Меню

Импульсная зарядка для li ion аккумуляторов

​Схема импульсного зарядного устройства: как разобраться?

В настоящее время в среде людей, увлекающихся радиоэлектроникой, популярны импульсные зарядники – устройства, в которых ток пульсирующий. Схемы таких устройств не простые и собрать их довольно трудоемко. Хотя следует отметить, что для специалиста механизм действия достаточно прост и при желании схемы можно собрать без каких-либо сложностей.

Схема импульсного автоматического зарядного устройства по классическому варианту – это первое, что следует изучить начинающему радиомонтажнику. Классическая схема имеет регулятор на тиристорах. Недостаток использования тиристоров это большой объем и, конечно, по весу такое устройство тоже великовато.

Принцип работы классического варианта автоматического зарядного устройства следующий: подключение аккумулятора, выставление нужного зарядного тока (в соответствии с рекомендациями 10 процентов от полной емкости батареи). Процесс зарядки в контроле не нуждается. После того, как процесс завершится, индикатор на заряднике должен изменить цвет.

Такое АЗУ собирается на основе микросхемы UC3845, очень демократичной по цене. Схема имеет стандартное включение. После включения микросхемы начинает работать мощный полевой транзистор, который получает нагрузку от импульсного трансформатора.

Комплектующие для построения данной схемы можно добыть легко и просто. Если собирать схему самостоятельно, то очевидно, что новичку и дилетанту собрать ее будет довольно сложно. А тот, кто является практикующим радиолюбителем, наверняка имеет в кладовой старые блоки питания от компьютеров. Радиодетали для данной схемы можно снять с этих блоков. там же добывают и трансформатор, который все же нужно будет перемотать. Поскольку устройство импульсное, то достаточно пары десятков витков, что по времени займет не более часа.

Можно пойти другим путем – переоборудовать готовое зарядное устройство, которое сломано или не устраивает по техническим параметрам. Тогда получится очень хорошая модель, где надежность не потеряется, а схема существенно упростится.

Описание схем ИЗУ для автомобильных аккумуляторов
Длительная эксплуатация аккумуляторной батареи с нарушением правил зарядки, а так же попадание аккумулятора в такие условия, когда он подвергается быстрой разрядке, чревато быстрым износом. Функционирование в таких режимах вызывает возникновение крупнокристаллических труднорастворимых кристаллов-дендридов, приводящих к разрушению электродов, возникают межэлектродные замыкания и коробление пластин. Если начинается процесс ускорения саморазряда, то это вызывает снижение рабочей емкости в батареи.
Кристаллизация вызывает повышение внутреннего сопротивления, которое вызванное ведет к понижению напряжения даже при небольших нагрузках. Если же заряд повышать принудительно, то может начаться кипение электролита.

Итак, в случае, если принудительно повышается напряжение зарядов, то во время проведения процедуры восстановления батарей может случиться закипание электролита, вследствие чего температура в элементах повысится, усилится газообразование, причем возможен даже механический разрыв. Следовательно, аккумулятор восстановлен быть не может в данной ситуации.

Что в таких случаях делать? Если осуществлять регенерацию пластин при помощи пульсирующего тока, то есть возможность значительно улучшить технические характеристики батареи. Дело в том под воздействием пульсирующего тока внутреннее сопротивление восстанавливается и входит в рабочее состояние.

Схема импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора предусматривает возможность воостановления батарей любого типа. Возможно восстановление и заряд NiCd аккумуляторов, свинцовых аккумуляторов и даже аккумуляторных устройств для мощных машин. Благоприятная динамика процесса восстановления даже аккумуляторов в запущенном состоянии обусловлена особенностяями электронной схемы.

Автомобильное импульсное зарядное устройство, благодаря пульсации процесса зарядки и восстановления дает возможность эксплуатировать элементы батарей еще длительное время. Причем, эксплуатационные характеристики остаются высокими.

Итак, как устроено импульсное пуско-зарядное устройство? Схема включает в себя генератор, который оснащен аналоговым таймером. Питание подается через сетевой блок питания. Следует отметить, что использование интегрального таймера дает возможность добиться стабильности частоты и минимизации энергопотребления.

Интервалы времени между импульсами находятся в зависимости от емкости конденсаторов. Установка диодов на схеме позволяет получать непроизвольный разряд. Когда схема начинает работать, то напряжение на первом конденсаторе нулевое. Процесс зарядки начинается и напряжение нарастает. При достижении требуемого уровня напряжения на выходе, происходит автоматическое отключение зарядки. На выходе устанавливается нулевое напряжение.

Источник

Схема пульсирующее зарядное устройство для

Зарядное устройство для аккумулятора – это необходимый девайс каждого автолюбителя. Но в силу высокой стоимости и частых поломок, позволить себе купить новое ЗУ может далеко не каждый. Но выход есть.

Если вы имеете определенные навыки и умеете держать в руках инструменты, в том числе и паяльник, то сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками – не составит труда. Ниже более подробно изучим этот вопрос.

Немного полезной информации

Аккумулятором называется накопитель электрического заряда. Во время подачи на него электрического напряжения, происходит накопление энергии, что объясняется химическими изменениями внутри батареи. При подключении источника потребления можно наблюдать обратный процесс, который обусловлен обратным химическим изменением, создающим напряжение в области клеммов устройства. Через нагрузку происходит прохождение тока. То есть, чтобы получить напряжение от аккумуляторной батареи, следует сначала ее зарядить.

Сам процесс заряда батареи происходит по определенным правилам и зависит от вида аккумулятора. Из-за нарушения данных правил возможно уменьшение срока эксплуатации батареи, а также ее емкости.

Именно поэтому параметры для зарядного устройства к автомобильному аккумулятору должны подбираться строго индивидуально, для определенного носителя энергии.

Это возможно в случае со сложными зарядными устройствами, имеющими регулируемые параметры, а также приобретая отдельное ЗУ специально под определенную батарею. Но есть более универсальный и практичный вариант – сделать зарядное устройство своими руками.

Виды зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

В процессе заряда батареи происходит восстановление израсходованной в емкости энергии. С этой целью на клеммы аккумуляторной емкости происходит подача напряжения, которая слегка выше, нежели основные рабочие показатели аккумуляторной батареи. В зависимости от вида зарядного устройства, подаваться может:

  1. Постоянный ток. Средняя длительность такого заряда составляет около 10 часов и более, при этом на протяжении всего времени происходит подача фиксированного тока. Напряжение может изменяться в пределах от 13,8 до 14,4 В в самом начале зарядки, а в конце она может снизиться до отметки в 12,8 В. То есть это постепенный метод накопления емкости батареи, который в ходе эксплуатации держится дольше. Но среди минусов можно выделить необходимость в контроле над процессом, так как важно вовремя выключить ЗУ. В случае перезаряда возможно закипание электролита, что снизит функциональность батареи.
  2. Постоянное напряжение. При таком типе заряда устройство все время подает напряжение в 14,4 В, при этом происходит изменение значений от больших в начале зарядки, до меньших – в конце. Поэтому перезаряд невозможен, разве что в случае если вы оставите ЗУ на несколько дней. Достоинством является меньшее время для заряда (7-8 часов), и возможность оставить ЗУ без присмотра. Но при частом использовании данного метода возможно более быстрое выхождение батареи из строя, в процессе эксплуатации она будет быстрее разряжаться.

Поэтому, если нет необходимости в быстром заряде батареи, лучше отдать предпочтение первому варианту – с постоянным током. А в случае, когда нужно быстро восстановить работоспособность АБ подойдет постоянное напряжение, но не для многоразового пользования.

Если же задаетесь вопросом, какое лучше зарядное устройство сделать своими руками, то здесь однозначно стоит выбрать вариант с подачей постоянного тока. По схеме этот прибор достаточно прост, и состоит из доступных элементов.

Как узнать состояние батареи?

Необходимость в зарядке аккумулятора автомобиля зависит от уровня заряда. И метод проверки, именуемый в народе как «крутит/не крутит» является не самым удачным методом. Если же батарея «не крутит», например, перед выездом, то вы вообще не сможете завести машину, состояние «не крутит»– критическое и может предполагать крайне негативные последствия для самого аккумулятора.

Самым эффективным и безопасным методом является измерение напряжение при помощи самого простого тестера. Так, при температуре воздуха приблизительно около 20 градусов, зависимость степени зарядки от напряжения на клеммах отключенного от нагрузки аккумулятора такова:

  • 12,6-12,7 – батарея полностью заряжена;
  • 12,3-12,4 – уровень заряда составляет около 75%;
  • 12,0-12,1 – приблизительно 50%;
  • 11,8-11,9 – 25%;
  • 11,6-11,7 – батарея находится в разряженном состоянии;
  • если же показатель находится ниже отметки в 11,6 В, то это означает глубокий разряд.

Все вышеперечисленные показатели измеряются в вольтах.

Показатель в 10,6 Вольт является критическим, и если уровень еще больше снизится, то аккумуляторная батарея, особенно которая давно обслуживалась, просто выйдет из строя.

Нужные параметры при зарядке постоянным током

Уже доказано, что производить заряд автомобильных свинцовых кислотных аккумуляторных батарей (в основном в автомобилях присутствуют именно такие) необходимо при помощи тока, не превышающего показателя в 10% от емкости всей батареи.

Так, в случае емкости АБ в 55 A/ч, максимальная подача тока заряда должна быть 5,5 А. По такому принципу высчитывается максимальный ток для любой батареи. Можно даже немного снизить подачу тока, но в таком случае процесс заряда будет идти немного медленнее. Накопление заряда будет происходить даже в случае, если ток заряда будет ближе к отметке 0,1 А. Но в таком случае для восстановления емкости необходимо будет очень много времени.

Читайте также:  Зарядное устройство на стабилизаторе для автомобильных аккумуляторов

Минимальное время заряда АБ при уровне тока в 10% от заряда составляет 10 часов, но это в случае полного разряда батареи, которого допускать недопустимо. Поэтому на фактическое время до полного заряда влияет глубина разряда.

Чтобы произвести расчет примерного времени до полного заряда, следует выяснить разницу между максимальным зарядом (12,8 вольт) и вольтажом на данный момент. Если эту цифру умножить на 10, то можно получить приблизительно время в часах.

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Обычно с целью пополнения емкости электрического накопителя, необходима бытовая сеть в 220 вольт, преобразовывающаяся в пониженное напряжение с помощью преобразователя. Сделать ЗУ своими руками вполне возможно, скорее, это даже не вызовет никаких проблем. Для этого достаточно будет минимальных знаний в области электротехники и умение пользоваться паяльником, и другими инструментами.

Простые схемы

Самый простой и действенный метод заключается в использовании понижающего трансформатора. С его помощью снижается напряжение в 220 В до необходимых для заряда 13-15 вольт.

Найти трансформаторы такого типа можно в старых ламповых телевизорах или же в блоках питания для компьютера, которые продаются на блошиных рынках. Однако имеется нюанс – на выходе трансформатора переменное напряжение. Поэтому появляется необходимость в его выпрямлении.

Это можно сделать с помощью таких методов:

  • Одного выпрямляющего диода, установленного после трансформатора, при этом на выходе подобного зарядного устройства будет наблюдаться пульсирующий ток с сильными ударами, так как срезана только одна полуволна. Ниже представлена самая простая схема с одним диодом.
  • Второй метод – это использование диодного моста, благодаря которому отрицательная волна будет заворачиваться вверх. Зарядное устройство тоже будет обладать пульсирующим током, но биение уже будут менее выраженными. Чаще всего в домашних условиях реализовывают именно эту схему, хотя она является далеко не самым лучшим вариантом. Диодный мост можно собрать самостоятельно на любых выпрямляющих диодах. Или же можно не заморачиваться, и приобрести уже готовую сборку.
  • Третий вариант – это диодный мост со сглаживающим конденсатором (4000-5000 мкФ, 25 вольт). На выходе данной схемы мы получается постоянный ток, что очень даже подходит для изготовления зарядного устройства для автомобильного аккумулятора своими руками.

Все вышеперечисленные схемы имеют в своем составе также предохранители типа 1А и приборы для измерения. С их помощью возможно контролировать процесс заряда аккумуляторной батареи. Однако можно исключить их из данных схем, но в таком случае для периодических измерений и контроля над функциональностью прибора необходимо будет использовать мультиметр.

И если в случае с контролем напряжения подобный вариант возможен (просто нужно будет приставлять щупы к клеммам), то вот проконтролировать ток будет достаточно сложно. В таком случае для измерения необходимо будет включать прибор в разрыв цепи. Это означает, что каждый раз для проверки тока потребуется выключать питание, после проводить проверку мультиметром в режиме измерения тока, а потом опять включать питание. Придется разбирать измерительную цепь в обратном направлении. В связи с этим необходимо заранее подумать о применении амперметра хотя бы на 10 А.

Среди недостатков данных схем можно выделить отсутствие возможности регулировки параметров заряда. Поэтому выбирая элементную базу, отдавайте предпочтение таким вариантам, чтобы на выходе сила тока соответствовала тем самым 10% или немного меньше от емкости батареи. Напряжение должно наблюдаться в пределах от 13,2 до 14,4 вольт.

Но что делать в случае, когда ток больше необходимой отметки? Для этого в схему ЗУ следует добавить резистор, который размещают на плюсовом выходе диодного моста непосредственно перед амперметром. По месту необходимо подобрать сопротивление, основной ориентир – ток. При этом мощность резистора должна быть немного больше, так как на него будет рассеиваться лишний заряд, приблизительно 10-20 ВТ.

Еще один нюанс – скорее всего зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, сделанное своими руками по вышеперечисленным схемам будет сильно нагреваться. Чтобы избежать перегорания, можно в схему добавить куллер, который должен располагаться после диодного моста.

Схемы с регулировкой

Недостатком всех данных схем является отсутствие возможности производить регулировку подачи тока. И единственный вариант изменить это – менять сопротивления. Можно поставить переменный подстроечный резистор, что является наиболее простым и эффективным вариантом. Однако более надежно будет произвести ручную регулировку тока в схеме с использованием двух транзисторов и подстроечным резистором.

Ниже предоставлена схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора своими руками, в которой имеется возможность производить ручную регулировку тока заряда.

Источник

Импульсная зарядка для li-ion аккумуляторов

Всем нам уже все уши прожужжали, что литий-ионные аккумуляторы правильнее всего заряжать постоянным током до напряжения 4.2 В. По достижении данного значения считается, что аккумулятор набрал где-то 70-80% своей максимальной емкости. К слову сказать, этот момент наступает достаточно быстро и чем больше был ток заряда, тем быстрее.

Теперь остается зафиксировать на аккумуляторе это напряжение и подержать его так еще какое-то время. За это время аккумулятор должен набрать еще процентов 20 емкости. Ток заряда при этом будет неуклонно снижаться но, что немаловажно, до нуля так никогда и не дойдет. Окончанием заряда можно считать снижение тока до

0.05 от номинальной емкости (той, которая указана на этикетке).

Описанная логика по своей сути очень правильная и в первом приближении не имеет недостатков: быстрый набор основной емкости, четко заданные критерии перехода к фазе снижения тока и момента окончания зарядки. Но так ли это?

На самом деле, для описанной выше логике работы зарядных устройств порог в 4.2 вольта выбран далеко не случайно. Дело в том, что длительное прикладывание повышенного напряжение к li-ion аккумуляторам ведет к деградации их электродов и электродных масс (электролита) и, как следствие, потери емкости. А так как фаза заряда с фиксированным напряжением и падающим током обычно довольно длительная, то желательно ограничить напряжение сверху на уровне 4.2 (или 4.24В). Что и делается на практике.

Однако, более правильным было бы контролировать напряжение на аккумуляторе не тогда, когда через него протекает большой зарядный ток, а во время холостого хода. Дело в том, что в зависимости от величины внутреннего сопротивления батареи и тока, напряжение на аккумуляторе может запросто достигать 4.3 и даже 4.4 Вольта (если, конечно, нет PCB-модуля, который отрубит акб из-за перенапряжения). Таким образом, зарядное устройство перейдет в режим стабилизации напряжения немного раньше, чем хотелось бы, увеличивая тем самым общее время заряда.

Заряд импульсами тока с паузами между ними

Умная зарядка дейстовала бы следующим образом: сначала отключила бы зарядный ток, выждала бы небольшую паузу, измерила бы напряжение холостого хода на аккумуляторе и на основании этого приняла бы решение о своих дальнейших действиях. Чем ближе напряжение приблизилось к 4.15В (это напряжение полностью заряженного аккумулятора), тем более короткий импульс зарядного тока выдает зарядка. Как только напряжение достигнет заданного порога (4.15 вольта), импульсы тока совсем прекратятся.

Заряд литий-ионного аккумулятора импульсным током

Вот как это выглядит на графике:

В таком зарядном устройстве можно оставлять аккумулятор на сколь угодно длительное время, и он будет подзаряжаться по мере необходимости.

Мы только что описали еще один (более правильный) способ зарядки литиевых аккумуляторов — импульсный. Но такие зарядки менее распространены, так как для реализации этого алгоритма требуется микропроцессорное управление, что усложняет и удорожает схему.

Схема зарядника

Импульсная зарядка для li-ion

Но не надо грустить! Оказывается, существует схема импульсного зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов БЕЗ МИКРОПРОЦЕССОРА. Вот она:

Как это ни удивительно эта несложная схема в полной мере реализует весь описанный выше алгоритм заряда при полном отсутствии «мозгов». Схема работает следующим образом.

С момент включения схема начинает заряжать аккумулятор постоянным током. Величина тока зависит от напряжения питания и сопротивления резистора RD.

В момент, когда напряжение на элементе при наличие зарядного тока начинает превышать 4,15 Вольта, компаратор (KA393 или KIA70XX) видит это и закрывает транзистор VT1. Далее следует пауза, за время которой напряжение на элементе снижается до своего истинного значения. Т.к. напряжение холостого хода на аккумуляторе ещё не достигло величины 4,15 В, оно вскоре упадет ниже этого значения. Компаратор, увидив это, вновь откроет зарядный ключ.

Процесс будет повторяться снова и снова, с той лишь разницей, что по мере зарядки аккумулятора импульсы зарядного тока будут всё время сокращаться, а длительность паузы между импульсами, наоборот, увеличиваться. То есть будет увеличиваться скважность импульсов.

Читайте также:  Autoprofi sbc 120 цифровое зарядное устройство для

Ближе к концу зарядки длительность импульса зарядного тока составляет доли процента от длительности паузы между ними, а напряжение на элементе будет практически равно 4,15 Вольта (конкретное значение выставляется потенциометром R1 при настройке схемы).

Теперь о деталях. Разумеется, можно использовать обычный трансформатор без средней точки. Прекрасно можно обойтись и однополупериодным выпрямителем. А еще проще взять в качестве питания какой-нибудь уже готовый 5-вольтовый зарядник от сотового телефона. Чтобы его не спалить возможно придется еще сильнее ограничить ток заряда, увеличив RD, например, до 0.47 Ом.

Транзисторы что-то типа KTA1273. Силовой полевик указан на схеме, но еще лучше взять PHB108NQ03LT (выпаять из старой материнской платы от компа).

Подстроечник 470 Ом. И не самых маленьких размеров, т.к. он все-таки должен рассеивать какую-то мощность. Брать более 470 ом не советую, т.к. это увеличивает гистерезис срабатывания микросхемы KIA (микросхема может просто вырубить зарядку вместо того, чтобы генерировать импульсы, как задумано).

Схемы можно объединять в последовательные цепочки. Это позволяет заряжать батареи из последовательно соединенных аккумуляторов.

Простейшие зарядники для лития (импульсным током)

Схему можно значительно упростить, выкинув необязательные цепи, а также заменив полевик на обычный биполярный транзистор. Вот, например, парочка вполне рабочих вариантов:

Транзистор можно заменить на наш дубовый КТ837. Питания лучше не делать больше 6 вольт, т.к. чем оно выше, тем сильнее все будет греться. Резистором R1 при сильно разряженном аккумуляторе нужно ограничить ток на уровне 700-800 мА, этого будет вполне достаточно для одного элемента li-ion. При подборе резистора главное не превысить максимальную мощность силового транзистора и способности источника питания.

Зарядка для 18650 на микросхеме BD4730

Если не получилось найти микросхемы KIA70хх, их можно заменить другими детекторами напряжения, например, BD4730. Вот вариант зарядки с этой микросхемой:

Для того, чтобы настроить схему, необходимо отловить момент, когда напряжение на аккумуляторе станет ровно 4.2В и в этот момент выставить на 5-ом выводе микросхемы напряжение 2.99 Вольта (при помощи резистора R6). Если есть регулируемый блок питания, можно выставить на нем ровно 4.2 Вольта и на время настройки подключить его вместо аккумулятора.

Любая из этих схем позволяет заряжать литиевые аккумуляторы любых типоразмеров и емкостей (с учетом коррекции зарядного тока) — от небольших элементов в призматических корпусах до циллиндрических 18650 или гигантских 42120.

Источник



Схемы простых мощных зарядных устройств для аккумуляторов.

Трансформаторные ЗУ для автомобильных аккумуляторов с высоким КПД: простейшие на гасящих конденсаторах, а также импульсные на тиристорах, симисторах и мощных полевых транзисторах.

Для начала давайте разомнёмся и забудем про такой параметр, как КПД. Предположим, что есть острое желание зарядить автомобильный АКБ, но нет возможности ввиду полного отсутствия зарядки. Также сделаем предположение, что в хозяйстве затерялись: лампа накаливания на 220 вольт, диодный мост с допустимым током, превышающим ток, при котором мы будем заряжать аккумулятор, либо, на худой конец, просто силовой (выпрямительный) диод с таким же допустимым током и максимальным обратным напряжением — не менее 300В.

Рис.1

Спаяв схему, приведённую на Рис.1 слева, и озадачившись соблюдением техники безопасности, а также полярности подключения ЗУ к АКБ, получаем вполне себе работоспособное устройство, обеспечивающее нормированный и постоянный ток заряда подопечного аккумулятора.
Поскольку 220 вольт — это действующее значение переменного напряжения сети, то силу тока, протекающую через АКБ можно рассчитать по простой формуле:
Iзар(А) = Pламп(Вт) / (220 — Uакб)(В) ≈ Pламп(Вт) / 220(В) .
Параллельное соединение двух ламп — удваивает зарядный ток, трёх — утраивает и т. д. до разумной бесконечности.
Схема, изображённая на Рис.1 справа, выдаёт ток, вдвое меньший по сравнению с предыдущей.
Большим преимуществом приведённых схем является возможность зарядки любых аккумуляторов, независимо от собственных значений их напряжений.

Ещё одна простая и бюджетная схема зарядного устройства для аккумулятора с рабочим напряжением 12 или 6 В и электрической ёмкостью от 10 до 120 А/ч представлена на Рис.2.

Зарядное устройство на гасящих конденсаторах

Рис.2

Устройство состоит из понижающего трансформатора Т1 и мощного выпрямителя, собранного на диодах VD2-VD5. Установка зарядного тока производится переключателями S2-S5, при помощи которых в цепь питания первичной обмотки трансформатора подключаются гасящие конденсаторы C1-C4.
Благодаря кратному «весу» каждого переключателя, различные комбинации позволяют ступенчато регулировать ток зарядки в пределах 1–15 А с шагом 1 А. Этого достаточно для выбора оптимального тока зарядки.

В конструкции можно использовать любой силовой трансформатор мощностью около 300 Вт, в том числе и самодельный. Он должен выдавать на вторичной обмотке напряжение 22–24 В при токе до 10–15 А. На месте VD2-VD5 подойдут любые выпрямительные диоды, выдерживающие прямой ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В. Подойдут Д214 или Д242. Их следует установить через изолирующие прокладки на радиатор с площадью рассеяния не менее 300 кв. см.

Конденсаторы С2-С5 обязательно должны быть неполярные бумажные с рабочим напряжением не ниже 300 В. Подойдут, к примеру, МБЧГ, КБГ-МН, МБГО, МБГП, МБМ, МБГЧ. Подобные конденсаторы, имеющие форму кубиков, широко использовались как фазосдвигающие для электромоторов бытовой техники. В качестве PU1 использован вольтметр постоянного тока типа М5−2 с пределом измерения 30 В. PA1 — амперметр того же типа с пределом измерения 30 А.

В данной схеме высокий показатель КПД достигнут за счёт применения в качестве токозадающих элементов конденсаторов, которые, как известно, имеют реактивную проводимость и не выделяют на себе тепловой мощности.
Далее будут приведены импульсные (ключевые) зарядные устройства, построенные по другому принципу, но также отличающиеся низким собственным энергопотреблением.

Одними из первых импульсных ЗУ, появившихся на рынке, были тиристорные устройства.
Вообще, тиристор — это прибор достаточно капризный и требующий для надёжной работы соблюдения определённого набора условий. Именно поэтому — большинство простейших схем, приведённых в различных источниках, грешат не очень стабильной работой и необходимостью подбора элементов.

Зарядное устройство на тиристоре

Из числа удачных простых разработок можно привести схему тиристорного зарядного устройства из книги уважаемого Т. Ходасевича «Зарядные устройства», многократно повторённую многочисленной радиолюбительской братвой и изображённую на Рис.3.

Рис.3

Вот что пишет автор:

Зарядное устройство позволяет заряжать авто аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы.
Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, содействует продлению срока службы батареи.
Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от — 35 °С до + 35°С.

Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мост VDI. VD4.
Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VTI, VT2. Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.
Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

Конденсатор С2 — К73-11, ёмкостью от 0,47 до 1 мкФ, или К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.
Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б — КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж — KT50IK, а КТ315Л — на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307. Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или Д226 с любым буквенным индексом.
Переменный резистор R1 — СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.
Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Его можно сделать самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.
Предохранитель F1 — плавкий, но удобно применять и сетевой автомат на 10 А либо автомобильный биметаллический на такой же ток. Диоды VD1. VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).
Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью возле 100 см*. Для улучшения теплового контакта устройств с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.
Вместо тиристора КУ202В подойдут КУ202Г — КУ202Е. Проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.
В приборе может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.
Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (к примеру, при 24. 26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом).

Несмотря на популярность и работоспособность приведённый схемы, при функционировании устройства многие отмечают нехарактерное гудение трансформатора на частотах, отличных от 100 Гц. Связано это с отсутствием чётких и быстрых фронтов/спадов у сигналов, поступающих на управляющий вход тиристора при его включении/выключении, что в свою очередь создаёт условия для возникновения процессов генерации в нагрузке.

Читайте также:  Фирмы зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов

Несколько лучше и надёжнее работают импульсные зарядные устройства, в которых коммутирующий элемент выполнен на симметричном (двухполярном) аналоге тиристора — симисторе.
На Рис.4 приведена схема подобного устройства из вышеупомянутой книги Т. Ходасевича.

Зарядное устройство на симисторе

Рис.4

Описываемое ниже простое зарядное устройство имеет широкие пределы регулирования зарядного тока — практически от 0 до 10А и может быть использовано для зарядки различных аккумуляторов на напряжение 12В.
В основу устройства положен симисторный регулятор с маломощным диодным мостом VD1-VD4 и резисторами R3 и R5. После подключения устройства к сети при плюсовом её полупериоде начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединённые резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде — через те же R1 и R2, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется лишь полярность его зарядки. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод симистора VS1.При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.
Общеизвестно, что управление симистором посредством короткого импульса имеет тот недостаток, что при индуктивной или высокоомной активной нагрузке анодный ток прибора может не успеть достигнуть значения тока удержания за время действия управляющего импульса.
Одной из мер по устранению этого недостатка является включение параллельно нагрузке резистора. В описываемом зарядном устройстве такими резисторами являются резисторы R3 и R5, которые в зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения поочерёдно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора.
Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5, VD6. Этот же резистор формирует импульсы разрядного тока, которые продлевают срок службы АКБ.

Вместо резистора R6 можно установить лампу накаливания на напряжение 12В мощностью 10Вт.
При изготовлении трансформатора задаются следующими параметрами: напряжением на вторичной обмотке 20В при токе 10А.

Несколько упростить описанное выше устройство можно применив в его высоковольтной части динистор (Рис.5).

Рис.5

Данную схему с диаграммами мы подробно рассмотрели на странице ссылка на страницу. Поэтому повторяться не буду, скажу лишь, что наличие снабберной цепи, показанной на схеме синим цветом — обязательно. В качестве нагрузки выступает первичная обмотка сетевого трансформатора.

В современных зарядных устройствах в качестве переключающего (регулирующего) элемента практически повсеместно используются мощные полевые транзисторы. Одно из подобных устройств было подробно описано в журнале Радио №5 2011г на странице 44.

Зарядное устройство на полевом транзисторе

Блок управления зарядным устройством представляет собой импульсный генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2 (см. схему на рис. 6) и позволяющий регулировать скважность импульсов, буферный усилитель — инвертор на элементах DD1.3 и DD1.4 и переключающий регулирующий элемент — полевой транзистор VT1.
При указанных на схеме номиналах элементов частота генератора — около 13 кГц. Так как сопротивление открытого канала транзистора VT1 очень мало (0,017 0м) и работает он в переключательном режиме, при токе зарядки до 5 А транзистор практически не нагревается — рассеиваемая тепловая мощность не превышает 0,55 Вт.
В качестве понижающего использован сетевой трансформатор габаритной мощностью 150 Вт с вторичной обмоткой, обеспечивающей постоянное напряжение 16. 17 В на конденсаторе С1 и зарядный ток до 6 А.
Выпрямительный мост собран на диодах Шоттки, VD1 — сдвоенный SBL4045PT, a VD2 и VD3 — одиночные 10TQ045.
Если вторичную обмотку сетевого трансформатора намотать с отводом от середины, число диодов в выпрямителе и тепловыделение от них можно уменьшить вдвое.
Чертёж платы представлен на Рис.7.

Зарядное устройство на полевом транзисторе

Описанный узел управления также можно использовать в осветительных и нагревательных приборах, для изменения частоты вращения коллекторных электродвигателей. При этом питающее напряжение устройств можно варьировать в широких пределах, определяемых максимально допустимыми параметрами для переключательного транзистора и, конечно же, выпрямителя. В частности, используемый в узле транзистор IRFZ46N имеет максимальную рассеиваемую мощность 107 Вт, максимальный ток через канал 53 А, максимальное напряжение сток—исток 55 В. Возможна его замена транзистором IRFZ44N.
Предлагаемое устройство позволяет регулировать мощность от нуля до максимального значения, а регулирующий транзистор не нуждается в эффективном отведении тепла при увеличении тока нагрузки до 5 А.

В результате длительной или неправильной эксплуатации автомобильных аккумуляторов пластины их могут сульфатироваться, что приводит к их деградации и последующему выходу из строя. Известен способ восстановления таких батарей методом заряда их «ассиметричным» током. При этом соотношение зарядного и разрядного тока выбирается 10:1 (оптимальный режим). Этот режим позволяет не только восстанавливать засульфатированные батареи аккумуляторов, но и проводить профилактическую обработку исправных.

Зарядное устройство и восстановление аккумулятора

На Рис.8 приведено простое зарядное устройство, рассчитанное на использование вышеописанного способа. Схема обеспечивает импульсный зарядный ток до 10 А (используется для ускоренного заряда). Для восстановления и тренировки аккумуляторов лучше устанавливать импульсный зарядный ток 5 А. При этом ток разряда будет 0,5 А. Разрядный ток определяется величиной номинала резистора R4.
Схема выполнена так, что заряд аккумулятора производится импульсами тока в течение одной половины периода сетевого напряжения, когда напряжение на выходе схемы превысит напряжение на аккумуляторе. В течение второго полупериода диоды VD1, VD2 закрыты и аккумулятор разряжается через нагрузочное сопротивление R4.
Значение зарядного тока устанавливается регулятором R2 по амперметру. Учитывая, что при зарядке батареи часть тока протекает и через резистор R4 (10%), то показания амперметра РА1 должны соответствовать 1,8 А (для импульсного зарядного тока 5 А), так как амперметр показывает усредненное значение тока за период времени, а заряд производится в течение половины периода.
В схеме предусмотрена защита аккумулятора от неконтролируемого разряда в случае случайного исчезновения сетевого напряжения. В этом случае реле К1 своими контактами разомкнет цепь подключения аккумулятора. Реле К1 применено типа РПУ-0 с рабочим напряжением обмотки 24 В или на меньшее напряжение, но при этом последовательно с обмоткой включается ограничительный резистор.

Для устройства можно использовать трансформатор мощностью не менее 150 Вт с напряжением во вторичной обмотке 22. 25 В.
Измерительный прибор РА1 подойдет со шкалой 0. 5 А (0. 3 А), например М42100. Транзистор VT1 устанавливаются на радиатор площадью не менее 200 кв. см, в качестве которого удобно использовать металлический корпус конструкции зарядного устройства.

Источник

KOMITART — развлекательно-познавательный портал

Разделы сайта

DirectAdvert NEWS

GNEZDO NEWS

Друзья сайта

Статистика

Зарядное пульсирующее устройство для автомобильных аккумуляторов.

Зарядное пульсирующее устройство для автомобильных аккумуляторов.

Импульсное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов Импульсное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов

В наше время наиболее популярными становятся зарядные устройства, которые подают зарядный ток на аккумулятор не постоянно, а импульсами, попеременно то заряжая, то разряжая аккумулятор. Именно такую схему ЗУ мы и хотим предложить вам в этой статье. Ниже показана принципиальная схема устройства:

Схема импульсного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов Схема импульсного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов

Как видите, схема довольно простая, и реализована на доступных не дефицитных элементах. Генератор собран на микросхеме К155ЛА3, который поочередно открывает зарядную и разрядную цепочки, ключами которых служат транзисторы VT1 (заряд), и VT2 (разряд). Резистор R5 ограничивает зарядный ток, R6 служит сопротивлением нагрузки при разряде, ток разряда при указанном номинале резистора составит примерно 1 ампер.

Потенциометром R2 регулируется скважность импульсов, от этой регулировки зависит соотношение времени заряда и разряда аккумулятора. Зеленый светодиод LED2 мигает в такт переключения генератора.

Две микросхемы стабилизаторов 7812 и 7805 служат для снижения питающего напряжения схемы +24 вольта до 5 вольт, от 5 вольт запитана микросхема генератора К155ЛА3.

По поводу узла контроля напряжения: вероятно автор данного устройства собирался заряжать не только 12 вольтовые аккумуляторы, поэтому навесил гирлянду стабилитронов, коммутируемых переключателем. От напряжения стабилизации стабилитрона зависит порог срабатывания триггера, который в свою очередь затормозит генератор. Поэтому если вам не нужны лишние “навороты”, достаточно будет подобрать один стабилитрон на напряжение стабилизации 14,4…14,6 вольта, а переключатель вообще не ставить. При достижении напряжения на аккумуляторной батарее этого порога произойдет отключение. По окончании заряда загорается красный светодиод LED1.

Емкость С4 служит для сглаживания бросков при переключении ключевых транзисторов, поэтому для большей уверенности работы отсечки ее лучше поставить в двое большего номинала, чем указано на схеме, а номинал резистора R7 вдвое уменьшить.

Понижающий трансформатор с выпрямительным мостом и сглаживающей емкостью на схеме не указаны. Трансформатор подойдет любой, на вторичной обмотке которого будет порядка 18…25 вольт, и способный отдать в нагрузку ампер 5…6. Диоды выпрямителя или диодная сборка должна так же выбираться в зависимости от максимального тока, который они смогут выдержать. Сглаживающая емкость порядка 1000…2000 мкф на 50 вольт.

Источник

Импульсная зарядка для Li ion аккумуляторов

Импульсная зарядка для Li-ion аккумуляторов

Импульсная зарядка для Li-ion аккумуляторов

Статья обновлена: 2020-08-27

По схеме 2-этапного режима подзарядки CC/CV, литий-ионные элементы питания заряжаются неизменным током до напряжения 4,2 В, восстанавливая порядка 80% предельной емкости. Далее достигнутое значение поддерживается еще некоторое время до окончательного набора емкости. Ток заряда уменьшается, но до нулевого значения не доходит. Процесс зарядки завершается, когда ток уменьшается примерно до 0,05 от номинальной емкости.

Описанный принцип зарядки имеет немало достоинств: позволяет оперативно набирать емкость, поддерживает необходимые параметры перехода к стадии уменьшения тока и четко задает критерии завершения зарядки. Ограничение напряжения на пределе 4,2 В оберегает аккумуляторы от потери емкости из-за деградации.

Но разумнее отслеживать напряжение на накопителе энергии не во время протекания через него значительного тока заряда, а при холостом ходе (ХХ). В зависимости от значения внутреннего сопротивления и тока, напряжение способно составить 4,3–4,4 В (если не используется PCB-модуль, отключающий источник питания при риске перенапряжения). В результате, зарядник быстрее переходит в стадию стабилизации напряжения, и общая длительность заряда увеличивается.

Зарядка Li-ion импульсным током

Альтернативный и более рациональный метод подзарядки Li-ion элементов питания – импульсами тока с промежуточными паузами. Импульсная зарядка вначале отключает зарядный ток, выдерживает незначительный промежуток времени, измеряет на накопителе энергии напряжение ХХ и, опираясь на полученные данные, принимает решение о последующих действиях. При близости напряжения к 4,15 В выдаваемые импульсы становятся короче, а при достижении этого порога подача импульсов прекращается.

Импульсная зарядка для аккумулятора бесперебойника и других устройств позволяет оставлять накопитель энергии подключенным на продолжительный период времени, чтобы при необходимости он подзаряжался. Зарядные устройства импульсного типа менее распространены, поскольку для их работы необходимо микропроцессорное управление. Оно усложняет схему и повышает стоимость устройства. Но есть упрощенная схема импульсного зарядника – без микропроцессора. Остановимся на ней подробнее.

Схема импульсного зарядного устройства

Реализовать импульсный принцип заряда Li-ion аккумуляторов можно и без использования микропроцессора, по приведенной схеме:

При включении элемент питания начинает заряжаться постоянным током, значение которого определяется напряжением питания и сопротивлением RD. Когда напряжение становится выше 4,15 В, компаратор реагирует на этот факт закрытием транзистора VT1. Затем выдерживается пауза, и напряжение уменьшается до реальной величины. Поскольку напряжение ХХ ниже 4,15 В, оно постепенно уменьшается, и компаратор заново отрывает зарядный ключ.

Далее процесс неоднократно повторяется, причем постепенно импульсы снижаются, а продолжительность пауз увеличивается. Ближе к завершению процесса зарядки продолжительность импульсов минимальна – она составляет доли % от срока выдерживаемых промежуточных пауз, а напряжение достигает величины, выставленной потенциометром R1 (4,15 В).

Особенности создания импульсной зарядки

Можно воспользоваться традиционным трансформатором без средней точки, взять однополупериодный выпрямитель или готовое 5 В зарядное устройство от мобильника. Чтобы защитить его, можно ограничить зарядный ток, подняв значение RD примерно до 0,47 Ом. Подойдет транзистор KTA1273. Силовой полевик желательно применять PHB108NQ03LT, выпаяв его из б/у материнской платы от компьютера.

Оптимальный вариант подстроечника – на 470 Ом. Если значение будет больше, возрастет гистерезис срабатывания микросхемы KIA, и вместо генерирования импульсов она будет выключать зарядку. Чтобы заряжать несколько последовательно объединенных элементов питания, можно аналогично соединять схемы.

Но для каждого конкретного элемента в таком случае должна применяться отдельная схема с источником питания – трансформатором или вторичной обмоткой. Они не должны иметь гальванической связи с остальными источниками, иначе в некоторых элементах возникнет короткое замыкание.

Схему допустимо упростить, убрав второстепенные цепи и используя вместо полевика простой биполярный транзистор.

Учитывая, что больше всего греется в импульсной зарядке конденсатор, лучше не превышать значение питания 6 В. Резистором R1 при сильно разряженном элементе питания следует ограничить ток на значении около 800 мА. При выборе резистора важно не превзойти предельную мощность силового транзистора и возможности источника питания.

Читайте в нашем предыдущем материале о первой зарядке Li-Ion аккумулятора.

Источник



Импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

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.

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.

Преимущества и недостатки

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.

Читайте также:  Фирмы зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов

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.

Источник

Зарядное устройство из импульсного блока питания

Многие радиолюбители пытаются переделывать старые компьютерные блоки питания собранные на микросхемах TL494 и KA7500 в зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов. К сожалению старые запасы блоков питания подходят к концу. С каждым днем все труднее, а порой совсем невозможно найти подходящий для переделки компьютерный блок питания. Зато универсальных импульсных блоков питания предназначенных для питания светодиодных лент, видеокамер и прочих низковольтных девайсов, огромное количество находится на полках растущих, как грибы магазинов «Электротовары».

И вот мне в голову пришла хорошая идея, переделать импульсный блок питания в зарядное устройство. В качестве подопытного я выбрал китайский, с выходным напряжением 12В 10А мощностью 120 ватт блок питания с маркировкой «S-120-12», приобретенный мною за 13$ в известном интернет магазине китайских товаров, не буду его рекламировать, о нем и так, уже все знают.

Все импульсные блоки такого формата рассчитаны на питание от сети 110/220В, с завода оснащены защитой от короткого замыкания и перегрузки по току, во всех блоках питания на передней панели имеется маленький подстроечный резистор, позволяющий регулировать напряжение в диапазоне 12±1В.

Конечно для полноценной зарядки аккумулятора такого напряжения не достаточно. Поэтому надо расширить диапазон регулировки напряжения в более широких пределах, ну например, от 9 до 20В. Как, это сделать сейчас я вам расскажу…
И, так для переделки в зарядное устройство подойдет любой 12В 10А импульсный блок питания с установленным с завода подстроечным резистором на плате.

Переделка заключается в замене двух резисторов обозначенных на картинке Р1 и R1. Подстроечный резистор Р1 с сопротивлением 1K надо заменить на переменный резистор 5K. Далее надо найти и заменить постоянный резистор R1 сопротивлением 5K на резистор с сопротивлением 2.7K или поставить подстроечный резистор на 5К. Тем самым изменится диапазон регулировки напряжения от 9 до 20В. Если при выкручивании ручки переменного резистора Р1 в крайнее положение напряжение будет более или менее 20В, тогда надо подобрать сопротивление постоянного резистора R1. Минимально допустимое напряжение 7В, максимальное напряжение которое можно выжать из блока питания 23В, далее блок уходит в защиту.

После переделки должно получиться примерно так.

Не спешите выжимать из БП максималку… Поскольку напряжение на выходе из блока питания можно регулировать от 9 до 20В, во избежание большого взрыва надо заменить выходные конденсаторы 1000 мкф 16В на более мощные 1000 мкф 25В. В моем блоке их оказалось пять штук. Новые конденсаторы оказались такого же размера и поэтому идеально стали на свои места. Чтобы контролировать процесс зарядки аккумулятора я установил китайский универсальный вольтметр амперметр, приобретенный за 3$ во всем известном китайском интернет магазине, не буду его рекламировать. Провода я решил проложить аккуратно припаяв к плате снизу и вывел на верх через имеющиеся под импульсным трансформатором технологические отверстия. Получилось довольно компактно и ничего не торчит.

На этой картинке изображена схема подключения китайского вольтметра амперметра к выходу блока питания. Возможно кому то она пригодиться.

Собранное устройство будет выглядеть примерно так. На верхней крышке блока питания, чуть выше импульсного трансформатора приклеил термопистолетом китайский вольтметр амперметр. На передней стенке я установил два разъема «Banana», к ним легко подключать провода. На правой стенке установлен выключатель питания и переменный резистор Р1.

Как заряжать аккумулятор?
Включаем зарядное устройство в сеть и нажимаем выключатель расположенный на боковой стенке устройства. Как только китайский вольтметр амперметр заработает, поворачиваем пластиковую ручку переменного резистора влево до упора на приборе будет 9В. Далее подключаем аккумулятор к выходу зарядного устройства и плавно поднимаем напряжение для полностью разряженного аккумулятора не более 13.5В, а для наполовину разряженного не более 14.5В. Внимательно смотрите за показаниями амперметра, начальный ток заряда должен быть не более 10% от емкости аккумулятора. То есть, для АКБ емкостью 60А/ч начальный ток заряда будет составлять не более 6А. Далее по мере заряда сопротивление аккумулятора понемногу снизится и сила тока упадет, как только это произойдет доведите напряжение до 14.5В. Постепенно по окончанию процесса зарядки аккумулятора сила тока снизится до 0.1А, а плотность электролита в каждой банке поднимется до 1.27 г/см³. Запрещается заряжать аккумулятор напряжением более 14.5В потому, что напряжение в бортовой сети автомобиля находится в пределах 13.5 — 14.5 вольт.

Читайте также:  Сменный зарядный бокс для Samsung Galaxy Buds SM R170 чехол зарядного устройства R175

Вообщем процесс заряда аккумулятора, как у старой доброй советской трансформаторной зарядки, сила тока увеличивается за счет повышения напряжения. Друзья, не парьтесь с защитой по току, в этом зарядном устройстве и так, все отлично работает.

Как работает защита от короткого замыкания?
Если случайно или специально закоротить выход блока питания, ничего страшного не произойдет, мгновенно сработает защита от короткого замыкания, блок питания выключится и будет находиться в таком состоянии до устранения причины короткого замыкания. После устранения КЗ блок снова перейдет в рабочее состояние. Также имеется защита от перегрузки по току, порог срабатывания не более 10А. Спалить сей девайс практически не возможно, при подключении нагрузки более 10А блок снова уйдет в защиту. Чтобы наглядно показать вам мощь устройства я подключил к блоку питания галогеновую лампу на 55 Ватт и выставил напряжение 14.5В. Амперметр показал 6А и это еще не предел…

Стоимость всех компонентов для изготовления зарядного устройства.

  • Блок питания 13$ или 800 руб.
  • Китайский вольметр амперметр 3$ или 180 руб.
  • Конденсаторы 1000 мкф 25В по 15 руб. в количестве 5шт. 75 руб.
  • Крокодилы 2 шт. 60 руб.
  • Переменный резистор 50 руб.
  • Разъемы «Banana» 2 шт. 30 руб. можно было не ставить
  • Провода соединительные выдрал из компьютерного БП бесплатно
  • Комплект прямых рук для сборки (использовал свои) тоже бесплатно

Итого: 1195 рублей.

И, так всего за 1195 деревянных рублей возможно собрать компактное и довольно мощное бюджетное зарядное устройство. Напряжение питания 110/220В, выходное напряжение от 9 до 20 вольт, сила тока 10А и мощность 120 ватт. Да, еще большой плюс, встроенная защита от короткого замыкания и защита по току до 10А.

Какое зарядное устройство можно купить в магазине за 1195 рублей?
Если честно я сомневаюсь, что за эти деньги можно купить, что то адекватно работающее, хоть как то заряжающее аккумуляторную батарею. Был у меня случай, лет 10 назад купил я в автомагазине зарядное устройство «Striver PW 265» за 1500 рублей с защитой по току, от перегрева, от КЗ, 200 ватт 6А. Ну, купил да и ладно. Решил зарядить аккумулятор, накинул клеймы, включил в розетку, вроде бы все по инструкции. День заряжаю, два заряжаю… На третий день не выдержал, измерил выходное напряжение ровно 12В. Господа производители, почему оно не заряжает? Отнес в магазин, поменяли. Прямо в магазине на новом заряднике измерил напряжение снова 12В. Короче было у продавца семь зарядных устройств и все одинаковые, больше 12В не выдают. Вернули деньги. И это не первый случай. На днях друг принес новенькое зарядное устройство, которое не заряжает.

Источник

Выбор импульсных зарядных устройств для аккумулятора автомобиля

Импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора с полупроводниковым преобразователем напряжения отличается низким энергопотреблением. Изделие поддерживает автоматическое восстановление емкости источника питания. Часть моделей оснащается герметизированными пластиковыми корпусами, допускающими эксплуатацию устройств в помещениях с повышенной влажностью.

импульсное зарядное устройство для автомобиля

Назначение зарядного устройства

Оборудование предназначено для восполнения емкости аккумуляторов, используемых в автомобилях для запуска силовой установки и поддержки работы электрических и электронных приборов во время стоянки. Долговечность свинцово-кислотного источника питания зависит от периодичности и корректности зарядки. При длительных простоях автомобиля возможен глубокий разряд батареи, негативно влияющий на емкость и ресурс аккумулятора.

Дополнительным фактором, снижающим срок службы АКБ, является низкая температура окружающей среды. Остывший электролит не обеспечивает протекания электрохимических реакций, поэтому при коротких поездках зимой происходит разряд аккумулятора. Использование внешнего зарядного блока исправляет ситуацию, но при ошибочном выборе параметров тока происходит снижение эффективности работы источника питания на 25-30%.

Устройство импульсного ЗУ

В конструкции импульсного оборудования установлен выпрямительный блок, формирующий постоянное напряжение на входе. Затем в цепи смонтирован высокочастотный генератор, работающий совместно с импульсным трансформатором. Устройства поддерживают постоянное напряжение в выходной цепи с заданными параметрами. В конструкции установлена микросхема, регулирующая параметры тока в зависимости от положения рукояток корректора.

Виды и типы

Типы зарядного оборудования для автомобильных источников питания:

  1. Зарядные и зарядно-предпусковые блоки, подающие в цепь питания ток силой до 12-15 А. Оборудование восполняет емкость аккумуляторов, установленных в автомобилях. Предусмотрено параллельное использование источника постоянного тока (например, для освещения салона или работы акустической системы).
  2. Зарядно-пусковое оборудование с блоком, накапливающим электрический разряд. Изделие запускает бензиновый или дизельный двигатель, допустимый ток в цепи составляет 350-400 А. Емкости накопителя хватает на 3-4 прокрутки коленчатого вала силовой установки.

Оборудование классифицируется по конструктивным особенностям:

  1. Стандартные трансформаторные блоки, преобразующие переменный ток при помощи трансформатора. В цепи установлен выпрямитель полупроводникового типа, к выходу подключаются клеммы аккумулятора.
  2. Импульсное (инверторное) оборудование, укомплектованное выпрямительным мостом на входе. Изделия имеют меньшие размеры и массу.

Характеристики и преимущества

Основные технические характеристики оборудования инверторного типа:

  • напряжение в цепи питания – от 185 до 230 В (переменный ток);
  • напряжение в цепи зарядки – от 6 до 24 В (постоянный ток);
  • допустимый ток в выходной цепи – до 20 А;
  • емкость заряжаемого аккумулятора – от 5 до 200 А*ч;
  • масса – от 0,2 до 2 кг;
  • мощность оборудования – от 100 до 800 Вт.

Отказ от громоздких трансформаторов, требующих интенсивного охлаждения, позволил снизить вес оборудования. Уменьшение количества цветных металлов в конструкции способствовало уменьшению стоимости.

Особенности

Вид

Импульсные блоки имеют следующие особенности:

  1. В конструкции оборудования предусмотрена выдвижная или откидная рукоятка для переноски.
  2. На фронтальной панели располагаются контрольные приборы и индикаторы, позволяющие контролировать процесс восполнения емкости.
  3. Оборудование поддерживает выбор рабочих режимов и типов источников питания (стандартный, кальциевый или с загущенным электролитом).
  4. Коммутационные провода оснащаются штатными зажимами. Предусмотрена защитная изоляция красного и черного цвета (для визуального определения полярности).
  5. В конструкции предусмотрена защита от ошибочного подключения, перегрузки или короткого замыкания.

Специальный режим

Импульсный зарядный блок для автомобильных АКБ поддерживает специальный режим ускоренного восполнения емкости. Тумблер обозначается надписью Boost, после активации происходит интенсивная зарядка батареи. Функция включается на 5-10 минут, после чего производится попытка пуска мотора.

Затем источник питания заряжается от генератора автомобиля или подсоединяется к внешнему блоку для восполнения емкости.

Использовать форсированный режим для восстановления полной емкости аккумулятора запрещено из-за ускоренной деградации АКБ.

Преимущества и недостатки

Преимущества импульсного зарядного устройства для автомобиля:

  1. Малые габариты и вес оборудования позволяют хранить изделие в багажнике автомобиля или в специальных нишах в салоне.
  2. Оборудование работает в автоматическом режиме, владельцу не требуется корректировать параметры. Зарядник анализирует напряжение на клеммах батареи, обеспечивая регулировку силы тока. За счет постоянной корректировки параметров обеспечивается увеличение срока эксплуатации аккумулятора.
  3. В конструкции блока предусмотрена защита от короткого замыкания или ошибочного подсоединения к клеммам аккумулятора. Часть устройств оснащается температурными сенсорами, разрывающими цепь питания при перегреве.
  4. Микропроцессорный блок предупреждает владельца о допущенных ошибках при настройке. Информация выводится на дисплей или отображается контрольными диодами, подача тока к клеммам батареи блокируется до исправления ошибок.
  5. Пониженное потребление электроэнергии (по сравнению с традиционными трансформаторными блоками).
Читайте также:  Обзоры портативных зарядных устройств

Импульсное зарядное оборудование имеет ряд недостатков, связанных с электронными цепями. Большое число контрольных датчиков усложняет конструкцию изделия, при поломке компонентов ремонт нецелесообразен. Стоимость восстановления зарядного блока импульсного типа сопоставима с ценой нового устройства.

Еще одной отрицательной чертой импульсных приборов является возникновение радиочастотных помех, в конструкции устройств применяются специальные экраны, не пропускающие радиопомехи в эфир.

К недостаткам относится и чувствительность импульсного блока к перегрузке. Если внешняя нагрузка обладает пониженным сопротивлением (рассчитана на увеличенный зарядный ток), то силовые элементы блока работают с перегрузкой. Устройство пытается поддерживать заданное напряжение, полупроводниковые элементы постепенно перегреваются и выходят из строя.

Как правильно заряжать

Алгоритм корректной зарядки автомобильного источника тока состоит из следующих этапов:

  1. Отключить проводку автомобиля от штырей аккумулятора, отвернуть крепежную планку, а затем снять источник питания с площадки.
  2. Установить аккумулятор в проветриваемом помещении, подсоединить разъемы зарядного устройства к контактным штырям с соблюдением полярности.
  3. Включить штепсельную вилку в цепь переменного тока, выбрать тип или вольтаж батареи и требуемый режим работы зарядного приспособления. Рекомендуется периодически контролировать процедуру восполнения емкости.
  4. После завершения процедуры оборудование отключается от сети и аккумулятора, который затем размещается в моторном отсеке автомобиля. Для повышения надежности работы рекомендуется покрыть контактные штыри защитным составом (наносится после установки клемм).

Вариант

Особенности самостоятельного изготовления импульсного ЗУ

Для изготовления оборудования своими руками потребуется трансформатор, имеющий на выходе рабочее напряжение в пределах 14 В. Для поддержания необходимого значения требуется введение дополнительных витков обмотки или удаление части провода.

На входе ставится импульсный диодный мост, рассчитанный на обратное напряжение 400-600 В. Для обеспечения работоспособности мост рассчитывается на силу тока 2-3 А.

Элементы устанавливаются на теплоотводящей пластине, допускается применение вентилятора.

Частотный преобразователь строится на основе тиристоров, предусматривается установка ключей, рассчитанных на ток до 20 А. Для защитного контура по силе тока используются шунтирующие сопротивления (путем изменения номинала корректируются рабочие характеристики зарядного блока). В конструкции предусматривается защита от ошибочного подсоединения или короткого замыкания, используются светодиодные индикаторы состояния.

Блок индикации строится на основе сигнального узла от электрического инструмента. Красная лампа активируется при появлении напряжения в выходной цепи, зеленый индикатор плавно гаснет при достижении требуемого напряжения на штырях аккумулятора. В схеме предусматривается сетевой фильтр, собранный из катушки и двух конденсаторов пленочного типа. Компоненты блока соединяются пайкой, а затем располагаются в корпусе.

Сборка самодельного оборудования требует знаний микроэлектроники и наличия паяльного оборудования, метод подходит не для всех автовладельцев.

Распространенные схемы ЗУ

При изготовлении зарядного устройства можно реализовать 3 схемы работы:

  1. Мостовой блок, лишенный понижающего трансформатора. Конструкция не применяется для зарядки аккумуляторов из-за повышенного напряжения в цепи.
  2. Оборудование с нулевым выводом трансформаторного блока. Схема обеспечивает на выходе мощность до 500 VA, используется при изготовлении зарядного оборудования для автомобильных источников питания.
  3. Мостовое подсоединение трансформатора применяется для блоков бесперебойного питания с повышенной мощностью (до 50-60 kVA).

Критерии отбора ЗУ для автоаккумулятора

Основные критерии и рекомендации по выбору импульсного зарядного блока:

  1. Перед покупкой необходимо определить технические параметры зарядного блока (рабочее напряжение, допустимая емкость заряжаемого аккумулятора). При использовании малосурьмянистых источников тока рекомендуется покупка оборудования с режимом десульфатации.
  2. Наличие электронных или стрелочных контрольных приборов позволяет визуально определять параметры зарядного тока. Если владелец не намерен контролировать работу оборудования, то рекомендуется купить зарядный блок со светодиодной индикацией.
  3. Проанализировать отзывы владельцев с целью выбора качественного оборудования. Изделие приобретается в специализированном магазине, предоставляющем гарантийное обслуживание. После покупки рекомендуется проверить устройство, произведя зарядку аккумулятора. Если обнаруживаются проблемы, то оборудование меняется по гарантии.

Самые популярные модели

Хелви

Наиболее распространенные модели импульсных зарядных устройств:

  1. Helvi Discovery 60. Предназначено для восстановления емкости батарей напряжением 6 и 12 В (емкость до 120 А*ч). Примененный микропроцессорный контроллер допускает подзарядку аккумуляторов, установленных на автомобиле.
    Блок поддерживает режим десульфатации, максимальное энергопотребление составляет 70 Вт.
    Существует модернизированный зарядник Discovery 60, позволяющий подключать источники постоянного тока емкостью до 150 А*ч (поддержка аккумуляторов напряжением 6 В не предусмотрена).
  2. На второй позиции рейтинга находится Fubag Micro 80/12, предназначенный для обслуживания аккумуляторов автомобилей и мотоциклов, переключение рабочего напряжения выполняется кнопкой, на фронтальной части корпуса расположены контрольные светодиоды.
    Допускается коммутация аккумуляторов с жидким или гелеобразным электролитом емкостью от 3 до 80 А*ч. Оборудование укомплектовано двухступенчатым регулятором силы тока, для упрощения эксплуатации использована интеллектуальная программа зарядки аккумуляторов.
  3. Hyundai HY 800. Оснащен малогабаритным дисплеем на верхней части корпуса, поддерживается подключение автомобильных свинцовых аккумуляторов емкостью до 160 А. Для восполнения емкости мотоциклетных источников питания используется блок HY 400, укомплектованный переключателем напряжения.
    В конструкции предусмотрен тестовый прибор, текущее напряжение аккумулятора отображается на дисплее. Контроллер осуществляет интеллектуальный подбор параметров зарядного тока, поддерживается режим десульфатирования.
  4. Автоэлектрика Т-1001АР. Оснащен металлическим плоским корпусом толщиной 38 мм. Устройство относится к категории профессионального оборудования, в конструкции предусмотрена информационная панель с контрольными лампами, поддерживаются аккумуляторы емкостью до 110 А*ч (напряжение 12 В). Устройство имеет нижний порог зарядного тока 0,1 А, максимальная сила тока при коммутации аккумулятора составляет 9 А.
  5. Daewoo DW800. Рассчитан на аккумуляторы емкостью до 200 А*ч. Оборудование поддерживает режим тестирования источников питания, что обеспечивает хорошее качество зарядки. Контроллер поддерживает 4 рабочих режима – автоматический, плавный, ускоренный и зимний.
    Информация о состоянии аккумулятора и способе восполнения емкости отображается на жидкокристаллическом дисплее. Корпус изготовлен из ударопрочного пластика, обеспечивается класс защиты от влаги и пыли IP65.

Импульсное оборудование рекомендуется приобретать автомобилистам, редко использующим свое транспортное средство. Подключение импульсного зарядного блока, отрегулированного на малый ток, позволяет зарядить аккумулятор в щадящем режиме. Вспомогательный режим десульфатации обеспечивает восстановление емкости батареи после глубоких разрядов.

Источник

Импульсная зарядка для li ion аккумуляторов

Зарядка аккумуляторов пульсирующим током

Лампа накаливания 500 Вт 250 В, через диод даёт ток 1А однополупериодный зарядный, а конденсатор 2 мкФ разрядный 100 мА ассиметричный ток для регенерации и очищения активных пластин аккумулятора от солей и окислов. Но это для лечения, а для профилактики ёмкость 1 мкФ.с током разряда 50 мА.

Регенерация ёмкости аккумуляторов производится по схеме индивидуально 8 часов напряжением 2.5 вольта. Конденсатор 10 мкФ, так как напряжение 2.5 В.

Более простой и надёжный способ это однополупериодная схема, в которой параллельно выпрямительному диоду впаивается конденсатор, который и обеспечит во время зарядки обратный разрядный ток кавитации анионов и катионов в электролите. Конденсатор при отключении зарядного устройства не пропустит постоянный ток и не разрядит аккумулятор.

Ток кавитации регенерации пластин 5-10% от зарядного 90-95%

Ток зарядки 50 мА напряжение 220В конденсатор 0.01-0.05 мкФ ёмкость аккумулятора 500 мАч лампа накаливания 30 Вт.

100 мА конденсатор 0.05-0.1 мкФ 1000 мАч лампа накаливания 60 Вт.

200 мА конденсатор 0.1-0.2 мкФ 2000 мАч лампа накаливания 100 Вт.

1000 мА конденсатор 0.5-1 мкФ. 10 Ач лампа накаливания 500 Вт.

Подключал 1 КВт обогреватель ток 2 А зарядки через диод, конденсатор 2 мкФ аккумулятор 20 Ач

Обогреватель 2 КВт ток 4 А зарядки через диод, конденсатор 4 мкФ аккумулятор 40 Ач Отопление и зарядка в одном устройстве !

В трансформаторных схемах значение ёмкости разряда выше, из за низкого напряжения питания заряда аккумуляторов.

Если напряжение 2.5 В конденсатор 10 мкФ, 25 В конденсатор 1 мкФ, 250 В конденсатор 0.1 мкФ при токе зарядки 100 мА.

В процессе разряда аккумулятора образуются соли металла в электролите, которые образуют плёнку на поверхности активных пластин. Называется этот процесс в кислотных сульфатация, а в щелочных карбонация. Эта плёнка мешает процессу регенерации металла в аккумуляторе при зарядке, что приводит к неравномерной поверхности регенерации пластин. Чтобы разрушить эту окись надо заряжать аккумулятор ассиметричным переменным током. Для этого параллельно диоду впаивают конденсатор для малого полупериода разряда. Качественная зарядка требует электрической кавитации окислов активных пластин аккумулятора в электролите, иначе регенерация металла будет рыхлой, как если бы накладывать слой никеля или хрома на ржавую поверхность методом гальваники.

Эффект регенерации кислотных аккумуляторов чередующимися импульсами тока обусловлен возникающей микрокавитацией и совпадением частоты импульсов тока с собственной частотой частиц сульфата свинца. Это ведет к тому, что кристаллы сульфата свинца дробятся и выбиваются с растворением в электролит, в результате чего электрод от них полностью очищается и емкость аккумуляторной батареи восстанавливается практически до номинального значения.

В щелочных АКБ при совпадении импульсов с частотой колебания молекул кристаллической решетки происходит дробление зерна электрода и насыщение его свободными электронами. Вследствие этого оказалось возможным преодоление так называемого эффекта «камня памяти» аккумулятора. В итоге значительно возрастает электродвижущая сила и, как следствие, емкость АКБ.

Импульсный переменный ток разрушит плёнку окислов на активных пластинах аккумулятора при заряде и их регенерации кристаллической решётки металла. Плёнка окислов солей металла является сопротивлением и ёмкостью на пути движения постоянного тока, а переменному току преодолеть ёмкость не является проблемой, ибо ёмкость для переменного тока наименьшее сопротивление и зависит на прямую от частоты смены полярности.

Я предлогаю профилактику вместо лечения аккумулятора. Внедрить в зарядку параллельно диоду выпрямительному, ёмкость для токов кавитации окислов на активных пластинах аккумулятора. Качественная зарядка требует электрической кавитации окислов активных пластин аккумулятора в электролите, иначе регенерация металла будет рыхлой, как если бы накладывать слой никеля или хрома на ржавую поверхность методом гальваники.

Электролиз — электрохимический процесс (электролиз металлов), протекающий между анодом и катодом (деталью) в электролите (водном растворе соли, кислоты или щелочи) и сопровождающийся выделением на катоде металла (рис.1, 2).

Рис.1. Принципиальная схема процесса электролитического наращивания.

Рис. 2. Схема электрохимического осаждения металла:

1—ванна; 2 — Анодная штанга; 3 — Крюк (подвеска) для завешивания анода;

4 — катодная штанга; .5 —крюк подвеска для завешивания детали (катода);

6 — ионы металла (катионы); 7 — покрытие; 8 — Анод; 9 —- деталь (катод).

При прохождении постоянного тока через электролит на аноде 3 происходит растворение металла (переход его в электролит) и выделение кислорода, а на катоде 9 (деталь) — отложение металла и выделение водорода.

Электролитическое осаждение металлов на нестационарных режимах — реверсивном и асимметричном токе.

Процесс осаждения металла На реверсивном токе протекает по графику (рис. 20).

Рис. 20. График получения реверсивного тока.

В Начальный период Деталь является катодом, и, следовательно, происходит обычное осаждение металла — катодный период, который длится tк при силе тока iк; затем изменяется полярность, Деталь становится анодом — анодный период, который длится ta при силе тока iа. В этот период происходит частичное растворение зародившихся зерен; таким образом, блокируется их рост, структура измельчается, поверхность покры-тия становится гладкой. Это позволяет применять высокие плотности тока: при хромировании 120. 150 А/дм2; при железнении— 80. 100 А/дм2, что в 2. 3 раза повышает производительность наращивания.

Применение Асимметричного тока позволяет еще больше повысить производительность процесса осаждения металла.

Асимметричный ток получают наложением переменного тока про-мышленной частоты (50 Гц) на постоянный однополупериодновы-прямленный ток. Качественные покрытия получают при очень высокой плотности тока—160. 200 А/дм2.

Постоянный ток через диодный мост убил аккумуляторы шуруповёрта и я удачно пошёл на эксперимент и переделал зарядное в декарбонатор регенератор аккумуляторов.

Схема электрическая зарядного устройства BAUTEC B18-1H

Почему так не делают зарядные устройства? Ответ прост : Покупайте аккумуляторы! Чистый постоянный ток на диодном мосту сделает рыхлой структуру активных пластин металла в перемешку с солями на пластинах при электролизе заряда. У меня всё получилось восстановить ёмкость аккумуляторов, а мажорам и консервам советую купить новый для развития бизнеса !

Соль на поверхности активных пластин аккумулятора образует диэлектрик, как у конденсатора и напоминает работу кварцевого резонатора.

Разрушается этот налёт из соли переменным током и размалывается в электролите.

Резонатор — (от лат. resono — звучу в ответ, откликаюсь) — это система, которая способна совершать колебания с максимальной амплитудой, то есть резонировать, при воздействии внешней силы определенной частоты и формы. Получается, кварцевый резонатор в электронике, а в народе просто «кварц», — это радиоэлемент, который способен резонировать, если на него подать переменный ток определенной частоты и формы.

Для начала стоит назвать основные типы аккумуляторов 18650, которые различаются по материалу катода. От этого во многом зависят такие свойства аккумуляторов, как ёмкость и максимально допустимый ток разряда.

  • LiCoO2 (литий─кобальтовые). Эти аккумуляторы самые распространённые и имеют самые большие значения ёмкости среди моделей, выполненных по технологии Li─Ion;
  • LiMnO2 или LiMn2O4 или LiNiMnCoO2 (группа литий─марганцевых). По своей ёмкости они проигрывают первой группе, но зато имеют высокий разрядный ток (5─7*С);
  • LiFePO4 (литий─феррофосфатные). Эти аккумуляторные элементы превосходят предыдущие по большинству параметров, но уступают по ёмкости и напряжению. Они имеют срок службы до 1 тысячи циклов заряд-разряд и набирают заряд меньше чем за 1 час.

Теперь в целом про аккумуляторы 18650. Это цилиндрические элементы по своей форме напоминающие батарейки форм-фактора АА («пальчиковые») и ААА («мизинчиковые»). Но по размерам 18650 превышают их. Длина составляет 66,5, диаметр ─ 18 миллиметров. Для сравнения, у пальчиковых эти величины равны 50 и 14 мм. Выходное напряжение аккумулятора 18650 составляет 3,78 вольта. Ёмкость наиболее распространённых аккумуляторов лежит в пределах 2000─3200 мАч. Реже встречаются банки ёмкостью 1000, 1100, 1500 мАч.

Согласно требованиям безопасности, напряжение литий─ионных аккумуляторов 18650 должно в процессе эксплуатации находиться в интервале 2,5─4,2 вольта. Чтобы обеспечить это требование, на некоторые аккумуляторы 18650 устанавливается защита. Он представляет собой небольшую печатную плату.

Эта плата припаивается к выводам элемента с помощью стальной или алюминиевой ленты. Как правило, крупными производителями в серийном производстве такие защищённые элементы не выпускаются. Они выпускают незащищенные элементы, которые используются в устройствах с контроллерами заряда-разряда. В качестве примера можно привести аккумуляторную батарею ноутбука или шуруповёрта.

Защищённые аккумуляторы 18650 используются во всех устройствах, не имеющих контроллера заряда-разряда для литий─ионных элементов. Самый распространённый пример использования таких элементов – светодиодные фонари. Чтобы литиевые элементы в фонаре не высаживались в ноль, на них ставится защита.

Время, которое данный аккумулятор способен отработать, зависит от такого понятия, как «миллиамперы в час» (mAh). Для больших аккумуляторов, например автомобильных, применяется термин «амперы в час». Для аккумулятора 18650 mAh это производная величина. Один ампер равен 1000 миллиампер. Миллиампер в час – это ток, который может дать аккумулятор в течение условного часа использования. Другими словами, если разделить эту величину на определенное количество часов, можно узнать время работы элемента питания. Например, аккумулятор имеет емкость 3000 mAh. Это значит, что на два часа работы он будет выдавать 1500 миллиампер. На четыре – 750. Аккумулятор из приведенного примера разрядится полностью после 10 часов работы, когда его емкость достигнет 300 миллиампер (граница глубокого разряда).

Виды аккумуляторов 18650 Li-ion:

  • литий-железо-фосфатные (LFP);
  • литий-марганцевые (IMR);
  • литий-кобальтовые (ICR);
  • литий-полимерные (LiPo).

Все виды, кроме последнего, имеют цилиндрическую форму и могут быть выполнены в формате 18650. Литий-полимерные аккумуляторы отличаются тем, что у них нет конкретной формы. Связано это с тем, что они имеют твердый электролит (полимер). Именно за счет такого необычного свойства электролита данные аккумуляторы часто используются в планшетах и сотовых телефонах.

К плюсам элементов 18650 относится всё то же самое, что присуще другим литий─ионным аккумуляторам:

  • Большая энергоёмкость;
  • Небольшой саморазряд;
  • Нет «эффекта памяти»;
  • Небольшие габариты и вес.

Источник



Импульсная зарядка для li-ion аккумуляторов

Всем нам уже все уши прожужжали, что литий-ионные аккумуляторы правильнее всего заряжать постоянным током до напряжения 4.2 В. По достижении данного значения считается, что аккумулятор набрал где-то 70-80% своей максимальной емкости. К слову сказать, этот момент наступает достаточно быстро и чем больше был ток заряда, тем быстрее.

Теперь остается зафиксировать на аккумуляторе это напряжение и подержать его так еще какое-то время. За это время аккумулятор должен набрать еще процентов 20 емкости. Ток заряда при этом будет неуклонно снижаться но, что немаловажно, до нуля так никогда и не дойдет. Окончанием заряда можно считать снижение тока до

0.05 от номинальной емкости (той, которая указана на этикетке).

Описанная логика по своей сути очень правильная и в первом приближении не имеет недостатков: быстрый набор основной емкости, четко заданные критерии перехода к фазе снижения тока и момента окончания зарядки. Но так ли это?

На самом деле, для описанной выше логике работы зарядных устройств порог в 4.2 вольта выбран далеко не случайно. Дело в том, что длительное прикладывание повышенного напряжение к li-ion аккумуляторам ведет к деградации их электродов и электродных масс (электролита) и, как следствие, потери емкости. А так как фаза заряда с фиксированным напряжением и падающим током обычно довольно длительная, то желательно ограничить напряжение сверху на уровне 4.2 (или 4.24В). Что и делается на практике.

Однако, более правильным было бы контролировать напряжение на аккумуляторе не тогда, когда через него протекает большой зарядный ток, а во время холостого хода. Дело в том, что в зависимости от величины внутреннего сопротивления батареи и тока, напряжение на аккумуляторе может запросто достигать 4.3 и даже 4.4 Вольта (если, конечно, нет PCB-модуля, который отрубит акб из-за перенапряжения). Таким образом, зарядное устройство перейдет в режим стабилизации напряжения немного раньше, чем хотелось бы, увеличивая тем самым общее время заряда.

Читайте также:  ЗУ для телефона от прикуривателя на MC34063

Заряд импульсами тока с паузами между ними

Умная зарядка дейстовала бы следующим образом: сначала отключила бы зарядный ток, выждала бы небольшую паузу, измерила бы напряжение холостого хода на аккумуляторе и на основании этого приняла бы решение о своих дальнейших действиях. Чем ближе напряжение приблизилось к 4.15В (это напряжение полностью заряженного аккумулятора), тем более короткий импульс зарядного тока выдает зарядка. Как только напряжение достигнет заданного порога (4.15 вольта), импульсы тока совсем прекратятся.

Заряд литий-ионного аккумулятора импульсным током

Вот как это выглядит на графике:

В таком зарядном устройстве можно оставлять аккумулятор на сколь угодно длительное время, и он будет подзаряжаться по мере необходимости.

Мы только что описали еще один (более правильный) способ зарядки литиевых аккумуляторов — импульсный. Но такие зарядки менее распространены, так как для реализации этого алгоритма требуется микропроцессорное управление, что усложняет и удорожает схему.

Схема зарядника

Импульсная зарядка для li-ion

Но не надо грустить! Оказывается, существует схема импульсного зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов БЕЗ МИКРОПРОЦЕССОРА. Вот она:

Как это ни удивительно эта несложная схема в полной мере реализует весь описанный выше алгоритм заряда при полном отсутствии «мозгов». Схема работает следующим образом.

С момент включения схема начинает заряжать аккумулятор постоянным током. Величина тока зависит от напряжения питания и сопротивления резистора RD.

В момент, когда напряжение на элементе при наличие зарядного тока начинает превышать 4,15 Вольта, компаратор (KA393 или KIA70XX) видит это и закрывает транзистор VT1. Далее следует пауза, за время которой напряжение на элементе снижается до своего истинного значения. Т.к. напряжение холостого хода на аккумуляторе ещё не достигло величины 4,15 В, оно вскоре упадет ниже этого значения. Компаратор, увидив это, вновь откроет зарядный ключ.

Процесс будет повторяться снова и снова, с той лишь разницей, что по мере зарядки аккумулятора импульсы зарядного тока будут всё время сокращаться, а длительность паузы между импульсами, наоборот, увеличиваться. То есть будет увеличиваться скважность импульсов.

Ближе к концу зарядки длительность импульса зарядного тока составляет доли процента от длительности паузы между ними, а напряжение на элементе будет практически равно 4,15 Вольта (конкретное значение выставляется потенциометром R1 при настройке схемы).

Теперь о деталях. Разумеется, можно использовать обычный трансформатор без средней точки. Прекрасно можно обойтись и однополупериодным выпрямителем. А еще проще взять в качестве питания какой-нибудь уже готовый 5-вольтовый зарядник от сотового телефона. Чтобы его не спалить возможно придется еще сильнее ограничить ток заряда, увеличив RD, например, до 0.47 Ом.

Транзисторы что-то типа KTA1273. Силовой полевик указан на схеме, но еще лучше взять PHB108NQ03LT (выпаять из старой материнской платы от компа).

Подстроечник 470 Ом. И не самых маленьких размеров, т.к. он все-таки должен рассеивать какую-то мощность. Брать более 470 ом не советую, т.к. это увеличивает гистерезис срабатывания микросхемы KIA (микросхема может просто вырубить зарядку вместо того, чтобы генерировать импульсы, как задумано).

Схемы можно объединять в последовательные цепочки. Это позволяет заряжать батареи из последовательно соединенных аккумуляторов.

Простейшие зарядники для лития (импульсным током)

Схему можно значительно упростить, выкинув необязательные цепи, а также заменив полевик на обычный биполярный транзистор. Вот, например, парочка вполне рабочих вариантов:

Транзистор можно заменить на наш дубовый КТ837. Питания лучше не делать больше 6 вольт, т.к. чем оно выше, тем сильнее все будет греться. Резистором R1 при сильно разряженном аккумуляторе нужно ограничить ток на уровне 700-800 мА, этого будет вполне достаточно для одного элемента li-ion. При подборе резистора главное не превысить максимальную мощность силового транзистора и способности источника питания.

Зарядка для 18650 на микросхеме BD4730

Если не получилось найти микросхемы KIA70хх, их можно заменить другими детекторами напряжения, например, BD4730. Вот вариант зарядки с этой микросхемой:

Для того, чтобы настроить схему, необходимо отловить момент, когда напряжение на аккумуляторе станет ровно 4.2В и в этот момент выставить на 5-ом выводе микросхемы напряжение 2.99 Вольта (при помощи резистора R6). Если есть регулируемый блок питания, можно выставить на нем ровно 4.2 Вольта и на время настройки подключить его вместо аккумулятора.

Любая из этих схем позволяет заряжать литиевые аккумуляторы любых типоразмеров и емкостей (с учетом коррекции зарядного тока) — от небольших элементов в призматических корпусах до циллиндрических 18650 или гигантских 42120.

Источник

Импульсная зарядка для Li-ion аккумуляторов

Импульсная зарядка для Li-ion аккумуляторов

Статья обновлена: 2020-08-27

По схеме 2-этапного режима подзарядки CC/CV, литий-ионные элементы питания заряжаются неизменным током до напряжения 4,2 В, восстанавливая порядка 80% предельной емкости. Далее достигнутое значение поддерживается еще некоторое время до окончательного набора емкости. Ток заряда уменьшается, но до нулевого значения не доходит. Процесс зарядки завершается, когда ток уменьшается примерно до 0,05 от номинальной емкости.

Описанный принцип зарядки имеет немало достоинств: позволяет оперативно набирать емкость, поддерживает необходимые параметры перехода к стадии уменьшения тока и четко задает критерии завершения зарядки. Ограничение напряжения на пределе 4,2 В оберегает аккумуляторы от потери емкости из-за деградации.

Но разумнее отслеживать напряжение на накопителе энергии не во время протекания через него значительного тока заряда, а при холостом ходе (ХХ). В зависимости от значения внутреннего сопротивления и тока, напряжение способно составить 4,3–4,4 В (если не используется PCB-модуль, отключающий источник питания при риске перенапряжения). В результате, зарядник быстрее переходит в стадию стабилизации напряжения, и общая длительность заряда увеличивается.

Зарядка Li-ion импульсным током

Альтернативный и более рациональный метод подзарядки Li-ion элементов питания – импульсами тока с промежуточными паузами. Импульсная зарядка вначале отключает зарядный ток, выдерживает незначительный промежуток времени, измеряет на накопителе энергии напряжение ХХ и, опираясь на полученные данные, принимает решение о последующих действиях. При близости напряжения к 4,15 В выдаваемые импульсы становятся короче, а при достижении этого порога подача импульсов прекращается.

Импульсная зарядка для аккумулятора бесперебойника и других устройств позволяет оставлять накопитель энергии подключенным на продолжительный период времени, чтобы при необходимости он подзаряжался. Зарядные устройства импульсного типа менее распространены, поскольку для их работы необходимо микропроцессорное управление. Оно усложняет схему и повышает стоимость устройства. Но есть упрощенная схема импульсного зарядника – без микропроцессора. Остановимся на ней подробнее.

Схема импульсного зарядного устройства

Реализовать импульсный принцип заряда Li-ion аккумуляторов можно и без использования микропроцессора, по приведенной схеме:

При включении элемент питания начинает заряжаться постоянным током, значение которого определяется напряжением питания и сопротивлением RD. Когда напряжение становится выше 4,15 В, компаратор реагирует на этот факт закрытием транзистора VT1. Затем выдерживается пауза, и напряжение уменьшается до реальной величины. Поскольку напряжение ХХ ниже 4,15 В, оно постепенно уменьшается, и компаратор заново отрывает зарядный ключ.

Далее процесс неоднократно повторяется, причем постепенно импульсы снижаются, а продолжительность пауз увеличивается. Ближе к завершению процесса зарядки продолжительность импульсов минимальна – она составляет доли % от срока выдерживаемых промежуточных пауз, а напряжение достигает величины, выставленной потенциометром R1 (4,15 В).

Особенности создания импульсной зарядки

Можно воспользоваться традиционным трансформатором без средней точки, взять однополупериодный выпрямитель или готовое 5 В зарядное устройство от мобильника. Чтобы защитить его, можно ограничить зарядный ток, подняв значение RD примерно до 0,47 Ом. Подойдет транзистор KTA1273. Силовой полевик желательно применять PHB108NQ03LT, выпаяв его из б/у материнской платы от компьютера.

Оптимальный вариант подстроечника – на 470 Ом. Если значение будет больше, возрастет гистерезис срабатывания микросхемы KIA, и вместо генерирования импульсов она будет выключать зарядку. Чтобы заряжать несколько последовательно объединенных элементов питания, можно аналогично соединять схемы.

Но для каждого конкретного элемента в таком случае должна применяться отдельная схема с источником питания – трансформатором или вторичной обмоткой. Они не должны иметь гальванической связи с остальными источниками, иначе в некоторых элементах возникнет короткое замыкание.

Схему допустимо упростить, убрав второстепенные цепи и используя вместо полевика простой биполярный транзистор.

Учитывая, что больше всего греется в импульсной зарядке конденсатор, лучше не превышать значение питания 6 В. Резистором R1 при сильно разряженном элементе питания следует ограничить ток на значении около 800 мА. При выборе резистора важно не превзойти предельную мощность силового транзистора и возможности источника питания.

Читайте в нашем предыдущем материале о первой зарядке Li-Ion аккумулятора.

Источник

Выбор импульсных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора

Современный автомобиль оснащен множеством функций, делающих его эксплуатацию более комфортной. Системы кондиционирования, мини-бар, и навигатор – это уже давно не новшество, однако все они бессильны перед одним из важнейших приборов в авто – аккумулятором. Его задача не только подавать заряд в мотор, чтобы тот запустился, но и обеспечивать электричеством многие другие приборы (фары, вентилятор, прикуриватель), использование которых приходится на незаведенный автомобиль.

Это объясняется невозможностью постоянного сохранения электричества, которое в авто расходуется довольно быстро. Какие способы зарядки АКБ существуют, а также в чем особенности и преимущества импульсной зарядки, разберем далее.

Задача зарядного устройства

Несложно догадаться, что если устройство зарядное, значит, его основная функция заряжать аккумулятор, чтобы последний мог работать в автономном режиме. Срок службы аккумуляторов невелик, максимум 5-6 лет, и приходиться его менять. Быстрый износ, а также продолжительность эксплуатации зависят от таких факторов, как:

  • марка авто и его технические характеристики (особенно играет роль, какое количество дополнительных функций оно имеет);
  • длительный простой машины с включенными фарами, магнитолой или другими приборами, работающими от электричества;
  • преобладание сильных морозов, которые снижают проводимость электролита в аккумуляторе, делая его заряд доступным не более 30 минут.

Но самым важным, и, пожалуй, ключевым фактором специалисты выделяют именно особенности и частота зарядки.

Неправильный процесс снижает эффективность АКБ на 20-30%, поэтому проблема не долгосрочного использования аккумуляторов может перестать быть проблемой, зная особенности и типы зарядных устройств.

Предлагаем посмотреть обзор на одно из импульсных зарядных устройств

Виды и типы

импульсная зарядка аккумулятора

Выделяют три основных метода, благодаря которым, собственно и происходит зарядка аккумуляторов:

  1. Зарядка постоянным напряжением – производится при помощи непосредственного контакта АКБ и электросети. С помощью такого зарядного устройства можно не только полностью заряжать аккумулятор, но и частично его подзаряжать, когда требуется его максимальный запас энергии. Важно контролировать процесс, а также для обеспечения безопасности рекомендуется изъять аккумулятор из авто.
  2. Зарядка постоянным током – сила тока не должна превышать десятой части от емкости аккумулятора, иначе процесс может иметь массу нежелательных явлений, таких как кипение электролита, либо выделение обильных клубов пара. Чтобы этого не допустить, также важно знать уровень заряда самого аккумулятора. Главным недостатком метода является именно самостоятельный контроль за ходом всех процессов. Каждые 30-50 минут придется замерять силу тока и регулировать ее, относительно емкости заряжаемого аккумулятора.
  3. Комбинированный метод — его принцип крайне прост: вначале подается постоянное напряжение, сила которого регулируется автоматически. Спустя какое-то время завершение происходит при помощи воздействия постоянного тока. Это удобно, поскольку все процессы автоматизированы, и нет необходимости постоянно контролировать, на каком этапе находится процесс.
Читайте также:  Машинки для стрижки волос Уход за волосами в Екатеринбурге

В зависимости от этого зарядные устройства принято делить на две группы:

  • зарядные или зарядно-предпусковые – осуществляют подзарядку непосредственно от сети, при этом аккумулятор в это время может свободно использоваться
  • зарядно-пусковые – зарядка происходит в автономном режиме, независимо от места нахождения автомобиля.

В первом случае аккумулятор удобно заряжать лишь тем, кто имеет в своем распоряжении большой просторный гараж, к которому подведено электричество. Если же аккумулятор подвел в заснеженной пробке, то второй вариант более удобен и практичен, позволяет отправиться в путь уже через 15-20 минут.

Зарядно-пусковые зарядные устройства по принципу работы могут быть двух видов:

  1. Импульсные – воздействуют токами высоких частот, имеют небольшие габариты.
  2. Трансформаторные – громоздкие машины, 90% объема и веса которых занимает сам трансформатор. В автопрактике используются редко, поскольку неудобны в транспортировке.

Разберем, чем же так полюбились зарядники импульсного типа, оценив модельный ряд, среднюю стоимость и рейтинг наиболее удачных моделей.

Характеристики и преимущества

Импульсные ЗУ удобны и просты в эксплуатации. Имеют массу преимуществ, благодаря которым полюбились автовладельцам со всего мира. Чем же вызвана такая любовь и уважение? Попытаемся разобраться.

Особенности

импульсная зарядка аккумулятора

По типу работы импульсные ЗУ подразделяются на следующие виды:

  • ручные – требуют контроля, а также самостоятельного регулирования силы тока, напряжения, и продолжительности зарядки;
  • автоматические – все процессы осуществляются путем программ, которые самостоятельно определяют все параметры аккумулятора, а также регулируют процесс;
  • полуавтоматы – помимо некоторых автоматических процессов, придется самостоятельно следить за продолжительностью зарядки.

Зарядные устройства импульсного типа также могут работать в трех направлениях:

  • заряжать аккумулятор при помощи постоянного тока;
  • производить зарядку постоянным напряжением;
  • использовать комбинированную систему зарядки.

Последний вариант наиболее удачный для зарядки авто и мототехники.

Хорошие отзывы и доступность делает комбинированный способ самым востребованным.

Специальный режим

BOOST

Как и множество других современных видов зарядных устройств, импульсные зарядники имеют специальный режим «BOOST». Он позволяет заряжать аккумулятор в течении 5-10 минут. Этого вполне достаточно, чтоб завести двигатель, аккумулятор которого был полностью разряжен. Однако, не рекомендуется использовать этот режим для полноценной зарядки, поскольку его пагубное воздействие на электролит приведет батарею в негодность всего за пару месяцев.

Преимущества и недостатки

зарядка аккумулятора

Его легко можно положить в бардачок и забыть о его существовании, вплоть до того момента, как появится в нем необходимость. Это крайне удобно, особенно когда планируется загородный недельный отдых или длительная поездка (что уже говорить о морозах -30 и выше).

Не менее важными эксплуатационными преимуществами можно назвать:

  1. Автоматизация процессов – не нужно стоять «над душой» автомобиля и ждать, когда же свершиться чудо. Импульсные ЗУ в большинстве своих моделей имеют такое программное обеспечение, позволяющее минимизировать человеческий фактор.
  2. Усовершенствованная система защиты – зарядка оснащена множеством стабилизаторов и регуляторов напряжения (преобразователей), которые не допустят преждевременных поломок АКБ, а также сведут к минимуму возможные неполадки.
  3. Существенное увеличение продолжительности эксплуатации аккумулятора – достигается за счет полного контроля процесса зарядки, а также исключения перегрева батареи или разрядки.
  4. Доступная цена – из-за небольшого веса и компактности, а также принципа передачи заряда, устройство вполне по карману любому владельцу авто.
  5. «Умные подсказки» — если вы случайно подсоединили что-то не так, или ошиблись с выбором тока, прибор начнет сигнализировать об ошибке, предлагая несколько доступных вариантов решения. Это помогает облегчить пользование прибором, а также упрощает жизнь новичкам.

Среди преимуществ выделяют также один, но крайне важный недостаток. Конструкция прибора, особенно если брать во внимание наиболее новые модели, усложнена всевозможными датчиками контроля процессов. Поэтому, любая поломка зарядного устройства или отказ от работы отдельной его части приводит к тому, что ремонт существенно бьет по карману.

В 95% случаев всех поломок зарядников импульсного типа, автовладельцы предпочитают купить новый агрегат, нежели возиться с поломкой, что в большинстве случаев безрезультатно.

Как правильно заряжать?

извлечение аккумулятора из авто

Зарядка импульсным ЗУ имеет свои особенности, которые рекомендуется соблюдать. Это не только обезопасит от нежелательных преждевременных поломок, но и увеличит срок эксплуатации аккумулятора на несколько лет.

  1. Извлечь аккумулятор с его места дислокации – даже если производитель гарантирует полную безопасность его использования в момент зарядки, лучше дополнительно перестраховаться.
  2. Подсоединить клеммы так, как указанно в схеме – не нужно пытаться соединить клеммы интуитивно, поскольку это может спровоцировать замыкание.
  3. Контролировать (хоть иногда) процесс зарядки – это важно, даже если система полностью автоматизирована.
  4. Следовать инструкции – использование зарядного устройства по собственному желанию и усмотрению может привести к порче аккумулятора.

Что нужно знать владельцу такого зарядного устройства?

Если ваш выбор пал именно на этот тип автомобильных зарядных устройств, то нужно знать некоторые нюансы:

  1. Наберитесь терпения – зарядка не может происходить быстро, ведь автомобиль это же мобильный телефон. Средняя ее продолжительность составляет примерно 15-20 часов. Быстрая зарядка, которую так рекламируют и советуют в авто салонах, имеет свои подводные камни, среди которых быстрый износ аккумулятора и недолгий срок эксплуатации самого ЗУ.
  2. Не введитесь на удочку маркетологов – иногда в магазинах продавцы, обладающие особыми навыками убеждения и навязывания товара, продадут такой агрегат, который не подходит ни по одному из желаемых параметров. Поэтому, перед покупкой точно определите, какими характеристиками должен обладать агрегат, а также проконсультируйтесь о наиболее качественных моделях и добросовестных производителях.
  3. Учитывайте особенности своего автомобиля и места проживания – температурный режим окружающей среды – это один из самых важных показателей при выборе АКБ. Если средняя температура зимой начинается от -30°С, то наличие импульсного зарядника такое же значимое как и ремни безопасности.
  4. Место покупки – чтобы избежать подделок, коих сейчас на рынке немало, рекомендуется приобретать такой товар только в сертифицированных точках продаж. Сам же товар должен в обязательном порядке проверяться при покупателе на исправность, а также иметь гарантийный талон на год. За это время любые поломки с устройством должны устраняться мастером бесплатно. Запомните – дешево, не значит качественно, но и завышения цена не дает полной гарантии на беспроблемную эксплуатацию агрегата.
  5. Внимательно читайте инструкцию – зачастую многие пользователи импульсных зарядных устройств считают, что если принцип работы идентичен, то и управление такое же, но это не так. Каждая модель имеет свои технические особенности и нюансы, от исполнения которых зависит не только исправность зарядного устройства, но и срок годности самого аккумулятора.

Соблюдая эти рекомендации, выбор и эксплуатация зарядного устройства импульсного типа, не составит труда.

Самые популярные модели

Среди самых бюджетных, но крайне удобных и многофункциональных зарядных устройств для автомобиля, были выбраны пять моделей. Рейтинг составлен на основе отзывов о работе, а также зависит от личных убеждений пользователей.

Для начала предлагаем посмотреть видео об устройстве от Inelco, речь о подобном пойдет ниже

  1. Voin VL 155-6(12) В – стоимость не превышает 2000 рублей, что вполне доступно. Обладает дисплеем, который помогает полностью контролировать процесс и вносить в него свои коррективы. Имеет несколько режимов работы, а также компактные габариты. Трехуровневая защитная система предотвращает от замыканий и других неприятностей, созданных неопытным пользователем. Медленный заряд позволяет беречь аккумулятор от преждевременного износа электролита.
  2. Elegant – трехкилограммовый агрегат способен длительное время сохранять статическое напряжение, а также осуществлять медленную зарядку аккумулятора, всего за 3000 рублей. Дополнительные дисплеи отображают общее состояние аккумулятора, а также процессы, происходящие в нем при зарядке.
  3. Master Watt – украинский агрегат, качество которого проверено не одним поколением аккумуляторов. Поистине универсальное зарядное устройство, которое справляется с любыми новомодными батареями, находя к ним индивидуальный подход. Полуавтомат все же требует определенного контроля. Производитель заявляет о достаточно длительном сроке службы – 15-25 лет. Его цена от 1600 рублей.
  4. KeepPower Medium – полный автомат и настоящая находка для новичков. Все что потребуется – это правильно подсоединить клеммы и выбрать нужную программу зарядки: быстро, медленно или средне. Относится к более дорогостоящим приборам, цена которого начинается от 3000 рублей.
  5. Bosh C7 – полуавтомат, стоимость которого не превышает 3000 рублей. Обладает рядом дополнительных функций, а также может выступать в качестве блока питания.

Обзор данного устройство представляем на видео

Некоторые бюджетные модели зарядников не оснащены индикатором, который бы сигнализировал о завершении процесса. Однако об этом можно узнать самостоятельно. Достаточно замерять силу тока. Если она остается неизменной на протяжении 1-2 часов, то зарядка завершена и аккумулятор полностью готов к работе.

Подводя итог, можно сказать, что импульсные зарядные устройства полюбились автовладельцам не только своими компактными габаритами, но и качественным процессом зарядки. Многообразие выбора моделей требует особого внимания со стороны покупателя. Сделать правильный выбор помогут подсказки, указанные выше.

Источник

Как выбрать импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора: особенности, отличия, примеры моделей

Зарядное устройство (ЗУ) оказывает существенное влияние на срок службы стартерного автомобильного аккумулятора. Именно оно обеспечивает необходимый режим заряда, полноту зарядки и т. п. Поэтому выбор ЗУ – это не проходной момент, когда взял что попало и ладно. Как минимум, нужно разобраться с типом зарядки и основными возможностями. В этой заметке мы разберём основные особенности импульсных ЗУ, на что обратить внимание при выборе и кратко рассмотрим несколько моделей.

Что это такое?

Сейчас в продаже можно найти модели ЗУ двух основных типов: трансформаторные и импульсные. Оба типа устройств обеспечивают выпрямление переменного тока, но делают это на основе разных подходов. Импульсные зарядные устройства обеспечивают заряд автомобильного аккумулятора за счёт подачи импульсов высокочастотного тока. По мере возрастания заряда аккумулятора длина этих импульсов сокращается. В зависимости от электроники, которой нафаршировано импульсное ЗУ, оно может заряжать АКБ постоянным или переменным током, поддерживать на выводах постоянное или изменяющееся напряжение, а также обеспечивать комбинированные режимы.

Конструкция импульсных зарядных устройств обеспечивает выпрямление и фильтрацию входящего тока, а дальше сигнал преобразуется в высокочастотные импульсы. Некоторые устройства включают в схему импульсный трансформатор. Выходное напряжение зависит от длительности импульсов. Этот параметр ещё называют скважностью.

Каковы отличия импульсного ЗУ от трансформаторного?

Трансформаторное ЗУ является более простым устройством, чем импульсное. Основной частью схемы является понижающий трансформатор. Трансформатор, если кто забыл, представляет собой магнитный стержень с плотной обмоткой. Его характеристики зависят от числа витков обмотки и материала используемых проводников. В основе работы лежит электромагнитная индукция. Трансформатор часто применяется в различных устройствах для преобразования переменного тока в постоянный.

Большинство трансформаторных моделей также обеспечивают фильтрацию полученного сигнала, для чего используется конденсатор. В результате на выходе сигнал идет не полупериодами, а в виде сглаженной прямой.

В импульсных зарядных устройствах трансформатор отсутствует, благодаря чему их размеры более компактные, а вес меньше, чем у трансформаторных моделей. Ещё одной отличительной особенностью является то, что у них нет каких-то жёстко установленных значений тока и напряжения на выходе. Они могут изменяться и настраиваться под конкретный режим работы. Конечно, возможности зависят от конкретной модели. Но в принципе, импульсное ЗУ может заряжать постоянным током с плавающим напряжением, плавающим током с постоянным напряжением, а также комбинациями этих режимов. Продвинутые устройства позволяют устанавливать программу, на разных стадиях которой будут разные значения тока и напряжения. Ниже рассмотрены положительные и отрицательные отличия импульсного зарядного устройства от трансформаторного. Положительные отличия.

  • Меньшая масса и более компактные размеры. Несомненно, что это следует записать в актив импульсных моделей. В некоторых случаях разница по массе и габаритам устройств из одной ценовой категории может двух и даже трёхкратной. Объясняется это тем, что заряд с помощью высокочастотных сигналов не требует каких-то крупных компонентов схемы. Это также позволяет уменьшить габариты системы охлаждения.
  • Высокая степень безопасности и наличие различной автоматики. В схемах добротных импульсных зарядок реализованы функции, контролирующие основные параметры процесса заряда. Если напряжение и ток выходят за рамки установленных значений, то оно автоматически производит отключение. Аналогично ведется контроль за другими параметрами, что позволяет заранее предупреждать возникновение внештатных ситуаций. К тому же, процесс происходит в автоматическом режиме и человеку не требуется контролировать его. Например, многие модели после завершения заряда сами переходят в режим хранения и поддерживают заряд АКБ. То есть, их можно без проблем оставить заряжать батарею в гараже на ночь.
  • Импульсные ЗУ могут работать от сети с напряжением в большом диапазоне. Эти устройства обеспечивают одинаковый заряд аккумулятора как от 110, так и от 220 вольт. В случае с трансформаторной моделью колебания на входе отразятся и на выходном напряжении. В этом случае есть риск нанести вред аккумуляторной батарее.
  • И, наконец, зарядное устройство импульсного типа по цене обходится дешевле, чем трансформаторное. Как ни странно, это так. В среднем они дешевле на 300─500 р. Объясняется это тем, что в их составе присутствует значительно меньше крупногабаритных деталей, на которые требуются материалы.
Читайте также:  Зарядное устройство на стабилизаторе для автомобильных аккумуляторов

[soc1] Негативные отличия.

  • Сложность самого импульсного устройства. Модели, основанные на трансформаторах и выпрямителях максимально простые. В большинстве случаев там ломаться нечему. Даже если вы умудритесь там что-то сломать, диагностировать поломку довольно легко. С ремонтом может справиться любой электрик. А вот в случае с импульсными моделями в схеме присутствуют различные стабилизаторы, реле, регуляторы, индикаторы и тому подобное. В результате даже для диагностирования модели потребуется квалифицированный специалист, а ремонт будет дорогостоящим. В большинстве случаев такие ремонтные работы становятся неоправданными, и проще приобрести новое ЗУ.

Хотите простое и незатейливое ЗУ? Берите трансформаторный зарядник, который практически вечный. Но более современным и компактным решением является импульсное зарядное устройство, которое ещё и дешевле. [banner1]

На что обратить внимание при выборе?

Ниже будут перечислены основные характеристики импульсных зарядных устройств, на которые следует обратить внимание. Не забудьте, что подбирать эти характеристики следует с учётом аккумуляторной батареи, которую вы используете на автомобиле в настоящий момент или планируете использовать в будущем.

Виды ЗУ

Можно выделить следующие типы зарядных устройств для автомобильного аккумулятора.

  • Зарядные.
  • Пусковые.
  • Пуско-зарядные.

Как понятно из названия, зарядное предназначено для зарядки, а пуско-зарядное совмещает в себе возможности зарядки АКБ и пуска двигателя. Что касается пусковых устройств, то к ним можно отнести портативные модели, построенные на базе литиевых аккумуляторов. Они могут выручить в походных условиях, если стартерная батарея разрядилась и не может обеспечить стартер необходимым током.

Режимы работы

При выборе режимов работы ЗУ вам понадобится информация об используемом аккумуляторе. Если тип вашей автомобильной батареи AGM, то нужно взять модель с режимом заряда для неё. Или, по крайней мере, если зарядка полностью автоматическая, то она должна сама определять тип аккумулятора и выбирать нужный режим. Если для залитых аккумуляторов (WET) перезарядка по времени или превышение тока и напряжения не вызовут фатальных последствий, то для AGM это недопустимо. Они относятся к типу VRLA с регулируемым клапаном. Если превысить допустимое только напряжение, то начнется сильное газовыделение, из-за чего откроется клапан для сброса давления. Аккумулятор из-за этого частично теряет ёмкость. Возможно ситуация ещё хуже. При сильной перезарядке стекловолоконные маты могут отслоиться от электродных решёток. Это приведет к необратимым последствиям для АКБ.

[soc2] Здесь имеет смысл упомянуть о таком режиме заряда, как Boost. Сейчас его можно встретить практически на любых моделях. Это ускоренная зарядка позволяет аккумулятору быстро набрать ёмкость, необходимую для пуска силового агрегата.

Зарядный ток

Обратите внимание на этот параметр с учётом ёмкости вашего аккумулятора на автомобиле. Лучше, если ЗУ позволяет регулировать зарядный ток. В этом случае вы сможете заряжать аккумулятор небольшим током, если требуется восстановление после сильного разряда. Если такой регулировки нет, то зарядное устройство выбирает ток автоматически при запуске процесса. Рекомендуемый ток зарядки аккумулятора составляет 10% процентов от его номинальной ёмкости. Нужно, чтобы ЗУ было способно выдавать такой ток на выходе. Например, если у вас батарея ёмкостью 90 ампер-час, а устройство может выдать всего 4 ампера, заряд будет длиться слишком долго.

Напряжение

Самыми распространёнными моделями являются ЗУ под номинал АКБ 12 вольт. Именно такие аккумуляторные батареи используется на легковых автомобилях и большинстве мотоциклетных транспортных средств. В продаже встречаются зарядки, способные заряжать АКБ с номинальным напряжением 6 и 24 вольта.

Безопасность

Как минимум, модель должна иметь защиту от неправильного подключения клемм к токовыводам аккумулятора. Современные устройства должны оснащаться защитой от перегрева. Более продвинутые модели имеют всевозможные виды защиты от скачков напряжения и тока, превышения допустимых значений параметров и т. п. [banner2]

Краткий обзор моделей

Рассмотрим несколько моделей ЗУ импульсного типа для автомобильных аккумуляторов. Две модели недорогие, две со средним ценником, а одна из верхнего ценового диапазона. Модели представлены в порядке возрастания стоимости. В обзоре не рассматривались ЗУ профессионального класса, стоимость которых десятки тысяч рублей.

Elitech УЗИ 40/12

Максимально доступное зарядное устройство Elitech УЗИ 40/12 продаётся в интернет-магазинах по цене около 1,1 т. р. Несмотря на низкую стоимость, умеет заряжать свинцово-кислотные аккумуляторные батареи WET, AGM, GEL. Модель имеет алгоритм зарядки, состоящий из трёх стадий. Размеры компактные (125 x 65 x 38 мм), вес небольшой (около 200 гр.). Это позволяет возить его с собой в бардачке. Комплект поставки включает кабели с крокодилами.

Класс защиты устройства IP20. Сетевой кабель имеет длину чуть более полутора метров, а провода с крокодилами 110 см. Рабочий интервал температур заявлен производителем от минус 20 до плюс 50 по Цельсию. Отзывы в большинстве случаев носят положительный характер. Владельцы в основном приобретают Elitech УЗИ 40/12 для заряда аккумуляторов AGM небольшой ёмкости, работающих на электроскутерах или детских мотоциклах.

Вымпел-150

Ещё одна недорогая импульсная зарядка носит название Вымпел-150, производителем которой является ООО «НПП «Орион СПб». В продаже модель встречается по цене 1,2─1,4 т. р. ЗУ разработано для зарядки аккумуляторов 12 В для легковых автомобилей и мотоциклетной техники. Заряд выполняется в автоматическом режиме. Прибор выполняет заряд полностью или частично разряженной батареи. Вес модели примерно 0,5 кг, габариты составляют 145 х 70 х 165 мм. В качестве алгоритма заряда используется импульсное отключение. Максимальный ток зарядки составляет 7 ампер.

[soc3] Модель Вымпел-150 проста в использовании. Для контроля за процессом имеется два светодиода. Отключение зарядки осуществляется при достижении напряжения на выводах аккумулятора 15 вольт. Электроника обеспечивает защиту от короткого замыкания и перегрева. Номинальная ёмкость заряжаемых АКБ составляет от 2 до 100 ампер-час. Производитель заявляет, что зарядное устройство Вымпел-150 заряжает АКБ, выполненные по технологии Ca/Ca, EFB, а также с добавками серебра. Регулировка напряжения и тока в Вымпел-150 отсутствуют. Производитель предоставляет гарантию на эту модель сроком на 1 год. В общем, недорогое и компактное зарядное устройство, которое не займет много места в автомобиле.

Airline ACH-15A-08

Импульсное зарядное устройство Airline ACH-15A-08 продаётся в рознице по цене от 3,5 до 4 т. р. Модель позволяет заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы с номинальным напряжением 12 и 24 вольта. При этом можно вручную ограничить максимальный зарядный ток. Зарядка может быть выполнена в полностью автоматическом режиме без участия человека и без необходимости следить за процессом. После выполнения заряда Airline ACH-15A-08 переключается в режим поддержания заряда АКБ.

Масса этой модели примерно 1,2 кг, а габариты составляют 90 х 220 х 140 (Д х Ш х В) мм. Импульсная зарядка может работать при температуре от минус 30 до 40 градусов Цельсия.

Wester CD-7200

Как и предыдущая модель, импульсное зарядное устройство Wester CD-7200 имеет зарядный ток 7 ампер. Рекомендуется использовать для аккумуляторов с ёмкостью 14─230 Ач. Возможен заряд АКБ с номиналом 12 и 24 В. То есть, это все легковые, большинство мотоциклетных и грузовые аккумуляторы. Есть возможность работать как с залитыми, так и с AGM аккумуляторами.

[banner3] В пике нагрузки Wester CD-7200 потребляет до 150 Вт. Отзывы об этом импульсном зарядном устройстве можно оценить, как четыре с плюсом по пятибалльной шкале. Их покупают в основном для зарядки автомобильных аккумуляторов средней ёмкости. Хотя они могут заряжать мощные грузовые АКБ. В отзывах мало встречаются те, кто приобретал прибор для зарядки аккумулятора мотоцикла. Наверное, устройство дороговато для этих целей. Его цена в рознице находится около отметки 4,5 т. р. Среди плюсов владельцы отмечают простоту использования и качественные материалы, использованные при сборке. Некоторые жаловались на недостаточную длину проводов. Это касается как сетевого шнура, так и проводов с клеммами. В целом импульсное зарядное устройство Wester CD-7200 можно назвать удачным продуктом, но несколько дороговатым. Подобных устройств немало в нише примерно на 1─1,5 т. р. дешевле.

Aurora Sprint 20D

В заключение стоит упомянуть интеллектуальное зарядное устройство Aurora Sprint 20D, которое стоит 8─8,5 т. р.

Автоматический процесс зарядки включает в себя семь ступеней. Он разработан таким образом, чтобы аккумулятор после зарядки полностью восстановил все свои рабочие параметры.

  • Диагностика.
  • Десульфатация (необходимо для АКБ с глубоким разрядом).
  • Плавный старт, во время которого идёт проверка на способность аккумулятора держать заряд.
  • Основной процесс, во время которого аккумулятор набирает до 90% потерянной ёмкости.
  • На этой стадии ток постепенно уменьшается и батареи восстанавливают до 100% потерянной ёмкости.
  • Зарядка отключается и проводится диагностика способности аккумулятора по удержанию заряда.
  • Буферный режим, во время которого АКБ поддерживается в полностью заряженном состоянии.

Модель Aurora Sprint 20D может обеспечивать заряд аккумуляторов ёмкостью от 2 до 350 Ач (12 В) и от 2 до 180 Ач (24 В). Величина зарядного тока от 2 до 20 ампер. К плюсам импульсного зарядного устройства можно отнести различные степени защиты. Среди них защита от сверхтоков, перегрева, искр, смены полярности, перезарядки.

Опрос

Примите участие в опросе! [poll ] Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Исправления и дополнения к материалу, а также ваши отзывы об импульсных зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора, оставляйте в комментариях ниже. Голосуйте в опросе и оценивайте статью.

Источник

Импульсная зарядка для Li ion аккумуляторов

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов

Шаг 2: Начинаем собирать

  • Возьмите печатную плату общего назначения и поместите батареи поверх платы;
  • Отметьте расстояние между краями батарей и их ширину печатной плате;
  • Разверните 8 канцелярских скрепок и используя плоскогубцы, вырезайте зажимы с краев, как видно на изображении выше;
  • Должно быть сделано в общей сложности 8 U-образных зажимов (в зависимости от количества заряжаемых батарей);
  • Вставьте U-образные зажимы в печатную плату, чтобы батареи можно было установить между зажимами;
  • Зажимы будут действовать как держатели батарей;
  • Кроме того, используйте оставшиеся части от скрепок, чтобы сделать боковые упоры;
  • Хорошо прикрепите зажимы на плате как показано на рисунке.

Примечание: убедитесь, что зажимы не подключены друг к другу во время пайки.

Как правильно заряжать литиевые аккумуляторы

Существует несколько схем зарядки литиевых аккумуляторов. Чаще используется двухэтапная зарядка, разработанная компанией SONY. Не применяются устройства с применением импульсного заряда и ступенчатой зарядки, как для кислотных АКБ.

Зарядка любых разновидностей ионно-литиевых или литий-полимерных аккумуляторов требует строгое соблюдение напряжения. На одном элементе заряженного литиевого аккумулятора должно быть не больше 4,2 В. Номинальным напряжением для них считается 3,7 В.

Литиевые аккумуляторы можно ли заряжать быстро, не полностью? Да. Их всегда можно дозарядить. Работа батареи на 40-80 % емкости удлинняет АКБ срок годности.

Двухступенчатая схема зарядки батареи литиевых аккумуляторов

Принцип схемы CC/CV – постоянная сила зарядного тока/ постоянное напряжение. Как зарядить по этой схеме литиевый аккумулятор?

На схеме до 1 этапа зарядки изображен предэтап, для восстановления глубоко севшего литиевого аккумулятора, с напряжением на клеммах не менее 2,0 В. Первый этап должен восстановить 70-80 % емкости. Ток зарядки выбирают 0,2-0,5 С. Ускоренно заряжать можно, током 0,5-1,0 С. (С – емкость литиевых аккумуляторов, цифровое значение). Каким должно быть напряжение зарядки на первом этапе? Стабильным, 5 В. Когда достигнуто напряжение на клеммах аккумулятора 4,2 – это сигнал перехода на второй этап.

Теперь ЗУ поддерживает стабильное напряжение на клеммах, а зарядный ток по мере поднятия емкости снижается. При уменьшении его значения до 0,05-0,01 С зарядка закончится, устройство отключится, не допуская перезарядки. Общее время восстановления емкости для литиевого аккумулятора не превышает 3 часов.

Если литий-ионная батарея разряжена глубже 3,0 В, потребуется провести «толчок». Это заключается в зарядке малым током до тех пор, пока на клеммах не будет 3,1 В. Потом используется обычная схема.

Как контролируют параметры зарядки

Так как литиевые аккумуляторы работают в узком диапазоне изменения напряжения на клеммах, их нельзя перезаряжать выше 4,2 В и допускать разрядку ниже 3 В. Контроллер заряда установлен в ЗУ. Но каждый аккумулятор или батарея имеют собственные прерыватели, РСВ плату или РСМ модули защиты. В аккумуляторах установлена именно защита от того или иного фактора. В случае нарушения параметра, она должна отключить банку, разорвать цепь.

Контроллер – устройство, которое должно реализовать функции управления – переводить режимы CC/CV, контролировать количество энергии в банках, отключать зарядку. При этом сборка работает, нагревается.

Самодельные схемы зарядки, применяемые для литиевых аккумуляторов

  • LM317 – схема простого зарядного устройства с индикатором заряда. От USB порта не запитывается.
  • MAX1555, MAX1551- специально для Li Аккумуляторов, устанавливаются в адаптер питания от телефона в USB. Есть функция предварительного заряда.
  • LP2951- стабилизатор ограничивает ток, формирует стабильное напряжение 4,08-4,26В.
  • MCP73831- одна из простейших схем, подходит для зарядки ионных и полимерных устройств.

Если батарея состоит из нескольких банок, разряжаются они не всегда равномерно. При зарядке необходим балансир, распределяющий заряд и обеспечивающий равномерный заряд всех банок в батарее. Балансир может быть отдельным или встроенным в схему подключения АКБ. Устройство защиты батареи называется BMS. Зная как заряжать приборы, разбираясь в схемах, можно своими руками собрать схему защитного устройства для литиевого аккумулятора.

Ремонт зарядной станции

Своими руками устраняют простые неисправности. Пример ремонта показан на станции 12В ДА-10/12ЭР для литий-ионных батарей напряжением 12 В, ток 1,8 А. Прибор состоит из понижающего трансформатора, четырехдиодного моста, сглаживающего пульсацию конденсатора. Светодиоды сигнализируют о подключении питания, начале и конце заряда.

Если не загорается индикатор включения, проверяют первичную обмотку трансформатора. Для этого измеряют тестером сопротивление, коснувшись щупами штырей вилки. Если есть обрыв, вскрывают корпус. Возможно, сгорел сетевой предохранитель, который меняют.

На некоторых моделях ЗУ установлен тепловой предохранитель. Он находится сверху первичной обмотки трансформатора под изоляцией, разрывает цепь при температуре +120…+130°С. Восстановление невозможно, поступают другим образом: пайкой соединяют концы обмоток. После этой операции трансформатор не защищен от короткого замыкания, поэтому лучше поставить сетевой предохранитель.

При целой первичной обмотке прозванивают вторичную и диоды. Один конец полупроводников выпаивают, подключают омметр, меняя положение щупов. Исправный диод показывает при одном подключении обрыв, при другом – КЗ. Перегоревшая первичная обмотка ремонту не подлежит – меняют трансформатор.

Если обнаружены неисправные диоды, устанавливают новые. Одновременно меняют и конденсатор: если в нем высыхает электролит, диоды перегружаются, сгорают.

Под увеличительным стеклом осматривают плату. Ликвидируют обнаруженные трещины, нарушенные контакты. Если все принятые меры не помогли, обращаются в мастерскую.

Особенности литиевых батарей

Li-ion АКБ являются очень неприхотливыми в эксплуатации. При бережном обращении они прослужат около 3-4 лет. Однако стоит ориентироваться на то, что даже если аккумуляторы не используются, они медленно умирают. Поэтому запасаться аккумуляторами к устройству впрок не совсем резонно. 2 года – это нормальное время от момента производства. Если прошло больше, то это могут быть уже вышедшие из строя батареи.

Интересно. Самый распространенный размер банки 18650 в среднем имеет ёмкость в 3500 мАч. Нормальная цена для такой батареи – 3-4 доллара. Поэтому производители, обещающие за 3 доллара Power bank объемом 10000 мАч, мягко говоря, обманывают. Хорошо, если там будет хотя бы 3000 мАч.

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторных батареек 18650 своими руками

Аккумуляторы играют важную роль в любом механизме, работающим не от сети. Перезаряжаемые аккумуляторные батареи стоят довольно дорого, из-за того, что вместе с ними нужно приобретать зарядное устройство. В аккумуляторных батареях используются разные комбинации проводниковых материалов и электролитов – свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлгидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионполимерные (Li-Po).

Я использую литий-ионные аккумуляторы в своих проектах, поэтому решил сделать зарядку для литиевых аккумуляторов 18650 своими руками, а не покупать дорогое, так что приступим.

Как сделать зарядное устройство для литиевого аккумулятора своими руками

Рассмотрим одну из самых простых схем зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов. Самодельная схема зарядки реализована на микросхеме, которая выступает как стабилитрон и контроллер заряда, и транзисторе. База транзистора соединяется с управляющим электродом микросхемы. Литиевые батареи не любят перенапряжения, поэтому на выходе обязательно нужно выставить рекомендуемое напряжение в 4.2 В. Достичь этого можно с помощью регулировки микросхемы сопротивлениями R3 R4, которые имеют значения 3кОм и 2.2 кОм, соответственно. Подключаются они к первой ножке микросхемы. Регулировка задаётся единожды, и напряжение остаётся постоянным.

Чтобы можно было подстроить напряжение на выходе на месте резистора R, устанавливают потенциометр. Производить подстройку нужно без нагрузки, то есть без самого аккумулятора. С его помощью можно точно подстроить напряжение на выходе, равное 4,2 В. Потом вместо потенциометра можно поставить резистор полученного номинала.

Резистор R4 используется, чтобы открывать базу транзистора. Номинал этого сопротивления – 0,22 кОм. Когда аккумулятор будет заряжаться, его напряжение будет расти. От этого электрод управления на транзисторе будет повышать сопротивление эмиттер-коллектора. Это, в свою очередь, будет понижать ток, идущий на аккумулятор.

Ещё нужно отрегулировать ток зарядки. Для этого используют сопротивления R1. Без этого резистора не загорится светодиод, он отвечает за индикацию процесса зарядки. В зависимости от необходимого тока, подбирают резистор номиналом от 3 до 8 Ом.

Как заряжать аккумулятор, правила

Литий-ионные аккумуляторы похожи на людей тем, что они не ведут себя одинаково и работают лучше всего при температурах, которые не являются ни слишком жаркими, ни холодными.

Эти батареи работают лучше при высоких температурах, чем при низких, так как тепло снижает внутреннее сопротивление и ускоряет химическую реакцию внутри батареи. Побочным эффектом этого процесса является то, что он создает нагрузку на батарею, что может привести к сокращению срока службы в жарких условиях в течение продолжительных периодов.

С другой стороны, низкие температуры увеличивают внутреннее сопротивление, что увеличивает нагрузку на аккумулятор и сокращает его емкость. Батареи, которые обеспечивают 100% -ную емкость при 27 ° C, обычно уменьшаются на 50% при -18 ° C и так далее.

Li ion аккумуляторы как правильно заряжать?

Не разряжать полностью

Несоблюдение этих советов и инструкций может привести к повреждению аккумулятора до такой степени, что он станет непригодным для использования. Вы также можете поставить под угрозу свою безопасность и безопасность других людей, если батарея не используется должным образом. В сочетании с несовпадающим зарядным устройством может произойти перегрев или перезарядка, и существует риск возгорания.

Полная разрядка производится не чаще раза в 3 месяца

Как правильно заряжать литий ионные аккумуляторы?

Зарядка ионно-литиевых батарей очень отличается от зарядки никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей.

Различия заключаются в том, что литий-ионные аккумуляторы имеют более высокое напряжение на элемент. Они также требуют гораздо более жестких допусков на напряжение при обнаружении полной зарядки, а после полной зарядки они не допускают или требуют подзарядки

Особенно важно иметь возможность точно определять состояние полной зарядки, поскольку литий-ионные аккумуляторы не допускают перезарядки

Хранение с небольшим зарядом

Большинство литий-ионных аккумуляторов, ориентированных на потребителя, заряжаются до напряжения 4,2 В на элемент, и это допускает отклонение около ± 50 мВ на элемент. Зарядка сверх этого вызывает напряжение в элементе и приводит к окислению, что сокращает срок службы и производительность. Это также может вызвать проблемы с безопасностью.

Заряжать только оригинальной зарядкой

Зарядку литий-ионных аккумуляторов можно разделить на два основных этапа:

  • Заряд постоянного тока: на первой стадии зарядки литий-ионного аккумулятора или элемента тока заряда контролируется. Как правило, это составляет от 0,5 до 1,0 С. (Примечание: для батареи емкостью 2000 мАч скорость зарядки будет равна 2000 мА для скорости зарядки С). Для потребительских элементов LCO и батарей рекомендуется скорость зарядки не более 0,8 ° C.На этом этапе напряжение на ионно-литиевом элементе увеличивается для заряда постоянного тока. Время зарядки может быть около часа для этой стадии.
  • Заряд насыщения: Через некоторое время напряжение достигает пика в 4,2 В для элемента LCO. В этот момент элемент или батарея должны войти во вторую стадию зарядки, известную как заряд насыщения. Поддерживается постоянное напряжение 4,2 В, и ток будет постоянно падать. Конец цикла зарядки достигается, когда ток падает примерно до 10% от номинального тока. Время зарядки может быть около двух часов для этой стадии в зависимости от типа элемента и производителя и т. Д.
Читайте также:  ЗУ для телефона от прикуривателя на MC34063

Эффективность заряда, то есть величина заряда, удерживаемого батареей или элементом, относительно количества заряда, поступающего в элемент, является высокой. Эффективность зарядки составляет от 95 до 99%. Это отражает относительно низкие уровни повышения температуры клеток.

Не перегревать аккумулятор при зарядке

Есть моменты, когда вы не можете использовать аккумулятор в течение длительного периода времени. Вот советы по поддержанию максимальной емкости батареи для длительного хранения.

Виды зарядных устройств

Популярность шуруповёрта вызвана тем, что он упрощает процесс закручивания или выкручивания различного крепёжного элемента. Характеризуясь мобильностью и небольшими размерами, он незаменим при сборке мебельных конструкций, разборке техники, кровельных и других строительных работах. Своей мобильностью инструмент обязан входящим в его конструкцию аккумуляторным батареям.

Зарядка аккумулятора шуруповёрта происходит двумя способами: встроенным или внешним зарядным прибором. Встроенное ЗУ позволяет заряжать батарею, не извлекая её из шуруповёрта. Схема восстановления ёмкости расположена непосредственно вместе с аккумулятором. В то время как выносное подразумевает их извлечение и установку в отдельное приспособление для заряда. Различают ЗУ по типу восстанавливаемых батарей. Применяемые аккумуляторы бывают:

  • никель-кадмиевые (NiCd);
  • никель-металл-гидридные (NiMH);
  • литий-ионные (LiIon).

Конечная стоимость шуруповёрта не в последнюю очередь зависит от типа используемых батарей и возможностей зарядного устройства. ЗУ выпускаются на 12 вольт, 14,4 вольта и 18 вольт. Кроме этого, ЗУ разделяются по возможностям и могут иметь:

  • индикацию;
  • быструю зарядку;
  • разный тип защиты.

Наиболее используемые ЗУ используют в работе медленный заряд, обусловленный малым током. Они не содержат в своей конструкции индикацию работы и не отключаются автоматически. Это более справедливо к встроенным приборам восстановления ёмкости. ЗУ, построенные на импульсных схемах, обеспечивают возможность ускоренного заряда. Они автоматически отключаются по достижению требуемой величины напряжения или в случае возникновения аварийной ситуации.

Источник

Импульсные зарядные устройства для литиевых аккумуляторов

Современному человеку помогает множество гаджетов. В частности, мы используем ноутбуки, смартфоны, фотоаппараты, планшеты и т. д. Большая часть этих устройств в автономном режиме работает от аккумуляторных батарей литиевого типа. Благодаря аккумуляторам эти устройства действительно мобильны. Одна из разновидностей литиевых АКБ – это 18650. По виду они напоминают пальчиковые батарейки, но по размерам они больше. Такие аккумуляторные элементы присутствуют в АКБ ноутбуков, фонарях, электронных сигаретах. Именно последние сделали этот тип батарей особенно востребованным. Для тех, у кого есть такие аккумуляторы важно знать, как их правильно заряжать. В этой статье мы поговорим о зарядных устройствах (ЗУ) для аккумуляторов 18650. Мы расскажем об общих требованиях к таким устройствам, а также рассмотрим несколько примеров таких зарядок.

Зарядное устройство для Li-ion аккумуляторов 18650

Для длительной работы аккумуляторных батареек 18650 необходимо зарядное высококачественного формата. Дорогие современные приборы должны обслуживаться лучшей зарядкой 18650 аккумуляторов. Ошибка покупателей при приобретении нового гаджета, использовать старую зарядку. В результате акб быстро разряжается, долго заряжается, выходит из строя.

Существует целый ряд причин, по которым Вы не должны покупать дешевое зарядное устройство или вообще использовать старое зу. Перед покупкой следует подумать, какой зарядный прибор для аккумуляторных батареек выбрать, для чего именно нужен зарядный элемент, и будут ли полезны дополнительные функции для вашей зарядки.

Перед покупкой прибора для зарядки, необходимо ознакомиться с его техническими характеристиками:

  • количество одновременно заряжающихся батарей – чем их больше, тем удобнее выполнять зарядку, особенно для тех, кто использует каждый день несколько устройств, нуждающихся в подзарядке.
  • бренд производителя – лучше всего, чтобы АКБ и зарядка имели одинакового производителя, что убережет от быстрого износа и поможет лучше разобраться в инструкции;
  • варианты подключения к сети – удобнее всего использовать модели, имеющие шнур;
  • применимы ли индикаторы – более современные модели имеют LCD экран, где отображаются все процессы, происходящие в данный момент в зарядном устройстве;
  • допустимое напряжение зарядки – чем оно сильнее, тем быстрее осуществляется процесс;
  • какая защита от перепадов напряжения и перегрева;
  • предусмотрена ли функция самостоятельного отключения питания в автоматическом режиме после полного заряда батареи; наличие защищает литиевый аккумулятор и продлевает его срок пользования.

Количество функций влияет на цену зарядного устройства. Если дополнительный функционал роли не играет, легко обойтись бюджетным вариантом.

Зарядное для акб
Зачем нужно качественное зарядное

Дешевое малофункциональное зарядное устройство для 18650 li ion аккумуляторов не владеет функционалом для защиты и улучшенной зарядки акб, не контролирует процесс зарядки, гаджет может не подзаряжаться или перезаряжаться. В старых, давно используемых приборах, отсутствует ресурс защиты от перезаряда и перегрева, в результате чего батарея быстро выходит из обихода. Только новый качественный прибор зарядит гаджет быстро, что важно для тех, кто ценит время.

Зарядка для литиевых аккумуляторов 18650 должна выдавать 5 В и ток до 1 А. Литиевый элемент емкостью 2600 м/Ач должен заряжаться током до 2,6 А. Если в батарее есть графит, то напряжение не должно быть более 4,1 В. В противном случае произойдет окисление, и плотность энергии элемента увеличится. Продолжительность работы в режиме автономии будет уменьшаться. Но в современных приборах нет чистого графита. Перенапряжение не так опасно, хотя и нежелательно.

Если во время зарядки будет превышено напряжение, срок службы пальчиковых батарей уменьшится. Чтобы предотвратить это, в литиевые батареи устанавливаются специальные контроллеры. Это защитные платы, которые существуют для нескольких банок и для отдельных элементов 18650.

Общие требования к зарядке для аккумуляторов 18650

Зарядка для литиевых аккумуляторов 18650 должна выдавать на выходе 5 В и ток от 0,5 до 1 от номинальной ёмкости АКБ. То есть, литиевый элемент, ёмкость которого 2600 мАч, должен заряжаться током 1,3─2,6 ампера. Производители зарядных устройств для батарей литиевого типа изготавливают зарядки, которые проводят процесс в несколько этапов.

Литиевый аккумулятор 18650

Первая стадия заряда проводится током (0,2─1) от величины ёмкости.
При этом напряжение поддерживается на уровне 4,1─4,2 вольта (на одной банке). По времени этот этап длится чуть меньше часа. Вторая стадия проходит при постоянном напряжении. Некоторые производители выпускают устройства, в которых реализован импульсный режим. Это позволяет ускорить зарядку.
Если ваш Li─Ion аккумулятор имеет графитовый электрод, то напряжение должно быть не более 4,1 В на элемент. При использовании напряжения более 4,1 вольта энергетическая плотность элемента увеличивается, но запускаются окислительные процессы. Они уменьшают срок службы литиевого аккумулятора 18650. Но в современных моделях графитовых электродов в чистом виде нет. Проблема окисления частично была решена добавками. Так, что превышение напряжения 4,1 вольта для них не так критично, хотя и нежелательно.

Приспособление для зарядки 18650
Если заряжать аккумуляторы током 1*С, то полного заряда можно достичь где-то через два─три часа. После этого напряжение достигает определённой величины, и зарядное устройство резко уменьшает ток нескольких процентов от начальной величины. Если увеличивать ток заряда выше 1*С, то это практически не ускоряет время зарядки. Если первая стадия зарядки проходит при более высоком токе и быстрее, то вторая стадия будет длиться дольше.

Есть зарядки, которые заряжают литиевый аккумулятор 18650 примерно за 60 минут. В этих зарядных устройствах просто отсутствует второй этап. То есть, АКБ на первом этапе заряжается на 70─80 процентов и после этого эксплуатируется. Для аккумуляторов литиевого типа это не критично. Наоборот, их нежелательно заряжать «под завязку» и сильно разряжать.

На графике ниже можно посмотреть основные этапы зарядки Li батареи.

Стадии зарядки литиевого аккумулятора
Три стадии зарядки на графике выше означают следующее:

  • Первый этап. На аккумулятор подаётся максимальный ток, равный 1*С. Окончание этого этапа наступает при достижении определённого порогового значения;
  • Второй этап. На этой стадии поддерживается максимальное напряжение (около 4,1 вольта), а ток зарядки уменьшается до минимального (3% от того, что был на первой стадии);
  • Третий. Компенсирующий заряд, который подаётся во время хранения аккумулятора (это делается 1 раз в 20 дней).

Струйная зарядка на последнем этапе недопустима, поскольку это приведёт к металлизации лития. Однако возможны кратковременные зарядки для компенсации саморазряда. Такой заряд рекомендуется делать 1 раз в 20 дней, если напряжение аккумулятора снизилось до 4,05 В. Когда напряжение достигает 4,2 вольта процесс должен быть остановлен. Стоит также отметить высокую чувствительность литиевых АКБ к излишнему перезаряду. Даже небольшая перезарядка вызывает появление металлического лития на отрицательном электроде. Этот чрезвычайно активный металл сразу вступает в реакцию с электролитом. На катоде начинается выделение кислорода и внутри корпуса растёт давление. Из-за этого может произойти разгерметизация и воспламенение. В аккумуляторных элементах 18650 на этот случай устанавливается механический клапан, который сбрасывает давление при определённой критической величине. Стоит также отметить, что если превышать напряжение при зарядке, то срок эксплуатации Li аккумуляторов будет уменьшаться. Чтобы это предотвратить, в литиевые батареи устанавливаются контроллеры. Это платы защиты, которые существуют для нескольких банок и для единичных элементов 18650.

Аккумуляторный элемент 18650 с платой защиты
Эта печатная плата имеет всё необходимое для контроля заряда-разряда литиевой банки. Специальная микросхема отключает банку (или банки) по минимальному и максимальному напряжениям. А также могут быть задействованы температурные датчики, которые срабатывают при определённой температуре и прерывают заряд. Про механический клапан для сброса давления уже было сказано выше. Существуют литиевые аккумуляторы, которые имеют в своём составе марганец. Он значительно тормозит образование металлического лития на аноде, и такие батареи не нуждаются в контроллере.
Все вышеперечисленные факторы нужно иметь в виду при подборе зарядки для аккумуляторов 18650. Одно дело, если вы заряжаете 18650 в составе АКБ ноутбука, где за процессом следит контроллер и электроника лэптопа. И совсем другое, когда вы будете заряжать аккумулятор 18650 напрямую. Здесь всё будет зависеть от возможностей и функционала этой зарядки.

Читайте также:  Сменный зарядный бокс для Samsung Galaxy Buds SM R170 чехол зарядного устройства R175

Возможно, вас заинтересует материал о переделке шуруповёрта на литиевые аккумуляторы 18650.

Как правильно выбрать, что нужно учесть

При покупке нового гаджета рекомендуется приобретать лучшие зу для акб 18650. Хорошим зарядным устройством будет то, которое идет в комплекте с гаджетом, четко понимает, какая мощность нужна для аккумулятора, своевременно останавливает зарядку. Оригинальные зарядки сначала проводят подзарядку сильным током, а в конце подзарядки уменьшают ток. Это позволяет не перегревать элемент и продлить его срок службы. Если нужно купить зарядный прибор отдельно, следует обратить внимание на основные функции зарядки.

Сотрудничество на выгодных условиях

Приобрести зарядное устройство нужной конфигурации поможет интернет-магазин TITANAT.RU. Предлагается высококачественное оборудование для работы с аккумуляторами различных типов. В ассортименте LTO-зарядки, устройства для NMC- и LiFePO4-модулей. Также реализуются универсальные решения, соответствующие отечественным и международным нормативам.

Продукция поставляется в заводской упаковке, сопровождается набором документов.

Квалифицированную помощь в подборе изделий окажут опытные менеджеры. Они расскажут о параметрах оборудования, порекомендуют технику, соответствующую потребностям.

Возможность работы с акуумуляторами разных форматов и размеров

  • Функциональные зарядки для литий ионных аккумуляторов 18650 способны заряжать пальчиковые элементы различных форм-факторов. Они имеют подвижный плюс-минус контакт, который позволяет каждому слоту в зарядном устройстве подстраиваться под длину аккумулятора. Благодаря мобильному контакту одно зарядное устройство подходит для зарядки практически всех разновидностей литий-ионных аккумуляторов, и Вам не нужно покупать новое зарядное устройство для каждого формата отдельно. Все зарядки этого типа имеют автоматический контроль и систему автоматического отключения при достижении максимального уровня заряда.
  • Пользователи положительно характеризуют умные зарядные устройства, которые позволяют самостоятельно устанавливать зарядное и разрядное напряжение батареек, ускорять, измерять и восстанавливать емкость аккумулятора. Такое интеллектуальное устройство стоит дороже. Умная система не требует настройки прибора, а определяет уровень заряда, скорость, время, напряжение автоматически при вставлении батареи. Эти функции особенно важны для качественной быстрой зарядки, экономии электроэнергии, сохранении ресурса батареи.

Умное зарядное устройство для 4 аккумуляторов

  • При возникновении надобности зарядить много батарей одновременно, использование самых популярных зарядных устройств на четыре аккумулятора в этом случае неудобно, используется большой ресурс времени и требует дополнительного внимания. Применение сразу нескольких зарядников, также может быть нерациональным решением этой проблемы. Для одновременной зарядки большого количества батареек существуют многоканальная зарядка для пальчиковых аккумуляторов, которая позволяет заряжать до шестнадцати единиц.

Лучшие бюджетные зарядные устройства с АлиЭкспресс

Бюджетное зарядное устройство работает также, как и любое другое. Оно прекрасно справляется с поставленной задачей, а от более дорогого сегмента его отличает отсутствие дополнительных опций. Например, здесь редко встречаются встроенные индикаторы, то есть степень заряда придется определять самостоятельно. Над дизайном производители тоже не особо заворачиваются. В общем, если вам нужно просто заряжать батарейки определенного класса, и нет желания платить за устройство серьезные деньги, то модели из данного сегмента придутся как нельзя кстати.

Варианты зарядных устройств для аккумуляторов

Обзор умных зарядных устройств для аккумуляторов.

  • La Crosse Alpha Power BC-700 занимает в рейтинге лучших зарядных элементов призовое место из-за своей универсальности. Заряжает акб любого химического состава и размера. Время зарядки 2 часа. Прибор сам определяет тип и способ получения энергии. В функции обязательно входит заряд, дозаряд, разряд, предотвращение перегрева аккумулятора, выявление поврежденных батарей, их диагностика и реанимация.
  • OPUS BT-C310 0 заряжает самые распространенные типы батареек аа, ааа. Индикатор перегрева и принудительное охлаждение зарядки защищает ионные аккумуляторы 18650 от повреждений.
  • Зарядка Liito Kala Lii-500 с функцией разряда заряжает, тестирует, определяет внутреннее сопротивление акб. Заряжает от одного до четырех АКБ, возможны разные типы. На дисплее отражается надпись относительно одного элемента. Под экраном расположены кнопки, которые предназначены для выбора силы тока для каждого носителя энергии и режима зарядки. Зарядка отлично работает для 4 аккумуляторов с током в 1000 mА, хотя немного греется.

Источник



Импульсная зарядка для Li-ion аккумуляторов

Импульсная зарядка для Li-ion аккумуляторов

Статья обновлена: 2020-08-27

По схеме 2-этапного режима подзарядки CC/CV, литий-ионные элементы питания заряжаются неизменным током до напряжения 4,2 В, восстанавливая порядка 80% предельной емкости. Далее достигнутое значение поддерживается еще некоторое время до окончательного набора емкости. Ток заряда уменьшается, но до нулевого значения не доходит. Процесс зарядки завершается, когда ток уменьшается примерно до 0,05 от номинальной емкости.

Описанный принцип зарядки имеет немало достоинств: позволяет оперативно набирать емкость, поддерживает необходимые параметры перехода к стадии уменьшения тока и четко задает критерии завершения зарядки. Ограничение напряжения на пределе 4,2 В оберегает аккумуляторы от потери емкости из-за деградации.

Но разумнее отслеживать напряжение на накопителе энергии не во время протекания через него значительного тока заряда, а при холостом ходе (ХХ). В зависимости от значения внутреннего сопротивления и тока, напряжение способно составить 4,3–4,4 В (если не используется PCB-модуль, отключающий источник питания при риске перенапряжения). В результате, зарядник быстрее переходит в стадию стабилизации напряжения, и общая длительность заряда увеличивается.

Зарядка Li-ion импульсным током

Альтернативный и более рациональный метод подзарядки Li-ion элементов питания – импульсами тока с промежуточными паузами. Импульсная зарядка вначале отключает зарядный ток, выдерживает незначительный промежуток времени, измеряет на накопителе энергии напряжение ХХ и, опираясь на полученные данные, принимает решение о последующих действиях. При близости напряжения к 4,15 В выдаваемые импульсы становятся короче, а при достижении этого порога подача импульсов прекращается.

Импульсная зарядка для аккумулятора бесперебойника и других устройств позволяет оставлять накопитель энергии подключенным на продолжительный период времени, чтобы при необходимости он подзаряжался. Зарядные устройства импульсного типа менее распространены, поскольку для их работы необходимо микропроцессорное управление. Оно усложняет схему и повышает стоимость устройства. Но есть упрощенная схема импульсного зарядника – без микропроцессора. Остановимся на ней подробнее.

Схема импульсного зарядного устройства

Реализовать импульсный принцип заряда Li-ion аккумуляторов можно и без использования микропроцессора, по приведенной схеме:

При включении элемент питания начинает заряжаться постоянным током, значение которого определяется напряжением питания и сопротивлением RD. Когда напряжение становится выше 4,15 В, компаратор реагирует на этот факт закрытием транзистора VT1. Затем выдерживается пауза, и напряжение уменьшается до реальной величины. Поскольку напряжение ХХ ниже 4,15 В, оно постепенно уменьшается, и компаратор заново отрывает зарядный ключ.

Далее процесс неоднократно повторяется, причем постепенно импульсы снижаются, а продолжительность пауз увеличивается. Ближе к завершению процесса зарядки продолжительность импульсов минимальна – она составляет доли % от срока выдерживаемых промежуточных пауз, а напряжение достигает величины, выставленной потенциометром R1 (4,15 В).

Особенности создания импульсной зарядки

Можно воспользоваться традиционным трансформатором без средней точки, взять однополупериодный выпрямитель или готовое 5 В зарядное устройство от мобильника. Чтобы защитить его, можно ограничить зарядный ток, подняв значение RD примерно до 0,47 Ом. Подойдет транзистор KTA1273. Силовой полевик желательно применять PHB108NQ03LT, выпаяв его из б/у материнской платы от компьютера.

Оптимальный вариант подстроечника – на 470 Ом. Если значение будет больше, возрастет гистерезис срабатывания микросхемы KIA, и вместо генерирования импульсов она будет выключать зарядку. Чтобы заряжать несколько последовательно объединенных элементов питания, можно аналогично соединять схемы.

Но для каждого конкретного элемента в таком случае должна применяться отдельная схема с источником питания – трансформатором или вторичной обмоткой. Они не должны иметь гальванической связи с остальными источниками, иначе в некоторых элементах возникнет короткое замыкание.

Схему допустимо упростить, убрав второстепенные цепи и используя вместо полевика простой биполярный транзистор.

Учитывая, что больше всего греется в импульсной зарядке конденсатор, лучше не превышать значение питания 6 В. Резистором R1 при сильно разряженном элементе питания следует ограничить ток на значении около 800 мА. При выборе резистора важно не превзойти предельную мощность силового транзистора и возможности источника питания.

Читайте в нашем предыдущем материале о первой зарядке Li-Ion аккумулятора.

Источник

15 лучших зарядных устройств для батареек с АлиЭкспресс

Современному человеку помогает множество гаджетов. В частности, мы используем ноутбуки, смартфоны, фотоаппараты, планшеты и т. д. Большая часть этих устройств в автономном режиме работает от аккумуляторных батарей литиевого типа. Благодаря аккумуляторам эти устройства действительно мобильны. Одна из разновидностей литиевых АКБ – это 18650. По виду они напоминают пальчиковые батарейки, но по размерам они больше. Такие аккумуляторные элементы присутствуют в АКБ ноутбуков, фонарях, электронных сигаретах. Именно последние сделали этот тип батарей особенно востребованным. Для тех, у кого есть такие аккумуляторы важно знать, как их правильно заряжать. В этой статье мы поговорим о зарядных устройствах (ЗУ) для аккумуляторов 18650. Мы расскажем об общих требованиях к таким устройствам, а также рассмотрим несколько примеров таких зарядок.

Зарядное устройство для Li-ion аккумуляторов 18650

Для длительной работы аккумуляторных батареек 18650 необходимо зарядное высококачественного формата. Дорогие современные приборы должны обслуживаться лучшей зарядкой 18650 аккумуляторов. Ошибка покупателей при приобретении нового гаджета, использовать старую зарядку. В результате акб быстро разряжается, долго заряжается, выходит из строя.

Существует целый ряд причин, по которым Вы не должны покупать дешевое зарядное устройство или вообще использовать старое зу. Перед покупкой следует подумать, какой зарядный прибор для аккумуляторных батареек выбрать, для чего именно нужен зарядный элемент, и будут ли полезны дополнительные функции для вашей зарядки.

Перед покупкой прибора для зарядки, необходимо ознакомиться с его техническими характеристиками:

  • количество одновременно заряжающихся батарей – чем их больше, тем удобнее выполнять зарядку, особенно для тех, кто использует каждый день несколько устройств, нуждающихся в подзарядке.
  • бренд производителя – лучше всего, чтобы АКБ и зарядка имели одинакового производителя, что убережет от быстрого износа и поможет лучше разобраться в инструкции;
  • варианты подключения к сети – удобнее всего использовать модели, имеющие шнур;
  • применимы ли индикаторы – более современные модели имеют LCD экран, где отображаются все процессы, происходящие в данный момент в зарядном устройстве;
  • допустимое напряжение зарядки – чем оно сильнее, тем быстрее осуществляется процесс;
  • какая защита от перепадов напряжения и перегрева;
  • предусмотрена ли функция самостоятельного отключения питания в автоматическом режиме после полного заряда батареи; наличие защищает литиевый аккумулятор и продлевает его срок пользования.

Количество функций влияет на цену зарядного устройства. Если дополнительный функционал роли не играет, легко обойтись бюджетным вариантом.

Зарядное для акб
Зачем нужно качественное зарядное

Читайте также:  Машинки для стрижки волос Уход за волосами в Екатеринбурге

Дешевое малофункциональное зарядное устройство для 18650 li ion аккумуляторов не владеет функционалом для защиты и улучшенной зарядки акб, не контролирует процесс зарядки, гаджет может не подзаряжаться или перезаряжаться. В старых, давно используемых приборах, отсутствует ресурс защиты от перезаряда и перегрева, в результате чего батарея быстро выходит из обихода. Только новый качественный прибор зарядит гаджет быстро, что важно для тех, кто ценит время.

Зарядка для литиевых аккумуляторов 18650 должна выдавать 5 В и ток до 1 А. Литиевый элемент емкостью 2600 м/Ач должен заряжаться током до 2,6 А. Если в батарее есть графит, то напряжение не должно быть более 4,1 В. В противном случае произойдет окисление, и плотность энергии элемента увеличится. Продолжительность работы в режиме автономии будет уменьшаться. Но в современных приборах нет чистого графита. Перенапряжение не так опасно, хотя и нежелательно.

Если во время зарядки будет превышено напряжение, срок службы пальчиковых батарей уменьшится. Чтобы предотвратить это, в литиевые батареи устанавливаются специальные контроллеры. Это защитные платы, которые существуют для нескольких банок и для отдельных элементов 18650.

Общие требования к зарядке для аккумуляторов 18650

Зарядка для литиевых аккумуляторов 18650 должна выдавать на выходе 5 В и ток от 0,5 до 1 от номинальной ёмкости АКБ. То есть, литиевый элемент, ёмкость которого 2600 мАч, должен заряжаться током 1,3─2,6 ампера. Производители зарядных устройств для батарей литиевого типа изготавливают зарядки, которые проводят процесс в несколько этапов.

Литиевый аккумулятор 18650

Первая стадия заряда проводится током (0,2─1) от величины ёмкости.
При этом напряжение поддерживается на уровне 4,1─4,2 вольта (на одной банке). По времени этот этап длится чуть меньше часа. Вторая стадия проходит при постоянном напряжении. Некоторые производители выпускают устройства, в которых реализован импульсный режим. Это позволяет ускорить зарядку.
Если ваш Li─Ion аккумулятор имеет графитовый электрод, то напряжение должно быть не более 4,1 В на элемент. При использовании напряжения более 4,1 вольта энергетическая плотность элемента увеличивается, но запускаются окислительные процессы. Они уменьшают срок службы литиевого аккумулятора 18650. Но в современных моделях графитовых электродов в чистом виде нет. Проблема окисления частично была решена добавками. Так, что превышение напряжения 4,1 вольта для них не так критично, хотя и нежелательно.

Приспособление для зарядки 18650
Если заряжать аккумуляторы током 1*С, то полного заряда можно достичь где-то через два─три часа. После этого напряжение достигает определённой величины, и зарядное устройство резко уменьшает ток нескольких процентов от начальной величины. Если увеличивать ток заряда выше 1*С, то это практически не ускоряет время зарядки. Если первая стадия зарядки проходит при более высоком токе и быстрее, то вторая стадия будет длиться дольше.

Есть зарядки, которые заряжают литиевый аккумулятор 18650 примерно за 60 минут. В этих зарядных устройствах просто отсутствует второй этап. То есть, АКБ на первом этапе заряжается на 70─80 процентов и после этого эксплуатируется. Для аккумуляторов литиевого типа это не критично. Наоборот, их нежелательно заряжать «под завязку» и сильно разряжать.

На графике ниже можно посмотреть основные этапы зарядки Li батареи.

Стадии зарядки литиевого аккумулятора
Три стадии зарядки на графике выше означают следующее:

  • Первый этап. На аккумулятор подаётся максимальный ток, равный 1*С. Окончание этого этапа наступает при достижении определённого порогового значения;
  • Второй этап. На этой стадии поддерживается максимальное напряжение (около 4,1 вольта), а ток зарядки уменьшается до минимального (3% от того, что был на первой стадии);
  • Третий. Компенсирующий заряд, который подаётся во время хранения аккумулятора (это делается 1 раз в 20 дней).

Струйная зарядка на последнем этапе недопустима, поскольку это приведёт к металлизации лития. Однако возможны кратковременные зарядки для компенсации саморазряда. Такой заряд рекомендуется делать 1 раз в 20 дней, если напряжение аккумулятора снизилось до 4,05 В. Когда напряжение достигает 4,2 вольта процесс должен быть остановлен. Стоит также отметить высокую чувствительность литиевых АКБ к излишнему перезаряду. Даже небольшая перезарядка вызывает появление металлического лития на отрицательном электроде. Этот чрезвычайно активный металл сразу вступает в реакцию с электролитом. На катоде начинается выделение кислорода и внутри корпуса растёт давление. Из-за этого может произойти разгерметизация и воспламенение. В аккумуляторных элементах 18650 на этот случай устанавливается механический клапан, который сбрасывает давление при определённой критической величине. Стоит также отметить, что если превышать напряжение при зарядке, то срок эксплуатации Li аккумуляторов будет уменьшаться. Чтобы это предотвратить, в литиевые батареи устанавливаются контроллеры. Это платы защиты, которые существуют для нескольких банок и для единичных элементов 18650.

Аккумуляторный элемент 18650 с платой защиты
Эта печатная плата имеет всё необходимое для контроля заряда-разряда литиевой банки. Специальная микросхема отключает банку (или банки) по минимальному и максимальному напряжениям. А также могут быть задействованы температурные датчики, которые срабатывают при определённой температуре и прерывают заряд. Про механический клапан для сброса давления уже было сказано выше. Существуют литиевые аккумуляторы, которые имеют в своём составе марганец. Он значительно тормозит образование металлического лития на аноде, и такие батареи не нуждаются в контроллере.
Все вышеперечисленные факторы нужно иметь в виду при подборе зарядки для аккумуляторов 18650. Одно дело, если вы заряжаете 18650 в составе АКБ ноутбука, где за процессом следит контроллер и электроника лэптопа. И совсем другое, когда вы будете заряжать аккумулятор 18650 напрямую. Здесь всё будет зависеть от возможностей и функционала этой зарядки.

Возможно, вас заинтересует материал о переделке шуруповёрта на литиевые аккумуляторы 18650.

Как правильно выбрать, что нужно учесть

При покупке нового гаджета рекомендуется приобретать лучшие зу для акб 18650. Хорошим зарядным устройством будет то, которое идет в комплекте с гаджетом, четко понимает, какая мощность нужна для аккумулятора, своевременно останавливает зарядку. Оригинальные зарядки сначала проводят подзарядку сильным током, а в конце подзарядки уменьшают ток. Это позволяет не перегревать элемент и продлить его срок службы. Если нужно купить зарядный прибор отдельно, следует обратить внимание на основные функции зарядки.

Сотрудничество на выгодных условиях

Приобрести зарядное устройство нужной конфигурации поможет интернет-магазин TITANAT.RU. Предлагается высококачественное оборудование для работы с аккумуляторами различных типов. В ассортименте LTO-зарядки, устройства для NMC- и LiFePO4-модулей. Также реализуются универсальные решения, соответствующие отечественным и международным нормативам.

Продукция поставляется в заводской упаковке, сопровождается набором документов.

Квалифицированную помощь в подборе изделий окажут опытные менеджеры. Они расскажут о параметрах оборудования, порекомендуют технику, соответствующую потребностям.

Возможность работы с акуумуляторами разных форматов и размеров

  • Функциональные зарядки для литий ионных аккумуляторов 18650 способны заряжать пальчиковые элементы различных форм-факторов. Они имеют подвижный плюс-минус контакт, который позволяет каждому слоту в зарядном устройстве подстраиваться под длину аккумулятора. Благодаря мобильному контакту одно зарядное устройство подходит для зарядки практически всех разновидностей литий-ионных аккумуляторов, и Вам не нужно покупать новое зарядное устройство для каждого формата отдельно. Все зарядки этого типа имеют автоматический контроль и систему автоматического отключения при достижении максимального уровня заряда.
  • Пользователи положительно характеризуют умные зарядные устройства, которые позволяют самостоятельно устанавливать зарядное и разрядное напряжение батареек, ускорять, измерять и восстанавливать емкость аккумулятора. Такое интеллектуальное устройство стоит дороже. Умная система не требует настройки прибора, а определяет уровень заряда, скорость, время, напряжение автоматически при вставлении батареи. Эти функции особенно важны для качественной быстрой зарядки, экономии электроэнергии, сохранении ресурса батареи.

Умное зарядное устройство для 4 аккумуляторов

  • При возникновении надобности зарядить много батарей одновременно, использование самых популярных зарядных устройств на четыре аккумулятора в этом случае неудобно, используется большой ресурс времени и требует дополнительного внимания. Применение сразу нескольких зарядников, также может быть нерациональным решением этой проблемы. Для одновременной зарядки большого количества батареек существуют многоканальная зарядка для пальчиковых аккумуляторов, которая позволяет заряжать до шестнадцати единиц.

Лучшие бюджетные зарядные устройства с АлиЭкспресс

Бюджетное зарядное устройство работает также, как и любое другое. Оно прекрасно справляется с поставленной задачей, а от более дорогого сегмента его отличает отсутствие дополнительных опций. Например, здесь редко встречаются встроенные индикаторы, то есть степень заряда придется определять самостоятельно. Над дизайном производители тоже не особо заворачиваются. В общем, если вам нужно просто заряжать батарейки определенного класса, и нет желания платить за устройство серьезные деньги, то модели из данного сегмента придутся как нельзя кстати.

Варианты зарядных устройств для аккумуляторов

Обзор умных зарядных устройств для аккумуляторов.

  • La Crosse Alpha Power BC-700 занимает в рейтинге лучших зарядных элементов призовое место из-за своей универсальности. Заряжает акб любого химического состава и размера. Время зарядки 2 часа. Прибор сам определяет тип и способ получения энергии. В функции обязательно входит заряд, дозаряд, разряд, предотвращение перегрева аккумулятора, выявление поврежденных батарей, их диагностика и реанимация.
  • OPUS BT-C310 0 заряжает самые распространенные типы батареек аа, ааа. Индикатор перегрева и принудительное охлаждение зарядки защищает ионные аккумуляторы 18650 от повреждений.
  • Зарядка Liito Kala Lii-500 с функцией разряда заряжает, тестирует, определяет внутреннее сопротивление акб. Заряжает от одного до четырех АКБ, возможны разные типы. На дисплее отражается надпись относительно одного элемента. Под экраном расположены кнопки, которые предназначены для выбора силы тока для каждого носителя энергии и режима зарядки. Зарядка отлично работает для 4 аккумуляторов с током в 1000 mА, хотя немного греется.

Источник

Импульсная зарядка для li ion аккумуляторов

Основные схемы импульсных сетевых адаптеров для зарядки телефонов

Схемы импульсных сетевых адаптеров для зарядки телефонов

Большинство современных сетевых зарядных устройств собрано по простейшей импульсной схеме, на одном высоковольтном транзисторе (рис. 1) по схеме блокинг-генератора.

В отличие от более простых схем на понижающем 50 Гц трансформаторе, трансформатор у импульсных преобразователей той же мощности гораздо меньше по размерам, а значит, меньше размеры, вес и цена всего преобразователя. Кроме того, импульсные преобразователи более безопасны — если у обычного преобразователя при выходе из строя силовых элементов в нагрузку попадает высокое нестабилизированное (а иногда и вообще переменное) напряжение со вторичной обмотки трансформатора, то при любой неисправности «импульсника» (кроме выхода из строя оптрона обратной связи — но его обычно очень хорошо защищают) на выходе вообще не будет никакого напряжения.

Рис. 1
Простая импульсная схема блокинг-генератора
Подробнейшее описание принципа действия (с картинками) и расчета элементов схемы высоковольтного импульсного преобразователя (трансформатор, конденсаторы и пр.) можно прочитать, например, в «ТЕА152х Efficient Low Power Voltage supply» по ссылке http://www. nxp.com/acrobat/applicationnotes/AN00055.pdf (на английском).

Переменное сетевое напряжение выпрямляется диодом VD1 (хотя иногда щедрые китайцы ставят целых четыре диода, по мостовой схеме), импульс тока при включении ограничивается резистором R1. Здесь желательно поставить резистор мощностью 0,25 Вт — тогда при перегрузке он сгорит, выполнив функцию предохранителя.

Преобразователь собран на транзисторе VT1 по классической обратноходовой схеме. Резистор R2 нужен для запуска генерации при подаче питания, в этой схеме он необязателен, но с ним преобразователь работает чуть стабильней. Генерации поддерживается благодаря конденсатору С1, включенному в цепь ПОС на обмотке частота генерации зависит от его емкости и параметров трансформатора. При отпирании транзистора напряжение на нижних по схеме выводах обмоток / и II отрицательное, на верхних — положительное, положительная полуволна через конденсатор С1 еще сильней открывает транзистор, амплитуда напряжения в обмотках возрастает. То есть транзистор лавинообразно открывается. Через некоторое время, по мере заряда конденсатора С1, базовый ток начинает уменьшаться, транзистор начинает закрываться, напряжение на верхнем по схеме выводе обмотки II начинает уменьшаться, через конденсатор С1 базовый ток еще сильней уменьшается, и транзистор лавинообразно закрывается. Резистор R3 необходим для ограничения базового тока при перегрузках схемы и выбросах в сети переменного тока.

В это же время амплитудой ЭДС самоиндукции через диод VD4 подзаряжается конденсатор СЗ — поэтому преобразователь и называется обратноходовым. Если поменять местами выводы обмотки III и подзаряжать конденсатор СЗ во время прямого хода, то резко возрастет нагрузка на транзистор во время прямого хода (он может даже сгореть из-за слишком большого тока), а во время обратного хода ЭДС самоиндукции окажется нерастраченной и выделится на коллекторном переходе транзистора — то есть он может сгореть от перенапряжения. Поэтому при изготовлении устройства нужно строго соблюдать фазировку всех обмоток (если перепутать выводы обмотки II — генератор просто не запустится, так как конденсатор С1 будет наоборот, срывать генерацию и стабилизировать схему).

Выходное напряжение устройства зависит от количества витков в обмотках II и III и от напряжения стабилизации стабилитрона VD3. Выходное напряжение равно напряжению стабилизации только в том случае, если количество витков в обмотках II и III одинаковое, в противном случае оно будет другое. Во время обратного хода конденсатор С2 подзаряжается через диод VD2, как только он зарядится до примерно -5 В, стабилитрон начнет пропускать ток, отрицательное напряжение на базе транзистора VT1 чуть уменьшит амплитуду импульсов на коллекторе, и выходное напряжение стабилизируется на некотором уровне. Точность стабилизации у этой схемы не очень высока — выходное напряжение гуляет в пределах 15. 25% в зависимости от тока нагрузки и качества стабилитрона VD3.
Схема более качественного (и более сложного) преобразователя показана на рис. 2

Рис. 2
Электрическая схема более сложного
преобразователя
Для выпрямления входного напряжения используется диодный мостик VD1 и конденсатор , резистор должен быть мощностью не менее 0,5 Вт, иначе в момент включения, при зарядке конденсатора С1, он может сгореть. Емкость конденсатора С1 в микрофарадах должна равняться мощности устройства в ваттах.

Сам преобразователь собран по уже знакомой схеме на транзисторе VT1. В цепь эмиттера включен датчик тока на резисторе R4 — как только протекающий через транзистор ток станет столь большим, что падение напряжения на резисторе превысит 1,5 В (при указанном на схеме сопротивлении — 75 мА), через диод VD3 приоткроется транзистор VT2 и ограничит базовый ток транзистора VT1 так, чтобы его коллекторный ток не превышал указанные выше 75 мА. Несмотря на свою простоту, такая схема защиты довольно эффективна, и преобразователь получается практически вечный даже при коротких замыканиях в нагрузке.

Для защиты транзистора VT1 от выбросов ЭДС самоиндукции, в схему добавлена сглаживающая цепочка VD4-C5-R6. Диод VD4 обязательно должен быть высокочастотным — идеально BYV26C, чуть хуже — UF4004-UF4007 или 1 N4936, 1 N4937. Если нет таких диодов, цепочку вообще лучше не ставить!

Конденсатор С5 может быть любым, однако он должен выдерживать напряжение 250. 350 В. Такую цепочку можно ставить во все аналогичные схемы (если ее там нет), в том числе и в схему по рис. 1 — она заметно уменьшит нагрев корпуса ключевого транзистора и значительно «продлит жизнь» всему преобразователю.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется с помощью стабилитрона DA1, стоящего на выходе устройства, гальваническая развязка обеспечивается оптроном V01. Микросхему TL431 можно заменить любым маломощным стабилитроном, выходное напряжение равно его напряжению стабилизации плюс 1,5 В (падение напряжения на светодиоде оптрона V01)’, для защиты светодиода от перегрузок добавлен резистор R8 небольшого сопротивления. Как только выходное напряжение станет чуть выше положенного, через стабилитрон потечет ток, светодиод оптрона начнет светиться, его фототранзистор приоткроется, положительное напряжение с конденсатора С4 приоткроет транзистор VT2, который уменьшит амплитуду коллекторного тока транзистора VT1. Нестабильность выходного напряжения у этой схемы меньше, чем у предыдущей, и не превышает 10. 20%, также, благодаря конденсатору С1, на выходе преобразователя практически отсутствует фон 50 Гц.

Трансформатор в этих схемах лучше использовать промышленный, от любого аналогичного устройства. Но его можно намотать и самому — для выходной мощности 5 Вт (1 А, 5 В) первичная обмотка должна содержать примерно 300 витков проводом диаметром 0,15 мм, обмотка II — 30 витков тем же проводом, обмотка III — 20 витков проводом диаметром 0,65 мм. Обмотку III нужно очень хорошо изолировать от двух первых, желательно намотать ее в отдельной секции (если есть). Сердечник — стандартный для таких трансформаторов, с диэлектрическим зазором 0,1 мм. В крайнем случае, можно использовать кольцо внешним диаметром примерно 20 мм.

Источник

Зарядка для телефона это импульсный блок питания

Сейчас уже все производители сотовых телефонов договорились и все, что есть в магазинах, заряжается через USB-разъем. Это очень хорошо, потому что зарядные устройства стали универсальными. В принципе, зарядное устройство для сотового телефона таковым не является.

Это только импульсный источник постоянного тока напряжением 5V, а собственно зарядное устройство, то есть, схема следящая за зарядом аккумулятора, и обеспечивающая его заряд, находится в самом сотовом телефоне. Но, суть не в этом, а в том, что эти «зарядные устройства» сейчас продаются повсеместно и стоят уже так дешево, что вопрос с ремонтом отпадает как-то сам собой.

Например, в магазине «зарядка» стоит от 200 рублей, а на известном Алиекспресс есть предложения и от 60 рублей (с учетом доставки).

Принципиальная схема

Схема типовой китайской зарядки, срисованная с платы, показана на рис. 1. Может быть и вариант с перестановкой диодов VD1, VD3 и стабилитрона VD4 на отрицательную цепь — рис.2.

А у более «продвинутых» вариантов могут быть выпрямительные мосты на входе и выходе. Могут быть и отличия в номиналах деталей. Кстати, нумерация на схемах дана произвольно. Но сути дела это не меняет.

Типовая схема китайского сетевого зарядного устройства для сотового телефона

Рис. 1. Типовая схема китайского сетевого зарядного устройства для сотового телефона.

Несмотря на простоту, это все же неплохой импульсный блок питания, и даже стабилизированный, который вполне сгодится и для питания чего-то другого, кроме зарядного устройства сотового телефона.

Как переделать зарядное устройство от сотового телефона на другое напряжение

Рис. 2. Схема сетевого зарядного устройства для сотового телефона с измененным положением диода и стабилитрона.

Схема сделана на основе высоковольтного блокинг-генератора, широта импульсов генерации которого регулируется при помощи оптопары, светодиод которой получает напряжение от вторичного выпрямителя. Оптопара понижает напряжение смещения на базе ключевого транзистора VТ1, которое задается резисторами R1 и R2.

Нагрузкой транзистора VТ1 служит первичная обмотка трансформатора Т1. Вторичной, понижающей, является обмотка 2, с которой снимается выходное напряжение. Еще есть обмотка 3, она служит и для создания положительной обратной связи для генерации, и как для источника отрицательного напряжения, который выполнен на диоде VD2 и конденсаторе С3.

Этот источник отрицательного напряжения нужен для снижения напряжения на базе транзистора VТ1, когда оптопара U1 открывается. Элементом стабилизации, определяющим выходное напряжение, является стабилитрон VD4.

Его напряжение стабилизации таково, что в сумме с прямым напряжением ИК-светодиода оптопары U1 дает именно те самые необходимые 5V, которые и требуются. Как только напряжение на С4 превышает 5V, стабилитрон VD4 открывается и через него проходит ток на светодиод оптопары.

И так, работа устройства вопросов не вызывает. Но что делать, если мне нужно не 5V, а, например, 9V или даже 12V? Вопрос такой возник вместе с желанием организовать сетевой блок питания для мультиметра. Как известно, популярные в радиолюбительских кругах, мультиметры питаются от «Кроны», — компактной батареи напряжением 9V.

И в «походнополевых» условиях это вполне удобно, но вот в домашних или лабораторных хотелось бы питания от электросети. По схеме, «зарядка» от сотового телефона в принципе подходит, в ней есть трансформатор, и вторичная цепь не контактирует с электросетью. Проблема только в напряжении питания, — «зарядка» выдает 5V, а мультиметру нужно 9V.

Читайте также:  Autoprofi sbc 120 цифровое зарядное устройство для

На самом деле, проблема с увеличением выходного напряжения решается очень просто. Нужно, всего лишь, заменить стабилитрон VD4. Чтобы получить напряжение, подходящее для питания мультиметра, нужно поставить стабилитрон на стандартное напряжение 7,5V или 8,2V. При этом, выходное напряжение будет, в первом случае, около 8,6V, а во втором около 9,ЗV, что, и то и другое, вполне годится для мультиметра. Стабилитрон, например, 1N4737 (это на 7,5V) или 1N4738 (это на 8,2V).

Впрочем, можно и другой маломощный стабилитрон на данное напряжение.

Испытания показали хорошую работу мультиметра при питании от такого источника питания. Кроме того, был попробован и старый карманный радиоприемник с питанием от «Кроны», -работал, только помехи от блока питания слегка мешали. Напряжением в 9V дело совсем не ограничивается.

Узел регулировки напряжения для переделки китайского зарядного устройства

Рис. 3. Узел регулировки напряжения для переделки китайского зарядного устройства.

Хотите 12V? — Не проблема! Ставим стабилитрон на 11V, например, 1N4741. Только нужно конденсатор С4 заменить более высоковольтным, хотя бы на 16V. Можно получить и еще большее напряжение. Если вообще удалить стабилитрон будет постоянное напряжение около 20V, но оно будет не стабилизированное.

Можно даже сделать регулируемый блок питания, если стабилитрон заменить регулируемым стабилитроном, таким как TL431 (рис. 3). Выходное напряжение можно регулировать, в этом случае, переменным резистором R4.

Источник

Импульсная зарядка для li-ion аккумуляторов

Всем нам уже все уши прожужжали, что литий-ионные аккумуляторы правильнее всего заряжать постоянным током до напряжения 4.2 В. По достижении данного значения считается, что аккумулятор набрал где-то 70-80% своей максимальной емкости. К слову сказать, этот момент наступает достаточно быстро и чем больше был ток заряда, тем быстрее.

Теперь остается зафиксировать на аккумуляторе это напряжение и подержать его так еще какое-то время. За это время аккумулятор должен набрать еще процентов 20 емкости. Ток заряда при этом будет неуклонно снижаться но, что немаловажно, до нуля так никогда и не дойдет. Окончанием заряда можно считать снижение тока до

0.05 от номинальной емкости (той, которая указана на этикетке).

Описанная логика по своей сути очень правильная и в первом приближении не имеет недостатков: быстрый набор основной емкости, четко заданные критерии перехода к фазе снижения тока и момента окончания зарядки. Но так ли это?

На самом деле, для описанной выше логике работы зарядных устройств порог в 4.2 вольта выбран далеко не случайно. Дело в том, что длительное прикладывание повышенного напряжение к li-ion аккумуляторам ведет к деградации их электродов и электродных масс (электролита) и, как следствие, потери емкости. А так как фаза заряда с фиксированным напряжением и падающим током обычно довольно длительная, то желательно ограничить напряжение сверху на уровне 4.2 (или 4.24В). Что и делается на практике.

Однако, более правильным было бы контролировать напряжение на аккумуляторе не тогда, когда через него протекает большой зарядный ток, а во время холостого хода. Дело в том, что в зависимости от величины внутреннего сопротивления батареи и тока, напряжение на аккумуляторе может запросто достигать 4.3 и даже 4.4 Вольта (если, конечно, нет PCB-модуля, который отрубит акб из-за перенапряжения). Таким образом, зарядное устройство перейдет в режим стабилизации напряжения немного раньше, чем хотелось бы, увеличивая тем самым общее время заряда.

Заряд импульсами тока с паузами между ними

Умная зарядка дейстовала бы следующим образом: сначала отключила бы зарядный ток, выждала бы небольшую паузу, измерила бы напряжение холостого хода на аккумуляторе и на основании этого приняла бы решение о своих дальнейших действиях. Чем ближе напряжение приблизилось к 4.15В (это напряжение полностью заряженного аккумулятора), тем более короткий импульс зарядного тока выдает зарядка. Как только напряжение достигнет заданного порога (4.15 вольта), импульсы тока совсем прекратятся.

Заряд литий-ионного аккумулятора импульсным током

Вот как это выглядит на графике:

В таком зарядном устройстве можно оставлять аккумулятор на сколь угодно длительное время, и он будет подзаряжаться по мере необходимости.

Мы только что описали еще один (более правильный) способ зарядки литиевых аккумуляторов — импульсный. Но такие зарядки менее распространены, так как для реализации этого алгоритма требуется микропроцессорное управление, что усложняет и удорожает схему.

Схема зарядника

Импульсная зарядка для li-ion

Но не надо грустить! Оказывается, существует схема импульсного зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов БЕЗ МИКРОПРОЦЕССОРА. Вот она:

Как это ни удивительно эта несложная схема в полной мере реализует весь описанный выше алгоритм заряда при полном отсутствии «мозгов». Схема работает следующим образом.

С момент включения схема начинает заряжать аккумулятор постоянным током. Величина тока зависит от напряжения питания и сопротивления резистора RD.

В момент, когда напряжение на элементе при наличие зарядного тока начинает превышать 4,15 Вольта, компаратор (KA393 или KIA70XX) видит это и закрывает транзистор VT1. Далее следует пауза, за время которой напряжение на элементе снижается до своего истинного значения. Т.к. напряжение холостого хода на аккумуляторе ещё не достигло величины 4,15 В, оно вскоре упадет ниже этого значения. Компаратор, увидив это, вновь откроет зарядный ключ.

Процесс будет повторяться снова и снова, с той лишь разницей, что по мере зарядки аккумулятора импульсы зарядного тока будут всё время сокращаться, а длительность паузы между импульсами, наоборот, увеличиваться. То есть будет увеличиваться скважность импульсов.

Ближе к концу зарядки длительность импульса зарядного тока составляет доли процента от длительности паузы между ними, а напряжение на элементе будет практически равно 4,15 Вольта (конкретное значение выставляется потенциометром R1 при настройке схемы).

Теперь о деталях. Разумеется, можно использовать обычный трансформатор без средней точки. Прекрасно можно обойтись и однополупериодным выпрямителем. А еще проще взять в качестве питания какой-нибудь уже готовый 5-вольтовый зарядник от сотового телефона. Чтобы его не спалить возможно придется еще сильнее ограничить ток заряда, увеличив RD, например, до 0.47 Ом.

Транзисторы что-то типа KTA1273. Силовой полевик указан на схеме, но еще лучше взять PHB108NQ03LT (выпаять из старой материнской платы от компа).

Подстроечник 470 Ом. И не самых маленьких размеров, т.к. он все-таки должен рассеивать какую-то мощность. Брать более 470 ом не советую, т.к. это увеличивает гистерезис срабатывания микросхемы KIA (микросхема может просто вырубить зарядку вместо того, чтобы генерировать импульсы, как задумано).

Схемы можно объединять в последовательные цепочки. Это позволяет заряжать батареи из последовательно соединенных аккумуляторов.

Простейшие зарядники для лития (импульсным током)

Схему можно значительно упростить, выкинув необязательные цепи, а также заменив полевик на обычный биполярный транзистор. Вот, например, парочка вполне рабочих вариантов:

Транзистор можно заменить на наш дубовый КТ837. Питания лучше не делать больше 6 вольт, т.к. чем оно выше, тем сильнее все будет греться. Резистором R1 при сильно разряженном аккумуляторе нужно ограничить ток на уровне 700-800 мА, этого будет вполне достаточно для одного элемента li-ion. При подборе резистора главное не превысить максимальную мощность силового транзистора и способности источника питания.

Зарядка для 18650 на микросхеме BD4730

Если не получилось найти микросхемы KIA70хх, их можно заменить другими детекторами напряжения, например, BD4730. Вот вариант зарядки с этой микросхемой:

Для того, чтобы настроить схему, необходимо отловить момент, когда напряжение на аккумуляторе станет ровно 4.2В и в этот момент выставить на 5-ом выводе микросхемы напряжение 2.99 Вольта (при помощи резистора R6). Если есть регулируемый блок питания, можно выставить на нем ровно 4.2 Вольта и на время настройки подключить его вместо аккумулятора.

Любая из этих схем позволяет заряжать литиевые аккумуляторы любых типоразмеров и емкостей (с учетом коррекции зарядного тока) — от небольших элементов в призматических корпусах до циллиндрических 18650 или гигантских 42120.

Источник



Как выбрать сетевое зарядное устройство

Большинство современных мобильных устройств питаются от аккумуляторов, для зарядки которых используются сетевые зарядные устройства. И хотя к большинству гаджетов ЗУ идут в комплекте, необходимость в покупке еще одной зарядки возникает не так уж и редко: штатная зарядка может потеряться или сломаться, а некоторые гаджеты вообще не имеют ЗУ в комплекте. Однако по какой бы причине вам ни понадобилось новое сетевое зарядное устройство, следует иметь в виду, что «подходящего» к гаджету разъема ЗУ недостаточно. Следует убедиться, что остальные характеристики зарядки также соответствуют параметрам заряжаемого устройства.

Характеристики сетевых зарядных устройств

Разъем подключения — первое, что определяет совместимость зарядного устройства с заряжаемым. К счастью, времена, когда каждый производитель снабжал свои гаджеты уникальным разъемом, потихоньку уходят в прошлое, и большинство современных устройств используют разъем USB или его варианты — mini USB, micro USB, USB Type-C. ЗУ для таких гаджетов, как правило, имеют разъем USB и — по необходимости — съемный кабель в комплекте, являющийся переходником на другие разъемы того же стандарта. Хотя встречаются и зарядки с разъемом типа micro USB или USB Type-C на корпусе или на несъемном кабеле — но никакого преимущества это им не дает, наоборот, делает их менее универсальными.

Встречаются зарядные устройства с несколькими разъемами USB — от двух до восьми. Такими можно заряжать несколько устройств одновременно, но имейте в виду, что выходной ток на порт в этом случае может быть меньше суммарного максимального выходного тока. Если подключить к ЗУ с максимальным выходным током в 1000 мА два устройства, заряжающиеся таким током, оба они «получат» только по 500 мА (даже если для него заявлен выходной ток на порт в те же 1000 мА) и будут заряжаться вдвое дольше. Выходной ток на порт может быть равен максимальному, только когда к нему подключено лишь одно устройство, «забирающее» максимальный ток.

Из остальных распространенных разъемов можно отметить разве только 8-pin Lightning, использующийся на мобильных устройствах Apple с 2012 года.

Читайте также:  Сменный зарядный бокс для Samsung Galaxy Buds SM R170 чехол зарядного устройства R175

При желании еще можно найти зарядные устройства для старых гаджетов — 20-pin разъемы для смартфонов Samsung, 30-pin разъемы для гаджетов Apple до 2012 года, 18-pin разъемы для смартфонов LG и так далее, но выбор их невелик, и в скором времени следует ожидать их полного исчезновения с полок магазинов.

Также встречаются ЗУ с цилиндрическими разъемами типа DJK или jack, такие разъемы питания используются во множестве различной электроаппаратуры. Особенность подбора такого зарядного устройства в том, что общепринятого стандарта у них нет, каждое устройство, использующее такой разъем, может иметь различные параметры зарядки, которые следует тщательно соблюсти. При покупке ЗУ с таким разъемом следует убедиться, что расположение полюсов, сила тока и напряжение на нем в точности соответствуют указанным в руководстве по эксплуатации заряжаемого устройства (или хотя бы на его корпусе). Несоблюдение этого требования может привести к выходу из строя как зарядки, так и заряжаемого гаджета.

Сила тока у зарядного устройства с разъемом lightning может быть любой — все устройства Apple снабжены контроллером заряда и просто не возьмут ток больший, чем необходимо. Другое дело, что ток меньший, чем может потреблять устройство, увеличит время зарядки. И к примеру, iPad mini 1-го поколения, заряжающийся током 0,15 А, можно заряжать и от ЗУ с выходным током 2,4 А — на процесс зарядки это не повлияет. Обычный iPad от «телефонной» зарядки с выходным током 1 А тоже будет заряжаться — но вдвое дольше обычного. Различные устройства Apple могут заряжаться токами от 0,15 до 2,4 А.

То же относится и к зарядным устройствам с разъемом USB — контроллер заряда смартфона защитит его при подключении к слишком мощному ЗУ. В обратном случае — при подключении к «слабой» зарядке устройства, способного заряжаться высоким током — время зарядки возрастет.

Грубо говоря, и с портом Lightning, и с портом USB зарядное устройство для смартфона лучше брать с током хотя бы от 2 А. Многие современные смартфоны могут заряжаться током в 3 А, а гаджеты покрупнее спокойно «берут» 4-5 А. Большинство прочих устройств, заряжаемых от USB, также имеют контроллер зарядки и «не боятся» высоких токов, однако для полной уверенности лучше все же свериться с руководством по эксплуатации и не заряжать током выше указанного в нём.

Напряжение на круглом разъеме типа DJK или jack может быть разным и должно соответствовать требованиям заряжаемого устройства.

А вот с разъемами Lightning и USB всё сложнее. Стандартное напряжение для этих разъемов — 5 В. Однако в интеллектуальных режимах быстрой зарядки напряжение может подниматься до 20 В. Происходит это автоматически, без участия пользователя: контроллер заряжаемого устройства, используя протокол быстрой зарядки, устанавливает на зарядном устройстве нужный режим. Это позволяет сократить время зарядки в несколько раз и производители утверждают, что такие режимы не приводят к сильному сокращению срока службы аккумуляторов.

Проблема в том, что некоторые кабели не являются просто «кусками меди» — в них встроены согласующие резисторы (кабели USB 2 — USB Type-C), а иногда и управляющие микросхемы (кабели Lightning, USB 3.1). Поэтому категорически рекомендуется для режимов быстрой зарядки использовать только «родные» кабели, идущие в комплекте с устройством. Использование непроверенных кабелей для быстрой зарядки может привести к повреждению как кабеля, так и зарядного устройства или самого смартфона.

Существует множество стандартов быстрой зарядки, и для их работы необходимо, чтобы и ЗУ, и заряжаемое устройство поддерживали один стандарт. Поэтому, если вы планируете применять приобретаемое зарядное устройство для быстрой зарядки гаджета, убедитесь, что оно поддерживает нужный стандарт:

  • Adaptive Fast Charging применяется для зарядки гаджетов компании Samsung с 2015 года. Используется, в основном, в топовых моделях линеек S, Note, A и некоторых других;
  • Huawei Fast Charge и Huawei Super Charge, как видно из названия стандарта, применяется на устройствах Huawei;
  • Pump Express разработан компанией MediaTek и поддерживается современными смартфонами, собранными на базе SoC этого производителя — к таковым относятся многие китайские смартфоны;
  • Quick Charge — стандарт компании Qualcomm, поддерживается устройствами, собранными на базе чипсетов Snapdragon, начиная с 2013 года.
  • Spreadtrum Fast Charge Protocol, соответственно, поддерживается на чипсетах Spreadtrum.
  • Power Delivery — наиболее перспективный протокол быстрой зарядки, разработанный консорциумом USB в 2015 году. На настоящий момент используется гаджетами Apple, Xiaomi, Sony и др. Quick Charge версии 4.0 также полностью совместим с Power Delivery.
  • VoltiQ — «урезанный» стандарт Quick Charge, позволяющий менять только ток зарядки (но не напряжение). Стандарт поддерживается производителем зарядок Tronsmart и был разработан в 2014 году для устранения перегрева первых смартфонов, использующих стандарт Quick Charge 2.0. Зарядка с использованием VoltiQ чуть медленнее, чем с QuickCharge, но безопаснее для старых смартфонов (особенно на базе Snapdragon 810).

Варианты выбора сетевых зарядных устройств

Зарядное устройство с разъемом USB — наиболее универсальный вид «зарядок» на сегодняшний день — большинство мобильных устройств либо могут заряжаться от этого разъема, либо имеют переходник на него.

Зарядные устройства с разъемом Lightning предназначены для зарядки гаджетов Apple.

Если вы хотите заряжать одновременно несколько устройств, выбирайте среди ЗУ с несколькими портами.

Чтобы ускорить зарядку гаджета, воспользуйтесь ЗУ с поддержкой быстрой зарядки — только убедитесь, что ваш гаджет поддерживает тот же стандарт и используйте «родной» кабель.

Для зарядки гаджетов с аккумуляторами большой емкости (планшетов, ноутбуков) выбирайте среди ЗУ большой мощности — они способны «давать» большой ток и напряжение.

Источник

Импульсные блоки питания: принципы работы для новичков — обзор 7 правил построения схемы

Домашний мастер часто сталкивается с поломками сложной бытовой техники из-за отказов ее электрической схемы. Не всегда удается сразу выполнить такой ремонт. Часто требуются знания про импульсные блоки питания, принципы работы их составных частей.

Такие работники популярны, всегда востребованы, заслуживают уважения. Однако не все так сложно в этом вопросе, как кажется на первый взгляд.

Я выделил 7 правил, по которым работает любой ИБП, постарался объяснить их простыми словами для новичков. А что получилось — оценивайте сами.

Блоки питания — это электротехнические устройства, которые изменяют характеристики промышленной электроэнергии до уровня параметров, необходимых для работы конечных механизмов.

Они подразделяются на трансформаторные и импульсные изделия.

Силовой трансформатор понижает входное напряжение и одновременно обеспечивает гальваническую развязку между электрической энергией первичной и вторичной цепи.

Трансформаторные модули тратят значительную часть мощности на электромагнитные преобразования и нагрев, имеют повышенные габариты, вес.

Импульсные блоки питания: как работает структурная схема и взаимодействуют ее части — краткое пояснение

Правило №1 всех ИБП: чем выше рабочая частота, тем лучше. Преобразование электроэнергии выполняется не на промышленных 50 герц, а на более высоких сигналах в пределах 1÷100кГц.

За счет этого снижаются потери и общий вес всех элементов, но усложняется технология. Принципы работы импульсного блока питания помогает понять его структурная схема.

Показываю ее составные части прямоугольниками, связи стрелками, а форму выходного сигнала из каждого блока — мнемонической фигурой преобразованного напряжения (темно синий цвет сверху).

Сетевой фильтр пропускает через себя промышленную синусоиду. Одновременно он отделяет из нее все посторонние помехи.

Очищенная от помех синусоида поступает на выпрямитель со сглаживающим фильтром. Он превращает полученную гармонику в сигнал напряжения строго постоянной формы действующей величины.

Следующим этапом начинается работа инвертора. Он из постоянного стабилизированного сигнала формирует высокочастотные колебания уже не синусоидальной, а практически строго прямоугольной формы.

Преобразованная в подобный вид электрическая энергия поступает на силовой высокочастотный трансформатор, который, как и обычный аналоговый, видоизменяет ее на пониженное напряжение с увеличенным током.

После силового трансформатора наступает очередь работы выходного выпрямителя.

Заключительным звеном работает сглаживающий выходной фильтр. После него на блок управления бытового прибора поступает стабилизированное напряжение постоянной величины.

Качество работы импульсного блока поддерживается за счет создания в рабочем состоянии обратной связи, реализованной в блоке управления инвертора. Она компенсирует все посадки и броски напряжения, вызываемые колебаниями входной величины или коммутациями нагрузок.

Пример монтажа деталей показан на фотографии платы импульсного блока питания ниже.

Сетевой выпрямитель имеет в своем составе предохранитель на основе плавкой вставки, диодный мост, электромеханический фильтр, набор дросселей, конденсаторы развязки со статикой.

Накопительная емкость сглаживает пульсации.

Генератор инвертора на основе силового ключевого транзистора
в комплекте с импульсным трансформатором выдает напряжение на выходной
выпрямитель с диодами, конденсаторами и дросселями.

Оптопара в узле обратной связи обеспечивает оптическую развязку электрических сигналов.

Разберем все эти части подробнее.

Схемы сетевых фильтров импульсных и высокочастотных помех: 4 типа конструкций

Правило №2: у качественных ИБП в конструкции блока должен работать надежный фильтр в/ч сигналов.

Важно понимать, что импульсы высокой частоты играют двоякую роль:

  1. в/ч помехи могут приходить из бытовой сети в блок питания;
  2. импульсы высокочастотного тока генерируются встроенным преобразователем и выходят из него в домашнюю проводку.

Причины появления помех в бытовой сети:

  • апериодические составляющие переходных процессов, возникающие от коммутации мощных нагрузок;
  • работы близкорасположенных приборов с сильными электромагнитными полями, например, сварочных аппаратов, мощных тяговых электродвигателей, силовых трансформаторов;
  • последствия погашенных импульсов атмосферных разрядов и других факторов, включая наложение высокочастотных гармоник.

Помехи ухудшают работу радиоэлектронной аппаратуры, мобильных устройств и цифровых гаджетов. Их необходимо подавлять и блокировать внутри конструкции импульсного блока питания.

Основу фильтра составляет дроссель, выполненный двумя обмотками на одном сердечнике.

Дроссели могут быть выполнены разными габаритами, намотаны толстой или тонкой проволокой на больших или маленьких сердечниках.

Начинающему мастеру достаточно запомнить простое правило: лучше работает фильтр с дросселем большого магнитопровода, увеличенным числом витков и поперечным сечением проволоки. (Принцип: чем больше — тем и лучше.)

Дроссель обладает индуктивным сопротивлением, которое резко ограничивает высокочастотный сигнал, протекающий по проводу фазы или нуля. В то же время оно не оказывает особого влияния на ток бытовой сети.

Читайте также:  Как заряжать телефон правильно подробная инструкция

Работу дросселя эффективно дополняют емкостные сопротивления.

Конденсаторы подобраны так, что закорачивают ослабленные дросселем в/ч сигналы помех, направляя их на потенциал земли.

Принцип работы фильтра в/ч помех от проникновения на блок питания входных сигналов показан на картинке ниже.

Между потенциалами земли с нулем и фазой устанавливают Y конденсаторы. Их конструктивная особенность — они при пробое не способны создать внутреннее короткое замыкание и подать 220 вольт на корпус прибора.

Между цепями фазы и нуля ставят конденсаторы, способные выдерживать 400 вольт, а лучше — 630. Они обычно имеют форму параллепипеда.

Однако следует хорошо представлять, что ИБП в преобразователе напряжения сами выправляют сигнал и помехи им практически не мешают. Поэтому такая система актуальна для обычных аналоговых блоков со стабилизацией выходного сигнала.

У импульсного блока питания важно предотвратить выход в/ч помех в бытовую сеть. Эту возможность реализует другое решение.

Как видите, принцип тот же. Просто емкостные сопротивления всегда располагаются по пути движения помехи за дросселем.

Третья схема в/ч фильтра считается универсальной. Она объединила элементы первых двух. Y конденсаторы в ней просто работают с двух сторон каждого дросселя.

У самых дорогих и надежных устройств используется сложный фильтр с дополнительно подключенными дросселями и конденсаторами.

Сразу же показываю схему расположения фильтров на всех цепочках блока питания: входе и выходе.

Обратите внимание, что на кабель, выходящий из ИБП и подключаемый к электронному прибору, может быть дополнительно установлен ферритовый фильтр, состоящий из двух разъемных полуцилиндров или выполненный цельной конструкцией.

Примером его использования является импульсный блок питания ноутбука. Это уже четвертый вариант применения фильтра.

Сетевой выпрямитель напряжения: самая популярная конструкция

Правило №3: после выхода с фильтра напряжение подается на схему выпрямителя, состоящего в базовой версии из диодного моста и электролитического конденсатора.

В ходе электрического преобразования форма синусоиды, состоящая из полуволн противоположных знаков, вначале меняется на сигнал положительного направления после диодной сборки, а затем эти пульсации сглаживаются до практически постоянной амплитудной величины 311 вольт.

Такой сетевой выпрямитель напряжения заложен в работу всех блоков питания.

Преобразователь импульсного напряжения: объяснение простыми словами с поясняющими картинками

Правило №4: выпрямленный сигнал подвергается широтно-импульсной модуляции на силовом ключе под управлением ШИМ контроллера.

Силовой ключ выполняется первичной обмоткой высокочастотного трансформатора. Для эффективной трансформации в/ч импульсов до 100 килогерц конструкцию магнитопровода делают из альсифера или ферритов.

На обмотку трансформатора от цепей управления через в/ч транзистор поступают импульсы сигналов в несколько десятков килогерц.

Прямоугольные импульсы тока подаются по времени, чередуются с паузами, обозначаются единицей (1) и нулем (0).

Продолжительность протекания импульса или его ширина в каждый момент низкочастотного синусоидального напряжения соответствует его амплитуде: чем она больше, тем шире ШИМ. И наоборот.

ШИМ контроллер отслеживает величину подключенной нагрузки на выходе импульсного блока питания. По ее значению он вырабатывает импульсы, кратковременно открывающие силовой транзистор.

Если подключенная к ИБП мощность начинает возрастать, то схема управления увеличивает длительность импульсов управления, а когда она снижается, то — уменьшает.

За счет работы этой конструкции производится стабилизация напряжения на выходе блока в строго определенном диапазоне.

Импульсный трансформатор: принцип работы одного импульса в 2 такта

Правило №5: импульсный трансформатор для блока питания передает каждый ШИМ импульс за счет двух преобразований электромагнитной энергии.

Во время преобразования электрической энергии в магнитную и обратно в электрическую с пониженным напряжением обеспечивается гальваническое разделение первичных входных цепей с вторичной выходной схемой.

Каждый ШИМ импульс тока, поступающий при кратковременном открытии силового транзистора, протекает по замкнутой цепи первичной обмотки трансформатора.

Его энергия расходуется:

  1. вначале на намагничивание сердечника магнитопровода;
  2. затем на его размагничивание с протеканием тока по вторичной обмотке и дополнительной подзарядкой конденсатора.

По этому принципу каждый ШИМ импульс из первичной сети подзаряжает накопительный конденсатор.

Генераторы ИБП могут работать по простой однотактной или более сложной двухтактной технологии построения.

Однотактная схема импульсного блока питания: состав и принцип работы

На стороне 220 расположены: предохранитель, выпрямительный диодный мост, сглаживающий конденсатор, биполярный транзистор, цепочки колебательного контура и коллекторного тока, а также обмотки импульсного трансформатора.

Однотактная схема импульсного блока питания создается для передачи мощности 10÷50 ватт, не более. По ней изготавливают зарядные устройства мобильных телефонов, планшетов и других цифровых гаджетов.

В выходной цепочке трансформатора используется выпрямительный диод Д7. Он может быть включен в прямом направлении, как показано на картинке, или обратно, что важно учитывать.

При прямом включении импульсный трансформатор накапливает индуктивную энергию и передает ее в выходную цепь к подключенной нагрузке с задержкой по времени.

Если диод включен обратно, то трансформация энергии из первичной схемы во вторичную цепь происходит во время закрытого состояния транзистора.

Однотактная схема ИБП отмечается простотой конструкции, но большими амплитудами напряжения, приложенными к виткам первичной обмотки импульсного трансформатора.

Их защита осуществляется дополнительными цепочками из
резисторов R2÷R4 и конденсаторов С2, С3.

Двухтактная схема импульсного блока питания: 3 варианта исполнения

Более высокий КПД и пониженные потери мощности являются неоспоримыми преимуществами этих ИБП по сравнению с однотактными моделями.

Простейший вариант исполнения двухполупериодной методики показан на картинке.

Если в нее дополнительно подключить два диода и один сглаживающий конденсатор, то на этом же трансформаторе получается двухполярная схема.

Она распространена в усилителях мощности, работает по обратноходовому принципу. В ней через каждую емкость протекают меньшие токи, обеспечивающие повышенный ресурс конденсаторов при эксплуатации.

Продлить ресурс работы электролитических конденсаторов в ИБП можно заменой одного большой мощности несколькими составными. Ток будет распределяться по всем, что вызовет меньший нагрев. А отвод тепла с каждого отдельного происходит лучше.

Прямоходовая схема блока питания имеет в своей конструкции дроссель, который выполняет функцию накопления энергии. Для этого два диода направляют поступающие импульсы ШИМ на его вход в одной полярности.

Дроссель этих устройств изготавливается большими габаритами и устанавливается отдельно внутри платы ИБП. Он дополняет работу накопительного конденсатора.

Это наглядно видно по верхней форме сигнала, показанного осциллограммой выпрямления одного и того же блока без дросселя и с ним.

Прямоходовая схема используется в мощных блоках питания, например, внутри компьютера.

В ней выпрямлением тока занимаются диоды Шоттки. Их применяют за счет:

  • уменьшенного падения напряжения на прямом включении;
  • и повышенного быстродействия во время обработки высокочастотных импульсов.

3 схемы силовых каскадов двухтактных ИБП

По порядку сложности их исполнения генераторы выполняют по:

  • полумостовому;
  • мостовому;
  • или пушпульному принципу построения выходного каскада.

Полумостовая схема импульсного блока питания: обзор

Конденсаторы С1, С2 собраны последовательно емкостным делителем. На него и переходы коллектор-эмиттер транзисторов Т1, Т2 подается напряжение постоянного питания.

К средней точке емкостного делителя и транзисторов подключена первичная обмотка трансформатора Тр2. С ее вторичной обмотки снимается выходное напряжение генератора, которое пропорционально входному сигналу ТР1, трансформируемому на базы Т1 и Т2.

Полумостовая схема ИБП работает для нагрузок от нескольких ватт до киловатт. Ее недостатком является возможность повреждения элементов при перегрузках, что требует использования сложных защит.

Мостовая схема импульсного блока питания: краткое пояснение

Вместо емкостного делителя предыдущей технологии здесь работают транзисторы T3 и T4. Они попарно открываются совместно с Т1 и Т2: (пара Т1-Т4), (пара Т2-Т3).

Напряжение переходов эмиттер-коллектор у закрытых транзисторов не выше величины питающего напряжения, а на обмотке w1 ТР3 оно возрастает до значения U пит. За счет этого увеличивается величина КПД.

Мостовая схема сложна в наладке из-за трудностей с настройкой цепей управления транзисторов Т1÷Т4.

Пушпульная схема: важные особенности

Первичная обмотка выходного ТР2 имеет средний вывод, на который подается плюсовой потенциал источника питания, а его минус — на среднюю точку вторичной обмотки Т1.

Во время прохождения одного полупериода колебания работает один из транзисторов Т1 или Т2 и соответствующая ему часть полуобмотки трансформатора.

Здесь создается самый высокий КПД, малые пульсации и низкие помехи. Амплитудное значение импульсного напряжения на любой половине обмотки w1 ТР2 достигает величины U пит.

К напряжению перехода коллектор-эмиттер каждого транзистора добавляется ЭДС самоиндукции, и оно возрастает до 2U пит. Поэтому Т1 и Т2 надо подбирать на 600÷700 вольт.

Пушпульная схема ключевого каскада пользуется большей популярностью. Она применяется в наиболее мощных преобразователях.

Выходной выпрямитель: самое популярное устройство

Правило №6: сигнал, поступающий с выхода ИБП, выпрямляется и сглаживается.

Простейшая схема выпрямителя, состоящая из диода и накапливающего конденсатора, показана картинкой ниже.

Она может дорабатываться подключением дополнительных конденсаторов, дросселей, элементов фильтров.

Схема стабилизации напряжения: как работает

Правило №7: оптимальные условия для работы нагрузки при изменяющихся условиях эксплуатации обеспечивает принцип стабилизации вторичного напряжения.

Самая примитивная схема стабилизации выходного напряжения создается на дополнительной обмотке импульсного трансформатора.

С нее снимается напряжение и подается для корректировки величины сигнала первичной обмотки.

Лучшая стабилизация создается за счет контроля выходного сигнала с вторичной обмотки и отделения его гальванической связи через оптопару.

В ней используется светодиод, через который проходит ток, пропорциональный значению выходного напряжения. Его свечение воспринимается фототранзистором, который посылает соответствующий электрический сигнал на схему управления генератора ключевого каскада.

Повысить качество стабилизации выходного напряжения позволяет последовательное дополнение к оптопаре стабилитрона, как показано на примере микросхемы TL431 на картинке ниже.

Для закрепления материала в памяти рекомендую посмотреть видеоролик владельца Паяльник TV, который хорошо объясняет информацию про импульсные блоки питания: принципы работы на примере конкретной модели.

Надеюсь, что моя статья поможет вам выполнить ремонт ИБП своими руками за 7 шагов, которые я изложил в другой статье.

Задавайте возникшие вопросы в разделе комментариев, высказывайте свое мнение. Его будет полезно знать другим людям.

Источник