3,6 В.

Работа схемы

Когда заряжаемая батарея подключена к BUC, операционный усилитель получает напряжение от батареи на ее неинвертирующий вывод.Фиксированное опорное напряжение доступно на инвертирующем входе (вывод 2), а сигнальное напряжение от батареи доступно на неинвертирующем входе (вывод 3). Напряжение на неинвертирующей клемме переменное и зависит от напряжения батареи

Случай 1: Когда аккумулятор не полностью заряжен:

Когда напряжение на неинвертирующем входе меньше опорного напряжения, выход операционного усилителя становится низким, что дополнительно переводит транзистор T1 в состояние ВКЛ. В результате аккумулятор начинает заряжаться и LED1 загорается.

Случай 2: Когда аккумулятор полностью заряжен:

Когда напряжение на неинвертирующем выводе превышает опорное напряжение, выход операционного усилителя становится высоким, что дополнительно переводит транзистор T1 в состояние ВЫКЛ. В результате загорается светодиодный индикатор полного заряда (LED2). светиться. Никакое напряжение не будет следовать за батареей, потому что напряжение на аноде ниже, чем напряжение на катоде диода.

При разработке этой схемы мы должны гарантировать, что значения компонентов должны быть равны списку компонентов.Чтобы настроить выход, можно изменить значения резисторов (R2, R7 и R8).

Таким образом, эта схема обеспечивает выход 3,6 В при 250 мА, что подходит для батареи до 3,2 В при 2500 мАч.

Мы можем отметить это, LED1, светодиод, указывающий на зарядку, может мигать, что может быть связано с компаратором, и это абсолютно нормально. Таким образом, для устранения таких проблем можно использовать микросхему компаратора с гистерезисом.

Схема печатной платы

Схема

PCB схемы зарядного устройства LiFePO4 разработана с использованием Altium Designer.На рисунке 3 показана сторона пайки, а на рисунке 4 — компонентная сторона схемы печатной платы. Фактический размер печатной платы со стороны пайки и со стороны компонентов можно загрузить по приведенной ниже ссылке.

Щелкните здесь, чтобы загрузить печатную плату со стороны пайки и со стороны компонентов.

Для безопасного размещения аккумулятора рекомендуется использовать держатель хорошего качества, а для длительного использования также рекомендуется подходящий корпус для зарядного устройства LiFeO4.

После завершения строительства мы обеспечиваем источник питания стабильным напряжением 5 В постоянного тока, подаваемый через порт USB, или регулируемый источник питания, или адаптер питания USB.Если наша схема изготовлена ​​правильно, то загораются светодиоды LED2 и LED3. Теперь, когда к держателю CON2 батареи подключен вольтметр, видно значение постоянного напряжения около 3,6 В. Затем, после того, как мы поместим разряженную батарею LiFeO4 в ее держатель, мы увидим, что LED1 будет светиться, указывая на то, что батарея начала заряжаться.

Емкостное зарядное устройство

В наши дни оборудование с микропроцессорным управлением стало нормой. Современные зарядные устройства для аккумуляторов сложны и дороги.

Хотя наличие множества наворотов и наворотов заманчиво, иногда упрощение оказывается более элегантным и утонченным решением.

Назад к основам: Есть несколько удивительных, забытых схем, которые использовались задолго до компьютерной эры. Одна из таких простых схем — это скромное емкостное зарядное устройство.

Я поражен тем, насколько на самом деле проста схема емкостной зарядки.

Вот список запчастей.

  • Конденсатор (или несколько соединенных параллельно)
  • Мостовой выпрямитель
  • Внутреннее сопротивление самой батареи, (без этого схема не работает).
  • Дополнительные удобства: предохранитель, удлинитель с переключателем, таймер лампы, киловаттметр, вольтметр постоянного тока.

Я настоятельно рекомендую приобрести собственный счетчик киловатт.

Внимание: не пытайтесь подключать зарядное устройство к чему-либо, кроме аккумуляторов. Эта схема может генерировать более 154 вольт постоянного тока. Если вы подключаете его к другим компонентам (вместе с аккумулятором), убедитесь, что они выдерживают более высокое напряжение.

Заряд Вольт / элемент 120 В 96 В 72 В Примечания

Заряд 100% 2.58 154,8 123,8 92,9 Сильное выделение газа

80% Заряжено 2,38 142,8 114,2 85,7 Начинается выделение газа

0% (Равновесие) 2,10 126 100,8 75,6 Заряженная батарея (не используется)

80% Разряжена 1,75 105 84,0 63,0 Конец полезного использования

100% разряжено —— —— —— —- Не рекомендуется

Это обошлось мне примерно в 50 долларов за восемь больших избыточных конденсаторов 50 мкФ 440 В переменного тока при NPS и несколько долларов за большой 30 А на 400 В мостовой выпрямитель на e-bay.На рисунке ниже показаны конденсаторы (обернутые желтой и серебряной лентой) и мостовой выпрямитель (вверху по центру).

Переключатель позволяет использовать зарядное устройство при напряжении 120 или 240 вольт. Он также выбирает скорость зарядки (быстрая зарядка для 80% основной зарядки или медленная для пополнения последних 20% или для зарядки в течение ночи).

Сильноточное емкостное зарядное устройство / десульфатор.

Емкостное зарядное устройство теоретически могло бы зарядить батарею свинцовых

кислотных батарей

до 80% всего за 6 минут.

Гипотетически, чтобы восстановить 12 кВтч обратно в большой аккумулятор за 6 минут, потребуется зарядное устройство на 500 ампер.

500 x 25 мкФ = 12 500 мкФ. 500 А при 240 В = 120 000 Вт. Вау, это большая сила. Хотя я никогда раньше не делал это так быстро, я регулярно заряжаю аккумулятор в своем грузовике электромобиля до 80% менее чем за 3 часа. Последние 20%, необходимые для полной зарядки, занимают намного больше времени из-за химического состава свинцово-кислотных аккумуляторов.

Эта же схема емкостного зарядного устройства будет работать с любой свинцово-кислотной батареей или цепочкой батарей от 6 до 144 вольт постоянного тока при отключении от 120 В переменного тока.

Периодическая перезарядка способствует выравниванию напряжения каждой ячейки в батарее. Хотя это также может работать для других химикатов, емкостное зарядное устройство идеально подходит для залитых свинцово-кислотных аккумуляторов, поскольку они не допускают перезарядки. Вода, потерянная при перезарядке, может быть легко добавлена ​​обратно по мере необходимости.

Один из недостатков емкостного зарядного устройства — низкий коэффициент мощности. Хотя сам по себе коэффициент мощности не потребляет избыточной энергии, он ограничивает количество мощности, доступной от данной схемы, из-за ее более высокого потребления тока.

Внимание! Опасный и бесплатный технический совет:

Если вам интересно, вот схема моей простой схемы зарядки. Это не я изобретал. В середине 2011 года я собирался потратить 700 долларов на модное коммерческое зарядное устройство на 120 В постоянного тока, когда Брайан из Wilderness EV рассказал мне об этой схеме. ИСПОЛЬЗУЙТЕ НА СВОЙ РИСК! и, пожалуйста, не используйте его с литиевыми батареями!

Схема емкостного зарядного устройства / десульфатора

Equivalent Circuit

Без какой-либо аккумуляторной нагрузки выход мостового выпрямителя составляет около 154 В постоянного тока (или, скорее, пульсирующий постоянный ток 120 Гц).Емкостное реактивное сопротивление конденсатора и внутреннее сопротивление батареи образуют цепь делителя напряжения.

Самодельная газонокосилка на 120 В постоянного тока со встроенным емкостным зарядным устройством. Он может косить почти 1/2 акра газона за одну зарядку.

Убедитесь, что конденсатор (ы), который вы выбираете, биполярный (не важно, в каком направлении они подключены). Подсказка: большинство электролитических не являются биполярными и при подключении до 120 В переменного тока будут действовать больше как петарды M-80, чем конденсаторы.

Выбор конденсатора

  • Bi-Polar
  • Очень низкое последовательное сопротивление ESR (эффективное последовательное сопротивление)
  • Высокое качество
  • В диапазоне 10-50 мкФ (~ 25 мкФ на ампер заряда)
  • Расчетная для Среднеквадратичное значение переменного напряжения * 2 √ 2 * пиковое напряжение
    • 120 В * 2,828 = 340 В
    • 240 В * 2,828 = 680 В

Большие серебряные конденсаторы, прилагаемые к двигателям, идеально подходят для этого применения. Обычно они рассчитаны на напряжение более 400 вольт переменного тока.Я обнаружил, что чем больше конденсатор (физический размер), тем круче он будет работать и тем дольше прослужит. Старайтесь не использовать большие синие конденсаторы из Гонконга с косичками. У них слишком высокое ESR (эффективное последовательное сопротивление), и в этом случае они будут перегреваться, высыхать и выходить из строя через пару недель.

Грубое практическое правило — использовать емкость 25 мкФ на каждый ампер зарядного тока, который вы хотите подать на батарею или батарейный блок. Аккумуляторы с более высоким напряжением требуют большей емкости для того же зарядного тока в Ампер.

Конденсатор ограничивает ток, поступающий в батарею. Удивительно, но он делает это без потери мощности (как в резисторе).

Контролируйте напряжение аккумулятора во время зарядки и заранее узнавайте, какое напряжение требуется для полной зарядки.

Практическое правило для заливных свинцово-кислотных аккумуляторов:

  • Свинцово-кислотные батареи на 6 В имеют 3 элемента, а на 12 В — 6 элементов.
  • 80% заряда — это 2,38 В на элемент (142,8 В для аккумуляторной батареи на 120 В)
  • Пузырьки и газы начинают возникать при 80%.
  • 100% заряда составляет 2,58 В на элемент (154,8 В для 120-вольтного аккумуляторного блока).
  • Сильное образование пузырей и выделение большого количества газов происходит при 100%.

В начале цикла зарядки мощность, поступающая в аккумуляторную батарею, является максимальной. По мере зарядки аккумуляторной батареи мощность, поступающая в нее, падает до тех пор, пока она не стабилизируется до некоторого номинального значения, а аккумулятор не достигнет полной зарядки.

Было бы неплохо обзавестись таймером лампы. Это предотвратит выкипание батареек, если вы забудете отключить их после зарядки.

Измеритель Kill-A-Watt также является ценным инструментом, поскольку он отслеживает энергию, необходимую для зарядки ваших батарей.

Исходя из этого, вы также можете рассчитать, насколько эффективно расходуется батарея. Например, типичный заряд в моем грузовом электромобиле составляет около 13 кВтч. Я проезжаю 40 миль каждый день (13000/40), поэтому в итоге я использую 325 ватт-часов на милю. Как однажды сказал лорд Кельвин: «Если вы не можете его измерить, вы не сможете его улучшить». Я очень рекомендую измеритель Kill-A-Watt.

Свинцово-кислотные аккумуляторы почти на 100% эффективны при зарядке до 80 процентов SOC (состояние заряда).Верхние 20 процентов SOC, они заряжаются только на 50-80%.

Старые батареи менее эффективно заряжаются, чем новые батареи. Раньше мой электромобиль проезжал 40 миль на 11,5 кВтч от стены, а теперь, после 10 000 миль и более 500 циклов зарядки, требуется почти 15 кВтч, чтобы проехать такое же расстояние.

DeSulfator

Удивительно, но эта простая схема емкостной зарядки также может вернуть поврежденные или разряженные батареи из мертвых. В случае свинцово-кислотных аккумуляторов со временем внутри аккумулятора образуются кристаллы сульфата.В конце концов они становятся достаточно большими и замыкаются на свинцовых пластинах, навсегда убивая батарею. Никакая зарядка на обычном зарядном устройстве никогда не вернет аккумулятор. Срок службы батареи подошел к концу, и ее необходимо заменить. До сих пор!

В десульфаторе пульсирующий постоянный ток, создаваемый мостовым выпрямителем, нагревает и вызывает вибрацию кристаллов сульфата, заставляя их отламываться, размыкая короткое замыкание.


Это почти чудо — наблюдать, как полностью разряженная батарея оживает и становится полезной.

Воскресение — дело непростое. Лучше оставить это божеству, которое обладает надлежащими знаниями, силой и авторитетом.

Однако воскрешение разряженной батареи намного проще.

Чтобы батарея не взорвалась, я контролирую всю установку с помощью вольтметра и Kill-A-Watt meter.

Зарядное устройство / десульфатор с контролем мощности и напряжения.

Еще проверяю температуру батареи рукой на предмет излишков тепла. Изначально сильно сульфатированная батарея имеет очень высокое внутреннее сопротивление.Это приводит к очень высокому напряжению на батарее (возможно, 109 вольт постоянного тока или около того), но мощность, поступающая в батарею, очень низкая (всего 1-2 Вт). Когда кристаллы сульфата свинца начинают разрушаться, внутреннее сопротивление батареи падает, напряжение на батарее начинает падать, а мощность, поступающая в батарею, начинает расти (10, если не 100 ватт).

Вам нужно быть осторожным, чтобы не перегреть аккумулятор на этом этапе процесса воскрешения. Когда вы слышите жужжание и потрескивание кристаллов сульфата внутри батареи, вы знаете, что происходит что-то удивительное (и отчасти пугающее).

Для плохо сульфатированной батареи температура батареи сильно возрастет. Если аккумулятор стал горячим на ощупь, выключите аккумулятор и дайте ему остыть, прежде чем продолжить.

После 5-60 минут десульфатации (в зависимости от размера батареи и степени образования сульфата) падение напряжения на батарее стабилизируется до значения, соответствующего номинальному напряжению батареи (12 В или 6 В в зависимости от количества ячеек в аккумуляторе). аккумулятор). Мощность, поступающая в аккумулятор, также снизится.

Измерение только силы тока емкостного зарядного устройства может ввести в заблуждение. Емкостное зарядное устройство, которое заряжает небольшую батарею 12 В, может потреблять 220 ВА, но в действительности потребляется менее 24 Вт реальной мощности. Надо уметь хитрить с коэффициентом мощности.

Вот диаграмма, показывающая измерения, которые я провел при десульфатации разряженной свинцово-кислотной батареи емкостью 7 Ач 12 В с гелевыми ячейками. Я подал 120 В переменного тока через биполярный конденсатор 30 мкФ, который затем подключали ко входу мостового выпрямителя.Я прикрепил соединительные кабели к выходу мостового выпрямителя и подключил их напрямую к батарее.

Напряжение постоянного тока в ваттах, потребляемых батареей (реальная мощность) вольт-амперы (реальная + мнимая мощность)

109 2223

90 60223

85109223

30 80 223

20 60 223

14 23 223

Рекомендуется использовать удлинитель с переключателем, чтобы можно было подключить батарею до подачи питания на конденсатор.В противном случае вы получите сюрприз: Zap!

Новый абзац

Емкостное зарядное устройство на 2 А, обессеривающее небольшой гелевый элемент 6 В, 4 Ач.

После завершения процесса десульфатации аккумулятор (если его пластины не слишком повреждены) будет работать как новый. У него может быть немного уменьшенная емкость (по сравнению с новым аккумулятором), но вы буквально воскресите его из мертвых и дадите ему новую жизнь.

Его можно будет заряжать и от обычного зарядного устройства.

Простое зарядное устройство Ni-Cd (автоматическое) | простая электроника

Зарядное устройство имеет следующие характеристики:
1.Простые и минималистичные детали, поэтому подходят для новичков и любителей.
2. Может использоваться для зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов различного напряжения (2,4 В, 3,6 В, 7,2 В и другое напряжение батареи).
3. Автоматический с защитой от перенапряжения аккумулятора. Ограничение по току и управление напряжением.
4. Визуальный светодиодный индикатор. Индикатор зарядки (красный) и полной зарядки (желтый).
Схема зарядного устройства
Список деталей:
R1 — 1,2 кОм 1/4 Вт
R2 — см. Таблицу R2 и D2 ниже
R3 — 2 кОм 1/4 Вт
Q1 — TIP41C или любой транзистор NPN мин. Ток 1 А и мощность 3 Вт
Q2 — 2N2222, CS9013 или аналогичный NPN транзистор
LED1 — красный или любой другой светодиод с прямым напряжением около 2 В (см. Светодиод)
LED2 — желтый или любой цвет светодиода кроме красного
D1 — 1N4001 или аналогичный диод
D2 — см. Таблицу R2 и D2 ниже
Источник постоянного тока — источник постоянного тока от 12 В до 15 В или аккумулятор

Схема деталей / контакты: щелкните изображение, чтобы увеличить

Штифты TIP41C
9048 штыри 2
Выводы светодиодов
Зарядный ток регулируется резистором R2 по примерному соотношению:
Ток = 8 мА + (2 / R2)
В таблице ниже приведен список значений R2 и стабилитрона D2 в зависимости от необходимого вам зарядного тока и напряжения вашей никель-кадмиевой батареи.
R2 и таблица D2
Другие полезные зарядные устройства:
Зарядное устройство USB для NiCd — зарядное устройство на базе USB
Схема зарядного устройства для iPhone — идея зарядного устройства для iPhone
Зарядное устройство 12 В — автоматический тип, ток и напряжение управляемое
Универсальное зарядное устройство — заряжайте аккумулятор любого напряжения от 1,2 В до 12 В
Зарядное устройство для мобильного телефона — очень простое зарядное устройство для телефонов
Зарядное устройство 24 В — простое и автоматическое зарядное устройство для свинцово-кислотного 24 В

A Руководство разработчика по зарядке литий-ионных (литий-ионных) аккумуляторов

Преимущества литий-ионных (Li-ion) батарей

укрепили их позицию в качестве основного источника питания для портативной электроники, несмотря на один недостаток, когда разработчикам приходится ограничивать скорость зарядки, чтобы избежать повреждения элемента и создания опасности.К счастью, современные литий-ионные аккумуляторы более надежны и их можно заряжать гораздо быстрее, используя методы «быстрой зарядки».

В этой статье более подробно рассматриваются разработки литий-ионных аккумуляторов, оптимальный цикл зарядки в электрохимии и некоторые схемы быстрой зарядки. В статье также будут объяснены недостатки ускоренной зарядки, что позволит инженерам сделать осознанный выбор в отношении своей следующей конструкции зарядного устройства.

Концепция литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов проста, но все же потребовалось четыре десятилетия усилий и много долларов на исследования, чтобы разработать технологию, которая теперь надежно питает большинство современных портативных устройств.

Первые элементы были хрупкими и склонными к перегреву во время зарядки, но при разработке эти недостатки были преодолены. Тем не менее, зарядка по-прежнему должна осуществляться в точном режиме, который ограничивает токи заряда, чтобы обеспечить достижение полной емкости без перезарядки и связанного с ней риска необратимого повреждения. Хорошая новость заключается в том, что последние достижения в области материаловедения и электрохимии повысили подвижность ионов клетки. Большая мобильность позволяет использовать более высокие зарядные токи и ускоряет «постоянный ток» части цикла зарядки.

Эти разработки позволяют заряжать смартфоны, оснащенные литий-ионными аккумуляторами последнего поколения, примерно с 20% до 70% емкости за 20–30 минут. Кратковременное обновление батареи до трех четвертей емкости привлекает потребителей с ограниченным временем жизни, открывая сектор рынка зарядных устройств, которые могут безопасно поддерживать быструю зарядку. В ответ поставщики микросхем предложили разработчикам микросхемы, которые обеспечивают различную скорость зарядки, чтобы ускорить пополнение заряда литий-ионных элементов. В результате получается более быстрая зарядка, но, как всегда, приходится идти на компромисс.

Портативные устройства повышения мощности

Литий-ионные элементы

основаны на интеркаляционных соединениях. Эти соединения представляют собой материалы со слоистой кристаллической структурой, которые позволяют ионам лития мигрировать из слоев или находиться между ними. Во время разряда литий-ионной батареи ионы перемещаются от отрицательного электрода через электролит к положительному электроду, заставляя электроны двигаться в противоположном направлении по цепи для питания нагрузки. Когда ионы в отрицательном электроде израсходованы, ток перестает течь.Зарядка батареи заставляет ионы перемещаться обратно через электролит и встраиваться в отрицательный электрод, готовые к следующему циклу разряда (рис. 1).

Рис. 1. В литий-ионной батарее ионы лития перемещаются от одного интеркалирующего соединения к другому, в то время как электроны текут по цепи для питания нагрузки. (Источник изображения: Digi-Key)

В современных элементах для положительного электрода используются интеркалирующие соединения на основе лития, такие как оксид лития-кобальта (LiCoO 2 ), поскольку он намного более стабилен, чем высокореактивный чистый литий, и поэтому намного безопаснее.В качестве отрицательного электрода используется графит (уголь).

Хотя эти материалы удовлетворительны, все не идеально. Каждый раз, когда ионы смещаются, некоторые из них вступают в реакцию с электродом, становятся неотъемлемой частью материала и, таким образом, теряются в электрохимической реакции. В результате запас свободных ионов постепенно истощается, а срок службы батареи сокращается. Что еще хуже, каждый цикл зарядки вызывает объемное расширение электродов. Это вызывает напряжение кристаллической структуры и вызывает микроскопические повреждения, которые снижают способность электродов принимать свободные ионы.Это накладывает ограничение на количество циклов перезарядки.

Устранение этих недостатков было в центре внимания недавних исследований литий-ионных аккумуляторов, основной целью которых является размещение большего количества ионов лития в электродах для увеличения плотности энергии, определяемой как энергия на единицу объема или веса. Это облегчает перемещение ионов внутрь и наружу электродов и облегчает прохождение ионов через электролит (то есть увеличивает подвижность ионов).

Время зарядки (для заданного тока) в конечном итоге определяется емкостью аккумулятора.Например, аккумулятор смартфона емкостью 3300 мАч будет заряжаться примерно в два раза дольше, чем аккумулятор емкостью 1600 мАч, когда оба заряжаются током 500 мА. Чтобы учесть это, инженеры определяют скорость зарядки в единицах «C», где 1 C соответствует максимальному току, который батарея может обеспечить в течение одного часа. Например, в случае аккумулятора на 2000 мАч, C = 2 A. Та же методика применяется к зарядке. Применение зарядного тока 1 А к батарее емкостью 2000 мАч соответствует скорости 0,5 С. ​​

Из этого следует, что увеличение зарядного тока приведет к уменьшению времени перезарядки.Это правда, но только до определенной степени. Во-первых, ионы обладают конечной подвижностью, поэтому увеличение зарядного тока выше определенного порога не смещает их быстрее. Вместо этого энергия фактически рассеивается в виде тепла, повышая внутреннюю температуру батареи и рискуя необратимым повреждением. Во-вторых, неограниченная зарядка при высоком токе в конечном итоге приводит к встраиванию такого количества ионов в отрицательный электрод, что электрод распадается и батарея разрушается.

Последние разработки значительно улучшили подвижность ионов новейших литий-ионных элементов, что позволяет использовать более высокий зарядный ток без опасного повышения внутренней температуры.Но даже в самых современных продуктах все еще существует риск перезарядки, потому что это прямой результат физического устройства элемента. Следовательно, производители литий-ионных аккумуляторов предписывают строгий режим зарядки, чтобы защитить свои изделия от повреждений.

Осторожно делает

Зарядка литий-ионного аккумулятора

осуществляется по профилю, разработанному для обеспечения безопасности и длительного срока службы без снижения производительности (рис. 2). Если литий-ионный аккумулятор сильно разряжен (например, ниже 3 В), применяется небольшой «предварительный» заряд, составляющий около 10% от тока полной зарядки.Это предотвращает перегрев элемента до тех пор, пока он не сможет принять полный ток фазы постоянного тока. На самом деле, эта фаза требуется редко, потому что большинство современных мобильных устройств спроектированы так, чтобы отключаться, пока еще остается некоторый заряд, потому что глубокая разрядка, например перезарядка, может повредить элемент.

Рисунок 2: Профиль зарядки литий-ионных аккумуляторов с использованием метода постоянного тока до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет 4,1 В, с последующим «дозаправкой» с использованием метода постоянного напряжения.(Источник изображения: Texas Instruments)

Затем аккумулятор обычно заряжается постоянным током 0,5 C или менее до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет 4,1 или 4,2 В (в зависимости от точной электрохимии). Когда напряжение аккумулятора достигает 4,1 или 4,2 В, зарядное устройство переключается на фазу «постоянного напряжения», чтобы исключить перезарядку. Превосходные зарядные устройства для аккумуляторов плавно переходят от постоянного тока к постоянному напряжению, обеспечивая достижение максимальной емкости без риска повреждения аккумулятора.

Поддержание постоянного напряжения постепенно снижает ток, пока он не достигнет примерно 0,1 C, после чего зарядка прекращается. Если зарядное устройство остается подключенным к аккумулятору, применяется периодическая подзарядка для предотвращения саморазряда аккумулятора. Подзарядка обычно начинается, когда напряжение холостого хода батареи падает ниже 3,9 до 4 В, и прекращается, когда снова достигается напряжение полной зарядки от 4,1 до 4,2 В.

Как уже упоминалось, перезарядка серьезно сокращает срок службы батареи и потенциально опасна.Когда ионы перестают двигаться, большая часть электроэнергии, подаваемой на аккумулятор, преобразуется в тепловую. Это вызывает перегрев, что может привести к взрыву из-за выделения газа из электролита. В результате производители аккумуляторов выступают за точный контроль и подходящие функции безопасности зарядного устройства.

Недозаряд, хотя и не опасен, может также отрицательно сказаться на емкости аккумулятора. Например, недостаточная зарядка всего на 1% может снизить емкость аккумулятора примерно на 8% (Рисунок 3).

Рисунок 3: Недозаряд всего на доли процента может значительно снизить емкость литий-ионного аккумулятора. По этой причине важно точно измерить конечное напряжение во время зарядки.

По этим причинам зарядное устройство должно контролировать конечное напряжение с точностью до ± 50 мВ от 4,1 или 4,2 В и иметь возможность определять, когда аккумулятор полностью заряжен. Методы обнаружения включают определение момента, когда ток упадет до 0.1 C во время стадии постоянного напряжения и, в более простых зарядных устройствах, зарядка только в течение заранее определенного времени и при условии, что батарея полностью заряжена. Многие зарядные устройства также включают устройства для определения температуры батареи, так что зарядка может прекратиться при превышении порогового значения. [1]

Ускоренная зарядка

Поскольку последнее поколение аккумуляторов отличается более высокой подвижностью ионов, возможна более быстрая зарядка без риска перегрева. На сегодняшний день производители микросхем предоставили широкий спектр интегрированных решений для управления литий-ионными батареями, чтобы упростить конструкцию зарядных устройств.Теперь они также предлагают кремний, который позволяет инженерам разрабатывать продукты, которые используют преимущества более быстрой зарядки во время фазы постоянного тока. (Обратите внимание, что не существует общепринятого определения «быстрой или быстрой зарядки» для литий-ионной батареи. Скорее, этот термин качественно применяется к любому режиму зарядки, который ускоряет зарядку по сравнению с «типичной» скоростью заряда 0,5 ° C.)

Maxim Integrated, например, предлагает свое зарядное устройство MAX8900, основанное на импульсном понижающем («понижающем») источнике питания.Устройство может обеспечивать ток до 1,2 А от источника питания от 3,6 до 6,3 В, позволяя разработчику регулировать параметры заряда с помощью внешних компонентов.

Например, разработчик может реализовать быструю зарядку постоянным током, когда напряжение батареи превышает напряжение предварительного согласования и пока напряжение не достигнет 4,2 В. Максимальный ток быстрой зарядки определяется резистором между выводом SETI и землей (см. Рисунок 4).

Рисунок 4: Зарядный ток в фазе постоянного тока зарядки литий-ионных аккумуляторов, обеспечиваемый MAX8900 от Maxim Integrated, может быть установлен с помощью резистора R SETI , показанного здесь внизу в центре этого приложения схема.(Схема , построенная с использованием Digi-Key Scheme-it , на основе оригинального изображения, любезно предоставленного Maxim Integrated)

Например, для R SETI = 2,87 кОм ток быстрой зарядки составляет 1,186 А, а для R SETI = 34 кОм ток составляет 0,1 А. На рисунке 5 показано, как меняется ток зарядки с R SETI . Maxim предлагает удобный комплект разработчика для MAX8900A, который позволяет разработчику экспериментировать со значениями компонентов, чтобы исследовать их влияние не только на скорость зарядки постоянным током, но и на скорость зарядки в других частях цикла зарядки.

Рисунок 5: Изменение зарядного тока в фазе постоянного тока зарядки литий-ионного аккумулятора, подаваемого MAX8900 с номиналом резистора R SETI .

В MAX8900 встроены некоторые защитные механизмы, предотвращающие опасное повышение температуры батареи во время быстрой зарядки. Они соответствуют спецификациям Японской ассоциации производителей электроники и информационных технологий (JEITA) по безопасной зарядке литий-ионных аккумуляторов.Для литий-ионных аккумуляторов при температуре от 0˚ до 15˚C ток быстрой зарядки ограничивается до 50% от его запрограммированной скорости, и если температура аккумулятора поднимается выше 60˚C, ток полностью отключается до тех пор, пока температура падает до безопасного уровня. Сам чип защищен термическим отводом, который ограничивает ток заряда до 25% от максимального уровня, если внутренняя температура превышает 85˚C.

Maxim не единственный, кто предоставляет разработчикам гибкость при выборе скорости быстрой зарядки.Импульсное зарядное устройство MC32BC3770 от NXP Semiconductors обеспечивает контроль над режимом зарядки, позволяя разработчику не только устанавливать рабочие параметры через интерфейс I 2 C, но и устанавливать ток окончания заряда, напряжение регулирования аккумулятора, предварительную настройку. — ток заряда, пороговое значение напряжения быстрой зарядки и пороговое напряжение уменьшения заряда в дополнение к току быстрой зарядки.

Сам ток быстрой зарядки программируется от 100 до 2000 мА с настройкой по умолчанию 500 мА.В целях безопасности ток быстрой зарядки всегда ограничивается настройкой ограничения входного тока. MC32BC3770 может работать от входа до 20 В и имеет один вход для USB и двухканальный выход для питания устройства, если батарея полностью разряжена.

FAN5400 компании Fairchild Semiconductor компании

также позволяет разработчикам программировать скорость зарядки и режимы работы микросхемы через интерфейс I 2 C. Устройство представляет собой USB-совместимое зарядное устройство, основанное на импульсном блоке питания, который работает от входа 6 В (макс.) И предлагает до 1.Зарядный ток 25 А.

FAN5400 разработан для минимизации времени зарядки и соответствует требованиям USB. Разработчик может выбрать как максимальный ток заряда, так и пороговое значение тока для прекращения зарядки во время фазы постоянного напряжения через хост I 2 C. Функции безопасности включают таймер, который отключает питание, если цикл зарядки превышает заранее установленную продолжительность, а ток заряда ограничивается, если температура микросхемы превышает 120 ° C.

Со своей стороны, Texas Instruments предлагает bq25898, переключаемое устройство управления зарядом батареи, которое поддерживает быструю зарядку с высоким входным напряжением.Устройство может принимать входное напряжение до 12 В и выдает до 4 А на выходе, что делает его пригодным для зарядки аккумуляторов большей емкости в смартфонах и планшетах последнего поколения.

Подобно решениям NXP Semiconductors и Fairchild, bq25898 настраивается через последовательный интерфейс I 2 C, который позволяет разработчику устанавливать ток заряда и минимальное напряжение системы. Функции безопасности включают контроль температуры аккумулятора, таймер зарядки и защиту от перенапряжения.

Компромисс для быстрой зарядки

Разработчику следует учитывать компромисс, связанный с быстрой зарядкой: чем быстрее зарядка, тем меньше емкость, когда батарея переключается на относительно медленную часть режима зарядки с постоянным напряжением. Например, зарядка при 0,7 C приводит к емкости от 50 до 70 процентов при достижении 4,1 или 4,2 В, тогда как зарядка при температуре менее 0,2 C может привести к полной зарядке батареи, как только напряжение достигнет 4,1 или 4,2 В. Другими словами, если потребителю нужно быстрое обновление, скажем, с 25 до 50 процентов, быстрая зарядка идеальна, но если потребитель обычно подключается к сети для полной подзарядки, это обычно быстрее при умеренной скорости зарядки 0.5 C, чем скорость быстрой зарядки не менее 1 C, что требует более длительной и относительно медленной «доливки».

Другой недостаток заключается в том, что повышенная внутренняя температура, создаваемая быстрой зарядкой — даже если она может быть ниже «безопасного» порога, определенного производителем конкретного литий-ионного элемента, — может вызвать небольшое повреждение, что в конечном итоге приведет к снижению емкости. и меньшее количество циклов перезарядки. Тем не менее, с улучшением технологии аккумуляторов, повышающим надежность ячеек, скорость быстрой зарядки должна быть чрезмерной, чтобы сократить срок службы аккумулятора до уровня, меньшего, чем «полезное» существование портативного продукта (определяемое как время между покупкой продукта потребителем и заменив его на более новую модель).

Заключение

В то время как в лаборатории разрабатываются некоторые новые аккумуляторные технологии, литий-ионный элемент, похоже, в ближайшее время станет основным носителем энергии для портативных устройств. Таким образом, технология будет продолжать интенсивно развиваться, устраняя ее недостатки. Мобильность ионов является одним из этих недостатков и, вероятно, улучшится даже по сравнению с батареями последнего поколения, что приведет к более быстрой зарядке при постоянном токе.

Разработчики

могут воспользоваться преимуществами более быстрой зарядки, выбрав микросхему управления аккумулятором, которая дает им гибкость в выборе скорости зарядки путем выбора одного или двух внешних компонентов или программирования через интерфейс I 2 C. Также стоит учитывать функции безопасности, встроенные в устройства управления батареями, поскольку, хотя современные литий-ионные элементы намного надежнее, чем их предшественники, быстрая зарядка все же представляет некоторые потенциальные опасности, которые разработчикам необходимо учитывать при разработке.

Артикул:

1. « Разработка доступных систем питания смешанных сигналов для зарядных устройств », Терри Кливленд, Скотт Дирборн, Microchip Technology Inc.

Заявление об ограничении ответственности: мнения, убеждения и точки зрения, выраженные различными авторами и / или участниками форума на этом веб-сайте, не обязательно отражают мнения, убеждения и точки зрения Digi-Key Electronics или официальную политику Digi-Key Electronics.

Handy Схема зарядного устройства для мобильного телефона | Проект своими руками

Сегодня мы живем в мире технологического развития. Новые технологии и разработки появляются каждый день, чтобы сделать нашу жизнь более легкой. В эту новую эпоху такие устройства, как мобильный телефон, являются самым востребованным требованием для каждого человека. Но основная проблема, связанная с мобильными телефонами, — это методы или требования к зарядке аккумулятора. Срок службы батареи всех мобильных телефонов зависит от компании-производителя и, более того, от того, «как вы используете свой мобильный телефон».Основная проблема мобильных телефонов — это емкость аккумулятора. Кроме того, во время путешествия очень сложно заряжать аккумулятор мобильного телефона, когда он разряжен. Здесь мы обсуждаем проект DIY Handy Mobile Phone Charger, который поможет вам заряжать аккумулятор вашего мобильного телефона в любом месте и в любое время без электричества. Эта схема зарядного устройства для мобильного телефона состоит из аккумулятора и простой схемы регулятора. Этот проект «сделай сам» определенно поможет вам без особых усилий сделать собственное портативное зарядное устройство для мобильного телефона, и вы можете носить это зарядное устройство, путешествуя куда угодно, чтобы легко заряжать аккумулятор вашего мобильного телефона.Эта удобная схема зарядного устройства для мобильных телефонов — это простой и недорогой проект DIY для технарей. Так что не тратьте зря свое драгоценное время… Просто приступайте к своему самому удивительному проекту «Сделай сам» — зарядному устройству для мобильного телефона…

Блок-схема зарядного устройства для мобильного телефона:

Принцип работы:

Батарея

: В этом проекте «Сделай сам» мы используем 9-вольтовую батарею.Батарея 9 В обычно используется в небольших электронных устройствах, таких как карманные радиоприемники, электромобили и т. Д. Эта батарея также доступна в перезаряжаемом типе. Здесь, в этой схеме зарядного устройства для мобильного телефона, эти батареи обеспечивают достаточную мощность для цепи регулятора для зарядки аккумулятора телефона.

Цепь регулятора

: В этой секции схемы регулятора микросхема LM7805 используется в качестве регулятора напряжения. Эта ИС принадлежит к серии 78xx (фиксированный линейный стабилизатор напряжения). Эта микросхема LM 7805 обеспечивает регулируемое фиксированное напряжение 5 В на выходе, которое используется для зарядки мобильных телефонов.

    Регулятор
  • , LM7805: 1
  • Резистор, 5 Ом / 1Вт: 1
  • Конденсатор, 1 мкФ / 25 В: 2 шт.
  • Гнездо постоянного тока, папа (DCJ0202): 1
  • Батарея и держатель, 9 В: 1

Схема зарядного устройства для мобильного телефона с печатной платой и расположением компонентов:

ПРИМЕЧАНИЕ: Этот проект DIY Handy Mobile Phone Charger Circuit не может быть использован с новыми типами смартфонов, так как он использует розетку постоянного тока, он применим только для мобильных телефонов с такими розетками.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *