Site Loader

Содержание

Блок питания с регулировкой напряжения и тока

Друзья, сегодня хочу рассказать вам о своей новой самоделке, это блок питания с регулировкой напряжения и тока о котором мечтают все без исключения начинающие и опытные радиолюбители. Устройство можно использовать, как в качестве лабораторного блока для питания различных самоделок, так и в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Блок питания имеет стабилизированный регулятор напряжения и систему ограничения силы тока, защиту от переполюсовки клейм аккумулятора со световой индикацией, а также автоматический регулятор скорости вентилятора, изменяющий обороты в зависимости от нагрева радиатора. На этом рисунке изображена схема блока питания с регулировкой напряжения и тока рассчитанная на ток до 10А. К этой схеме можно подключать любой трансформатор или импульсный источник питания от 12 до 30В. Для тех кто любит по мощнее, в этой статье вы также найдете схему рассчитанную на ток до 25А. Не буду торопить события. Внимательно читайте статью до конца.

Схема блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2...30В 10АСхема блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 10А

Скачать схему блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 10А Скачать

Регулируемый стабилизатор напряжения LM317 позволяет плавно регулировать напряжение в диапазоне от 1.2 до 30В. Регулировка напряжения выполняется переменным резистором Р1. Транзистор Т1 MJE13009 выполняет роль ключа пропускающего через себя большой ток.

Система ограничения силы тока выполнена на полевом транзисторе Т2 IRFP260, позволяет ограничивать ток от 0 до 10А, управление током осуществляется переменным резистором Р2, что позволяет использовать данный блок питания в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Мощный резистор R6 с сопротивлением 0.1 Ом 20 Вт выполняет роль шунта. Купить его не проблема в Китае на Али Экспресс. Если не хочется долго ждать можно соединить несколько резисторов параллельно тогда получится один мощный резистор. Обратите внимание на то, что при параллельном соединении резисторов применяется специальная формула.

Параллельное соединение резисторов формула

Общее сопротивление резисторов делится на количество резисторов. Как определить общее сопротивление, одинаковых резисторов? Надо просто взять сопротивление одного резистора и разделить на количество резисторов. Например, у меня есть 4 резистора, сопротивление каждого резистора 1 Ом и рассеиваемая мощность 10 Вт, следовательно общее сопротивление всех резисторов 1 Ом, если их соединить параллельно, то получится общее сопротивление четырех резисторов 0.25 Ом 40 Вт. Мощность всех резисторов суммируется. Таким образом можно сделать резистор любой мощности. На фотографиях и в видеоролике в моем блоке питания вы увидите сборку из 4 резисторов по 1 Ом 10 Вт с общим сопротивлением 0.25 Ом и мощностью 40 Вт. Сделал я так потому, что в тот момент у меня не было под рукой, да и в магазине тоже мощного резистора на 0.1 Ом 20 Вт. Но вот чудо, оказалось, что регулировка тока в данной схеме отлично работает даже с сопротивлением в 0.25 Ом. Мне стало интересно и я решил провести серию экспериментов с резисторами пришедшими через пару недель из Китая, с сопротивлением в 0.1 Ом, 0.25 Ом, 0.5 Ом, и пришел к выводу, что с любым из этих сопротивлений регулировка тока работает отлично. То есть, в данную схему можно поставить резисторы с любым сопротивлением в диапазоне от 0.1 Ом до 0.5 Ом, что делает эту схему доступной для сборки начинающим радиолюбителям. Ведь не всегда можно найти в магазине резисторы с нужным сопротивлением и мощностью. Ещё я пробовал заменить резистор куском нихромовой спирали от электроплитки, все тоже самое на работу регулировки тока это никак не повлияло, единственный минус в том, что спираль сильно нагревалась и её пришлось залить в бетон.

В схеме имеется встроенная защита от переполюсовки. При правильном подключении блока питания к аккумулятору загорается зеленый светодиод Led1. В случае не правильного подключения загорается красный светодиод Led2, сигнализирующий о ошибке подключения. Система корректно работает только при выключенном питании блока питания. То есть сначала подключаем аккумулятор, когда загорится зеленый светодиод включаем блок питания в сеть.

Автоматический регулятор оборотов вентилятора предназначен для уменьшения уровня шума возникающего в процессе работы блока питания. Стабилизатор напряжения L7812CV поддерживает постоянное напряжение 12В поступающее на делитель состоящий из терморезистора R8 установленного на радиаторе и подстроечного резистора Р3. Напряжение с делителя поступает на базу транзистора Т3. В процессе работы блока питания от большой нагрузки радиатор нагревается, сопротивление терморезистора R8 установленного в радиаторе становится меньше сопротивления подстроечного резистора Р3, напряжение на базе транзистора увеличивается и транзистор приоткрывается, тем самым увеличивая скорость вращения вентилятора. Настройка чувствительности регулятора осуществляется подстроечным резистором Р3.

В данной схеме регулируемого блока питания имеется возможность подключения разных моделей вольтметров и амперметров, стрелочных и электронных. С аналоговой классикой обозначенной на схеме буквами V вольтметр и A амперметр все понятно подключаем согласно схеме. Амперметр лучше покупать со встроенным шунтом, так гораздо компактней и дешевле. Класс точности вольтметра и амперметра с Али Экспресс должен быть 2.5 эти приборы работают нормально. А вот с китайскими электронными придется повозиться. На данный момент существует две модели китайских универсальных измерительных приборов (КУИП). Первая модель с синим проводом со встроенным шунтом более точная менее глючная, в последнее время её трудно найти на Али Экспресс. Вторая модель с желтым проводом и встроенным шунтом не точная и очень глючная с прыгающими показаниями амперметра от 0 до 0.25А на холостом ходу без нагрузки. Не понятно зачем её вообще продают? Если вы будете ставить электронный КУИП, тогда надо разорвать участок электрической цепи отмеченный на схеме красным крестиком. По другому в данной схеме электронный КУИП работать правильно не будет .

А эта схема для тех, кто любит мощные блоки питания. Как и обещал до 25А.

Схема блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2...30В 25А
Схема блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 25А

Скачать схему блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 25А Скачать

В схему добавлен дополнительный мощный транзистор Т2 TIP35C способный выдерживать ток до 25А и резистор R3 200 Ом. Диодный мост заменен на более мощный. Транзистор IRFP250 выдерживает 30А, а транзистор IRFP260 49А.

На этом рисунке изображена печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока на 10А.

Печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2...30В 10АПечатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 10А

Скачать печатную плату блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 10А Скачать

На этом рисунке изображена печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока на 25А.

Печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2...30В 25А
Печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 25А

Скачать печатную плату блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 25А Скачать

Стабилизатор напряжения LM317, транзисторы TIP35C, IRFP250, 260 устанавливаем на радиатор через изолирующие термопрокладки и термошайбы. Транзистор MJE13009 устанавливаем на радиатор без изоляции, иначе от сильного нагрева и плохого отвода тепла через термопрокладку будет перегреваться и выходить из строя. Стабилизатор напряжения L7812CV и транзистор BD139 устанавливаем на разные радиаторы. Терморезистор вставляем в просверленное в радиаторе отверстие и закрепляем с помощью Поксипола или Эпоксидной смолы. В процессе установки терморезистора проверяйте мультиметром отсутствие электрического контакта, между терморезистором и радиатором. Переменные резисторы, а также светодиоды при необходимости можно соединить проводами и вынести за пределы платы.

Готовый блок питания начинает работать сразу после подачи питания на плату. Единственное что надо настроить, так это скорость вращения вентилятора. Для этого надо при холодном радиаторе с помощью подстроечного резистора Р3 выставить напряжение на вентиляторе примерно 1 вольт. Вентилятор начнет вращаться при температуре радиатора примерно 45 градусов, обороты будут подниматься прямо пропорционально температуре радиатора. При охлаждении радиатора обороты вентилятора будут снижаться. Так работает автоматический регулятор оборотов вентилятора.

Блок питания с регулировкой напряжения и тока

Как же пользоваться блоком питания?
Очень просто. Включаем питание и выставляем регулируемым резистором Р1 нужное вам напряжение. Ручку регулируемого резистора Р2 ставим в крайнее правое положение соответствующее максимальной силе тока. Подключаем нагрузку к блоку питания, при необходимости добавляем напряжение. Если надо резистором Р2 можно ограничить ток.

Блок питания с регулировкой напряжения и тока подключение нагрузки

Как заряжать аккумулятор?
Легко! При подключении аккумулятора блок питания должен быть выключен из сети. Ставим ручки резисторов Р1 и Р2 в крайнее левое положение, минимальное напряжение и минимальный ток. Подключаем аккумулятор к блоку питания. Должен загореться зеленый светодиод, это означает что аккумулятор подключен правильно. В случае ошибки подключения загорится красный светодиод. После того, как вы убедились в правильности подключения аккумулятора, включите блок питания в сеть. Переменным резистором Р1 установите напряжение 14.5В. Далее резистором Р2 установите силу тока равную 10% от емкости аккумулятора, то есть для 60А/ч батареи начальный ток должен быть не более 6А.

Блок питания с регулировкой напряжения и тока начало зарядки аккумулятора

После установки силы тока произойдет падение напряжения примерно до 13В. По мере заряда аккумулятора напряжение будет постепенно подниматься до 14.5В, а сила тока будет снижаться до 0.1А это будет означать, что батарея полностью заряжена.

Блок питания с регулировкой напряжения и тока конец зарядки аккумулятора

Что будет с блоком питания в случае короткого замыкания?
Ничего страшного не произойдет. В случае короткого замыкания сработает защита ограничения тока. Согласно закону Ома: чем больше сопротивление цепи, тем меньше сила тока будет в нем. Следовательно при коротком замыкании будет максимально возможный ток. Напряжение упадет, а сила тока будет той, которую вы ограничили резистором Р2.

Радиодетали для сборки блока питания с регулировкой напряжения и тока на 10А

  • Диодный мост KBPC2510, KBPC3510, KBPC5010
  • Конденсатор С1 4700mf 50V
  • Регулируемый стабилизатор напряжения LM317
  • Транзисторы Т1 MJE13009, T2 IRFP250, IRFP260, T3 КТ815, BD139
  • Переменные резисторы Р1 5К, Р2 1К, Р3 10К
  • Стабилитрон 12V 5W 1N5349BRLG
  • Резисторы R1, R2 200R 0.25W, R3 1K 5W, R4 100R 0.25W, R5 47R 0.25W, R6 0.1R 20W, R7 3K 0.25W
  • Терморезистор R8 B57164-K 103-J сопротивление 10К
  • Светодиоды 5мм красный и зеленый, напряжение питания 3В
  • Радиатор 100х63х33 мм 1шт, радиатор KG-487-17 (HS 077-30) 2шт
  • Вентилятор 70х70 мм

Радиодетали для сборки блока питания с регулировкой напряжения и тока на 25А

  • Диодный мост KBPC2510, KBPC3510, KBPC5010
  • Конденсатор С1 4700mf 50V
  • Регулируемый стабилизатор напряжения LM317
  • Транзисторы Т1 MJE13009, T2 TIP35C, T3 IRFP250, IRFP260, T4 КТ815, BD139
  • Переменные резисторы Р1 5К, Р2 1К, Р3 10К
  • Стабилитрон 12V 5W 1N5349BRLG
  • Резисторы R1, R2, R3 200R 0.25W, R4 1K 5W, R5 100R 0.25W, R6 47R 0.25W, R7 0.1R 20W, R8 3K 0.25W
  • Терморезистор R9 B57164-K 103-J сопротивление 10К
  • Светодиоды 5мм красный и зеленый, напряжение питания 3В
  • Радиатор 100х63х33 мм 1шт, радиатор KG-487-17 (HS 077-30) 2шт
  • Вентилятор 70х70 мм

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать блок питания с регулировкой напряжения и тока

Зарядное устройство для автомобильного АКБ. Схемы.

По этой схеме собрать зарядное устройство для аккумулятора автомобиля своими руками сложнее, но она возможна в повторении и тоже не содержит дефицитных деталей. С её помощью допустимо заряжать 12-вольтовые аккумуляторы ёмкостью до 120 А/ч, ток заряда плавно регулируется.


Нажмите на изображение чтобы увеличить

Зарядка батареи производится импульсным током, в качестве регулирующего элемента используется тиристор. Помимо ручки плавной регулировки тока, эта конструкция имеет и переключатель режима, при включении которого зарядный ток увеличивается вдвое.

Режим зарядки контролируется визуально по стрелочному прибору RA1. Резистор R1 самодельный, выполненный из нихромовой или медной проволоки диаметром не менее 0.8 мм. Он служит ограничителем тока. Лампа EL1 — индикаторная. На её месте подойдёт любая малогабаритная индикаторная лампа с напряжением 24–36 В.

Понижающий трансформатор можно применить готовый с выходным напряжением по вторичной обмотке 18–24 В при токе до 15 А (размеры трансформатора внушительные, примерно 15х15х15 см. и выше). Если подходящего прибора под рукой не оказалось, то можно сделать самому из любого сетевого трансформатора мощностью 250–300 Вт. Для этого с трансформатора сматывают все обмотки, кроме сетевой, и наматывают одну вторичную обмотку любым изолированным проводом с сечением 6 мм. кв. Количество витков в обмотке — 42.

Тиристор VD2 может быть любым из серии КУ202 с буквами В-Н. Его устанавливают на радиатор с площадью рассеивания не менее 200 см. кв. Силовой монтаж устройства делают проводами минимальной длины и с сечением не менее 4 мм. кв. На месте VD1 будет работать любой выпрямительный диод с обратным напряжением не ниже 20 В и выдерживающий ток не менее 200 мА.

Настройка прибора сводится к калибровке амперметра RA1. Сделать это можно, подключив вместо аккумулятора несколько 12-вольтовых ламп общей мощностью до 250 Вт, контролируя ток по заведомо исправному эталонному амперметру (мультиметру, авометру).


Совсем элементарная схема простейшего зарядного устройства АКБ автомобилей

Диоды Д 242, Д 242А, конденсатор электролитический 2200 мкф 25 В

Трансформатор силовой

1 обмотка на 220 В, 2 обмотка 15 В от 6 А и можно до 15 А, ТС 180-2 от старого лампового ЧБ телевизора вполне подойдёт.

Данная схема ЗУ имеет большие пульсации на выходе.


Схема ЗУ с автоматическим отключением АКБ


Пусковое устройство

Применение пускового устройства будет особенно полезно автолюбителям, занимающимся эксплуатацией автомобиля в зимнее время года, так как оно продлевает срок службы аккумулятора, а также позволяет без проблем заводить холодный автомобиль зимой, даже при не полностью заряженном аккумуляторе. Из опыта известно, что при минусовой температуре аккумулятор снижает свою отдачу на 25…40%. А если он еще не полностью заряжен, то не сможет обеспечить требуемый для пуска двигателя начальный ток 200 А. Этот ток потребляет стартер в начальный момент раскрутки вала двигателя (номинальный ток потребления стартером около 80 А, но в момент пуска он значительно больше).

Простейшие расчеты показывают, что, для того чтобы пусковое устройство эффективно работало при подключении его параллельно с аккумулятором, оно должно обеспечивать ток не менее 100А при напряжении 10…14В. При этом номинальная мощность используемого сетевого трансформатора Т1 (рис.1) должна быть не менее 800 Вт. Как известно, номинальная рабочая мощность трансформатора зависит от площади сечения магнитопровода (железа) в месте расположения обмоток.


Рис.1.

Сама схема пускового устройства довольно проста, но требует правильного изготовления сетевого трансформатора. Для него удобно использовать тороидальное железо от любого ЛАТРА — при этом получаются минимальные габариты и вес устройства. Периметр сечения железа может быть от 230 до 280 мм (у разных типов автотрансформаторов он отличается). Перед намоткой обмоток необходимо закруглить напильником острые края на гранях магнитопровода, после чего его обматываем лакотканью или стеклотканью.

Первичная обмотка трансформатора содержит примерно 260…290 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,5…2,0 мм (провод может быть любого типа с лаковой изоляцией). Намотка распределяется равномерно в три слоя, с межслойной изоляцией. После выполнения первичной обмотки, трансформатор необходимо включить в сеть и замерить ток холостого хода. Он должен составлять 200…380 мА. При этом будут оптимальные условия трансформации мощности во вторичную цепь.

Если ток будет меньше, часть витков надо отмотать, если больше — домотать до получения указанной величины. При этом следует учитывать, что зависимость между индуктивным сопротивлением (а значит и током в первичной обмотке) и числом витков является квадратичной — даже незначительное изменение числа витков будет приводить к существенному изменению тока первичной обмотки.

При работе трансформатора в режиме холостого хода не должно быть нагрева. Нагрев обмотки говорит о наличии межвитковых замыканий или же продавливании и замыкании части обмотки через магнитопровод. В этом случае намотку придется выполнять заново.

Вторичная обмотка наматывается изолированным многожильным медным проводом сечением не менее 6 кв. мм (например типа ПВКВ с резиновой изоляцией) и содержит две обмотки по 15… 18 витков. Наматываются вторичные обмотки одновременно (двумя проводами), что позволяет легко получить их симметричность — одинаковые напряжения в обоих обмотках, которое должно находиться в интервале 12…13,8В при номинальном сетевом напряжении 220В. Измерять напряжение во вторичной обмотке лучше на временно подключенном к клеммам Х2, Х3 нагрузочном резисторе сопротивлением 5…10 Ом.

Показанное на схеме соединение выпрямительных диодов позволяет использовать металлические элементы корпуса пускового устройства не только для крепления диодов, но и в качестве теплоотвода без диэлектрических прокладок («плюс» диода соединен с крепежной гайкой).

Для подключения пускового устройства параллельно аккумулятору, соединительные провода должны быть изолированными и многожильными (лучше, если медные), с сечением не менее 10 кв. мм (не путать с диаметром). На концах провода, после облуживания, припаиваются соединительные наконечники. Контакты включателя S1 должны быть рассчитаны на ток не менее 5А, например типа Т3.


Зарядно-пусковое устройство Старт УПЗУ-У3 — схема, описание

Устройство предназначено для зарядки аккумулятора током не более 30А, также для пуска стартера дополнительным током 50А при наличии заряженного аккумулятора

Инструкция к ЗПУ Старт УПЗУ-У3 — Скачать

Зарядное устройство автомобильного АКБ с ШИ-регулировкой тока

В продолжении темы о зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторных батарей, нельзя обойти вниманием и такой метод зарядки как широтно-импульсный. Представленная в этой статье схема зарядного устройства как раз основана именно на нём.

Давайте разберём принцип её действия, а также посмотрим на достоинства и недостатки данного метода заряда.

В классическом зарядном устройстве регулирующим элементом обычно является тиристор или транзистор, которые работают в линейном режиме. Регулировка зарядного тока осуществляется именно через них.

Иначе говоря, они являются своеобразными сопротивлениями, через которые аккумуляторная батарея подключается к источнику питания. Отсюда и главный недостаток этого метода — сильный нагрев регулирующего элемента и как следствие массивность теплоотводов и всей конструкции в целом.

Достоинство же импульсного метода заряда состоит в том, что регулирующий элемент — транзистор работает не в линейном режиме, а имеет два устойчивых состояния — закрыт/открыт.

Если регулирующим элементом является mosfet-транзистор, то в открытом состоянии сопротивление его канала ничтожно мало, а значит и падение напряжения, следовательно, нагрев в таком режиме будет в десятки раз меньше. Ну давайте перейдём непосредственно к схеме такого зарядного устройства.

Зарядное устройство автомобильного АКБ с ШИ-регулировкой тока

Мощность данного зарядного устройства (зарядный ток) целиком и полностью зависят от трансформатора Т1, вторичная обмотка которого должна быть рассчитана на напряжение 15-17 В. Далее напряжение поступает на диодный мост VD1-VD4 и сглаживается конденсатором С1. Применённые в схеме диоды — Шоттки, для уменьшения тепловыделения, рассчитаны на долговременный постоянный ток 10 А.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

Генератор прямоугольных импульсов собран на элементах DD1.1 и DD1.2. Их базовая частота определяется RC-цепочкой R2C2 и при указанных параметрах равна приблизительно 13 кГц. Ширина импульсов регулируется переменным резистором R3. В зависимости от времени следования импульса (ширины), средний зарядный ток будет тем больше, чем дольше по времени будет длиться каждый импульс.

Генератор, через буферные элементы DD1.3и DD1.4 и делитель R4R5, управляет открытием mosfet-транзистора VT1, который и подключает аккумуляторную батарею к источнику питания.

Зарядное устройство автомобильного АКБ с ШИ-регулировкой тока

Печатную плату можно скачать (ссылка). К диодам VD1-VD4 необходимо прикрепить теплоотвод площадью 100 см2 (при макс. токе 8-10 А). Транзистор VT1 при токах до 6 А радиатора не требует, на нём выделяется не более 1 Вт. При больших токах, его также необходимо снабдить небольшим теплоотводом. Для контроля зарядного тока необходимо использовать только стрелочный амперметр, т.к. цифровые приборы в данном случае будут работать не корректно.

Зарядное устройство автомобильного АКБ с ШИ-регулировкой тока

Главным же недостатком такого метода заряда АКБ является трудность реализации (сложность схемного решения) автоматического отключения устройства при завершении процесса зарядки. Классический метод определения окончания заряда по напряжению на клеммах АКБ с использованием компаратора здесь работать не будет, т.к. напряжение на них не постоянное, а импульсное.


Зу с регулировкой тока и напряжения. Зарядные устройства для акб

Каждый владелец подержанного автомобиля сталкивается с необходимостью подзарядки аккумулятора. Кроме того, аккумуляторные батареи часто используются в качестве резервного (или основного) источника электроэнергии в гараже, сарае, на даче без централизованного снабжения электричеством.

Для восстановления заряда аккумулятора можно приобрести готовое , в предложении недостатка нет.

Используется для заряда аккумулятора автомобиля

Однако многие домашние мастера предпочитают изготавливать своими руками. Если у вас имеется радиотехническое образование — схему можно рассчитать самостоятельно. А для большинства любителей, умеющих держать в руках паяльник, мы предлагаем пару простых конструкций.

В первую очередь определимся, какие аккумуляторные батареи вам необходимо заряжать. Как правило, это кислотные стартерные АКБ, используемые в автомобилях.

Такую батарею можно недорого приобрести в автомагазине, или же использовать старую, оставшуюся от замены на вашем авто. б/у возможно и не сможет работать в качестве стартерного, но подключить к нему осветительное устройство (особенно светодиодное) или радиоприемник на даче — запросто.

Как правильно рассчитать самодельное зарядное устройство?

Первое правило, которое необходимо усвоить — это величина напряжения заряда.
Свинцовые батареи имеют рабочее напряжение в пределах 12,5 вольт. А вот для заряда необходимо подать напряжение в диапазоне 13,9 — 14,4 вольт. Соответственно, зарядное устройство необходимо делать именно с такими выходными параметрами.

Следующая величина — мощность.
Точнее сила тока, при которой не будет происходить падение напряжения на выходных клеммах ЗУ. Если вы не планируете заряжать батареи емкостью более 65 а/ч — достаточно стабильного тока 12 А.

Важно! Данную величину должен обеспечивать именно выходной каскад зарядного устройства, сила тока на входе 220 вольт будет в несколько раз меньше.

Маломощным зарядным устройством можно заряжать и батареи с высокой емкостью. Только времени потребуется значительно больше.

Также полезным будет наличие функции автоматического прекращения работы при достижении нормального уровня заряда, защита устройства от обратного тока (аккумулятор является мощным источником энергии, способным вывести из строя выходной каскад неверно спроектированного ЗУ), или хотя бы контроль выходного напряжения, а лучше и тока.

Если кроме предохранителя вы установите защиту от переполюсовки и короткого замыкания — замечательно. Однако любая доработка усложняет прибор и увеличивает его стоимость.

Простое зарядное устройство для аккумулятора своими руками

Для создания такого прибора понадобятся

  1. трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 20-24 вольта;
  2. выпрямитель (изготавливается отдельная плата)
  3. амперметр
  4. желательно корпус, для безопасности
  5. силовой провод (сечением не меньше 2.5 квадрата) и зажимы типа «крокодил»
  6. предохранитель, индикаторная лампа (светодиод)

Трансформатор можно подобрать из старого лампового телевизора, найти такое устройство можно практически бесплатно.

Найти схему нетрудно, можно в интернете, можно в старой подшивке журнала «Радио». Вот наиболее простая с точки зрения элементной базы.

Собрать ее можно буквально из хлама, который хранится в гараже или мастерской любого радиолюбителя. Детали также можно приобрести на радио рынке, стоимость их копеечная. Перечень деталей можно посмотреть на самой схеме.



Спаять схему выпрямителя можно на макетной плате, хотя наш совет – ее лучше нарисовать на фольгированном гетинаксе и вытравить. Получается аккуратная сборка, не претендующая на изящество – но надежная и крепкая.

Если у вас есть подходящий диодный мост типа «КЦ» — используйте его. Или соберите из советских диодов типа Д242. По буквенной маркировке проверьте, чтобы рабочий ток был не менее 10А. Мост можно собрать не на монтажной плате, а просто на куске текстолита. Соединение сделайте проводом не меньше, чем 1,5 квадрата.


В качестве стабилизатора тока используется тиристор КУ202. Этот элемент ощутимо греется при работе, поэтому его необходимо разместить на радиаторе. Радиатор должен пассивно охлаждаться, поэтому в корпусе вокруг него проделайте отверстия.

Важно! Не следует выносить радиатор тиристора за пределы корпуса. На нем может быть опасное напряжение, поскольку схема сконструирована без гальванической развязки.

Простота схемы имеет оборотную сторону. Зарядное устройство запускается только при наличии нагрузки. Поэтому необходимо сначала подключить аккумулятор, и лишь потом включать питание.

Важно! Не забудьте включить в схему предохранитель.

Такое зарядное устройство для аккумулятора 12в, сделанное своими руками, не только функционально, при его изготовлении вы получите моральное удовлетворение, особенно учитывая стоимость, стремящуюся к нулю.

Зарядное устройство своими руками из компьютерного блока питания

Для изготовления понадобится блок питания серии АТХ, мощность не менее 250Вт. Хотя лучше подобрать более мощный (300-350 Вт) для запаса по

Зарядные устройства

Доброе время суток. Сегодня речь пойдет об ЗУ для АКБ. ( автоматическом зарядном устройстве для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей) После поездки по городу на своей машине, я поставил ее в гараж и забыл выключить подфарники, и только на третье сутки когда нужно было срочно  ехать по делам, я обратил внимание что аккумулятор полностью мертв. И тогда задумался об ЗУ, и тут наткнулся на данную схему. Первоисточник и автор схемы указан в низу статьи. 


В этой статье речь пойдет о том, как из компьютерного блока питания формата АТ/АТХ и самодельного блока управления изготовить довольно-таки «умное» зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. К ним относятся т.н. «УПС-овые», автомобильные и другие АКБ широкого применения.


Описание
Устройство предназначено для зарядки и тренировки (десульфатации) свинцово-кислотных АКБ ёмкостью от 7 до 100 Ач, а также для приблизительной оценки уровня их заряда и емкости. ЗУ имеет защиту от неправильного включения батареи (переполюсовки) и от короткого замыкания случайно брошенных клемм. В нём применено микроконтроллерное управление, благодаря чему осуществляются безопасные и оптимальные алгоритмы зарядки: IUoU или IUIoU, с последующей «добивкой» до 100%-го уровня зарядки. Параметры зарядки можно подстроить под конкретный аккумулятор (настраиваемые профили) или выбрать уже заложенные в управляющей программе. Конструктивно зарядное устройство состоит из блока питания АТ/АТХ, который нужно немного доработать и блока управления на МК ATmega16A.
Всё устройство свободно монтируется в корпусе того же блока питания. Система охлаждения (штатный кулер БП) включается/отключается автоматически.
Достоинства данного ЗУ — его относительная простота и отсутствие трудоёмких регулировок, что особенно актуально для начинающих радиолюбителей.

1. Режим зарядки — меню «Заряд». Для аккумуляторов емкостью от 7Ач до 12Ач по умолчанию задан алгоритм IUoU. Это значит:
— первый этап- зарядка стабильным током 0.1С до достижения напряжения14.6В
— второй этап-зарядка стабильным напряжением 14.6В, пока ток не упадет до 0,02С
— третий этап-поддержание стабильного напряжения 13.8В, пока ток не упадет до 0.01С. Здесь С — ёмкость батареи в Ач.
— четвёртый этап — «добивка». На этом этапе отслеживается напряжение на АКБ. Если оно падает ниже 12.7В, включается заряд с самого начала.
Для стартерных АКБ (от 45 Ач и выше) применяем алгоритм IUIoU. Вместо третьего этапа включается стабилизация тока на уровне 0.02C до достижения напряжения на АКБ 16В или по прошествии времени около 2-х часов. По окончанию этого этапа зарядка прекращается и начинается «добивка». Это — четвёртый этап. Процесс заряда проиллюстрирован графиками рис.1 и рис.2.

2. Режим тренировки (десульфатации) — меню «Тренировка». Здесь осуществляется тренировочный цикл: 
10 секунд — разряд током 0,01С, 5 секунд — заряд током 0.1С. Зарядно-разрядный цикл продолжается, пока напряжение на АКБ не поднимется до 14.6В. Далее — обычный заряд.

3. Режим теста батареи. Позволяет приблизительно оценить степень разряда АКБ. Батарея нагружается током 0,01С на 15 секунд, затем включается режим измерения напряжения на АКБ.

4. Контрольно-тренировочный цикл (КТЦ). Если предварительно подключить дополнительную нагрузку и включить режим «Заряд» или «Тренировка», то в этом случае, сначала будет выполнена разрядка АКБ до напряжения 10.8В, а затем включится соответствующий выбранный режим. При этом измеряются ток и время разряда, таким образом, подсчитывается примерная емкость АКБ. Эти параметры отображаются на дисплее после окончания зарядки (когда появится надпись «Батарея заряжена») при нажатии на кнопку «выбор». В качестве дополнительной нагрузки можно применить автомобильную лампу накаливания. Ее мощность выбирается, исходя из требуемого тока разряда. Обычно его задают равным 0.1С — 0.05С (ток 10-ти или 20-ти часового разряда).
Перемещение по меню осуществляется кнопками «влево», «вправо», «выбор». Кнопкой «ресет» осуществляется выход из любого режима работы ЗУ в главное меню.

Основные параметры зарядных алгоритмов можно настроить под конкретный аккумулятор, для этого в меню есть два настраиваемых профиля — П1 и П2. Настроенные параметры сохраняются в энергонезависимой памяти (EEPROM-е).
Чтобы попасть в меню настроек нужно выбрать любой из профилей, нажать кнопку «выбор», выбрать «установки», «параметры профиля», профиль П1 или П2. Выбрав нужный параметр, нажимаем «выбор». Стрелки «влево» или «вправо» сменятся на стрелки «вверх» или «вниз», что означает готовность параметра к изменению. Выбираем нужное значение кнопками «влево» или «вправо», подтверждаем кнопкой «выбор». На дисплее появится надпись «Сохранено», что обозначает запись значения в EEPROM.

Значения настроек:

1. «Алгоритм заряда». Выбирается IUoU или IUIoU. См. графики на рис.1 и рис.2.
2. «Емкость АКБ». Задавая значение этого параметра, мы задаем ток зарядки на первом этапе I=0.1C, где С- емкость АКБ В Ач. (Таким образом, если нужно задать ток заряда, например 4.5А, следует выбрать емкость АКБ 45Ач).
3. «Напряжение U1». Это напряжение, при котором заканчивается первый этап зарядки и начинается второй. По умолчанию задано значение 14.6В.
4. «Напряжение U2». Используется только, если задан алгоритм IUIoU. Это напряжение, при котором заканчивается третий этап зарядки. По умолчанию — 16В.
5. «Ток 2-го этапа I2». Это значение тока, при котором заканчивается второй этап зарядки. Ток стабилизации на третьем этапе для алгоритма IUIoU. По умолчанию задано значение 0.2С.
6. «Окончание заряда I3». Это значение тока, по достижению которого зарядка считается оконченной. По умолчанию задано значение 0.01С.
7. «Ток разряда». Это значение тока, которым осуществляется разряд АКБ при тренировке зарядно-разрядными циклами.

Выбор и переделка блока питания.
В нашей конструкции мы используем блок питания от компьютера. Почему? Причин несколько. Во–первых, это — практически готовая силовая часть. Во-вторых, это же и корпус нашего будущего устройства. В-третьих, он имеет малые габариты и вес. И, в-четвёртых, его можно приобрести практически на любом радиорынке, барахолке и в компьютерных сервисных центрах. Как говорится, дёшево и сердито.
Из всего многообразия моделей блоков питания нам лучше всего подходит блок формата АТX, мощностью не менее 250 Вт. Нужно только учесть следующее. Подходят лишь те блоки питания, в которых применён ШИМ-контроллер TL494 или его аналоги (MB3759, КА7500, КР1114ЕУ4). Можно также применить и БП формата AT, только придется изготовить еще маломощный блок дежурного питания (дежурку) на напряжение 12В и ток 150-200мА. Разница между AT и ATX – в схеме начального запуска. АТ запускается самостоятельно, питание микросхемы ШИМ–контроллера берётся с 12-вольтовой обмотки трансформатора. В ATX для начального питания микросхемы служит отдельный источник 5В, называемый «источник дежурного питания» или «дежурка».

Итак, блок питания имеется. Сначала необходимо его проверить на исправность. Для этого его разбираем, вынимаем предохранитель и вместо него подпаиваем лампу накаливания 220 вольт мощностью 100-200Вт. Если на задней панели БП имеется переключатель сетевого напряжения, то он должен быть установлен на 220В. Включаем БП в сеть. Блок питания АТ запускается сразу, для ATX нужно замкнуть зелёный и чёрный провода на большом разъёме. Если лампочка не светится, кулер вращается, а все выходные напряжения в норме — значит, нам повезло и наш блок питания рабочий. В противном случае, придётся заняться его ремонтом. Оставляем лампочку пока на месте.

Для переделки БП в наше будущее зарядное устройство, нам потребуется немного изменить «обвязку» ШИМ-контроллера. Несмотря на огромное разнообразие схем блоков питания, схема включения TL494 стандартная и может иметь пару вариаций, в зависимости от того, как реализованы защиты по току и ограничения по напряжению. Схема переделки показана на рис.3. 

На ней показан только один канал выходного напряжения: +12В. Остальные каналы: +5В,-5В, +3,3В не используются. Их обязательно нужно отключить, перерезав соответствующие дорожки или выпаяв из их цепей элементы. Которые, кстати, нам могут и пригодиться для блока управления. Об этом — чуть позже.
Красным цветом обозначены элементы, которые устанавливаются дополнительно. Конденсатор С2 должен иметь рабочее напряжение не ниже 35В и устанавливается взамен существующего в БП. После того, как «обвязка» TL494 приведена к схеме на рис.3, включаем БП в сеть. Напряжение на выходе БП определяется по формуле: Uвых=2,5*(1+R3/R4) и при указанных на схеме номиналах должно составлять около 10В. Если это не так, придется проверить правильность монтажа. На этом переделка закончена, можно убирать лампочку и ставить на место предохранитель.

Схема и принцип работы.

Схема блока управления показана на рис.4.

Она довольно проста, так как все основные процессы выполняет микроконтроллер. В его память записывается управляющая программа, в которой и заложены все алгоритмы. Управление блоком питания осуществляется с помощью ШИМ с вывода PD7 МК и простейшего ЦАП на элементах R4,C9,R7,C11. Измерение напряжения АКБ и зарядного тока осуществляется средствами самого микроконтроллера — встроенным АЦП и управляемым дифференциальным усилителем. Напряжение АКБ на вход АЦП подается с делителя R10R11, Зарядный и разрядный ток измеряются следующим образом. Падение напряжения с измерительного резистора R8 через делители R5R6R10R11 подается на усилительный каскад, который находится внутри МК и подключен к выводам PA2, PA3. Коэффициент его усиления устанавливается программно, в зависимости от измеряемого тока. Для токов меньше 1А коэффициент усиления (КУ) задается равным 200, для токов выше 1А КУ=10. Вся информация выводится на ЖКИ, подключенный к портам РВ1-РВ7 по четырёхпроводной шине.
Защита от переполюсовки выполнена на транзисторе Т1, сигнализация неправильного подключения — на элементах VD1,EP1 ,R13. При включении зарядного устройства в сеть транзистор Т1 закрыт низким уровнем с порта РС5, и АКБ отключена от зарядного устройства. Подключается она только при выборе в меню типа АКБ и режима работы ЗУ. Этим обеспечивается также отсутствие искрения при подключении батареи. При попытке подключить аккумулятор в неправильной полярности сработает зуммер ЕР1 и красный светодиод VD1, сигнализируя о возможной аварии. В процессе заряда постоянно контролируется зарядный ток. Если он станет равным нулю (сняли клеммы с АКБ), устройство автоматически переходит в главное меню, останавливая заряд и отключая батарею. Транзистор Т2 и резистор R12 образуют разрядную цепь, которая участвует в зарядно-разрядном цикле десульфатирующего заряда (режим тренировки) и в режиме теста АКБ. Ток разряда 0.01С задается с помощью ШИМ с порта PD5. Кулер автоматически выключается, когда ток заряда падает ниже 1,8А. Управляет кулером порт PD4 и транзистор VT1.

Детали и конструкция.

Микроконтроллер. В продаже обычно встречаются в корпусе DIP-40 или TQFP-44 и маркируются так: ATMega16А-PU или ATMega16A-AU. Буква после дефиса обозначает тип корпуса: «P»- корпус DIP, «A»- корпус TQFP. Встречаются также и снятые с производства микроконтроллеры ATMega16-16PU, ATMega16-16AU или ATMega16L-8AU. В них цифра после дефиса обозначает максимальную тактовую частоту контроллера. Фирма- производитель ATMEL рекомендует использовать контроллеры ATMega16A (именно с буквой «А») и в корпусе TQFP, то есть, вот такие: ATMega16A-AU, хотя в нашем устройстве будут работать все вышеперечисленные экземпляры, что и подтвердила практика. Типы корпусов отличаются также и количеством выводов (40 или 44) и их назначением. На рис.4 изображена принципиальная схема блока управления для МК в корпусе DIP.
Резистор R8 –керамический или проволочный, мощностью не менее 10 Вт, R12- 7-10Вт. Все остальные- 0.125Вт. Резисторы R5,R6,R10 и R11 нужно применять с допустимым отклонением 0.1-0.5%. Это очень важно! От этого будет зависеть точность измерений и, следовательно, правильная работа всего устройства.
Транзисторы T1 и Т2 желательно применять такие, как указаны на схеме. Но если придется подбирать замену, то необходимо учитывать, что они должны открываться напряжением на затворе 5В и, конечно же, должны выдерживать ток не ниже 10А. Подойдут, например, транзисторы с маркировкой 40N03GР, которые иногда используются в тех же БП формата АТХ, в цепи стабилизации 3.3В. 
Диод Шоттки D2 можно взять из того же БП, из цепи +5В, которая у нас не используется. Элементы D2, Т1 иТ2 через изолирующие прокладки от радиатора размещаются на одном радиаторе площадью 40 квадратных сантиметров. Зумер EP1- со встроенным генератором, на напряжение 8-12 В, громкость звучания можно подрегулировать резистором R13.
Жидкокристаллический индикатор – Wh2602 или аналогичный, на контроллере HD44780, KS0066 или совместимых с ними. К сожалению, эти индикаторы могут иметь разное расположение выводов, так что, возможно, придется разрабатывать печатную плату под свой экземпляр.

Программа
Управляющая программа содержится в папке «Программа» Конфигурационные биты (фузы) устанавливаются следующие:
Запрограммированы (установлены в 0 это значит там нужно поставить галочки):
CKSEL0
CKSEL1
CKSEL3
SPIEN
SUT0
BODEN
BODLEVEL
BOOTSZ0
BOOTSZ1

все остальные — незапрограммированы (установлены в 1).

Наладка.
Итак, блок питания переделан и выдает напряжение около 10В. При подключении к нему исправного блока управления с прошитым МК, напряжение должно упасть до 0.8..15В. Резистором R1 устанавливается контрастность индикатора. Наладка устройства заключается в проверке и калибровке измерительной части. Подключаем к клеммам аккумулятор, либо блок питания напряжением 12-15В и вольтметр. Заходим в меню «Калибровка». Сверяем показания напряжения на индикаторе с показаниями вольтметра, при необходимости, корректируем кнопками «<» и «>». Нажимаем «Выбор». Далее идет калибровка по току при КУ=10. Теми же кнопками «<» и «>» нужно выставить нулевые показания тока. Нагрузка (аккумулятор) при этом автоматически отключается, так что ток заряда отсутствует. В идеальном случае там должны быть нули или очень близкие к нулю значения. Если это так, это говорит о точности резисторов R5,R6,R10,R11,R8 и хорошем качестве дифференциального усилителя. Нажимаем «Выбор». Аналогично — калибровка для КУ=200. «Выбор». На дисплее отобразится «Готово» и через 3 сек. устройство перейдет в главное меню.
Калибровка окончена. Поправочные коэффициенты хранятся в энергонезависимой памяти. Здесь стоит отметить, что если при самой первой калибровке значение напряжения на ЖКИ сильно отличается от показаний вольтметра, а токи при каком — либо КУ сильно отличаются от нуля, нужно применить (подобрать) другие резисторы делителя R5,R6,R10,R11,R8, иначе в работе устройства возможны сбои. При точных резисторах (с допуском 0,1-0,5%) поправочные коэффициенты равны нулю или минимальны. На этом наладка заканчивается. Если же напряжение или ток зарядного устройства на каком-то этапе не возрастает до положенного уровня или устройство «выскакивает» в меню, нужно ещё раз внимательно проверить правильность доработки блока питания. Возможно, срабатывает защита.

Весь материал одним архивом можно скачать здесь1.87 MB


А вот Фото что получилось у меня.

Вместо лампочки которая стоит в качестве нагрузки можно пременить не сложную схему электроной нагрузки которая отлично работает!

Автор данной разработки: Sergey212

 

Печатная плата в lay 

Обсудить на форуме.

Источник: http://electronics-lab.ru 

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Проблемы с аккумуляторами — не такое уж редкое явление. Для восстановления работоспособности необходима дозарядка, но нормальная зарядка стоит приличных денег, а сделать ее можно из подручного «хлама». Самое главное — найти трансформатор с нужными характеристиками, а сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками — дело буквально пары часов (при наличии всех необходимых деталей). 

Содержание статьи

Немного теории

Процесс заряда аккумуляторов должен проходить по определенным правилам. Причем процесс заряда зависит от вида батареи. Нарушения этих правил приводит к уменьшению емкости и срока эксплуатации. Потому параметры зарядного устройства для автомобильного аккумулятора подбираются для каждого конкретного случая. Такую возможность предоставляет сложное ЗУ с регулируемыми параметрами или купленное специально под эту батарею. Есть и более практичный вариант — сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками. Чтобы знать, какие параметры должны быть, немного теории.

Перед началом заряда надо измерить напряжение

Перед началом заряда надо измерить напряжение

Виды зарядных устройств для аккумуляторных батарей

Заряд аккумулятора — процесс восстановления израсходованной емкости. Для этого на клеммы аккумулятора подается напряжение, немного превышающее рабочие показатели АБ. Подаваться может:

  • Постоянный ток. Время заряда — не менее 10 часов, в течении всего этого времени подается фиксированный ток, напряжение изменяется от 13,8-14,4 В в начале процесса до 12,8 В в самом конце. При таком виде заряд накапливается постепенно, держится дольше. Недостаток этого способа — необходимо контролировать процесс, вовремя отключить зарядное устройство, так как при перезаряде электролит может закипеть, что существенно снизит его рабочий ресурс.
  • Постоянное напряжение. При заряде постоянным напряжением, ЗУ выдает все время напряжение 14,4 В, а ток изменяется от больших значений в первые часы заряда, до очень небольших — в последние. Потому перезаряда АБ не будет (разве что вы оставите его на несколько суток). Положительный момент этого способа — время заряда уменьшается (90-95% можно набрать за 7-8 часов) и заряжаемый аккумулятор можно оставить без присмотра. Но такой «экстренный» режим восстановления заряда плохо влияет на срок службы. При частом использовании постоянным напряжением АБ быстрее разряжается.
Графики изменения параметров ЗУ в разных режимах

Графики изменения параметров ЗУ в разных режимах

В общем, если нет необходимости спешить, лучше использовать заряд постоянным током. Если надо за короткое время восстановить работоспособность аккумулятора — подавайте постоянное напряжение. Если говорить о том, какое лучше сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, ответ однозначен — подающее постоянный ток. Схемы будут простые, состоящие из доступных элементов.

Как определить нужные параметры при зарядке постоянным током

Опытным путем установлено, что заряжать автомобильные свинцовые кислотные аккумуляторы (их большинство) необходимо током, который не превышает 10% от емкости батарей. Если емкость заряжаемой АБ 55 А/ч, максимальный ток заряда будет 5,5 А; при емкости 70 А/ч — 7 А и т.д. При этом можно ставить чуть меньший ток. Заряд будет идти, но медленнее. Он будет накапливаться даже если ток заряда будет 0,1 А. Просто для восстановления емкости потребуется очень много времени.

Так как в расчетах принимают, что ток заряда составляет 10%, получаем минимальное время заряда — 10 часов. Но это — при полном разряде аккумулятора, а его допускать нельзя. Потому фактическое время заряда зависит от «глубины» разряда. Определить глубину разряда можно, замерив вольтаж на АБ до начала заряда:

  • Полностью заряженная батарея (100%) имеет напряжение 12,7-12,8 В.
  • Половинный разряд (около 50%) с напряжением 12 В. Вот при таком разряде или чуть ниже надо ставить АБ на зарядку.
  • Почти полный или полный разряд (10-0%) — 11,8-11,7 В. До таких значений лучше не опускаться — частый полный разряд сокращает срок службы. Конкретный вольтаж будет у каждого производителя свой, но можно примерно ориентироваться по этим данным (аккумуляторы Bosch)

    Конкретный вольтаж будет у каждого производителя свой, но можно примерно ориентироваться по этим данным (аккумуляторы Bosch)

Чтобы рассчитать примерное время заряда АБ, надо узнать разницу между максимальным зарядом батареи (12,8 В) и текущим ее вольтажом. Умножив цифру на 10 получим время в часах. Например, напряжение на аккумуляторе перед зарядом 11,9 В. Находим разницу: 12,8 В — 11,9 В = 0,8 В. Умножив эту цифру на 10, получаем что время заряда будет около 8 часов. Это при условии, что подавать будем ток, который составляет 10% от емкости батареи.

Схемы зарядного устройства для авто АБ

Для заряда аккумуляторов обычно используется бытовая сеть 220 В, которая преобразуется в пониженное напряжение при помощи преобразователя.

Простые схемы

Наиболее простой и эффективный способ — использование понижающего трансформатора. Именно он понижает 220 В до требуемых 13-15 В. Такие трансформаторы можно найти в старых ламповых телевизорах (ТС-180-2), компьютерных блоках питания, найти на «развалах» блошиного рынка.

Но на выходе трансформатора получается переменное напряжение, которое необходимо выпрямить. Делают это при помощи:

  • Одного выпрямляющего диода, который устанавливают после трансформатора. На выходе такого ЗУ ток получается пульсирующим, причем биения сильные — срезана только одна полуволна. Самая простая схема

    Самая простая схема

  • Диодного моста, который отрицательную волну «заворачивает» наверх. Ток тоже пульсирующий, но биения меньше. Именно эта схема чаще всего реализуется самостоятельно, хотя не является лучшим вариантом. Можно собрать диодный мост самостоятельно на любых выпрямляющих диодах, можно купить готовую сборку . Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками: схема с диодным мостом

    Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками: схема с диодным мостом

  • Диодного моста и сглаживающего конденсатора (4000-5000 мкФ, 25 В). На выходе этой схемы получаем постоянный ток. Схема со сглаживающим конденсатором

    Схема со сглаживающим конденсатором

В приведенных схемах присутствуют также предохранители (1 А) и измерительные приборы. Они дают возможность контролировать процесс заряда. Их из схемы можно исключить, но придется периодически использовать для контроля мультиметр. С контролем напряжения это еще терпимо (просто приставлять к клеммам щупы), то контролировать ток сложно — в этом режиме измерительный прибор включают в разрыв цепи. То есть, придется каждый раз выключать питание, ставить мультиметр в режиме измерения тока, включать питание. разбирать измерительную цепь в обратном порядке. Потому, использование хотя-бы амперметра на 10 А — очень желательно.

Недостатки этих схем очевидны — нет возможности регулировать параметры заряда.  То есть, при выборе элементной базы выбирайте параметры так, чтобы на выходе сила тока была те самые 10% от емкости вашего аккумулятора (или чуть меньше). Напряжение вы знаете — желательно в пределах 13,2-14,4 В. Что делать, если ток получается больше желаемого? Добавить в схему резистор. Его ставят на плюсовом выходе диодного моста перед амперметром. Сопротивление подбираете «по месту», ориентируясь на ток, мощность резистора — побольше, так как на них будет рассеиваться лишний заряд (10-20 ВТ или около того).

И еще один момент: зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, сделанное по этим схемам, скорее всего, будет сильно греться. Потому желательно добавить куллер. Его можно вставить в схему после диодного моста.

 

 

Схемы с возможностью регулировки

Как уже говорили, недостаток всех этих схем — в невозможности регулировки тока. Единственная возможность — менять сопротивления. Кстати, можно поставить тут переменный подстроечный резистор. Это будет самый простой выход. Но более надежно реализована ручная регулировка тока в схеме с двумя транзисторами и подстроечным резистором.

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора с возможностью ручной регулировки тока заряда

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора с возможностью ручной регулировки тока заряда

Ток заряда изменяется переменным резистором. Он стоит уже после составного транзистора VT1-VT2, так что ток через него протекает небольшой. Потому мощность может быть порядка 0,5-1 Вт. Его номинал зависит от выбранных транзисторов, подбирается опытным путем (1-4,7 кОм).

Трансформатор мощностью 250-500 Вт, вторичная обмотка 15-17 В. Диодный мост собирается на диодах с рабочим током 5А и выше.

Транзистор VT1 — П210, VT2 выбирается из нескольких вариантов: германиевые П13 — П17; кремниевые КТ814, КТ 816. Для отвода тепла устанавливать на металлической пластине или радиаторе (не менее 300 см2).

Предохранители: на входе ПР1 — на 1 А, на выходе ПР2 — на 5 А. Также в схеме есть сигнальные лампы — наличия напряжения 220 В (HI1) и тока заряда (HI2). Тут можно ставить любые лампы на 24 В (в том числе и светодиоды).

Видео по теме

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками — популярная тема для автолюбителей. Откуда только не извлекают трансформаторы — из блоков питания, микроволновок.. даже мотают сами. Схемы реализуются не самые сложные. Так что даже без навыков в электротехнике можно справиться самостоятельно.

Высоковольтное сильноточное зарядное устройство

работает со всеми топологиями преобразователей и любой конфигурацией аккумуляторов

Рынок аккумуляторных батарей в бытовой электронике достиг уровня стабильной зрелости, когда проектирование зарядного устройства требует немного больше усилий, чем включение в конструкцию специальной микросхемы зарядного устройства. Это связано с тем, что батареи в бытовой электронике соответствуют устаревшим стандартам с популярными конфигурациями, плавающими напряжениями, токами заряда, выходными напряжениями и алгоритмами зарядки.Тем не менее, спрос на батареи, не подходящие для этих стандартных форм, постоянно растет. Большая часть этого спроса обусловлена ​​инициативами по экологически чистому производству в сочетании с общим переходом на портативное оборудование в медицинской и других специализированных областях.

Специальные микросхемы зарядных устройств не успевают за нынешним взрывным ростом разнообразия приложений. Растущее разнообразие конфигураций аккумуляторов просто слишком велико: от киловаттных вилочных погрузчиков для помещений и изолированного медицинского оборудования до промышленных датчиков, собирающих энергию на микромощности.Многие приложения предъявляют уникальные требования к оптимальному хранению энергии, которые не могут быть удовлетворены с помощью существующих микросхем зарядных устройств.

Например, на рынке нет специализированных микросхем зарядного устройства, которые могли бы заряжать аккумуляторные батареи с постоянным напряжением 30 В или выше, обеспечивать зарядный ток 10 А и поддерживать эффективную зарядку в топологии понижающе-повышающего, повышающего или обратного тока. В результате разработчики обратились к относительно громоздким решениям с дискретными компонентами, по сути, вернувшись к темным векам до создания зарядных устройств.Хотя дискретные решения могут удовлетворить многие требования к зарядным устройствам, они не могут сравниться с простотой использования и компактностью специализированных микросхем зарядных устройств. Разработчикам требуется решение, которое сохраняло бы простоту специализированной микросхемы зарядного устройства с универсальностью решений для дискретных компонентов.

Зарядное устройство LTC4000 компании

Linear заполняет пробел между приложениями, поддерживаемыми простыми в использовании специальными интегральными схемами зарядного устройства, и приложениями, которые в противном случае потребовали бы сложных дискретных решений. LTC4000 сохраняет простоту специального зарядного устройства с одной микросхемой, но использует модель с двумя микросхемами, чтобы соответствовать универсальности приложений дискретных решений.Он может работать в паре с любой топологией преобразователя DC / DC или AC / DC, включая, помимо прочего, понижающий, повышающий, понижающий-повышающий, SEPIC и обратноходовой.

LTC4000 выполняет функции зарядного устройства, с которыми не справляются специализированные микросхемы зарядного устройства. Он сочетается практически с любым преобразователем постоянного тока в постоянный, создавая полное, многофункциональное решение для зарядного устройства — забудьте о сборке дискретных компонентов.

Широкий диапазон входного напряжения (3–60 В) LTC4000 и практически неограниченный ток позволяют создавать эффективные, высокопроизводительные, полнофункциональные зарядные устройства, которые не уступают по производительности специализированным ИС зарядных устройств.На рисунке 1 показано типичное применение: LTC4000 в паре с LTC3786 для создания зарядного устройства для 5-элементных литий-ионных аккумуляторов на 5 А.

Рис. 1. Зарядное устройство повышающего преобразователя от 6 В до 21 В при 5 А для пяти литий-ионных элементов

LTC4000 превращает практически любой источник питания постоянного / постоянного тока с внешней компенсацией линейной технологии в зарядное устройство с:

  • Широкий диапазон входного и выходного напряжения от 3 В до 60 В
  • Точное (± 0,25%) резисторное программируемое напряжение холостого хода батареи
  • Таймер с выбором вывода или отключение тока
  • Температурная зарядка с использованием термистора NTC
  • Автоматическая подзарядка
  • C / 10 капельный заряд для глубоко разряженных элементов
  • Выход неисправного аккумулятора и индикатор состояния
  • Прецизионный датчик тока обеспечивает низкое напряжение считывания в сильноточных приложениях

LTC4000 также включает интеллектуальное управление PowerPath через внешние полевые транзисторы с низкими потерями.Один внешний полевой транзистор используется для предотвращения обратного тока с выхода батареи или системы на вход. Другой PFET используется для управления зарядкой и разрядкой аккумулятора.

В этом случае низкий уровень потерь в полевых транзисторах имеет решающее значение для систем, требующих большого тока заряда для аккумуляторов большой емкости. Этот второй PFET также обеспечивает функцию мгновенного включения, которая обеспечивает немедленное питание системы ниже по потоку, даже при подключении к сильно разряженной батарее или батарее с коротким замыканием.

Элемент управления

PowerPath преимущественно обеспечивает питание системной нагрузки.Когда входная мощность ограничена, нагрузка системы всегда имеет приоритет над зарядкой. Кроме того, если системной нагрузке требуется больше энергии, чем может поддерживать вход, батарея используется для обеспечения дополнительной мощности для удовлетворения общей выходной нагрузки системы.

LTC4000 доступен в низкопрофильных 28-выводных корпусах QFN и SSOP размером 4 мм × 5 мм.

В основе LTC4000 лежат четыре внутренних усилителя ошибок, выходы которых объединяются для управления контуром управления внешнего преобразователя постоянного тока в постоянный. Таким образом, он может контролировать практически любой цикл зарядки аккумулятора, независимо от химического состава и плавающего напряжения.

На рис. 2 показана упрощенная блок-схема четырех усилителей внутренней ошибки (A4-A7). Каждый из четырех входных усилителей крутизны отвечает за отдельный контур регулирования: входной ток, ток заряда, напряжение холостого хода аккумулятора и выходное напряжение. Усилитель выходной крутизны (A10) гарантирует, что контур, требующий наименьшего напряжения на выводе ITH для регулирования, управляет внешним преобразователем постоянного тока в постоянный.

Рис. 2. Упрощенная блок-схема ядра LTC4000 — четыре усилителя ошибок с объединенным выходом

Контур регулирования входного тока (A4 на рис. 2) предотвращает превышение входным током предела входного тока, программируемого резистором.Этот предел входного тока предотвращает перегрузку источника всей системы, обеспечивая более предсказуемое и надежное поведение. Кроме того, это добавляет дополнительный уровень защиты для продления срока службы силовых компонентов преобразователя постоянного / постоянного тока и любых источников, в которых отсутствует защита от перегрузки по току.

Другой контур регулирования тока — это контур регулирования зарядного тока (A5). Этот контур контролирует фазу постоянного тока цикла зарядки, гарантируя, что ток заряда, измеренный через резистор считывания зарядного тока, не превышает программируемый резистором полный ток заряда.

Контур регулирования постоянного тока контролирует зарядку до тех пор, пока аккумулятор не достигнет своего постоянного напряжения. В этот момент вступает в действие контур регулирования напряжения батареи (A6), ток заряда начинает падать, и зарядное устройство входит в фазу постоянного напряжения цикла зарядки.

Напряжение холостого хода программируется с помощью резистивного делителя обратной связи между выводом BAT и выводом FBG. Вывод FBG отключает нагрузку резисторного делителя, когда V IN отсутствует. Это гарантирует, что резисторный делитель напряжения с плавающей запятой не потребляет ток батареи, когда батарея (подключенная к выводу BAT) является единственным доступным источником питания.Для V IN ≥ 3,0 В типичное сопротивление между выводом FBG и GND составляет 100 Ом.

Когда батарея не заряжается и не питает нагрузку, внешний PFET, подключенный к батарее, отключается (Рисунок 4). В этом сценарии контур регулирования выходного напряжения (A7 на рисунке 2) управляет внешним преобразователем постоянного тока в постоянный. Контур регулирования выходного напряжения аналогичен контуру регулирования напряжения батареи. Этот контур регулирует напряжение на выводе CSP на основе резистивного делителя обратной связи между выводом CSP и выводом FBG.Это регулирование выходного напряжения важно для обеспечения того, чтобы выходное напряжение системы оставалось хорошо отрегулированным, когда аккумулятор отключен от нагрузки.

Рисунок 3. Фазы зарядки аккумулятора для 3-х серий LiFePO 4 ячеек со схемой, показанной на Рисунке 1

Рисунок 4. Входной идеальный диод и батарея Контроллер PowerPath

Другой важной особенностью LTC4000 является управление PowerPath, которое состоит из двух функций: управление идеальным входным диодом, обеспечивающее идеальную функцию диода с низкими потерями от преобразователя постоянного / постоянного тока к выходу; и элемент управления PowerPath аккумулятора, обеспечивающий интеллектуальный маршрут PowerPath между выходом системы и аккумулятором.

Функция идеального входного диода обеспечивает проводимость с низкими потерями от выхода DC / DC преобразователя (вывод IID — анод) к выходу системы (вывод CSP — катод). Низкие потери теплопроводности важны для эффективности и управления теплом в сильноточных системах. Эта функция также предотвращает обратный ток с выхода системы на преобразователь постоянного / постоянного тока. Такой обратный ток вызывает ненужную разрядку аккумулятора и в некоторых случаях может привести к нежелательному поведению преобразователя постоянного тока в постоянный. Такое идеальное поведение диода достигается за счет управления внешним полевым транзистором (M1), затвор которого подключен к выводу IGATE (рисунок 4).

Контроллер PowerPath внешнего полевого транзистора, подключенного к выводу BGATE, аналогичен контроллеру входного идеального диода, управляющему выводом IGATE (рисунок 4). Когда не заряжается, PMOS ведет себя как идеальный диод между выводами BAT (анод) и CSN (катод). Идеальное поведение диода позволяет батарее обеспечивать ток для нагрузки системы, когда выход DC / DC находится в пределе тока или DC / DC медленно реагирует на немедленное увеличение нагрузки на выходе. Эта функция обеспечивает стабильное выходное напряжение системы.

В дополнение к идеальному поведению диода, BGATE позволяет току течь от вывода CSN к выводу BAT во время зарядки. Когда ток течет от вывода CSN к выводу BAT, существует два режима работы. Первый — при зарядке сильно разряженной батареи (напряжение батареи ниже порога МГНОВЕННОГО ВКЛЮЧЕНИЯ, V BAT (INST ON) ). В этой области работы контроллер (A11 на рисунке 4) регулирует напряжение на выходе системы примерно до 86% от конечного уровня напряжения плавающего режима.Эта функция обеспечивает выходное напряжение системы, значительно превышающее напряжение батареи при зарядке сильно разряженной батареи. Эта функция INSTANT ON позволяет LTC4000 обеспечивать достаточное напряжение на выходе системы независимо от напряжения батареи.

Вторая область работы возникает, когда напряжение обратной связи батареи больше или равно пороговому значению МГНОВЕННОГО ВКЛЮЧЕНИЯ. В этой области на выводе BGATE устанавливается низкий уровень, чтобы позволить PMOS полностью включиться, уменьшая любую рассеиваемую мощность из-за тока заряда.

LTC4000 имеет широкую универсальность применения — его можно использовать в паре с преобразователем постоянного тока в постоянный для создания зарядного устройства для аккумуляторов любой конфигурации. Следующие приложения иллюстрируют эту универсальность.

Высокое напряжение, сильноточное зарядное устройство

Построить полную систему зарядки с LTC4000 и преобразователем постоянного тока в постоянный так же просто, как использовать специальную микросхему зарядного устройства. На рис. 5 показан LTC4000, управляющий понижающим преобразователем LT3845A в зарядном устройстве, разработанном для аккумуляторной батареи 3S LiFePO 4 (3S относится к трем элементам в последовательной конфигурации).Понижающий преобразователь LT3845A выбран из-за его простоты и высокого входного напряжения — 60 В.

Рисунок 5. Зарядное устройство с понижающим преобразователем от 48 В до 10,8 В при 10 А для LiFePO серии 3 4 Аккумулятор

Каждая из ячеек LiFePO 4 имеет типичное напряжение холостого хода 3,6 В, в результате чего общее напряжение холостого хода составляет 10,8 В. Напряжение холостого хода 10,8 В устанавливается R BFB2 = 133 кОм и R BFB1 = 1,13 М. Как только напряжение холостого хода установлено, определяется значение R OFB1 и R OFB2 — это устанавливает выходное напряжение после завершения зарядки.Здесь R OFB2 установлен на 127 кОм и R OFB1 на 1,15 МОм, чтобы установить выходное напряжение стабилизации на 12 В.

После установки напряжения холостого хода и выходного напряжения установите полный ток заряда аккумулятора. В этом конкретном примере ток полной зарядки установлен на 10 А с использованием значения R CS 5 мОм и значения R CL 24,9 кОм. Регулируемое напряжение считывания на R CS должно быть как можно большим для обеспечения максимальной точности. Однако большее напряжение считывания заставляет R CS рассеивать больше мощности.Поскольку усилитель ошибки регулирования зарядного тока имеет максимальный уровень регулирования 1 В, это означает, что регулируемое напряжение считывания на R CS ограничено максимумом 50 мВ (= 1 В / 20). При токе заряда 10 А максимальная рассеиваемая мощность на этом измерительном резисторе составляет 0,5 Вт.

Любое значение R CL , превышающее 20 кОм, не повлияет на уровень полного тока заряда, но пока оно меньше 200 кОм, оно влияет на регулируемый уровень тока непрерывного заряда. В этом примере 24.Значение 9k выбрано, чтобы установить уровень тока непрерывного заряда 1,25A. Капельная зарядка может происходить в начале цикла зарядки, когда напряжение на батарее составляет менее 68% от поддерживающего напряжения. Эта функция непрерывного заряда особенно важна для литий-ионных аккумуляторов, поскольку им требуется меньший ток (обычно <20% от полного тока заряда) для безопасного и постепенного повышения напряжения аккумулятора перед подачей на них полного тока заряда.

Единственный другой контур регулирования с заданным значением — это контур регулирования входного тока.Используя метод, аналогичный настройке R CS , в этом примере R IS установлен на 5 мОм, а вывод IL остается плавающим (внутренне подтянутым к напряжению выше 1 В), чтобы установить максимальный предел входного тока 10 А.

Четырех простых шагов, описанных здесь, достаточно, чтобы настроить решение для зарядки LTC4000 для зарядки многих типовых конфигураций батарей. Для дальнейшей настройки решения можно выбрать несколько других значений компонентов для программирования алгоритма прекращения заряда. LTC4000 предлагает как прерывание таймера, так и прерывание уровня тока заряда.

При прекращении уровня зарядного тока процесс зарядки прекращается, когда уровень зарядного тока падает (в режиме постоянного напряжения) до уровня, запрограммированного на выводе CX.

При завершении таймера процесс зарядки продолжается в режиме постоянного напряжения до тех пор, пока не истечет период времени, запрограммированный конденсатором на выводе TMR. В этом примере LTC4000 настроен с периодом завершения таймера 2,9 часа с использованием конденсатора 0,1 мкФ, подключенного к выводу TMR. 22.Резистор 1 кОм, подключенный к выводу CX, устанавливает уровень тока заряда 1 А, после чего вывод индикатора состояния заряда (CHRG) принимает состояние с высоким Z.

LTC4000 обеспечивает зарядку с учетом температурного режима через вывод NTC. Резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), термически связанный с батареей, подключен в цепи резисторного делителя между выводами BIAS, NTC и GND. Этот резистор NTC позволяет приостанавливать зарядку, когда температура батареи выходит за пределы определенного диапазона. В этом примере диапазон температуры батареи установлен в пределах –1.От 5 ° C до 41,5 ° C. Зарядка с учетом температурных требований защищает аккумуляторы от опасных условий зарядки, таких как очень высокая или низкая температура, которые потенциально могут повредить аккумуляторы и сократить их срок службы.

Единственные оставшиеся компоненты, которые могут нуждаться в настройке, — это последовательный резистор и схема компенсации конденсаторов между выводами CC и ITH, а также схема резисторного делителя, подключенная к выводу VM. В качестве начальных значений в цепи компенсации можно установить резистор 10 кОм, соединенный последовательно с конденсатором 100 нФ.Затем его можно оптимизировать, глядя на реакцию временной области на небольшое возмущение сигнала для каждого из четырех контуров регулирования. В этом примере окончательные оптимизированные значения составляют 14,7 кОм и 47 нФ.

Вывод VM — это вход для компаратора с пороговым значением 1,193 В. Когда напряжение на этом выводе ниже порогового значения, на выводе RST устанавливается низкий уровень. Когда он выше порога, вывод RST переходит в состояние с высоким Z. При подключении вывода RST к выводу DC / DC RUN или SHDN этот компаратор выдает простой и точный сигнал UVLO (блокировка пониженного напряжения), который можно использовать для запуска внешнего преобразователя.В этом примере входной уровень UVLO установлен на 14,3 В. Установка минимального напряжения гарантирует, что вход преобразователя находится в пределах рабочего диапазона, прежде чем он будет запущен. Это, в свою очередь, обеспечивает более последовательное и предсказуемое поведение при включении зарядного устройства в целом.

Для дискретного решения с характеристиками, аналогичными характеристикам 10A / 3-элементного LiFePO 4 , потребовалось бы как минимум два усилителя считывания тока на стороне высокого напряжения, четыре операционных усилителя, а также два контроллера идеальных диодов высокого напряжения.Каждый из них должен быть протестирован и квалифицирован отдельно, чтобы гарантировать совместимость их технических характеристик, таких как диапазон синфазного режима, скорость и диапазон входного напряжения питания. Кроме того, дискретное решение потребует микропроцессора для обработки алгоритма зарядки.

Как показано в примере, LTC4000 устраняет эти компоненты и необходимость их тестирования. Конструкция упрощена до выбора подходящего преобразователя постоянного тока в постоянный для требований напряжения и мощности, а также нескольких пассивных компонентов — в основном резисторов для установки важных параметров системы зарядного устройства.

На рис. 6 показан LTC4000 в паре с LTC3805-5 для создания изолированного одноэлементного литий-ионного зарядного устройства с зарядным током 2А. Это приложение демонстрирует возможности LTC4000 для создания уникального зарядного устройства с использованием доступных преобразователей постоянного / постоянного тока практически любой топологии. Это простое решение на базе LTC4000 устраняет необходимость в разработке сложного дискретного решения.

Рис. 6. 18–72 В IN до 4,2 В при 2 А изолированное зарядное устройство для одноэлементной литий-ионной батареи

В LTC4000 задача разработки изолированного зарядного устройства сводится к выбору соответствующего изолированного преобразователя, выбору полевых транзисторов и определению номиналов некоторых резисторов и конденсаторов.Для приложения, показанного на рисунке 6, мы используем изолированный обратный преобразователь LTC3805-5 с возможностью высокого входного напряжения. Для управления PowerPath используются два относительно низковольтных полевых транзистора, поскольку на вторичной стороне появляются только напряжения менее 6 В. Единственное уникальное соединение в этом конкретном приложении — это использование оптопары для доставки сигнала обратной связи ITH от LTC4000 на вторичной стороне к выводу ITH LTC3805-5 на первичной стороне.

Полученное зарядное устройство способно заряжать одноэлементный литий-ионный аккумулятор (4.2V float) на 2A в изолированной среде. Система имеет широкий входной диапазон от 18 В до 72 В с временем окончания зарядки 2,9 часа, а также ток постоянной зарядки 220 мА.

Общее решение ограничивает общий выходной ток системы до 2,5 А контролируемым образом. Предотвращая перегрузку первичной обмотки по току, ограничение входного тока обеспечивает дополнительный уровень защиты силовых компонентов и повышает общую надежность системы.

Еще одно уникальное, но часто востребованное решение для зарядного устройства — это зарядное устройство buckboost.Опять же, в настоящее время нет специального решения IC. На рис. 7 показан LTC4000 в паре с LTC3789 для создания полнофункционального повышающего напряжения 12 В для свинцово-кислотного зарядного устройства.

Рис. 7. 6–36 В IN до 14,4 В при 4,5 А понижающе-повышающее зарядное устройство для 6-элементных свинцово-кислотных аккумуляторов

Понижающая-повышающая топология позволяет заряжать батарею от напряжения ниже или выше, чем ее постоянное напряжение, упрощая выбор батареи и входного напряжения в конструкции системы. Затем количество последовательно соединенных аккумуляторных элементов может быть оптимизировано для других параметров системы или, возможно, цены и доступности таких аккумуляторных блоков.Точно так же гибкость и простота программирования зарядного тока путем установки значений двух резисторов (R CS и R CL ) также дополнительно упрощают выбор емкости батареи при проектировании системы.

Общее решение для зарядки пары LTC4000 и LTC3789, показанное выше, способно заряжать свинцово-кислотную аккумуляторную батарею на 12 В (14,4 В абсорбции и 13,4 В холостого хода) при 4,5 А от входного напряжения источника, которое может находиться в диапазоне от 6 В до 36 В. Система запрограммирована на ограничение входного тока 12.5A, позволяя распределять нагрузку между входом и батареей, если нагрузка системы требует от входа более 12,5A. Эта функция особенно важна в нижней части диапазона напряжения источника, где входной ток быстро увеличивается для удовлетворения растущих требований к выходной мощности.

Зарядное устройство, показанное здесь, не имеет оконечной нагрузки, что позволяет непрерывно заряжать при постоянном напряжении при конечном напряжении подзаряда 13,4 В. Подключение вывода CHRG к выводу BFB через резистор 187k реализует двухступенчатый алгоритм зарядки (абсорбционный и плавающий), общий для свинцово-кислотных аккумуляторов.Общий алгоритм зарядки сначала заряжается до уровня поглощения 14,4 В, пока ток заряда не упадет до 500 мА. В этот момент вывод CHRG принимает состояние с высоким Z, изменяя цепь резисторов обратной связи, подключенных к выводу BFB. Таким образом, зарядное устройство переходит в режим конечного постоянного напряжения с конечным целевым значением 13,4 В. Если напряжение аккумулятора падает ниже 13,1 В (порог перезарядки), контакт CHRG снова становится низким, и зарядное устройство снова настраивается на зарядку аккумулятора до уровня поглощения 14.4В.

Поскольку это схема понижающего и повышающего зарядного устройства, аккумуляторная батарея с любым плавающим напряжением от 3 до 36 В может поддерживаться простой регулировкой резисторных делителей и выбором PFET. Подобные изменения позволяют программировать ток заряда аккумулятора от нескольких миллиампер до десятков ампер.

На рис. 8 показана демонстрационная плата сопряжения LTC4000 и LTC3789. Обратите внимание, что необходимое пространство, занимаемое LTC4000 и его пассивными компонентами, невелико, занимая площадь менее 3.6см 2 . Это позволяет создать компактное решение для зарядки практически любого аккумулятора.

Рис. 8. Демонстрационная схема, показывающая полное зарядное устройство, сформированное путем соединения LTC4000 и LTC3789

.

Рост спроса на альтернативные источники энергии в сочетании со взрывным ростом портативных промышленных и медицинских приложений привел к необходимости создания широкого спектра систем с питанием от аккумуляторных батарей. Многие из этих систем предъявляют требования, которым специализированные ИС зарядного устройства для аккумуляторов, рассчитанные на определенный химический состав / конфигурацию аккумуляторов и входные / выходные напряжения, не могут удовлетворить.Дискретные решения могут удовлетворить потребности этих систем, но такие решения сложнее реализовать, они занимают значительно больше места на печатной плате и требуют значительно больше времени на разработку, чем специализированные решения на ИС.

Зарядное устройство LTC4000 заполняет пробел между приложениями, поддерживаемыми простыми в использовании специализированными интегральными схемами зарядного устройства, и приложениями, поддерживаемыми более сложными дискретными решениями. Широкий диапазон входного напряжения LTC4000 (3–60 В) и практически неограниченные возможности по току позволяют выполнять сопряжение с любой топологией преобразователя постоянного / постоянного или переменного / постоянного тока, включая понижающий, повышающий, понижающий-повышающий, SEPIC и обратноходовой.В сочетании с подходящим преобразователем мощности LTC4000 образует эффективное и высокопроизводительное полнофункциональное зарядное устройство, обычно занимающее менее 3,6 см. 2 .

,Высоковольтное сильноточное зарядное устройство

работает со всеми топологиями преобразователей и любой конфигурацией аккумуляторов

Рынок аккумуляторных батарей в бытовой электронике достиг уровня стабильной зрелости, когда проектирование зарядного устройства требует немного больше усилий, чем включение в конструкцию специальной микросхемы зарядного устройства. Это связано с тем, что батареи в бытовой электронике соответствуют устаревшим стандартам с популярными конфигурациями, плавающими напряжениями, токами заряда, выходными напряжениями и алгоритмами зарядки.Тем не менее, спрос на батареи, не подходящие для этих стандартных форм, постоянно растет. Большая часть этого спроса обусловлена ​​инициативами по экологически чистому производству в сочетании с общим переходом на портативное оборудование в медицинской и других специализированных областях.

Специальные микросхемы зарядных устройств не успевают за нынешним взрывным ростом разнообразия приложений. Растущее разнообразие конфигураций аккумуляторов просто слишком велико: от киловаттных вилочных погрузчиков для помещений и изолированного медицинского оборудования до промышленных датчиков, собирающих энергию на микромощности.Многие приложения предъявляют уникальные требования к оптимальному хранению энергии, которые не могут быть удовлетворены с помощью существующих микросхем зарядных устройств.

Например, на рынке нет специализированных микросхем зарядного устройства, которые могли бы заряжать аккумуляторные батареи с постоянным напряжением 30 В или выше, обеспечивать зарядный ток 10 А и поддерживать эффективную зарядку в топологии понижающе-повышающего, повышающего или обратного тока. В результате разработчики обратились к относительно громоздким решениям с дискретными компонентами, по сути, вернувшись к темным векам до создания зарядных устройств.Хотя дискретные решения могут удовлетворить многие требования к зарядным устройствам, они не могут сравниться с простотой использования и компактностью специализированных микросхем зарядных устройств. Разработчикам требуется решение, которое сохраняло бы простоту специализированной микросхемы зарядного устройства с универсальностью решений для дискретных компонентов.

Зарядное устройство LTC4000 компании

Linear заполняет пробел между приложениями, поддерживаемыми простыми в использовании специальными интегральными схемами зарядного устройства, и приложениями, которые в противном случае потребовали бы сложных дискретных решений. LTC4000 сохраняет простоту специального зарядного устройства с одной микросхемой, но использует модель с двумя микросхемами, чтобы соответствовать универсальности приложений дискретных решений.Он может работать в паре с любой топологией преобразователя DC / DC или AC / DC, включая, помимо прочего, понижающий, повышающий, понижающий-повышающий, SEPIC и обратноходовой.

LTC4000 выполняет функции зарядного устройства, с которыми не справляются специализированные микросхемы зарядного устройства. Он сочетается практически с любым преобразователем постоянного тока в постоянный, создавая полное, многофункциональное решение для зарядного устройства — забудьте о сборке дискретных компонентов.

Широкий диапазон входного напряжения (3–60 В) LTC4000 и практически неограниченный ток позволяют создавать эффективные, высокопроизводительные, полнофункциональные зарядные устройства, которые не уступают по производительности специализированным ИС зарядных устройств.На рисунке 1 показано типичное применение: LTC4000 в паре с LTC3786 для создания зарядного устройства для 5-элементных литий-ионных аккумуляторов на 5 А.

Рис. 1. Зарядное устройство повышающего преобразователя от 6 В до 21 В при 5 А для пяти литий-ионных элементов

LTC4000 превращает практически любой источник питания постоянного / постоянного тока с внешней компенсацией линейной технологии в зарядное устройство с:

  • Широкий диапазон входного и выходного напряжения от 3 В до 60 В
  • Точное (± 0,25%) резисторное программируемое напряжение холостого хода батареи
  • Таймер с выбором вывода или отключение тока
  • Температурная зарядка с использованием термистора NTC
  • Автоматическая подзарядка
  • C / 10 капельный заряд для глубоко разряженных элементов
  • Выход неисправного аккумулятора и индикатор состояния
  • Прецизионный датчик тока обеспечивает низкое напряжение считывания в сильноточных приложениях

LTC4000 также включает интеллектуальное управление PowerPath через внешние полевые транзисторы с низкими потерями.Один внешний полевой транзистор используется для предотвращения обратного тока с выхода батареи или системы на вход. Другой PFET используется для управления зарядкой и разрядкой аккумулятора.

В этом случае низкий уровень потерь в полевых транзисторах имеет решающее значение для систем, требующих большого тока заряда для аккумуляторов большой емкости. Этот второй PFET также обеспечивает функцию мгновенного включения, которая обеспечивает немедленное питание системы ниже по потоку, даже при подключении к сильно разряженной батарее или батарее с коротким замыканием.

Элемент управления

PowerPath преимущественно обеспечивает питание системной нагрузки.Когда входная мощность ограничена, нагрузка системы всегда имеет приоритет над зарядкой. Кроме того, если системной нагрузке требуется больше энергии, чем может поддерживать вход, батарея используется для обеспечения дополнительной мощности для удовлетворения общей выходной нагрузки системы.

LTC4000 доступен в низкопрофильных 28-выводных корпусах QFN и SSOP размером 4 мм × 5 мм.

В основе LTC4000 лежат четыре внутренних усилителя ошибок, выходы которых объединяются для управления контуром управления внешнего преобразователя постоянного тока в постоянный. Таким образом, он может контролировать практически любой цикл зарядки аккумулятора, независимо от химического состава и плавающего напряжения.

На рис. 2 показана упрощенная блок-схема четырех усилителей внутренней ошибки (A4-A7). Каждый из четырех входных усилителей крутизны отвечает за отдельный контур регулирования: входной ток, ток заряда, напряжение холостого хода аккумулятора и выходное напряжение. Усилитель выходной крутизны (A10) гарантирует, что контур, требующий наименьшего напряжения на выводе ITH для регулирования, управляет внешним преобразователем постоянного тока в постоянный.

Рис. 2. Упрощенная блок-схема ядра LTC4000 — четыре усилителя ошибок с объединенным выходом

Контур регулирования входного тока (A4 на рис. 2) предотвращает превышение входным током предела входного тока, программируемого резистором.Этот предел входного тока предотвращает перегрузку источника всей системы, обеспечивая более предсказуемое и надежное поведение. Кроме того, это добавляет дополнительный уровень защиты для продления срока службы силовых компонентов преобразователя постоянного / постоянного тока и любых источников, в которых отсутствует защита от перегрузки по току.

Другой контур регулирования тока — это контур регулирования зарядного тока (A5). Этот контур контролирует фазу постоянного тока цикла зарядки, гарантируя, что ток заряда, измеренный через резистор считывания зарядного тока, не превышает программируемый резистором полный ток заряда.

Контур регулирования постоянного тока контролирует зарядку до тех пор, пока аккумулятор не достигнет своего постоянного напряжения. В этот момент вступает в действие контур регулирования напряжения батареи (A6), ток заряда начинает падать, и зарядное устройство входит в фазу постоянного напряжения цикла зарядки.

Напряжение холостого хода программируется с помощью резистивного делителя обратной связи между выводом BAT и выводом FBG. Вывод FBG отключает нагрузку резисторного делителя, когда V IN отсутствует. Это гарантирует, что резисторный делитель напряжения с плавающей запятой не потребляет ток батареи, когда батарея (подключенная к выводу BAT) является единственным доступным источником питания.Для V IN ≥ 3,0 В типичное сопротивление между выводом FBG и GND составляет 100 Ом.

Когда батарея не заряжается и не питает нагрузку, внешний PFET, подключенный к батарее, отключается (Рисунок 4). В этом сценарии контур регулирования выходного напряжения (A7 на рисунке 2) управляет внешним преобразователем постоянного тока в постоянный. Контур регулирования выходного напряжения аналогичен контуру регулирования напряжения батареи. Этот контур регулирует напряжение на выводе CSP на основе резистивного делителя обратной связи между выводом CSP и выводом FBG.Это регулирование выходного напряжения важно для обеспечения того, чтобы выходное напряжение системы оставалось хорошо отрегулированным, когда аккумулятор отключен от нагрузки.

Рисунок 3. Фазы зарядки аккумулятора для 3-х серий LiFePO 4 ячеек со схемой, показанной на Рисунке 1

Рисунок 4. Входной идеальный диод и батарея Контроллер PowerPath

Другой важной особенностью LTC4000 является управление PowerPath, которое состоит из двух функций: управление идеальным входным диодом, обеспечивающее идеальную функцию диода с низкими потерями от преобразователя постоянного / постоянного тока к выходу; и элемент управления PowerPath аккумулятора, обеспечивающий интеллектуальный маршрут PowerPath между выходом системы и аккумулятором.

Функция идеального входного диода обеспечивает проводимость с низкими потерями от выхода DC / DC преобразователя (вывод IID — анод) к выходу системы (вывод CSP — катод). Низкие потери теплопроводности важны для эффективности и управления теплом в сильноточных системах. Эта функция также предотвращает обратный ток с выхода системы на преобразователь постоянного / постоянного тока. Такой обратный ток вызывает ненужную разрядку аккумулятора и в некоторых случаях может привести к нежелательному поведению преобразователя постоянного тока в постоянный. Такое идеальное поведение диода достигается за счет управления внешним полевым транзистором (M1), затвор которого подключен к выводу IGATE (рисунок 4).

Контроллер PowerPath внешнего полевого транзистора, подключенного к выводу BGATE, аналогичен контроллеру входного идеального диода, управляющему выводом IGATE (рисунок 4). Когда не заряжается, PMOS ведет себя как идеальный диод между выводами BAT (анод) и CSN (катод). Идеальное поведение диода позволяет батарее обеспечивать ток для нагрузки системы, когда выход DC / DC находится в пределе тока или DC / DC медленно реагирует на немедленное увеличение нагрузки на выходе. Эта функция обеспечивает стабильное выходное напряжение системы.

В дополнение к идеальному поведению диода, BGATE позволяет току течь от вывода CSN к выводу BAT во время зарядки. Когда ток течет от вывода CSN к выводу BAT, существует два режима работы. Первый — при зарядке сильно разряженной батареи (напряжение батареи ниже порога МГНОВЕННОГО ВКЛЮЧЕНИЯ, V BAT (INST ON) ). В этой области работы контроллер (A11 на рисунке 4) регулирует напряжение на выходе системы примерно до 86% от конечного уровня напряжения плавающего режима.Эта функция обеспечивает выходное напряжение системы, значительно превышающее напряжение батареи при зарядке сильно разряженной батареи. Эта функция INSTANT ON позволяет LTC4000 обеспечивать достаточное напряжение на выходе системы независимо от напряжения батареи.

Вторая область работы возникает, когда напряжение обратной связи батареи больше или равно пороговому значению МГНОВЕННОГО ВКЛЮЧЕНИЯ. В этой области на выводе BGATE устанавливается низкий уровень, чтобы позволить PMOS полностью включиться, уменьшая любую рассеиваемую мощность из-за тока заряда.

LTC4000 имеет широкую универсальность применения — его можно использовать в паре с преобразователем постоянного тока в постоянный для создания зарядного устройства для аккумуляторов любой конфигурации. Следующие приложения иллюстрируют эту универсальность.

Высокое напряжение, сильноточное зарядное устройство

Построить полную систему зарядки с LTC4000 и преобразователем постоянного тока в постоянный так же просто, как использовать специальную микросхему зарядного устройства. На рис. 5 показан LTC4000, управляющий понижающим преобразователем LT3845A в зарядном устройстве, разработанном для аккумуляторной батареи 3S LiFePO 4 (3S относится к трем элементам в последовательной конфигурации).Понижающий преобразователь LT3845A выбран из-за его простоты и высокого входного напряжения — 60 В.

Рисунок 5. Зарядное устройство с понижающим преобразователем от 48 В до 10,8 В при 10 А для LiFePO серии 3 4 Аккумулятор

Каждая из ячеек LiFePO 4 имеет типичное напряжение холостого хода 3,6 В, в результате чего общее напряжение холостого хода составляет 10,8 В. Напряжение холостого хода 10,8 В устанавливается R BFB2 = 133 кОм и R BFB1 = 1,13 М. Как только напряжение холостого хода установлено, определяется значение R OFB1 и R OFB2 — это устанавливает выходное напряжение после завершения зарядки.Здесь R OFB2 установлен на 127 кОм и R OFB1 на 1,15 МОм, чтобы установить выходное напряжение стабилизации на 12 В.

После установки напряжения холостого хода и выходного напряжения установите полный ток заряда аккумулятора. В этом конкретном примере ток полной зарядки установлен на 10 А с использованием значения R CS 5 мОм и значения R CL 24,9 кОм. Регулируемое напряжение считывания на R CS должно быть как можно большим для обеспечения максимальной точности. Однако большее напряжение считывания заставляет R CS рассеивать больше мощности.Поскольку усилитель ошибки регулирования зарядного тока имеет максимальный уровень регулирования 1 В, это означает, что регулируемое напряжение считывания на R CS ограничено максимумом 50 мВ (= 1 В / 20). При токе заряда 10 А максимальная рассеиваемая мощность на этом измерительном резисторе составляет 0,5 Вт.

Любое значение R CL , превышающее 20 кОм, не повлияет на уровень полного тока заряда, но пока оно меньше 200 кОм, оно влияет на регулируемый уровень тока непрерывного заряда. В этом примере 24.Значение 9k выбрано, чтобы установить уровень тока непрерывного заряда 1,25A. Капельная зарядка может происходить в начале цикла зарядки, когда напряжение на батарее составляет менее 68% от поддерживающего напряжения. Эта функция непрерывного заряда особенно важна для литий-ионных аккумуляторов, поскольку им требуется меньший ток (обычно <20% от полного тока заряда) для безопасного и постепенного повышения напряжения аккумулятора перед подачей на них полного тока заряда.

Единственный другой контур регулирования с заданным значением — это контур регулирования входного тока.Используя метод, аналогичный настройке R CS , в этом примере R IS установлен на 5 мОм, а вывод IL остается плавающим (внутренне подтянутым к напряжению выше 1 В), чтобы установить максимальный предел входного тока 10 А.

Четырех простых шагов, описанных здесь, достаточно, чтобы настроить решение для зарядки LTC4000 для зарядки многих типовых конфигураций батарей. Для дальнейшей настройки решения можно выбрать несколько других значений компонентов для программирования алгоритма прекращения заряда. LTC4000 предлагает как прерывание таймера, так и прерывание уровня тока заряда.

При прекращении уровня зарядного тока процесс зарядки прекращается, когда уровень зарядного тока падает (в режиме постоянного напряжения) до уровня, запрограммированного на выводе CX.

При завершении таймера процесс зарядки продолжается в режиме постоянного напряжения до тех пор, пока не истечет период времени, запрограммированный конденсатором на выводе TMR. В этом примере LTC4000 настроен с периодом завершения таймера 2,9 часа с использованием конденсатора 0,1 мкФ, подключенного к выводу TMR. 22.Резистор 1 кОм, подключенный к выводу CX, устанавливает уровень тока заряда 1 А, после чего вывод индикатора состояния заряда (CHRG) принимает состояние с высоким Z.

LTC4000 обеспечивает зарядку с учетом температурного режима через вывод NTC. Резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), термически связанный с батареей, подключен в цепи резисторного делителя между выводами BIAS, NTC и GND. Этот резистор NTC позволяет приостанавливать зарядку, когда температура батареи выходит за пределы определенного диапазона. В этом примере диапазон температуры батареи установлен в пределах –1.От 5 ° C до 41,5 ° C. Зарядка с учетом температурных требований защищает аккумуляторы от опасных условий зарядки, таких как очень высокая или низкая температура, которые потенциально могут повредить аккумуляторы и сократить их срок службы.

Единственные оставшиеся компоненты, которые могут нуждаться в настройке, — это последовательный резистор и схема компенсации конденсаторов между выводами CC и ITH, а также схема резисторного делителя, подключенная к выводу VM. В качестве начальных значений в цепи компенсации можно установить резистор 10 кОм, соединенный последовательно с конденсатором 100 нФ.Затем его можно оптимизировать, глядя на реакцию временной области на небольшое возмущение сигнала для каждого из четырех контуров регулирования. В этом примере окончательные оптимизированные значения составляют 14,7 кОм и 47 нФ.

Вывод VM — это вход для компаратора с пороговым значением 1,193 В. Когда напряжение на этом выводе ниже порогового значения, на выводе RST устанавливается низкий уровень. Когда он выше порога, вывод RST переходит в состояние с высоким Z. При подключении вывода RST к выводу DC / DC RUN или SHDN этот компаратор выдает простой и точный сигнал UVLO (блокировка пониженного напряжения), который можно использовать для запуска внешнего преобразователя.В этом примере входной уровень UVLO установлен на 14,3 В. Установка минимального напряжения гарантирует, что вход преобразователя находится в пределах рабочего диапазона, прежде чем он будет запущен. Это, в свою очередь, обеспечивает более последовательное и предсказуемое поведение при включении зарядного устройства в целом.

Для дискретного решения с характеристиками, аналогичными характеристикам 10A / 3-элементного LiFePO 4 , потребовалось бы как минимум два усилителя считывания тока на стороне высокого напряжения, четыре операционных усилителя, а также два контроллера идеальных диодов высокого напряжения.Каждый из них должен быть протестирован и квалифицирован отдельно, чтобы гарантировать совместимость их технических характеристик, таких как диапазон синфазного режима, скорость и диапазон входного напряжения питания. Кроме того, дискретное решение потребует микропроцессора для обработки алгоритма зарядки.

Как показано в примере, LTC4000 устраняет эти компоненты и необходимость их тестирования. Конструкция упрощена до выбора подходящего преобразователя постоянного тока в постоянный для требований напряжения и мощности, а также нескольких пассивных компонентов — в основном резисторов для установки важных параметров системы зарядного устройства.

На рис. 6 показан LTC4000 в паре с LTC3805-5 для создания изолированного одноэлементного литий-ионного зарядного устройства с зарядным током 2А. Это приложение демонстрирует возможности LTC4000 для создания уникального зарядного устройства с использованием доступных преобразователей постоянного / постоянного тока практически любой топологии. Это простое решение на базе LTC4000 устраняет необходимость в разработке сложного дискретного решения.

Рис. 6. 18–72 В IN до 4,2 В при 2 А изолированное зарядное устройство для одноэлементной литий-ионной батареи

В LTC4000 задача разработки изолированного зарядного устройства сводится к выбору соответствующего изолированного преобразователя, выбору полевых транзисторов и определению номиналов некоторых резисторов и конденсаторов.Для приложения, показанного на рисунке 6, мы используем изолированный обратный преобразователь LTC3805-5 с возможностью высокого входного напряжения. Для управления PowerPath используются два относительно низковольтных полевых транзистора, поскольку на вторичной стороне появляются только напряжения менее 6 В. Единственное уникальное соединение в этом конкретном приложении — это использование оптопары для доставки сигнала обратной связи ITH от LTC4000 на вторичной стороне к выводу ITH LTC3805-5 на первичной стороне.

Полученное зарядное устройство способно заряжать одноэлементный литий-ионный аккумулятор (4.2V float) на 2A в изолированной среде. Система имеет широкий входной диапазон от 18 В до 72 В с временем окончания зарядки 2,9 часа, а также ток постоянной зарядки 220 мА.

Общее решение ограничивает общий выходной ток системы до 2,5 А контролируемым образом. Предотвращая перегрузку первичной обмотки по току, ограничение входного тока обеспечивает дополнительный уровень защиты силовых компонентов и повышает общую надежность системы.

Еще одно уникальное, но часто востребованное решение для зарядного устройства — это зарядное устройство buckboost.Опять же, в настоящее время нет специального решения IC. На рис. 7 показан LTC4000 в паре с LTC3789 для создания полнофункционального повышающего напряжения 12 В для свинцово-кислотного зарядного устройства.

Рис. 7. 6–36 В IN до 14,4 В при 4,5 А понижающе-повышающее зарядное устройство для 6-элементных свинцово-кислотных аккумуляторов

Понижающая-повышающая топология позволяет заряжать батарею от напряжения ниже или выше, чем ее постоянное напряжение, упрощая выбор батареи и входного напряжения в конструкции системы. Затем количество последовательно соединенных аккумуляторных элементов может быть оптимизировано для других параметров системы или, возможно, цены и доступности таких аккумуляторных блоков.Точно так же гибкость и простота программирования зарядного тока путем установки значений двух резисторов (R CS и R CL ) также дополнительно упрощают выбор емкости батареи при проектировании системы.

Общее решение для зарядки пары LTC4000 и LTC3789, показанное выше, способно заряжать свинцово-кислотную аккумуляторную батарею на 12 В (14,4 В абсорбции и 13,4 В холостого хода) при 4,5 А от входного напряжения источника, которое может находиться в диапазоне от 6 В до 36 В. Система запрограммирована на ограничение входного тока 12.5A, позволяя распределять нагрузку между входом и батареей, если нагрузка системы требует от входа более 12,5A. Эта функция особенно важна в нижней части диапазона напряжения источника, где входной ток быстро увеличивается для удовлетворения растущих требований к выходной мощности.

Зарядное устройство, показанное здесь, не имеет оконечной нагрузки, что позволяет непрерывно заряжать при постоянном напряжении при конечном напряжении подзаряда 13,4 В. Подключение вывода CHRG к выводу BFB через резистор 187k реализует двухступенчатый алгоритм зарядки (абсорбционный и плавающий), общий для свинцово-кислотных аккумуляторов.Общий алгоритм зарядки сначала заряжается до уровня поглощения 14,4 В, пока ток заряда не упадет до 500 мА. В этот момент вывод CHRG принимает состояние с высоким Z, изменяя цепь резисторов обратной связи, подключенных к выводу BFB. Таким образом, зарядное устройство переходит в режим конечного постоянного напряжения с конечным целевым значением 13,4 В. Если напряжение аккумулятора падает ниже 13,1 В (порог перезарядки), контакт CHRG снова становится низким, и зарядное устройство снова настраивается на зарядку аккумулятора до уровня поглощения 14.4В.

Поскольку это схема понижающего и повышающего зарядного устройства, аккумуляторная батарея с любым плавающим напряжением от 3 до 36 В может поддерживаться простой регулировкой резисторных делителей и выбором PFET. Подобные изменения позволяют программировать ток заряда аккумулятора от нескольких миллиампер до десятков ампер.

На рис. 8 показана демонстрационная плата сопряжения LTC4000 и LTC3789. Обратите внимание, что необходимое пространство, занимаемое LTC4000 и его пассивными компонентами, невелико, занимая площадь менее 3.6см 2 . Это позволяет создать компактное решение для зарядки практически любого аккумулятора.

Рис. 8. Демонстрационная схема, показывающая полное зарядное устройство, сформированное путем соединения LTC4000 и LTC3789

.

Рост спроса на альтернативные источники энергии в сочетании со взрывным ростом портативных промышленных и медицинских приложений привел к необходимости создания широкого спектра систем с питанием от аккумуляторных батарей. Многие из этих систем предъявляют требования, которым специализированные ИС зарядного устройства для аккумуляторов, рассчитанные на определенный химический состав / конфигурацию аккумуляторов и входные / выходные напряжения, не могут удовлетворить.Дискретные решения могут удовлетворить потребности этих систем, но такие решения сложнее реализовать, они занимают значительно больше места на печатной плате и требуют значительно больше времени на разработку, чем специализированные решения на ИС.

Зарядное устройство LTC4000 заполняет пробел между приложениями, поддерживаемыми простыми в использовании специализированными интегральными схемами зарядного устройства, и приложениями, поддерживаемыми более сложными дискретными решениями. Широкий диапазон входного напряжения LTC4000 (3–60 В) и практически неограниченные возможности по току позволяют выполнять сопряжение с любой топологией преобразователя постоянного / постоянного или переменного / постоянного тока, включая понижающий, повышающий, понижающий-повышающий, SEPIC и обратноходовой.В сочетании с подходящим преобразователем мощности LTC4000 образует эффективное и высокопроизводительное полнофункциональное зарядное устройство, обычно занимающее менее 3,6 см. 2 .

,

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.