Схемы импульсных зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов: принцип работы и советы по сборке

Как работают импульсные зарядные устройства для автоаккумуляторов. Какие схемы используются для их создания. На что обратить внимание при самостоятельной сборке ЗУ. Преимущества и недостатки импульсных зарядных устройств по сравнению с трансформаторными.

Содержание

Принцип работы импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Импульсные зарядные устройства (ЗУ) для автомобильных аккумуляторов работают по следующему принципу:

  1. Переменное напряжение сети 220В выпрямляется и сглаживается.
  2. Полученное постоянное напряжение преобразуется в переменное высокой частоты (20-100 кГц) с помощью генератора на транзисторах.
  3. Высокочастотное напряжение подается на импульсный трансформатор, где понижается до нужного уровня.
  4. Пониженное напряжение выпрямляется и фильтруется.
  5. С помощью ШИМ-регулятора формируются импульсы тока для зарядки аккумулятора.

За счет использования высокой частоты габариты и вес трансформатора значительно уменьшаются по сравнению с обычными ЗУ на 50 Гц. Это позволяет сделать устройство компактным и легким.


Основные элементы схемы импульсного зарядного устройства

Типичная схема импульсного ЗУ для автоаккумулятора включает следующие основные элементы:

  • Выпрямитель и сглаживающие конденсаторы на входе
  • Генератор высокой частоты на транзисторах
  • Импульсный трансформатор
  • Выпрямительный диод и сглаживающий дроссель на выходе
  • ШИМ-контроллер для регулировки выходного тока
  • Датчики тока и напряжения
  • Схема управления и индикации

Правильный подбор и расчет этих компонентов позволяет создать эффективное и надежное зарядное устройство.

Преимущества импульсных зарядных устройств

По сравнению с классическими трансформаторными ЗУ импульсные устройства имеют ряд существенных преимуществ:

  • Компактные размеры и малый вес
  • Высокий КПД (до 90%)
  • Возможность точной регулировки тока и напряжения
  • Защита от перегрузки и короткого замыкания
  • Автоматическое отключение при полном заряде
  • Возможность заряда глубоко разряженных аккумуляторов
  • Универсальность — подходят для разных типов АКБ

Эти преимущества делают импульсные ЗУ оптимальным выбором для большинства автолюбителей.


Особенности сборки импульсного зарядного устройства своими руками

При самостоятельной сборке импульсного ЗУ для автоаккумулятора важно учитывать следующие моменты:

  • Использовать качественные компоненты, особенно силовые транзисторы и диоды
  • Обеспечить хорошее охлаждение силовых элементов
  • Правильно рассчитать и намотать импульсный трансформатор
  • Тщательно разводить печатную плату для минимизации помех
  • Применять надежную защиту от перегрузки и короткого замыкания
  • Использовать качественный корпус с вентиляцией

При соблюдении этих рекомендаций можно собрать надежное и эффективное зарядное устройство.

Выбор схемы для сборки импульсного ЗУ

Существует множество схем импульсных зарядных устройств различной сложности. При выборе схемы для самостоятельной сборки стоит учитывать следующие факторы:

  • Требуемая мощность и максимальный ток зарядки
  • Необходимость регулировки тока и напряжения
  • Наличие автоматики и защиты
  • Сложность сборки и настройки
  • Доступность компонентов

Для начинающих радиолюбителей оптимально выбрать несложную схему мощностью до 100 Вт. Более опытные могут собрать устройство на 300-500 Вт с расширенным функционалом.


Популярные схемы импульсных зарядных устройств

Рассмотрим несколько распространенных схем импульсных ЗУ для автомобильных аккумуляторов:

1. Простое ЗУ на ШИМ-контроллере UC3842

Эта схема позволяет собрать компактное зарядное устройство мощностью до 100 Вт. Основные особенности:

  • Простота конструкции
  • Фиксированное выходное напряжение 14.4В
  • Ограничение тока на уровне 7-8А
  • Защита от короткого замыкания

Подходит для зарядки АКБ емкостью до 60 Ач.

2. ЗУ с регулировкой тока на TL494

Более функциональная схема на популярной микросхеме ШИМ-контроллера TL494:

  • Регулируемый ток заряда до 10А
  • Стабилизация выходного напряжения
  • Защита от перегрузки и КЗ
  • Индикация тока и напряжения

Позволяет заряжать аккумуляторы различной емкости в оптимальном режиме.

3. Мощное ЗУ на IR2153

Схема для сборки зарядного устройства мощностью до 500 Вт:

  • Ток заряда до 30А
  • Автоматическое управление процессом зарядки
  • Защита от неправильного подключения
  • Режим десульфатации пластин

Подходит для профессионального использования в автосервисах.


Советы по эксплуатации импульсных зарядных устройств

Для обеспечения долгой и безопасной работы импульсного ЗУ рекомендуется соблюдать следующие правила:

  • Не превышать максимально допустимый ток заряда аккумулятора
  • Обеспечивать хорошую вентиляцию устройства при работе
  • Периодически проверять состояние контактов и проводов
  • Не допускать попадания влаги и пыли внутрь корпуса
  • При появлении посторонних шумов или запахов немедленно отключать ЗУ

При правильной эксплуатации импульсное зарядное устройство прослужит долгие годы.

Заключение

Импульсные зарядные устройства являются современным и эффективным решением для зарядки автомобильных аккумуляторов. Они сочетают в себе компактность, функциональность и надежность. При наличии базовых навыков в электронике такое устройство вполне реально собрать своими руками, что позволит существенно сэкономить на покупке готового продукта.

Перед началом самостоятельной сборки рекомендуется тщательно изучить принцип работы импульсных ЗУ и особенности выбранной схемы. Это поможет избежать ошибок и собрать действительно качественное и безопасное устройство для зарядки автомобильных аккумуляторов.



Схемы импульсных зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов: принцип действия

Импульсное зарядное устройство – помощник автомобилиста и не только. Оно заряжает аккумуляторную батарею в нескольких режимах, кроме импульсного. В режиме постоянного тока или комбинированном варианте. Такое зарядное устройство применимо для зарядки батареи с нулевым значением.

Содержание

  1. Принцип действия
  2. Особенности
  3. Специальный режим зарядки
  4. Преимущества и недостатки
  5. Виды зарядных устройств
  6. Самодельные зарядки для АКБ
  7. Схема зарядки для экстренных случаев
  8. Модели ИЗУ

Принцип действия

Действие такого зарядного устройства основано на генерации высокой частоты, повышающей выходное напряжение, поступающее по сети. В устройстве содержится система фильтров, регулирующих величину напряжения.

Аккумулятор получает величину, необходимую для его зарядки. При полной батарее, зарядное устройство переходит в режим хранения, что способствует сохранению величины заряда.

Особенности

Предлагаемые в продаже зарядники делятся на несколько видов:

  • Ручные. Отличаются небольшой ценой. Но требуют пристального внимания в процессе зарядки.
  • Полуавтоматические. Отличаются от ручных, тем, что необходимо следить только за временем зарядки батареи.
  • Автоматические. Процесс зарядки полностью автоматизирован. Водителю нужно лишь подключить батарею к заряднику. Главное условие – соблюдение полярности.

Время зарядки зависит от степени разряженности батареи и вида зарядного устройства. Оно может быть до 20 часов.

Специальный режим зарядки

Интересно ИЗУ тем, что обладают особым режимом зарядки в экстренных ситуациях. Если аккумулятор полностью разряжен, а автомобиль необходим, то можно использовать BOOST.

Такой режим позволяет запустить аккумулятор даже в том случае, если батарея была в минусе. Этот метод можно использовать в крайних случаях, поскольку он приводит к быстрому износу батареи.

ИЗУ имеют ряд преимуществ. Малые габариты позволяют взять его с собой в поездку и воспользоваться в критической ситуации. Несложное устройство, особенно у автоматов. Использовать его может даже начинающий автолюбитель.

Преимуществом, опять же, автомата является автономный процесс зарядки. Человеческое участие в нём не требуется. Наличие защитных функций. В продвинутых вариантах есть и подсказки, если действия совершаются не верно.

Как недостатки таких устройств можно отметить достаточно высокую стоимость и сложность в починке. В остальном ИЗУ интересен и привлекателен для всех категорий автомобилистов.

Виды зарядных устройств

Срок эксплуатации аккумуляторной батареи не более 6 лет. При условии качественного его обслуживания и надлежащей эксплуатации. Соблюдение правил эксплуатации особенно актуально в зимних условиях. Даже в случае нормальной работы аккумулятор требует периодической проверки и подзарядки.

Для подзарядки батареи можно использовать трансформаторные или импульсные зарядники.

Недостатком трансформаторной зарядки является большой вес. Но они отличаются надежностью.

Исходя из ситуации можно использовать зарядное устройство, когда нужно зарядить аккумулятор или проверить его работоспособность.

В экстренной ситуации можно использовать пусковое устройство для батареи. Их главное отличие — портативность. Применять их можно тогда, когда нет возможности дать аккумулятору полноценную зарядку. Пуско-зарядное включает в себя функции и зарядки, но для работы такого устройства требуется подключение к сети. 

Выбирая зарядное устройство, ориентироваться необходимо прежде всего на аккумуляторную батарею. Номинал АКБ может располагаться в диапазоне от 6 вольт. Наиболее востребованный вариант 12 вольт, но есть вариант с 24 вольт.

Универсальным решением будет импульсный автомат. Такой вид зарядника самостоятельно выбирает нужный режим работы и отслеживает уровень зарядки.

В ситуации, когда есть нужда в зарядном устройстве, а его нет или оно не работает, зарядку можно изготовить самостоятельно.

Самодельные зарядки для АКБ

Для изготовления зарядника необходим паяльник и небольшие навыки и знания в области электротехники. С помощью варианта, рассчитанного на 6 и 12 В можно зарядить большинство АКБ с ёмкостью в диапазоне от 10 до 120 А/ч.

Для такого устройства понадобится выпрямитель и понижающий трансформатор Т1. Выпрямительные диоды VD2-VD5 позволяют отрегулировать ток зарядника. Для измерения нужен амперметр с диапазоном 30А.

Можно использовать и подручный материал. Например, компьютерный блок питания. Дополнительной составляющей будет ШИМ-контроллёр TL494. Таким устройством можно зарядить батарею до 10 А.

Схема зарядки для экстренных случаев

Если аккумулятор не заряжается после морозной ночи, а необходимость в автомобиле велика, помочь в ситуации могут источник постоянного напряжения и сопротивление ограничения тока.

Основной элемент — зарядное устройство ноутбука. Плюсом будет внутренний вход, а минусом внешний контур штекера. Ограничителем может выступать лампа из салона машины.

Воспользоваться можно и блоком питания компьютера. Если есть не нужный рабочий блок, то он может послужить для создания вполне надежного зарядника. Минусом такой зарядки будет её длительность.

После использования любого зарядного устройства обязательна проверка напряжения в АКБ. Для этого используется тестер.

Модели ИЗУ

Выбор ИЗУ должен основываться на характеристиках аккумулятора, который предполагается заряжать. Выбрать устройство можно из предлагаемых отечественными и зарубежными производителями.

Voin VL 156 (6-12) импульсный автомат с несколькими режимами зарядки и удобным дисплеем. Хорош наличием нескольких уровней защиты.

Master Watt. Полуавтоматическое компактное импульсное устройство. Его можно применять для зарядки любых типов аккумуляторов. Поскольку это полуавтомат, то над процессом зарядки необходим периодический контроль.

KeePower Medium. Компактный «умный» автомат. Реализована возможность определения скорости зарядки в устройстве.

Также может использовать для подзарядки любых видов аккумуляторных батарей. Отличительной чертой такого ИЗУ является функция диагностики возможных неисправностей АКБ.

Как вам статья?

Схема импульсного зарядного устройства для акб 12в

Такой блок питания был создан после того, как сгорел мой лабораторный БП, который прослужил всего пару месяцев. Было решено из подручных средств собрать мощный сетевой ИБП, который при желании можно было использовать в качестве зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов. За основу была взята схема полумостового инвертора на драйвере IR По идее, такой инвертор можно собрать из подручного хлама, почти все основные компоненты можно снять из компьютерного блока питания. На входе питания собран простой сетевой фильтр, пленочные конденсаторы 0,1мкФ подобраны с рабочим напряжением Вольт до и после дросселя, сам дроссель выпаян из платы компьютерного блока питания. На кольце намотаны две независимые обмотки проводом 0,9мм, количество витков каждой обмотки —


Поиск данных по Вашему запросу:

Схема импульсного зарядного устройства для акб 12в

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

  • Уважаемый Пользователь!
  • Уважаемый Пользователь!
  • Мощное импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора
  • 11 примеров: схемы на самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора
  • Зарядные устройства — список схем
  • ИМПУЛЬСНОЕ ЗАРЯДНОЕ ДЛЯ АККУМУЛЯТОРА АВТО
  • Схема импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора
  • Зарядное устройство для аккумуляторов своими руками
  • Схемы зарядного устройства для автомобильного аккумулятора
  • Импульсное ЗУ для автомобильного аккумулятора своими руками

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Зарядное устройство на тиристоре

Уважаемый Пользователь!


Любой автолюбитель знает, сколько неприятностей может доставить аккумулятор, не работающий в штатном режиме. Гарантированно безотказно он может проработать минимум 5 лет при условии, что водитель постоянно следит за его состоянием. Но ситуации, когда аккумуляторная батарея АКБ перестаёт выполнять свои функции, случаются довольно часто.

Причин может быть довольно много, начиная от неисправностей в системе электроснабжения автомобиля и заканчивая длительным простоем авто в тяжёлых погодных условиях, чаще всего на холоде.

Поэтому к выбору подзарядки АКБ автолюбители, не желающие тратить деньги в специальных сервисных центрах, должны подойти с большой ответственностью. Перед приобретением зарядного устройства ЗУ автолюбитель должен знать, что торговля предлагает ЗУ двух основных видов:. При подключении клемм АКБ проводами с клещевидными зажимами к выходу устройства осуществляется подзарядка аккумулятора.

Используя зарядно-пусковые ЗУ можно осуществлять как обычную подзарядку аккумулятора, так и запуск двигателя вращением стартера без подключения аккумуляторной батареи. Максимальное напряжение для зарядки вольтовых кислотных батарей с учётом падения напряжения на проводах и клеммах АКБ 15,5 В.

При выборе такого ЗУ в конце зарядки напряжение аккумулятора составит порядка 14,5 В. ЗУ можно классифицировать по схемным решениям, по элементной базе, используемой при их проектировании, по принципам преобразования переменного тока в постоянный.

Исходя из этого, можно выделить две группы устройств зарядки аккумуляторов:. В импульсных устройствах зарядки осуществляется преобразование тока сети в последовательность импульсов высокой частоты.

В трансформаторных ЗУ используются мощные электронные компоненты. Они могут выдерживать перегрузки в разумных пределах , справляются с ситуациями ошибочного подключения к клеммам АКБ.

В ЗУ самодельного изготовления такого типа не всегда присутствуют все компоненты, необходимые для стабильной и безопасной зарядки аккумуляторов.

К необходимым компонентам схемы зарядки относятся:. С увеличением силы тока через спираль лампы её сопротивление возрастает. Таким образом, величина тока как бы поддерживается на постоянном уровне. На элементах таких схем выделяется большая тепловая мощность. КПД этих ЗУ невелик.

Элементы устройств, собранных по таким схемам, пожароопасны, и их надёжность оставляет желать лучшего. В некоторых схемах используют набор конденсаторов разной ёмкости. Они вручную включаются по очереди последовательно с первичной обмоткой понижающего трансформатора. Обладая ёмкостным сопротивлением, они понижают величину входного напряжения. Уменьшается напряжение в понижающей обмотке трансформатора и величина тока заряда аккумуляторной батареи.

Нагрев элементов в этих схемах меньше, а их КПД возрастает. Диоды в выпрямительном мосту должны быть подобраны по величине тока заряда батареи. Ток через них должен быть больше максимального зарядного тока. Они обычно устанавливаются на пластинчатые металлические радиаторы, отводящие от диодов избыток тепла и предотвращающие их перегрев. Более совершенные конструкции предусматривают возможность их автоматического отключения от нагрузки при полной зарядке АКБ. Такие схемные решения позволяют не бояться обрывов в цепи нагрузки и коротких замыканий в ней.

Напряжение на управляющем электроде, определяющее степень открывания прибора, через который протекает ток зарядки, устанавливается вручную переменным резистором схемы. Его ось выведена на переднюю панель устройства зарядки. В качестве устройств индикации параметров зарядки выступают стрелочные амперметры, включаемые последовательно в цепь нагрузки и вольтметры, контролирующие напряжение на клеммах аккумуляторных батарей.

В последних моделях ЗУ стрелочные индикаторы постепенно заменяют цифровыми. Схема усложняется, так как необходимо питать и элементы электронной индикации. Схема автоматического зарядного устройства для аккумуляторов 12 В позволяет подключать ЗУ к сети при подсоединении проводов с клещевидными зажимами к АКБ. По окончании заряда, когда ток уменьшается до величины срабатывания компаратора схемы, контакты реле размыкаются, светодиод сигнализирует об окончании процесса зарядки и ЗУ отключается от сетевого напряжения.

Устройства этого класса, как и трансформаторные ЗУ, ставят перед собой задачу — восстановление работоспособности аккумуляторных батарей при их частичном или полном разряде. Но схемные решения, использованные в них, основываются на применении современной базы. Для того чтобы избавиться от мощных силовых понижающих трансформаторов, в импульсных ЗУ переменное сетевое напряжение 50 Герц преобразуется в переменное напряжение импульсной формы высокой частоты.

Это высокочастотное напряжение с помощью импульсного трансформатора доводится до значений, необходимых для зарядки АКБ. Затем оно выпрямляется и фильтруется. Частота преобразования обычно около 50 килогерц, размеры трансформатора, который в основном определяет размеры устройства, минимизируются.

Повышенные требования в ЗУ импульсного типа предъявляются к уровню помех, создаваемых генераторами этих устройств. Для этих целей в схемах используют высокочастотные дроссели. Трансформаторы выполнены в виде обмоток на ферритовых кольцах.

Импульсные диоды имеют небольшие размеры. Если представить общую схему устройства в виде отдельных составных частей, то она будет включать в себя:. В устройствах импульсной зарядки можно использовать один из способов восстановления работоспособности батарей:. Последний из них позволяет на разных этапах процесса использовать как первый, так и второй способы. При разряженном аккумуляторе необходимо его подзарядить постоянным током до определённого предела. После этого включается режим стабилизации напряжения при уменьшающемся токе заряда.

Импульсные ЗУ можно разделить, в свою очередь, на ручные, требующие самостоятельного регулирования напряжения и силы тока, автоматические, в которых процесс регулируется программным путём, и полуавтоматы. Надо заметить, что как одни, так и другие устройства зарядки аккумуляторов обладают рядом преимуществ и недостатков. Рассмотрев каждый класс и сравнив их между собой, можно прийти к окончательному выводу о приобретении того или иного устройства.

Среди достоинств трансформаторных ЗУ можно отметить такие: простота конструкции, которую может повторить радиолюбитель не очень высокого класса, надёжность, проверенная временем, доступность элементов схемы, отсутствие сетевых и радиопомех. Из недостатков можно отметить: значительный вес и габариты, невысокий коэффициент полезного действия из-за потерь в металлических сердечниках трансформаторов. К недостаткам относятся следующие: отсутствие гальванической развязки от питающей сети, наличие широкого спектра гармоник, требующее принимать дополнительные схемные решения для их подавления.

Постепенно всё большее число автолюбителей, стремящихся обезопасить себя от неприятных ситуаций, связанных с неисправностями аккумуляторных батарей, выбирают зарядные устройства импульсного класса.

Главная Элементы электрики Зарядные устройства Схемы зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Схемы зарядного устройства для автомобильного аккумулятора Любой автолюбитель знает, сколько неприятностей может доставить аккумулятор, не работающий в штатном режиме.

Порошин Андрей. Ремонт зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Как зарядить батарейку в домашних условиях: способы и устройства. Классификация типов зарядных устройств.


Уважаемый Пользователь!

Многим владельцам автомобилей знакома картина, когда они, садясь за руль, обнаруживают, что заряда аккумулятора не хватает для запуска двигателя. В такой ситуации придётся подумать о зарядки автомобильной батареи. Поэтому всегда нужно иметь под рукой зарядное устройство ЗУ для автомобильного аккумулятора. Тогда вы сможете в такой ситуации подзарядить севший аккумулятор и завести мотор.

В архиве схема и печатка самодельного(лично мной разработанного) импульсного зарядного для автомобильного аккумулятора 12в. фото готового устройства,внешне получилось довольно просто и симпатично.

Мощное импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Русский: English:. Бесплатный архив статей статей в Архиве. Справочник бесплатно. Параметры радиодеталей бесплатно. Даташиты бесплатно. Прошивки бесплатно. Русские инструкции бесплатно. Стол заказов:. Бесплатная техническая библиотека, Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники.

11 примеров: схемы на самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Автомобили 10 ноября Схем таких устройств довольно много — одни предпочитают собирать их из подручных элементов, другие же используют готовые блоки, например от компьютеров. Блок питания персонального компьютера можно без особого труда переделать во вполне качественное зарядное для автомобильного аккумулятора. Буквально за пару часов можно сделать устройство, в котором можно будет проводить замер напряжения питания и тока зарядки. Нужно только добавить в конструкцию приборы для измерения.

Разбор больше 11 схем для изготовления ЗУ своими руками в домашних условиях, новые схемы и года, как собрать принципиальную схему за час. ТЕСТ: Чтобы понять, обладаете ли вы необходимой информацией об аккумуляторах и зарядных устройствах для них, следует пройти небольшой тест:.

Зарядные устройства — список схем

Схемы источники питания. Блоки питания книги. Схемы источников электропитания. Рисовать схемы. C оздавать GIF- анимации из отдельных кадров. C оздания.

ИМПУЛЬСНОЕ ЗАРЯДНОЕ ДЛЯ АККУМУЛЯТОРА АВТО

Портал QRZ. RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе. Что-то не так? Пожалуйста, отключите Adblock.

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Ни для кого Схема обеспечивает импульсный зарядный ток до 10 А Стабилитрон VD3 подойдет любой, с напряжением стабилизации от 7,5 до 12 В.

Схема импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Схема импульсного зарядного устройства для акб 12в

Войти на сайт Логин:. Сделать стартовой Добавить в закладки. Мы рады приветствовать Вас на нашем сайте! Мы уверены, что у нас Вы найдете много полезной информации для себя, читайте, скачивайте, все абсолютно бесплатно и без паролей.

Зарядное устройство для аккумуляторов своими руками

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Супер зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

У каждого автолюбителя есть зарядное устройство для АКБ 12 В. Все эти старые зарядки с различным успехом работают и выполняют свои функции, но есть у них общий недостаток — слишком большие габариты и вес. Это не удивительно, ведь один только силовой трансформатор на ватт может весить до 5 кг. Поэтому и задумал собрать импульсное зарядное для автоаккумулятора. На просторах инета, точнее на форуме Kazus нашел схему этого ЗУ.

Microsmart www. Добро пожаловать, Гость.

Схемы зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Впервые столкнувшись с необходимостью реанимации уже мертвых аккумуляторов, я решил изучить вопрос и задаться целью «впихнуть невпихуемое», то есть выжать из приготовленных на выброс АКБ последнее. Опуская всякие детали, перейду к тому, что же я вывел для себя. А получается вот что: заряжать аккумуляторы нужно не только импульсами, а еще и разряжать в паузах между импульсами заряда. Но что еще важнее — импульсы постоянного тока также не очень благоприятны. В итоге родилось вот такое устройство:. Это решение позволяет заряжать аккумулятор, а также разряжать в паузах длиной в полу-период.

Импульсное ЗУ для автомобильного аккумулятора своими руками

В настоящее время, при построении мощных автомобильных зарядных устройств с токами до 10 ампер и более, мало кто использует обычные трансформаторы, да и достать их проблематично, не говоря уже о том, что пару кило меди обмоток будут стоить пару десятков долларов. Их мы и приспособим для создания самодельного зарядного к авто. Изучим схему устройства, клик по картинке для увеличения размера.


Схемы импульсных зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

Самодельное зарядное устройство для никель-кадмиевых Ni-Cd аккумуляторов, принципиальная схема. Чтобы аккумулятор служил долго нужно обеспечить его оптимальный режим, как зарядки, так и разрядки. Заключающийся в том, что Зарядные устройства, продающиеся в магазинах обычно очень просты и обеспечивают быстрый режим заряда, при котором аккумулятор стареет значительно быстрее. Более безопасно заряжать аккумулятор номинальным зарядным током 0,2 от паспортной емкости , но это требует много времени, и это время Принципиальная схема приставки к сетевому адаптеру мобильного телефона, что позволяет заряжать NiCd и NiMH аккумуляторы.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

  • Импульсное ЗУ для автомобильного аккумулятора своими руками
  • Мощное импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора
  • Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками
  • Зарядные устройства
  • 11 примеров: схемы на самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора
  • Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов своими руками
  • Уважаемый Пользователь!

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Импульсное ЗУ для автомобильных аккумуляторов

Импульсное ЗУ для автомобильного аккумулятора своими руками


Большими минусами привычных нам устройств для зарядки автомобильных аккумуляторов, которые используются уже на протяжении многих лет являются их значительные размеры и неподъемный вес.

Сейчас чаще всего радиолюбители для зарядки аккумуляторов используют импульсники. Привлекательными они являются из-за своей небольшой цены, малого веса и размеров, к тому же малый размер никак не мешает им выдавать мощный ток! Поначалу маленькая коробочка, подключенная к аккумулятору не вызывает доверия, но на самом деле она способна на многое. Конечно, и у них есть свои минусы, такие как импульсные броски в сети которые приводят к поломкам механизма, но на это можно закрыть глаза.

Описанный в данной статье механизм был сконструирован специально для подзарядки аккумуляторов с выходной силой тока до 7 ампер. Кроме того, автомобильные аккумуляторы можно подзаряжать, отрегулировав при этом зарядный ток, от шуруповертов, пальчиковых аккумуляторов, бесперебойников и т. При этом для наблюдения за силой тока используется установленный амперметр. Старт механизма производится при нажатии пусковой кнопки.

В случае замыкания в цепи срабатывает блокинг-генератор и происходит отключение механизма. Для вторичного включения необходимо нажать на пусковую кнопку.

Устройство способно работать при электрическом напряжении в вольт и от сети тока менее 2 ампер. Оно сконструировано из двух половин:— Первая половина представляет из себя высоковольтная цепь, которая включает выпрямитель и блокинг-генератор;— Вторая половина представляет из себя низковольтная цепь, которая включает вторичный выпрямитель и ШИМ-регулятор.

Сквозь F1 осуществляется переход напряжения на D1, где конденсаторы С1 и С2, которые выпрямляют и сглаживают напряжения. На блокинг-генератор идет подача постоянного напряжения около V.

Два транзисторных ключа Т2 и Т1 выполняют основную роль в таком генераторе, происходит попеременное открытие, синфазно включаются II и IV обратных связей трансформатора. При этом генератор загружается на III преобразователя. Частоты генерации находится в границах килогерц. Плавный режим работы обеспечивают R2 и R3, путем ограничения тока. Ток самой базы лимитируется еще и R4 и R5. Пробой транзисторов обратным напряжением не допускают D2 и D3 с помощью индуктивных выбросов.

Пуск механизма производится короткими импульсами, подающимися на I сквозь С3 и S1. Вторая половина имеет низкое напряжение. V и VI освобождают переменное напряжение высокочастотного электротрансформатора, далее D4 его выпрямляет, а при помощи C4 производится его сглаживание, в последующем оно попадает на ШИМ-регулятор. Реализован он на Т3 и Т4. Это своего рода вибратор с регулируемой симметрией. Скважность импульсов, поступающих на затвор Т5, имеет прямую зависимость от того, в каком положении находится движок R Из-за нагрева составляющих электросхемы, необходимо обеспечить его охлаждающим элементом, в данном случае за счет вентилятора.

Н1 используется для индицирования работоспособности устройства. Контроль зарядного тока производится амперметром. Устройство конструкции и ее детали: Элементы, использованные в устройстве даны в табличном виде вместе с их заменой. Необходима также установка радиаторов, которые будут превышать транзисторы размером минимум в 3 раза.

В случае применения на токах до 7 ампер, необходимо устанавливать диодную сборку и полевой транзистор на радиаторы малых объемов. Их использование необходимо, поскольку это позволяет кулеру образовывать струю воздуха и чрезмерного перегрева не происходит. Обмотка состоит из витковых скруток провода ПЭЛ-0,31мм. I, II и IV состоят из 2 скруток и накручены цветным проводом, в данном случае использовался провод от компьютерного кабеля. V и VI состоят из 18 витков, при этом количество скруток в случае необходимости разрешается как добавлять, так и убавлять.

В данной намотке не использован одножильный провод, поскольку он причиняет определенные неудобства при накрутке. Использованный в данном устройстве провод изготовлен вручную. Для его создания понадобилось 20 жил собранных в один пучок провода ПЭЛ-0,18мм. Далее, они были растянуты и скручены при помощи шуруповерта. Сначала моталась обмотка III, затем обматывалась фторопластовой лентой. В качестве амперметра использовалась головка от старого радиопроигрывателя. Шкала в децибелах удалена, вместо неё установлена шкала, отградуированная вручную.

Все внутренние детали были размещены на пластмассовую основу, зафиксированы клеем. Вид печатной платы:. Всегда помните про правила безопасности при сборке такого механизма, и обслуживания его в дальнейшем! И ещё хочу отметить один момент, если у вас сломался генератор и вы не знаете в чём причина, вам следует зайти на один интересный ресурс, вот источник. Здесь написаны все причины неисправности генератора, как проверить и многое другое, заходите и смотрите. Если за свой водительский стаж вам, дорогие друзья, еще не приходилось сталкиваться с проблемой низкого разряда батареи, поверьте этот момент приближается с каждым днем.

Одним прекрасным утром при повороте ключа в зажигании автомобиля вместо привычных звуков заводящегося мотора, вы услышите лишь тишину. В такой ситуации хорошо бы чтоб на полках вашего гаража нашлось место современному прибору, который всего за несколько часов способен восстановить утерянную энергию.

Импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, это оптимальный вариант для рядового автолюбителя — доступно, эффективно, безопасно! Разумеется, оптимальный, но не единственный, конкуренты все же имеются. В реализации можно встретить несколько разновидностей зарядных устройств для автомобиля, отличающиеся между собой габаритами, надежностью и стоимостью.

Нам предлагают купить два типа на выбор:. В свою очередь, зарядно-пусковые устройства разделяются еще на несколько подтипов, о которых поговорим дальше. Это габаритные, тяжелые устройства, занимающие немало места в любом гараже, но существуют и модели способные уместиться в багажнике обычного автомобиля.

Однако туда его стоит перемещать только в случае одноразовой транспортировки, так как постоянное нахождение его в машине без сомнения, доставит вам немалую порцию дискомфорта. Принцип действия агрегата заключается в протекании больших зарядных токов, то есть напряжение преобразуется исключительно из высокого в низкое. Поэтому трансформаторная станция характеризуется, как мощное устройство, которое рекомендуется использовать стационарно.

Идеальный вариант для новичков и чайников, здесь найдется место и блокировке подачи напряжения в случае неправильного подключения полюсов, и подсветке, и стильному дизайну, ну и много чему другому.

Автоматическое зарядное может использоваться с любым типом аккумулятора, но только в том случае если оно рассчитано на замеры уровня заряда батареи и ее емкости. Так, благодаря специальному интегрированному таймеру зарядное может функционировать в трех разных режимах:. Когда любой из перечисленных процессов подойдет к концу, система непросто даст вам об этом знать посредством светового сигнала, она еще и отключит нагрузку.

Еще одним ярким представителем группы зарядно-пусковых устройств, является так называемый импульсник, о нем мы и будем говорить до конца данной публикации. Механизм представляет из себя практичный и легкий прибор, обеспечивающий источник питания полным зарядом, чего не даст аккумулятору ни одна трансформаторная установка. Чтобы зарядить импульсным зарядным АКБ, придется постоянно контролировать показания прибора. Как раз за их переключение между собой, должны отвечать мы.

На первом этапе зарядка производится постоянным напряжением, на втором — постоянным током. Как работает схема думаю понятно, ничего сложного. Однако, модернизация не стоит на месте! Стремительное развитие человечества, позволило в кратчайшие сроки получить более функциональный гибрид. Другими словами, современные импульсные устройства практически все, выпускаются с автоматикой. При этом цена на них, остается доступной, что стабильно подымают спрос на данный вид товаров.

Конечно же, главное достоинство приборов такого типа — это компактность при малом весе. Но и функционал устройства, без сомнений, подкупает многих автолюбителей. Теперь не нужно волноваться за безопасность импульсного зарядного в случае неправильного подключения полюсов. В современных моделях все предусмотрено и навредить механизму, ремонт которого кстати абсолютно не рентабельный, еще нужно умудриться. Простое управление — еще один фактор, интересующий не только новичков, но и не очень разбирающихся в новых инновациях водителей советской закалки.

Разумеется, многим из них привычней бегать каждые полчаса вокруг заряжающегося аккумулятора с мультиметром. Однако, имея в своем арсенале такой прибор, можно себя избавить от лишних движений — вся необходимая информация демонстрируется на цифровом табло, а переключение режимов как вы уже поняли осуществляется в автоматическом режиме.

В конструкции любого аккумулятора при длительной его эксплуатации, наиболее подверженными элементами являются пластины. Их структура становится идеальной средой для образования сульфитация, который препятствует накоплению нормального заряда. Импульсный цикл зарядки исключает вероятность возникновения солей в батареи, что положительно сказывается на сроке его службы.

Более того, главная проблема зарядного процесса — высокая температура электролита решается с помощью импульсника. При его использовании закипание рабочей жидкости АКБ полностью исключается, это вам подтвердит инструкция, идущая в комплекте с прибором. Тем, кто все же решился и приобрел импульсное зарядное устройство, необходимо знать, как с его помощью зарядить аккумулятор и при этом не уменьшить эксплуатационный срок батареи. Здесь нужно понимать, что даже самый дорогой источник питания невечный.

Да в хороших руках он с легкостью прослужит от 5, до 6 лет, но повторюсь это только в хороших! В среднем же этот счастливый для нас с вами период, длится не более лет, по истечении которых мы снова задумываемся о приобретении новой модели.

Как это сделать? Да очень просто правильный выбор оптимального способа проведения процедуры из трех существующих на данный момент — это то, отчего не спрятаться, определиться придется! Все они имеют свои преимущества и недостатки, которые обязательно нужно учитывать перед началом зарядки. Дабы облегчить вам эту участь, коротко рассмотрим каждый из них. По заявлению многих специалистов этот метод — лучшее решение для рядового водителя, позволяющее продлить срок службы источника питания.

Такой эффект достигается за счет того, что зарядное устройство берет под полный контроль силу тока при постоянном напряжении, который к тому же производится в автоматическом режиме. Разбирающиеся люди в электрике понимают — для проведения действительно качественной зарядной процедуры, крайне важно учитывать на какую степень аккумулятор разряжен. Не понимаете зачем это нужно?


Мощное импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Цены на современные зарядки для автомобильных аккумуляторов постоянно растут изза неспадающего на них спроса. На нашем сайте выложены уже несколько схем таких устройств. И представляю вашему вниманию еще одно устройство: Схема зарядки для автомобильного акб на 12 Вольт. В схеме зарядки для аккумулятора имеется узел контроля, обеспечивающий отключение по окончанию процесса зарядки.

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Схема обеспечивает импульсный зарядный ток до 10 А (используется для.

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Разбор больше 11 схем для изготовления ЗУ своими руками в домашних условиях, новые схемы и года, как собрать принципиальную схему за час. ТЕСТ: Чтобы понять, обладаете ли вы необходимой информацией об аккумуляторах и зарядных устройствах для них, следует пройти небольшой тест:. А Желательно производить демонтаж батареи с установленного места, иначе возникнет риск повредить электронику поступлением большого напряжения. Б Зарядное устройство просто не включится, потребуется переместить на положенные места необходимые контакты. Аккумулятор на автотранспорте требуют периодической зарядки. Причины разряжения могут быть разные — начиная от фар, что хозяин забыл выключить, и до отрицательных температур в зимний период на улице. Для подпитки АКБ потребуется хорошее зарядное устройство. Такое приспособление в больших разновидностях представлено в магазинах автозапчастей. Но если нет возможности или желания покупки, то ЗУ можно сделать своими руками в домашних условиях.

Зарядные устройства

Такой блок питания был создан после того, как сгорел мой лабораторный БП, который прослужил всего пару месяцев. Было решено из подручных средств собрать мощный сетевой ИБП, который при желании можно было использовать в качестве зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов. За основу была взята схема полумостового инвертора на драйвере IR По идее, такой инвертор можно собрать из подручного хлама, почти все основные компоненты можно снять из компьютерного блока питания. На входе питания собран простой сетевой фильтр, пленочные конденсаторы 0,1мкФ подобраны с рабочим напряжением Вольт до и после дросселя, сам дроссель выпаян из платы компьютерного блока питания.

Большими минусами привычных нам устройств для зарядки автомобильных аккумуляторов, которые используются уже на протяжении многих лет являются их значительные размеры и неподъемный вес.

11 примеров: схемы на самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Зарядное устройство ЗУ для аккумулятора необходимо каждому автолюбителю, но стоит оно немало, а регулярные профилактические поездки в автосервис не выход. Обслуживание батареи в СТО требует времени и денег. Кроме того, на разряженном аккумуляторе до сервиса ещё нужно доехать. Собрать своими руками работоспособное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками сможет каждый, кто умеет пользоваться паяльником. Любой аккумулятор АКБ — накопитель электрической энергии. При подаче на него напряжения энергия накапливается, благодаря химическим изменениям внутри батареи.

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов своими руками

Наверное, каждый автолюбитель сталкивался с проблемой разряженного аккумулятора. Иногда аккумулятор разряжается в самых неожиданных ситуациях, например, когда водитель собирается на работу и торопится, чтобы не опоздать. В такие моменты разряженный аккумулятор может привести к не самым приятным последствиям. Для того чтобы можно было избегать подобных ситуаций, многие автолюбители прибегают к помощи специальных устройств, которые позволяются зарядить автомобильный аккумулятор. Такие зарядные устройства можно с лёгкостью приобрести в специальных магазинах или на рынках.

Схемы простых зарядных устройств для аккумулятора своими руками. работоспособное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками . Зарядка батареи производится импульсным током, в качестве.

Уважаемый Пользователь!

Схемы источники питания. Блоки питания книги. Схемы источников электропитания.

Автомобили 10 ноября Схем таких устройств довольно много — одни предпочитают собирать их из подручных элементов, другие же используют готовые блоки, например от компьютеров. Блок питания персонального компьютера можно без особого труда переделать во вполне качественное зарядное для автомобильного аккумулятора. Буквально за пару часов можно сделать устройство, в котором можно будет проводить замер напряжения питания и тока зарядки. Нужно только добавить в конструкцию приборы для измерения. Именно за компактность и полюбились потребителям зарядные устройства импульсного типа.

Пульт управления В интернет сети можно найти довольно большое количество различных примеров ЗУ, для каждого из них дается электрическая схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Конечно, кратковременный ток запуска в этих режимах превышает возможности зарядного устройства, но и такая добавка мощности может значительно помочь не вполне зараженному аккумулятору автомобиля.

Русский: English:. Бесплатный архив статей статей в Архиве. Справочник бесплатно. Параметры радиодеталей бесплатно. Даташиты бесплатно.

Для того чтобы автомобиль завёлся, ему необходима энергия. Такая энергия берётся из аккумулятора. Как правило, его подзарядка происходит от генератора во время работы двигателя. Когда автомобиль долго не используется или батарея неисправна, она разряжается до такого состояния, что машина уже не может завестись.


Импульсное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов, герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов, аккумуляторов VRLA и гелевых аккумуляторов

Импульсное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов, герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов, аккумуляторов VRLA и гелевых аккумуляторов

Введение: Импульсное зарядное устройство представляет собой более компактную и легкую альтернативу обычным трансформаторным зарядным устройствам. Он также позволяет точно регулировать целевое зарядное напряжение. По своей настройке он может заряжать аккумуляторы разных типов и в различных режимах. Я описываю зарядное устройство для аккумулятора с номинальным напряжением 12 В, но его можно модифицировать, например, до 6 В или 24 В.
Описание схемы: Это зарядное устройство работает по принципу импульсного источника питания. Он построен аналогично обычному обратноходовому импульсному источнику питания со встроенным цепь UC3842 и TL431. Отличие только в том, что вспомогательное питание для IO1 получается не от вспомогательной обмотки, а отбрасывается от сети с помощью силового резистора R1. Преимущество такого способа в том, что источник питания в текущем режиме надежен (не зацикливается) и нет необходимости использовать вспомогательную обмотку. Напряжение стабилизируется схемой IO2. Обратная связь осуществляется через оптопару. Заданное напряжение можно отрегулировать триммером или потенциометром P1 (можно установить в диапазоне около 12 — 16В). Отрегулируйте с помощью вольтметра, подключенного к выходу, без подключенной батареи. В зарядное устройство также может быть встроен вольтметр. Ток косвенно регулируется токоизмерительным резистором R2 на первичной стороне. Этой более простой версии достаточно, потому что текущая настройка не так критична, как настройка напряжения. При значениях на диаграмме зарядный ток составляет около 3,5 А. Зарядный ток можно изменить, изменив R2 (меньше сопротивление — больше ток и наоборот). Остерегайтесь глупого увеличения тока — вся цепь должна быть рассчитана на желаемый ток. Зарядное устройство на схеме ниже рассчитано на аккумуляторы с номинальным напряжением 12В. Вы можете изменить его на 6 В или 24 В, изменив коэффициент обмотки трансформатора (число вторичных витков) и некоторые компоненты на вторичной стороне, включая делитель напряжения. Для сборки зарядного устройства я использовал обломки старого импульсного блока питания 15В/4,5А. Можно конечно собрать на своей печатной плате. Я использовал оригинальный трансформатор. Коэффициент трансформации составляет около 4:1 (для полевого МОП-транзистора на 500 В). Зарядное устройство может использовать любой обратноходовой трансформатор от SMPS примерно 12 — 20В. рассчитан на достаточный ток. МОП-транзистор с номинальным напряжением 600 В позволяет использовать соотношение первичной и вторичной обмотки трансформатора до 10:1. Следует следить за тем, чтобы напряжение на транзисторе Т1 не превышало его номинала (рекомендуется не превышать 80% от допустимого абсолютного максимального значения). Напряжение на первичной обмотке Tr1 (отношение x выходное напряжение) добавляется к входному напряжению (около 325 В, это выпрямленные 230 В переменного тока). Пример: при коэффициенте трансформации 4:1 и выходном напряжении 16 В, T1 видит примерно 4 x 16 В + 325 В = 389.В. Трансформатор Tr1 должен иметь правильную ориентацию обмотки, обозначенную точками (несоблюдение этого правила может привести к поломке). Рабочая частота около 40 кГц. Светодиод 1 сигнализирует о переходе в режим источника напряжения. Транзистор Т1 — любой быстродействующий MOSFET с U DS 500-600В и сопротивлением в состоянии R DSoн не более 800мкОм, например IRF840 или STP9NK50Z. Диод D1 — любой сверхбыстродействующий диод с обратным напряжением не менее 200В, током 10А и временем обратного восстановления лучше до 50нс, например С10П20Ф (200В, 10А, 35нс). T1 и D1 должны быть размещены на радиаторе. Максимальная потребляемая мощность этого зарядного устройства составляет 65 Вт. Время зарядки зависит от емкости аккумулятора, эффективности процесса зарядки и исходного состояния заряда. Пример: пустая батарея емкостью 35 Ач теоретически зарядит 35 Ач: 3,5 А = 10 ч. На практике это может быть 15 часов, потому что процесс зарядки не имеет 100% эффективности, а примерно 2/3, и поэтому время умножается примерно в 1,5 раза. Зарядное устройство можно использовать для аккумуляторов емкостью от 7 до 120 Ач. Сначала подключите зарядное устройство к аккумулятору, а затем к сети. Отключил сначала от сети, потом от аккумулятора.
Зарядка обычных (автомобильных) аккумуляторов: При зарядке обычных (автомобильных) залитых свинцово-кислотных аккумуляторов относительно малыми токами по сравнению с их емкостью нам не нужно беспокоиться о перезарядке. Если вы будете заряжать до фазы газообразования («барботажа»), потеря дистиллированной воды не является разрушительной, потому что вы можете долить воду в эту фазу. тип батареи. Если мы хотим заряжать без значительного газообразования и потери воды, ставим напряжение около 14,4 В. Зарядное устройство можно настроить на более низкое напряжение (около 13,6 В) и использовать для сохранения аккумулятора (режим обслуживания). Сильно разряженный аккумулятор можно восстановить, подав повышенное напряжение 16 В. (в этом режиме отключите аккумулятор от автомобиля!). При обычной зарядке нет необходимости в большинстве случаев отключать аккумулятор. Некоторым автомобилям может не нравиться отсоединенный аккумулятор.
Зарядка аккумуляторов VRLA и гелевых аккумуляторов: Если вы заряжаете батареи VRLA (свинцово-кислотные батареи с клапанным регулированием), батареи Pb, аналогичные гелевые батареи (элементы) или батареи AGM (абсорбированное стекловолокно), обратите больше внимания на зарядное напряжение. В этих типах аккумуляторов обычно указываются два зарядных напряжения: 1) напряжение в режиме ожидания, что ниже. Это уровень зарядки, например, в ИБП. Это напряжение может быть подключено постоянно. Благодаря этому батарея всегда заряжена. Это напряжение находится в диапазоне от 13,5 до 13,8 В для приведенного ниже примера батареи. 2) Для циклов, что выше. Аккумулятор заряжается до этого напряжения при циклическом использовании (заряд-разряд). Батарея не должна быть постоянно подключена к зарядному устройству, настроенному на это напряжение. Для батареи нашего примера это напряжение составляет 14,4 — 15В. Нужно ли отключать аккумулятор после зарядки в этом режиме. Также необходимо следить за тем, чтобы не превысил максимальный ток. Эти значения обычно указаны на аккумуляторе или в его документации. Эти аккумуляторы нельзя перезаряжать.

Внимание!!! Конструкция импульсного блока питания не для новичков, так как большая часть его цепей подключена к сети. Напряжение сети может возникнуть на выходе при плохой конструкции! Конденсаторы могут оставаться заряженными до опасного напряжения даже после отключения от сети. Не только вход переменного тока, но и выход должны иметь соответствующий предохранитель, в противном случае существует риск возгорания. При зарядке, особенно при перезарядке аккумулятора, могут образовываться взрывоопасные газы. Аккумуляторы содержат опасную серную кислоту. Все, что вы делаете, вы делаете на свой страх и риск.



Схема включения зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов, герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов, аккумуляторов VRLA и гелевых аккумуляторов


Плата SMPS до переделки в зарядное устройство


Плата SMPS после переделки в зарядное устройство


Зарядное устройство встроено в коробку из небольшого ATX.


Готовое зарядное устройство


Пример свинцово-кислотного герметизированного свинцово-кислотного аккумулятора (VRLA) 12В 7,2Ач.


Этикетка герметичного свинцово-кислотного аккумулятора (VRLA) со значениями зарядного напряжения


Пример традиционной залитой автомобильной (автомобильной) батареи 12В 44Ач.

Добавлено: 21.11.2011
дом

Схема саморегулирующегося зарядного устройства

Вы здесь: Главная / Зарядные устройства / Схема саморегулирующегося зарядного устройства

0021

В посте объясняется, как можно сделать аккуратную маленькую саморегулирующуюся схему автоматического зарядного устройства, используя всего два недорогих транзистора.

Эта схема автоматически регулирует питание аккумулятора в зависимости от уровня его заряда, периодически включая и выключая входное питание.

Как это работает

Как видно на диаграмме, эта схема саморегулирующегося зарядного устройства использует всего два транзистора для определения порогов зарядки и отключает процесс, как только эти пределы обнаруживаются.

Использование двух транзисторов делает конструкцию чрезвычайно чувствительной по сравнению со схемой зарядного устройства с одним транзистором.

Указанный пресет настроен таким образом, что Т1 как раз способен проводить при указанном пороге полного заряда батареи.

Когда это происходит, T2 начинает ВЫКЛЮЧАТЬСЯ, и, в конце концов, в какой-то момент он не может поддерживать проводимость реле и выключает реле, которое, в свою очередь, отключает входной источник зарядки с подключенной батареей.

И наоборот, когда напряжение батареи начинает падать, T1 постепенно теряет адекватный уровень напряжения проводимости и, в конечном счете, перестает проводить ток, что быстро побуждает T2 инициировать его проводимость и активировать реле,

Теперь реле снова подключает зарядный вход подается с аккумулятором и восстанавливает процесс зарядки до тех пор, пока он снова не достигнет порога полного заряда, после чего цикл регулирования повторяется.

Как разделить цепь

Настройка этой схемы зарядного устройства для автоматического регулирования очень проста и может быть выполнена следующим образом:

  • Первоначально не подключайте стационарный источник питания трансформатора; вместо этого подключите к цепи переменное напряжение питания 0–24 В.
  • Снимите анод D6 с контакта реле и подключите его к плюсу источника питания.
  • Держите оба пресета где-то в центре.
  • Включите питание и отрегулируйте напряжение до 11,5 В или ниже.
  • Отрегулируйте P2 так, чтобы реле просто срабатывало.
  • Теперь увеличьте напряжение примерно до 13,5 вольт и отрегулируйте P1 так, чтобы реле просто деактивировалось.

На этом процедура настройки контура завершена.

Проверьте всю процедуру, непрерывно изменяя напряжение вверх и вниз.

Теперь вы можете удалить регулируемый источник питания и подключить к нему стационарный трансформатор, соединив источник питания.

НЕ ЗАБЫВАЙТЕ ПОДКЛЮЧИТЬ АНОД D6 ОБРАТНО К КОНТАКТУ РЕЛЕ ИЛИ ПЛЮСУ АККУМУЛЯТОРА.

Аккумулятор, подключенный к этой цепи, будет заряжаться только до тех пор, пока его напряжение находится между указанным выше уровнем «окна».

Если напряжение батареи пересекает указанное выше «окно», реле срабатывает и прекращает зарядку батареи.

Список деталей
  • R1, R2 = 10K,
  • P1, P2 = 10K PRESET,
  • T1, T2 = BC 547B,
  • C1 = 2200UF/25V
  • C2 = 47U/25вов (пожалуйста, CAPIT через катушку реле)
  • D1—D4 = 1N5408,
  • D5, D6 = 1N4007,
  • РЕЛЕ = 12 В, SPDT,
  • ТРАНСФОРМАТОР = В СООТВЕТСТВИИ С ПОДКЛЮЧЕННОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕЕЙ Ач (РАЗДЕЛИТЬ НА 5)

На следующей диаграмме показаны инструкции, которые необходимо соблюдать при настройке схема с желаемыми порогами отсечки, с использованием регулируемого блока питания:

Вышеупомянутая схема саморегулирующегося зарядного устройства была успешно построена и протестирована г-ном Саи Шринивасом, который всего лишь школьник, но, тем не менее, проявляет огромный интерес в области электроники.

Следующие изображения были отправлены им, которые демонстрируют его талант и глубокую преданность делу.

Для однократной операции

Если вы хотите, чтобы описанная выше схема блокировалась в постоянно отключенном положении, когда батарея полностью заряжена, вы можете изменить конструкцию, как показано ниже:

Примечание. реле не срабатывает быстро при включении питания, всегда сначала подключайте разряженную батарею к показанным клеммам, а затем включите входное питание.

Для индикации состояния зарядки аккумулятора мы можем добавить пару светодиодов к приведенному выше дизайну, как показано ниже.

Вышеупомянутая схема также была успешно построена и протестирована одним из преданных энтузиастов электроники из этого блога. Следующие изображения подтверждают результаты:

Аккумулятор заряжается, на что указывает оранжевый светодиод. Зарядное устройство настроено на отключение при напряжении 12,92 В, поэтому оба светодиода теперь горят, показывая, что достигнут порог отключения. Зарядка отключена, на что указывает загорание КРАСНОГО светодиода и выключение оранжевого светодиода при настройке 12.9.2 VИзображение, показывающее батарею, которая использовалась для процесса зарядки

Предупреждение. Перед тем, как оставить это приложение без присмотра, обязательно проверьте предустановленные настройки. И обязательно используйте только 14 В в качестве источника питания для 12-вольтовой батареи.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете ответить через комментарии, я буду очень рад помочь!

Основы зарядного устройства

| Артикул

Chris Sporck

СКАЧАТЬ PDF

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылка раз в месяц

Подписаться

Мы ценим вашу конфиденциальность которые регулируют ток и напряжение зарядки аккумулятора и обычно используются для портативных устройств, таких как мобильные телефоны, ноутбуки и планшеты. По сравнению с другими химическими батареями литий-ионные батареи имеют одну из самых высоких плотностей энергии, обеспечивают более высокое напряжение на элемент, могут выдерживать более высокие токи и не нуждаются в подзарядке, когда батарея полностью заряжена. Кроме того, литий-ионные аккумуляторы не обладают эффектом памяти, то есть они не «запоминают» меньшую зарядную емкость, если их заряжать до полной разрядки. Однако литий-ионные аккумуляторы необходимо заряжать с помощью определенного профиля заряда постоянным током и постоянным напряжением (CC-CV), который автоматически регулируется в зависимости от температуры и уровня напряжения аккумулятора.

Профиль зарядки

Профиль зарядки является фундаментальным аспектом литий-ионных аккумуляторов, поскольку он описывает, как меняются напряжение и ток аккумулятора во время зарядки аккумулятора. Для упрощения профили зарядки могут быть организованы в виде графика, показывающего время по оси X и напряжение батареи или заряд батареи по оси Y, что дает представление о том, как оптимально зарядить батарею, принимая во внимание функции безопасности. На рис. 1 показан профиль зарядки для MP2759A, интегральной микросхемы импульсного зарядного устройства, предназначенной для приложений с литий-ионными или литий-полимерными батареями серий от 1 до 6 элементов.

Рис. 1: Профиль зарядки MP2759A Литий-ионные аккумуляторы

следуют относительно распространенному профилю зарядки, более подробно описанному ниже. Обратите внимание, что если микросхема зарядного устройства обеспечивает возможность настройки, разработчик может установить свои собственные пороговые значения для этих фаз. Эти настраиваемые пороговые значения очень полезны, учитывая, что большинство производителей аккумуляторов указывают определенные пороговые значения для различных уровней максимального зарядного тока. Конфигурируемость может обеспечить дополнительный уровень безопасности, защищая аккумулятор от перенапряжения и перегрева, а также от перегрузок, которые могут привести к необратимому повреждению аккумулятора или снижению его емкости.

  1. Подзарядка: как правило, фаза подзарядки используется только тогда, когда напряжение батареи ниже очень низкого уровня (около 2,1 В). В этом состоянии внутренняя защитная микросхема аккумуляторной батареи могла ранее отключить батарею из-за ее глубокой разрядки или из-за перегрузки по току. Микросхема зарядного устройства подает небольшой ток (обычно 50 мА) для зарядки емкости аккумуляторной батареи, что приводит в действие микросхему защиты для повторного подключения батареи путем замыкания ее полевых транзисторов. Хотя непрерывная зарядка обычно длится несколько секунд, микросхема зарядного устройства должна включать таймер, который останавливает зарядку, если блок батарей не будет повторно подключен в течение определенного периода времени, поскольку это указывает на то, что батарея повреждена.
  2. Предварительная зарядка: Как только аккумуляторная батарея снова подключена или находится в разряженном состоянии, начинается предварительная зарядка. Во время предварительной зарядки зарядное устройство начинает безопасно заряжать разряженную батарею с низким уровнем тока, который обычно составляет C / 10 (где C — емкость (в мАч)). В результате предварительной зарядки напряжение аккумулятора медленно повышается. Целью предварительной зарядки является безопасная зарядка аккумулятора малым током. Это предотвращает повреждение элемента, пока его напряжение не достигнет более высокого уровня.
  3. Зарядка постоянным током (CC): зарядка постоянным током (CC) также считается быстрой зарядкой, которая более подробно описана ниже. Зарядка CC начинается после предварительной зарядки, как только батарея достигает примерно 3 В на ячейку. В фазе заряда CC для батареи безопасно работать с более высокими зарядными токами от 0,5C до 3C. Зарядка CC продолжается до тех пор, пока напряжение батареи не достигнет «полного» или плавающего уровня напряжения, после чего начинается фаза постоянного напряжения.
  4. Заряд постоянным напряжением (CV): Пороговое значение постоянного напряжения (CV) для литиевых элементов обычно составляет от 4,1 В до 4,5 В на элемент. Микросхема зарядного устройства контролирует напряжение батареи во время зарядки CC. Как только батарея достигает порога CV, зарядное устройство переходит от регулирования CC к CV. CV-зарядка осуществляется потому, что напряжение внешней аккумуляторной батареи, наблюдаемое микросхемой зарядного устройства, превышает фактическое напряжение аккумуляторной батареи в аккумуляторной батарее. Это связано с внутренним сопротивлением элемента, сопротивлением печатной платы и эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR) защитного полевого транзистора и элемента. Чтобы гарантировать безопасную работу, микросхема зарядного устройства не должна допускать, чтобы напряжение батареи превышало максимальное плавающее напряжение.
  5. Прекращение зарядки: ИС зарядного устройства определяет, когда следует прекратить цикл зарядки, основываясь на том, что ток, поступающий в аккумулятор, падает ниже установленного порога (около C/10) во время фазы CV. В этот момент аккумулятор считается полностью заряженным и зарядка завершена. Если прерывание заряда отключено в микросхеме зарядного устройства, ток заряда естественным образом снизится до 0 мА, но на практике это делается редко. Это связано с тем, что количество заряда, поступающего в аккумулятор, экспоненциально уменьшается во время зарядки CV (поскольку напряжение элемента увеличивается, как большой конденсатор), и для перезарядки аккумулятора потребуется значительно больше времени с очень небольшим увеличением емкости.

Фактический зарядный ток в любой момент может быть ниже установленного из-за регулирования контура, например ограничения входного тока, ограничения входного напряжения, терморегулирования или температуры батареи. Дополнительные сведения о безопасности аккумуляторов см. в разделе «Безопасность» ниже.

Быстрая зарядка

Когда речь идет о быстрой зарядке, важно определить, какой ток может выдержать аккумулятор, исходя из спецификации производителя элемента. Например, батареи имеют «C-рейтинг», который указывает максимальный ток, при котором батарея заряжается и разряжается. Спецификация C-рейтинга обычно составляет от 0,5C до 3C в зависимости от конкретной используемой ячейки, с компромиссом между более высоким C-рейтингом и более низкой плотностью энергии. Например, аккумулятор емкостью 3000 мАч с рейтингом C 1C означает, что аккумулятор можно заряжать при максимальном токе 3A. Обычно производитель элемента также указывает различные диапазоны напряжения и температуры для C-рейтинга, где рейтинг снижается при более низких напряжениях и как при более высоких, так и при более низких температурах.

Если батарея имеет более высокий рейтинг C, она может выдерживать больший ток и, следовательно, может заряжаться быстрее. Например, портативные устройства, такие как смартфоны и ноутбуки, могут получить больше преимуществ от батареи с более высоким рейтингом C по сравнению с беспроводными колонками, поскольку они, вероятно, будут заряжаться не реже одного раза в день. Обычно устройства с более коротким временем работы и постоянным использованием являются первыми кандидатами на быструю зарядку. Понимание C-рейтинга батареи может помочь разработчикам определить, как оптимизировать свое решение, позволяя им выбрать топологию зарядного устройства и функции безопасности, которые лучше всего подходят для их батареи.

Фаза заряда постоянным током (CC), также известная как быстрая зарядка, обычно определяется пороговыми значениями напряжения батареи. В частности, микросхема быстрой зарядки MP2731 определяет фазу быстрой зарядки как интервал, в течение которого напряжение батареи превышает пороговое значение предварительной зарядки и меньше порогового значения CV. Во время первой стадии быстрой зарядки полевой транзистор заряжает батарею током быстрой зарядки. Как только напряжение батареи превысит новый порог, полевой транзистор считается полностью включенным.

Как выбрать микросхему зарядного устройства для аккумуляторов

При выборе подходящей системы зарядного устройства важно учитывать следующие параметры: количество ячеек аккумуляторной батареи, диапазон входного напряжения (В IN ), зарядный ток и мощность системы. управление путями. Эти параметры определяют, какой тип преобразования мощности требуется для схемы зарядки (импульсный или линейный) и какие дополнительные функции требуются для питания системных шин, например управление цепью питания постоянного тока с узким напряжением (NVDC). Ответы на эти вопросы напрямую влияют на выбор топологии зарядного устройства. Вкратце топологию зарядного устройства можно определить по следующим основным параметрам:

  1. Для одноэлементного аккумуляторного блока с входным напряжением 5 В и током заряда ниже или равным 500 мА выберите линейное зарядное устройство. Как правило, одноэлементные аккумуляторные батареи имеют максимальное напряжение от 4,2 В до 4,5 В. Обратите внимание, что в зависимости от конструкции системы и тепловых характеристик линейное зарядное устройство может иметь максимальный ток выше или ниже ожидаемого значения.
  2. Если ток зарядки превышает 500 мА, рекомендуется использовать импульсное зарядное устройство. Импульсные зарядные устройства также рекомендуются для приложений USB, которые обычно имеют напряжение, равное или превышающее 5 В. На основе V 9 можно выбрать одну из трех топологий импульсного зарядного устройства.0011 В и максимальное напряжение батареи (В ВАТТ ). Если V IN ниже максимального значения V BATT , выберите зарядное устройство. Если V IN больше или равно V BATT , выберите зарядное устройство. Если V IN больше, меньше или равно V BATT , выберите повышающе-понижающее зарядное устройство. Эти топологии будут описаны более подробно ниже.

Конфигурация ячеек блока батарей

Что касается конфигураций батарей, существуют зарядные устройства с одним элементом и зарядные устройства с несколькими элементами. Эти значения соответствуют количеству элементов, физически расположенных последовательно внутри аккумуляторной батареи, а также выходному напряжению зарядного устройства (В OUT ).

Одноэлементные батареи имеют меньшую выходную мощность и меньший размер — обычно максимальный разрядный ток составляет от 1C до 3C (например, 1Ah = от 1A до 3A). Это означает, что одноэлементные зарядные устройства часто используются для небольших мобильных устройств, таких как телефоны, часы и наушники. С другой стороны, несколько сложенных ячеек могут обеспечить значительно большую мощность и часто используются для более крупных систем, требующих большей мощности, таких как ноутбуки, динамики, блоки питания и дроны. Обратите внимание, что количество элементов, соединенных параллельно внутри аккумуляторной батареи, обычно не влияет на выбор микросхемы зарядного устройства, поскольку их напряжение одинаково.

Входное напряжение (В

IN ) Диапазон

Большинство бытовой электроники питается от портов USB, которые должны поддерживать как минимум 5 В. Поскольку стандарт USB эволюционировал до нового разъема USB Type-C, поддерживающего подачу питания USB (PD), максимально допустимое напряжение увеличилось до 20 В. Это значение увеличится до 48 В в соответствии со спецификациями расширенного диапазона мощности (EPR) USB PD. С точки зрения конструкции системы зарядки микросхема зарядного устройства должна поддерживать диапазон V IN и мощность, необходимую для зарядки аккумулятора при питании нижних шин. Если общая мощность, необходимая системе, ниже 15 Вт, можно использовать стандартный USB Type-C с напряжением 5 В. Если общая мощность превышает 15 Вт, то решение с более высоким V IN и USB PD должны применяться при использовании разъема USB.

Для приложений USB микросхема зарядного устройства должна быть обратно совместима с напряжением 5 В, что может увеличить стоимость и сложность выбора зарядного устройства при использовании батареи с более чем 1 ячейкой последовательно, поскольку топология должна поддерживать широкий входной диапазон (например, buck-boost). Если используется разъем, отличный от USB (например, цилиндрический разъем), разработчик системы обычно может выбрать V IN без поддержки других уровней напряжения. Это делает конструкцию более простой и экономичной, но может быть более неудобной для конечного пользователя, которому потребуется специальное настенное зарядное устройство, совместимое только с конкретным продуктом.

Ток заряда: ИС линейного зарядного устройства в сравнении с ИС импульсного зарядного устройства

Разработчики должны учитывать ток заряда и то, как он связан с выбором топологии зарядного устройства. Если ток заряда меньше или равен 500 мА, рекомендуется линейная ИС зарядного устройства из-за меньшей стоимости и размера. Импульсные зарядные устройства рекомендуются для более высоких токов, поскольку они снижают потери мощности и повышают эффективность; однако импульсные зарядные устройства требуют индуктора и занимают дополнительное место на плате по сравнению с линейными зарядными устройствами.

Например, при зарядке от входа USB 5В на 1А линейное ЗУ не рекомендуется. При использовании линейного зарядного устройства потери мощности составляют 2 Вт при напряжении батареи 3 В в начале фазы быстрой зарядки, поскольку на зарядном устройстве падает 2 В. Линейные зарядные устройства рекомендуются только для небольших аккумуляторов с более низким зарядным током, в то время как импульсные зарядные устройства могут выдерживать гораздо более высокие зарядные токи.

Управление цепью питания системы (PPM)

Управление цепью питания (PPM) регулирует ток заряда батареи в зависимости от возможностей источника входного тока и требований к току нагрузки системы. PPM помогает системному микроконтроллеру (MCU) или системе на кристалле (SoC) получать достаточную мощность при использовании избыточного тока для зарядки аккумулятора. Существует несколько вариантов пути питания, описанных ниже.

Простые зарядные устройства без канала питания (прямое питание от батареи)

Для простых зарядных устройств без канала питания аккумулятор напрямую подключен к системе, а микросхема зарядного устройства имеет только один выход, который является аккумулятором. В этом сценарии аккумулятор необходимо зарядить, чтобы достичь минимального напряжения системы, прежде чем устройство сможет включиться. Это может занять дополнительное время, когда батарея сильно разряжена, что может привести к неоптимальному взаимодействию с пользователем в приложениях, где продукт можно использовать во время зарядки. Преимущества простого зарядного устройства без цепи питания заключаются в его простоте и меньшей стоимости спецификации.

Одним из примеров простого зарядного устройства является MP26029, одноэлементное зарядное устройство для литий-ионных/литий-полимерных аккумуляторов с регулировкой температуры (см. рис. 2). Встроенный зарядный МОП-транзистор работает как полнофункциональное линейное зарядное устройство с предварительной зарядкой, зарядкой постоянным током (CC), зарядкой постоянным напряжением (CV), завершением заряда и автоматической перезарядкой. Внутренняя цепь смещения питается от более высокого напряжения между IN или BATT. MP26029 также предоставляет контакт ISET для включения или отключения зарядки, а также контакт индикации состояния, чтобы сообщать, когда устройство активно заряжается, закончило зарядку или зарядка была приостановлена.

Рис. 2: Типовая прикладная схема MP26029 с входным напряжением 5 В

Выбор пути питания ИЛИ (режим байпаса)

Для управления выбором пути питания ИЛИ (также называемого режимом байпаса или сквозным подходом) внешние переключатели управляют зарядкой батареи. и системные пути. Этот метод оптимизирует емкость накопления энергии и обеспечивает защиту в случае выхода из строя батареи. OR выбор пути управления питанием следует двум основным принципам:

  • Когда V IN присутствует, В В напрямую подключен к системе
  • При отсутствии V IN , V BATT напрямую подключен к системе

При выборе ИЛИ система должна допускать V IN . При этом системное напряжение (V SYS ) не регулируется. Кроме того, при такой топологии батарея не может дополнить питание системы дополнительным током, так как эти две шины являются отдельными. Архитектура пути питания NVDC, которая может решить эту проблему, описана ниже.

MP2759 является примером зарядного устройства для литий-ионных/литий-полимерных аккумуляторов с управлением питанием по принципу ИЛИ, которое может работать с 1–6 элементами, что позволяет ему поддерживать несколько типов химического состава аккумуляторов с различными регулируемыми напряжениями аккумулятора. MP2759 выпускается в корпусе QFN-19 (3 ​​мм x 3 мм) и может переключаться между четырьмя фазами зарядки — непрерывная зарядка, предварительная зарядка, заряд CC и заряд CV — в зависимости от напряжения и тока батареи. Он имеет возможность выбора ИЛИ для подачи питания на систему, когда батарея разряжена, а также средства защиты, такие как мониторинг температуры батареи с профилем JEITA и защита батареи от перенапряжения (OVP).

Внешний полевой МОП-транзистор с P-канальной батареей MP2759 поддерживает управление цепью питания по схеме ИЛИ. Затвор полевого транзистора батареи управляется сигналом вывода IN. Когда источник входного сигнала отсутствует, полевой транзистор батареи подключает батарею к системе. Когда источник входного сигнала присутствует, полевой транзистор батареи отключается, и источник входного сигнала питает систему через другой полевой МОП-транзистор (Q1). Кроме того, ограничение входного тока предотвращает перегрузку источника входного сигнала за счет снижения зарядного тока (см. рис. 3).

Рис. 3. Управление силовым трактом при выборе операционной

Узковольтный постоянный ток (NVDC)

Управление узковольтным постоянным током (NVDC) — распространенный метод, обеспечивающий ряд преимуществ, описанных ниже:

  • Система может мгновенно включиться при низком напряжении батареи
  • Системное напряжение отслеживает напряжение батареи, чтобы уменьшить температуру зарядки и обеспечить более низкое напряжение системы, поскольку она не должна выдерживать внешнее напряжение V В
  • Аккумулятор может дополнять систему при низкой входной мощности
  • Система может быть полностью отключена от батареи в таких случаях использования, как транспортный режим, защита от перегрузки по току (OCP) или защита от пониженного напряжения (UVP)

При использовании NVDC зарядное устройство имеет два отдельных выхода (один от системы и один от аккумулятора), что позволяет зарядному устройству регулировать напряжение системы выше напряжения аккумулятора. NVDC также предоставляет возможность режима доставки. В транспортировочном режиме батарея может быть полностью отключена от системного выхода, когда V IN отсутствует за счет отключения внутреннего полевого транзистора батареи, расположенного между батареей и узлами системы. Это эффективно устраняет энергопотребление системы, когда продукт находится на полке в магазине, что продлевает заряд батареи.

MP2733 — это высокоинтегрированное импульсное зарядное устройство для одноэлементных литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов. Это устройство обеспечивает управление цепью питания NVDC, что делает его подходящим для планшетов, беспроводных камер, смартфонов и портативных устройств. С NVDC система и аккумулятор управляются раздельно, что дает системе приоритет при запуске, поэтому она может включиться при отсутствующем или глубоко разряженном аккумуляторе. Если входная мощность доступна при разряженной батарее, напряжение системы регулируется до конфигурируемого минимального значения (В SYS_REG_MIN ). Архитектура NVDC поддерживается входным понижающим преобразователем постоянного тока в постоянный и аккумуляторным полевым транзистором, расположенным между выводами SYS и BATT. На рис. 4 показана структура NVDC MP2733.

Рисунок 4: Структура управления цепью питания NVDC

Структура NVDC регулирует напряжение следующим образом:

  1. Если V BATT падает ниже V SYS_MIN , системное напряжение регулируется до V SYS_REG1_MIN. Между тем, батарея FET работает линейно, чтобы зарядить батарею на основе V БАТТ . Кроме того, V SYS_MIN можно установить через интерфейс I 2 C.
  2. Если V BATT превышает V SYS_MIN + V BATT_GRD (около 60 мВ), полевой транзистор батареи полностью включается. Разность напряжений между батареями составляет V DS полевого транзистора батареи, а петля зарядного тока реализуется ШИМ-управлением преобразователя.
  3. Если зарядка приостановлена ​​или завершена, напряжение в системе регулируется до максимального значения (см. рис. 5).

В дополнение к упомянутым выше функциям структура NVDC MP2733 поддерживает режим доставки.

Рисунок 5: V SYS Вариация с V BATT

Топологии ИС зарядного устройства

Два основных типа топологий зарядных устройств — это линейные зарядные устройства и импульсные зарядные устройства (которые можно далее разделить на повышающие зарядные устройства, понижающие зарядные устройства и повышающе-понижающие зарядные устройства) (см. рис. 6). Эти топологии подробно описаны ниже.

Рис. 6. Топологии зарядных устройств

Линейные зарядные устройства

Как правило, линейные зарядные устройства небольшие, простые и экономичные. Эти зарядные устройства снижают уровень шума, потому что нет переключения, но более высокие зарядные токи приводят к более высокому рассеиванию мощности, что ограничено размером корпуса. Это делает линейные зарядные устройства идеальными для портативных устройств Интернета вещей (IoT) (например, аксессуаров для фитнеса, умных часов и наушников Bluetooth) из-за их небольшого размера.

Примером линейного зарядного устройства является MP2662, высокоинтегрированное зарядное устройство для литий-ионных/литий-полимерных аккумуляторов с управлением питанием для портативных устройств. В своем сверхкомпактном WLCSP-9(1,75 мм x 1,75 мм), MP2662 может получать питание либо от адаптера переменного тока, либо от USB-порта для гибкости, и устройство самостоятельно определяет, должно ли оно питаться от входа, батареи или обоих. Управление цепью питания MP2662 отделяет зарядный ток от системной нагрузки, чтобы обеспечить прекращение зарядки и гарантировать, что батарея остается в режиме полной зарядки. Встроенный интерфейс I 2 C позволяет настраивать устройство для различных функций безопасности, включая блокировку батареи при пониженном напряжении (UVLO), ограничение входного тока, регулировку минимального входного напряжения, ток зарядки, регулировку напряжения батареи и таймер безопасности.

Импульсные зарядные устройства

Импульсные зарядные устройства более эффективны, чем линейные зарядные устройства, при средних и высоких токах и обеспечивают большую адаптивность в широком диапазоне входного напряжения (V IN ). Однако для импульсных зарядных устройств также требуется индуктор и больше конденсаторов, что может увеличить стоимость, сложность и занять больше места на печатной плате. Рекомендуется выбирать импульсные зарядные устройства для приложений с большими батареями или приложений, которым требуется более высокая эффективность для возможностей быстрой зарядки. Эти зарядные устройства идеально подходят для систем с высокой плотностью заряда, таких как смартфоны, планшеты, ноутбуки, блоки питания и динамики. В основном существует три различных типа импульсных зарядных устройств: понижающее (или понижающее), повышающее (или повышающее) и повышающе-понижающее зарядные устройства, которые могут регулировать выходной сигнал выше или ниже входного. При выборе импульсного зарядного устройства ответьте на следующие два вопроса:

  1. Что такое диапазон V IN (например, для приложения 5V USB или приложения USB PD)?
  2. Каков диапазон напряжения аккумуляторной батареи (определяемый количеством последовательных элементов в аккумуляторной батарее)?

После того, как разработчик системы ответит на эти вопросы, можно будет легко определить топологию импульсного зарядного устройства. Как правило, импульсные зарядные устройства используются для приложений с зарядным током выше 500 мА.

Типы импульсных зарядных устройств (понижающие, повышающие и понижающе-повышающие) описаны ниже.

Понижающие зарядные устройства

Понижающие зарядные устройства применяются, когда минимальное входное напряжение всегда превышает максимальное напряжение батареи (V BATT ), например, 5V USB с одноячеечной батареей. Даже если максимальная необходимая мощность зарядки превышает 15 Вт, предлагаемые 5V USB Type-C (например, большинство смартфонов), можно использовать зарядное устройство, если оно может работать с более высоким рабочим уровнем V IN и мощностью, поддерживаемой USB PD.

MP2721 — это зарядное устройство с низким импедансом, обеспечивающее оптимизацию эффективности зарядки, сокращение времени зарядки аккумулятора и увеличение срока его службы. Это устройство поддерживает спецификацию зарядки аккумулятора USB 1.2 (BC1.2) и обнаружение нестандартного адаптера. I 9 MP27210350 2 Интерфейс C может настраивать такие параметры, как выходное напряжение (V OUT ), частота коммутации (f SW ), ток заряда, ограничение входного тока, таймеры безопасности и регулировка температуры кристалла.

Бустерные зарядные устройства

Бустерные зарядные устройства применяются, когда V IN ниже максимального V BATT , например, 5V USB с 2-элементной батареей. Этот тип зарядного устройства реализуется только для приложений, требующих ≤15 Вт, поскольку для более высоких требований к мощности потребуется повышающее зарядное устройство. Использование импульсного зарядного устройства для многоячеечных приложений с более низким энергопотреблением может снизить затраты за счет устранения необходимости в дополнительных компонентах, таких как USB-контроллер PD.

MP2672A — это многофункциональная интегральная схема импульсного зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов с двумя последовательными ячейками, что делает ее подходящей для портативных приложений, таких как системы точек продаж (PoS), стабилизаторы и Bluetooth. компьютерные колонки. Это зарядное устройство имеет функцию баланса ячеек, которая контролирует напряжение каждой ячейки и выравнивает напряжения, если они превышают порог несоответствия. Кроме того, MP2672A имеет два режима конфигурации: автономный режим и режим управления хостом. В режиме управления хостом параметры зарядки можно настроить через I 2 C, а в автономном режиме некоторые параметры можно регулировать, подключая резисторы к контактам CV и ISET. Функции защиты включают в себя защиту от перенапряжения батареи (OVP), таймер безопасности, сторожевой таймер, обнаружение отсутствия батареи и терморегуляцию.

Зарядные устройства Buck-Boost

Зарядные устройства с топологией buck-boost позволяют V BATT быть выше, ниже или равным V IN устройства, что означает, что аккумулятор можно непрерывно заряжать с любым уровнем напряжения источника питания до тех пор, пока достигает целевого напряжения. Это делает возможной быструю зарядку в очень широком диапазоне условий, хотя и требует большего размера корпуса ИС зарядного устройства. Как правило, при наличии входной мощности зарядное устройство может работать в трех рабочих режимах: повышающий режим, понижающий режим и повышающе-понижающий режим. В форсированном режиме V IN ниже V BATT . В режиме buck V IN превышает V BATT . В режиме buck-boost V IN почти равно V BATT . Зарядные устройства Buck-boost могут обеспечивать высокую мощность во всем диапазоне напряжения PD, а также обеспечивают обратную совместимость с устаревшими USB-устройствами на 5 В. Эти зарядные устройства чаще всего используются в устройствах USB PD с несколькими ячейками, таких как ноутбуки, смартфоны и блоки питания.

MP2760 — это оптимизированное повышающе-понижающее зарядное устройство в корпусе TQFN-30 (4 мм x 5 мм). Это зарядное устройство поддерживает управление цепью питания постоянного тока с узким напряжением (NVDC) и режим источника USB On-The-Go (OTG) или USB PD. Режим источника USB PD позволяет USB-устройствам (например, блоку питания) выступать в качестве источника питания, чтобы от него можно было заряжать другие USB-устройства (например, смартфон).

MP2760 предназначен для батарейных блоков, включающих от 1 до 4 последовательно соединенных элементов. Он содержит четыре переключающих полевых транзистора и интегрирует два N-канальных драйвера MOSFET для пропуска входного напряжения и управления NVDC. Его функции безопасности включают защиту от перегрева батареи (OTP), защиту системы и батареи от перенапряжения и защиту от пониженного напряжения (UVP), обнаружение отсутствия батареи и защиту от короткого замыкания (SCP).

USB On-The-Go (OTG) или режим источника

USB On-The-Go (OTG) (также известный как режим источника USB Type-C) не является новой функцией USB, но раньше она не была распространена был представлен разъем USB Type-C. USB OTG обеспечивает двунаправленное питание от портативного устройства с батарейным питанием, что позволяет устройству (например, блоку питания) заряжать другие подключенные устройства или аксессуары. Ранее в старых спецификациях micro USB для использования преимуществ OTG требовался специальный кабель, что увеличивало затраты и препятствовало совместимости продуктов (например, кабель, поддерживающий OTG, может быть несовместим с зарядкой других устройств). После выпуска стандарта USB Type-C функция USB OTG стала гораздо более популярной, поскольку ее можно было реализовать с тем же кабелем и разъемом без особых затрат. Сегодня многие микросхемы импульсных зарядных устройств с индуктивной топологией поддерживают работу USB OTG. Эту функцию можно найти во многих распространенных продуктах, таких как ноутбуки, смартфоны и блоки питания.

Существует три основных требования к продукту для поддержки USB OTG:

  1. Микросхема зарядного устройства должна поддерживать двунаправленную работу с доступным напряжением не менее 5 В.
  2. Микросхема зарядного устройства должна иметь функцию ограничения тока, чтобы защитить подключенные устройства-приемники от потребления слишком большого тока.
  3. Продукт должен иметь контроллер USB CC, который может изменять роль приемника (потребитель энергии) на источник (поставщик энергии), обнаруживать подключенный приемник и объявлять номинальный ток источника на контактах CC.

Высокоэффективное зарядное устройство MP2722 сочетает в себе необходимые функции режима источника USB Type-C и режима двойного питания (DRP). Встроенный в устройство контроллер CC поддерживает режим «только приемник», режим «только источник» и режим DRP. Эти режимы можно установить вручную с помощью I 2 C или выбрать их автоматически. MP2722 полностью совместим с USB Type-C 1.3 с функциями DRP, а также поддерживает режимы Try.SNK и Try.SRC.

В режиме «только приемник» устройство может потреблять энергию от входного источника. Устройство действует только как зарядное устройство и заряжает аккумулятор при наличии входного источника на контакте IN.

В режиме «только источник» устройство может подавать питание на контакт IN с помощью аккумулятора. Этот режим полезен для приложений, которые хотят включать внешние устройства.

В режиме DRP порт DRP действует как приемник или источник и автоматически переключается между этими функциями в соответствии с типом подключенного порта. Независимо от того, как работает порт DRP, хост может принудительно включить устройство. включить и выключить.

Безопасность

Помимо определения идеальной топологии зарядного устройства, разработчики должны также учитывать функции безопасности устройства и то, как эти функции относятся к общему решению. Общие функции безопасности контролируют и обеспечивают защиту для:

  • Вход, аккумулятор и система в условиях пониженного и повышенного напряжения
  • Условия перегрузки по току входа, системы и батареи
  • Профиль зарядного тока и напряжения аккумулятора
  • Температура микросхемы и батареи (включая стандарты JEITA)
  • Ограничение времени зарядки/разрядки (с помощью таймера безопасности зарядки)
  • Программное обеспечение MCU и зарядного устройства (через сторожевой таймер)

Общий метод реализации функций безопасности в ИС зарядного устройства аккумуляторов заключается в том, чтобы иметь как регулируемый рабочий диапазон (например, ток и/или напряжение), так и пределы, выше и ниже которых зарядка или работа устройства запрещены.

Например, если ожидаемое рабочее входное напряжение (V IN ) составляет 5 В, то микросхема зарядного устройства может установить порог защиты от пониженного напряжения (UVP) на входе 3 В и порог защиты от перенапряжения (OVP) на входе 6 В. Если V , IN выходит за пределы этих порогов, ИМС отключает питание от входа. ИС зарядного устройства также может реализовать конфигурируемый контур регулирования V IN примерно на 4,5 В, чтобы предотвратить чрезмерное потребление энергии от входного источника питания. В этом сценарии микросхема зарядного устройства просто потребляет от входа столько энергии, сколько необходимо; когда В IN падает ниже своего порога, потребляемая мощность снижается. Когда этот контур регулирования сочетается с защитой от блокировки пониженного напряжения (UVLO) и блокировки повышенного напряжения (OVLO), микросхема зарядного устройства может безопасно максимизировать входную мощность, пока устройство подключено и работает.

Примером микросхемы зарядного устройства с надежными функциями защиты является MP2651. Это повышающе-понижающее зарядное устройство обеспечивает поцикловое ограничение тока MOSFET, защиту системы от короткого замыкания (SCP), защиту от короткого замыкания (SCP), терморегуляцию, защиту от отсутствия батареи и мониторинг температуры батареи. Он также контролирует ток батареи, чтобы убедиться, что батарея не сильно разряжена.

MP2651 также имеет таймер безопасности для предотвращения длительных циклов зарядки. Для зарядки постоянным током (CC) и постоянным напряжением (CV) таймер запускается, когда батарея входит в фазу зарядки CC. Таймер можно сбросить при различных условиях, например, при переключении входной мощности или при восстановлении устройства после теплового отключения. Таймер также может быть приостановлен, если аккумулятор переходит в режим дополнительного питания или возникает неисправность NTC в горячем или холодном состоянии. Кроме того, таймер может быть увеличен в два раза по сравнению с исходной продолжительностью.

Сторожевой таймер

Основная цель сторожевого таймера в конфигурируемой микросхеме зарядного устройства — безопасно обрабатывать случаи, когда системный микроконтроллер (MCU) зависает или перестает отвечать на запросы. Если MCU начинает работать хаотично или вообще перестает работать, это потенциально может привести к записи неверных значений в микросхему зарядного устройства, что может повлиять на безопасность батареи во время зарядки.

При включении сторожевой таймер работает в течение настраиваемого периода времени. Когда микросхема зарядного устройства видит I 2 C транзакция от MCU, сторожевой таймер считается «домашним», и таймер снова сбрасывается. При нормальной работе таймер постоянно срабатывает до того, как он истечет. Если таймеру разрешено истечь, когда не было транзакции I 2 C, сторожевой таймер запускает «лай». Если происходит лай, зарядное устройство отправляет прерывание на MCU, а затем запускает таймер второго уровня. Если до истечения таймера второго уровня транзакций I 2 C по-прежнему нет, то происходит «перекус». В этом сценарии все регистры ИС зарядного устройства сбрасываются до значений по умолчанию, а зарядка отключается в целях безопасности. В некоторых реализациях зарядных устройств с цепью питания NVDC бит сторожевого таймера может принудительно переключать полевой транзистор батареи для отключения питания между микросхемой зарядного устройства и микроконтроллером, а затем перезапускать микроконтроллер.

MP2710 — это компактная микросхема зарядного устройства для одноэлементных аккумуляторов с управлением питанием и интерфейсом I 2 C. Это зарядное устройство оснащено настраиваемым сторожевым таймером, который работает как в режиме заряда, так и в режиме разряда, хотя таймер можно отключить в режиме разряда для уменьшения тока покоя. Если сторожевой таймер включен в режиме хоста (когда вносятся изменения в настраиваемые параметры), хост должен регулярно сбрасывать таймер, записывая в MP2710. Если этот таймер истекает, большинство регистров устройства возвращаются в свои режимы по умолчанию. Если таймер истекает как в режиме заряда, так и в режиме разряда, полевой транзистор с низким падением напряжения (LDO) и полевой транзистор батареи отключаются на 4 с. Сторожевой таймер можно отключить или установить на 40, 80 или 120 секунд, а также его можно сбросить с помощью I 2 C.

Мониторинг температуры батареи и JEITA

Критически важным требованием безопасности для ИС зарядного устройства является возможность контролировать температуру батареи во время зарядки и контролировать зарядный ток (и/или напряжение), когда температура выходит за допустимые пределы. указанный диапазон. В простейших реализациях микросхема зарядного устройства имеет два компаратора с пороговыми значениями горячего и холодного состояния, которые относятся к пропорциональному напряжению, наблюдаемому на одном или нескольких резисторах с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) внутри аккумуляторной батареи. Когда температура аккумуляторной батареи превышает порог высокой температуры или падает ниже порога низкой температуры, зарядка отключается.

В более продвинутых реализациях ИС зарядного устройства может реализовывать пять или более температурных окон, которые основаны на стандарте батареи Японской ассоциации производителей электроники и информационных технологий (JEITA). JEITA рассматривает и утверждает стандарты для технических отчетов, а стандарт батарей группы широко используется в отрасли. Во многих реализациях микросхема зарядного устройства должна не только обеспечивать возможность настройки каждого температурного порога, но также должна реализовывать настраиваемые реакции для каждого порога, такие как снижение зарядного тока или максимального напряжения заряда батареи или полное отключение зарядки. Эта конфигурируемость имеет жизненно важное значение, поскольку большинство производителей аккумуляторных батарей указывают уникальные требования к зарядному току и напряжению для каждого типа элемента и диапазона температур.

MP2651 — это зарядное устройство для повышающе-понижающего аккумулятора с количеством элементов от 1 до 4, в котором реализован полностью настраиваемый профиль JEITA с четырьмя температурными порогами и пятью окнами. Известные как холодный, холодный, теплый и горячий пороги, пороги включения по умолчанию и режим зарядки могут быть настроены с помощью одноразовой программируемой памяти (OTP) и изменены позже с помощью I 2 C. Эти пороги контролируется соотношением напряжений между контактами VNTC и NTC, где каждое напряжение соответствует определенной температуре резистора NTC в аккумуляторной батарее. Добавляя дополнительную информацию о температуре батареи в любой момент времени, MP2651 реализует аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который контролирует вывод NTC и другие ключевые параметры. Благодаря всем этим функциям мониторинга MP2651 соответствует требованиям JEITA, предоставляя дополнительную информацию о температуре батареи и гибкость для безопасного размещения различных батарей.

Заключение

Решения MPS для зарядных устройств охватывают широкий спектр высокопроизводительных ИС, которые могут дополнить любое приложение с питанием от аккумуляторов, от зарядных устройств с одним элементом до зарядных устройств с двумя или более чем тремя последовательными элементами. При выборе микросхемы зарядного устройства батареи необходимо учитывать множество переменных, таких как профиль зарядки, топология зарядного устройства (например, импульсные или линейные зарядные устройства), структура управления цепями питания, конфигурации элементов батареи и функции безопасности (например, сторожевой таймер и температура JEITA). мониторинг). Как только разработчик поймет, как эти параметры влияют на его систему и характеристики батареи, он сможет выбрать оптимальную микросхему зарядного устройства.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *