Зарядка автомобильного аккумулятора блоком питания — Блог

При отсутствии специального зарядного устройства зарядка автомобильного аккумулятора вполне может быть выполнена от блока питания. Однако последний должен соответствовать целому ряду требований. Абы каким блоком питания правильно зарядить АКБ не получится. Более того, можно легко сжечь как сам прибор, так и повредить аккумулятор. Из этого материала вы узнаете, какие блоки питания подходят для зарядки АКБ, где их взять, сколько нужно напряжения, тока и времени, и как потом проверить результат. Сложные и небезопасные способы здесь рассматриваться не будут, так как от них может быть больше вреда, чем пользы.

1. Требования к блоку питания
2. Где взять подходящий блок питания для зарядки АКБ?
3. Что ещё понадобится?
4. Ответы на часто задаваемые вопросы
5. Два способа зарядки автомобильного аккумулятора от блока питания

Требования к блоку питания

Пожалуй, самое главное требование, которому должен соответствовать блок питания для зарядки АКБ — это подходящее выходное напряжение. Чтобы зарядить автомобильный аккумулятор, на его клеммы необходимо подать напряжение, превышающее его собственное напряжение в полностью заряженном состоянии. Для большинства современных АКБ оно соответствует 12,7 В. То есть, если на клеммы подать 12,8…13,0 В, то аккумулятор уже начнёт заряжаться. Но поскольку разница напряжений минимальная, процесс растянется на очень длительный промежуток времени, измеряемый несколькими сутками.

Чтобы ускорить процесс, надо поднять напряжение. За счёт этого увеличится ток, а значит сократится время зарядки. Но бесконечно повышать напряжение мы не можем, так как при достижении определённых значений начнётся так называемый перезаряд АКБ. Это не означает, к сожалению, что он накопит энергии больше, чем может. Перезаряд приводит к тому, что жидкий электролит «закипает» и теряет воду, а гелеобразный (если АКБ типа GEL) засыхает и отваливается от свинцовых пластин. Начинаются эти неприятные процессы у разных аккумуляторов при разных напряжениях. Но некий средний допустимый максимум для большинства вариантов — 14,7…14,8 В. Те же кальциевые аккумуляторы при таком напряжении «не кипят», для чего, собственно, в них и используется кальций.

Есть также универсальное оптимальное напряжение, которым заряжать автомобильные 12-вольтовые аккумуляторы лучше всего. Оно находится в пределах 14,4…14,5 В. Поэтому, в идеале, используемый для зарядки АКБ блок питания должен выдавать именно такое напряжение на выходе. Если будет немного меньше, то зарядка будет происходить дольше, и наоборот.

Исходя из этого, лучшим блоком питания для зарядки автомобильного аккумулятора будет такой, в котором есть возможность регулировать это самое напряжение. Ещё лучше, если в блоке питания предусмотрена схема стабилизации напряжения. Но это не принципиально. Отсюда также следует, что компьютерные и другие блоки питания, выдающие на выходе максимум 12,0 В — для этих целей не подходят. От 12 В АКБ даже не начнёт заряжаться, не говоря уже о полноценном заряде.

Выходное напряжение — это не единственное требование. Ток, вернее, его сила, тоже является важным критерием, который влияет на время зарядки. Чтобы глубоко разряженный автомобильный аккумулятор не пришлось заряжать несколько суток, блок питания должен быть способен выдавать ток около 6 А. При таком токе АКБ зарядится за 10…18 часов в зависимости от реальной ёмкости. Если батарея разряжена не полностью, либо она уже старая, и ёмкости в ней осталось 50…70% от номинала, то вполне хватит и 3-амперного блока питания.

В принципе, больше никаких принципиально важных требований к блоку питания для зарядки автомобильного аккумулятора можно не предъявлять. Такие фичи, как защита от переполюсовки, короткого замыкания, перегрева, внезапного отключения сетевого питания и прочее — роскошь, без которой вполне можно обойтись. Хотя в таких случаях придётся соблюдать осторожность, быть внимательным, и частенько посматривать на то, как проходит процесс.

Где взять подходящий блок питания для зарядки АКБ?

На этот вопрос есть несколько ответов:

1. Сделать блок питания своими руками.
2. Переделать блок питания для компьютера или ноутбука.
3. Использовать лабораторный блок питания.

Рассмотрим вкратце эти варианты. Очевидно, самый простой из них — это лабораторный блок питания. По сути, это может быть абсолютно любой блок питания с регулировкой выходного напряжения. Ещё лучше, если предусмотрена регулировка ограничения по току. Такой прибор остаётся только правильно настроить и подключить к клеммам АКБ. Как настраивать — рассказано ниже.

Что касается переделки блоков питания от компьютеров и ноутбуков, то для тех, кто не имеет понятия, как они работают, данный вариант лучше отбросить. В Интернете сейчас полно инструкций и мастер-классов о таких переделках. И на первый взгляд они кажутся довольно простыми. Но на практике всё оказывается гораздо сложнее. Если вас интересует такой вариант, то двигаться надо будет в следующих направлениях:

• Блок питания от компьютера — имеет линию 12 В, напряжение на которой поддерживается при помощи контроллера и обратной связи. Чтобы сделать из него регулируемый хотя бы по напряжению прибор, можно воспользоваться, например, схемой так называемого итальянца. Но для реализации этой схемы подходят далеко не все блоки питания, а только те, которые построены на микросхеме TL 494. Если есть желание и начальный скилл в радиоэлектронике, то схему легко «загуглить» и повторить.
• Блоки питания от ноутбуков — большинство из них выдаёт на выходе 19 В, чего для зарядки АКБ очень много. Соответственно, переделка заключается в том, чтобы сделать такой блок регулируемым. Здесь придётся отталкиваться от регулируемого стабилитрона TL 431 и делителя напряжения (два резистора) в его обвязке. Путём замены одного из этих резисторов на переменный можно реализовать регулировку напряжения на выходе.

Более детально рассматривать эти темы в рамках данного материала нецелесообразно, так как в «двух словах» охватить все нюансы невозможно. Кого заинтересовали эти варианты — изучайте дополнительно, начав с указанных опорных точек.

Ещё остаётся вариант собрать несложный регулируемый блок питания своими руками. Для этого можно воспользоваться следующей схемой или аналогичной. Все детали доступные и дешёвые. Кроме, пожалуй, трансформатора.

Дальнейшие инструкции распространяются как раз на такой простой блок питания или более сложные, но однозначно с регулировкой выходного напряжения. Без регулировки напряжения варианты лучше не использовать. Хотя в Интернете есть схемы с лампочкой и другими ухищрениями, которые обычно ни к чему хорошему не приводят.

Что ещё понадобится?

Зарядка аккумулятора от блока питания существенно отличается от аналогичной процедуры с применением специального зарядного устройства. В данном случае придётся самостоятельно настраивать прибор и затем контролировать его работу. Делается это при помощи обычного мультиметра. Лучше, если их будет два. Сегодня такие приборчики продаются всего за пару-тройку долларов и, несмотря на их низкое качество, для рассматриваемой задачи они вполне подходят.

Один мультиметр потребуется для того, чтобы настраивать и контролировать напряжение заряда непосредственно на клеммах АКБ. Даже если блок питания имеет встроенный вольтметр, доверять ему не стоит. Во-первых, он может быть неточным. А во-вторых, из-за потерь в проводах напряжение на клеммах будет весьма значительно отличаться от того, что на выходе блока питания. Второй мультиметр нужен для контроля зарядного тока. В крайнем случае можно обойтись и одним прибором, но его придётся периодически перекидывать на измерение то напряжения, то тока.

Ответы на часто задаваемые вопросы

Чтобы заряжать автомобильный аккумулятор блоком питания, просто крайне необходимо знать ответы на следующие четыре вопроса:

1. Каким напряжением заряжать?
2. Каким током заряжать?
3. Сколько по времени заряжать?
4. Как узнать уровень заряда АКБ?

Остановимся кратко на этих вопросах.

Каким напряжением заряжать АКБ?

Первое, что нужно запомнить, так это то, что напряжение заряда автомобильного аккумулятора от блока питания не должно превышать 14,4…14,5 В. Меньше — можно, но желательно не менее 14,0 В. При этом следует учитывать, что при заниженном напряжении процесс существенно растянется во времени, и АКБ почти невозможно будет зарядить до 100%. Если у вас так называемый кальциевый аккумулятор, то в самом конце заряда на него желательно подать напряжение 15,5…16,1 В. Это нужно для того, чтобы принудительно заставить электролит «закипеть», перемешав тем самым его в отсеках, и выровняв плотность. Но делать это вовсе необязательно.

Каким током заряжать АКБ?

Максимальный ток заряда любого автомобильного аккумулятора рассчитывается, исходя из его ёмкости. От неё берётся 10%, и это потолок. Например, если на вашей машине установлена батарея ёмкостью 60 А*ч, то заряжать её током, превышающим 6 А, не стоит. Аккумулятор вполне выдержит более высокие токи, но на качестве зарядки и ресурсе это не скажется положительно.

Учитывать следует ещё один немаловажный момент, о котором редко кто упоминает. Дело в том, что указанная выше норма справедлива только для новых и сравнительно «свежих» аккумуляторов. Если же АКБ 2…4 и более лет, то её реальная ёмкость гарантированно ниже, чем указано на корпусе. Это надо учитывать при расчёте максимального зарядного тока. Поскольку вы вряд ли знаете, сколько там ампер-часов осталось в вашей батарее, отталкивайтесь от меньших токов. Например, старую 60-ку заряжайте не шестью амперами, а тремя. Если её ёмкость реально маленькая, то хуже вы не сделаете, а вот от превышения зарядного тока перестрахуетесь. Да и процесс зарядки при ёмкости, меньше номинала, не затянется по времени.

Также следует знать, что максимальный ток АКБ будет потреблять только при глубоком разряде, и только на первых порах зарядки. По мере насыщения внутреннее сопротивление аккумулятора будет возрастать, что по закону Ома приведёт к уменьшению тока. Обычно, если батарея «здоровая», без замкнутых банок и сильной сульфатации, но глубоко разряжена, то максимальный ток она будет брать всего пару-тройку часов. После этого ток будет постоянно снижаться, вплоть до 0,1…0,3 А. Так и должно быть.

Сколько по времени заряжать АКБ?

Этот параметр многие считают крайне важным при зарядке автомобильного аккумулятора, и призывают на него ориентироваться. На самом же деле время заряда — это абсолютно второстепенная, и зависящая от состояния батареи характеристика. В целом, по времени, которое ушло на зарядку, можно сделать следующие выводы. Если процесс занял 10…15 часов, значит вы правильно подобрали зарядный ток с учётом реальной ёмкости АКБ. Если же аккумулятор зарядился гораздо быстрее, значит его ёмкость существенно ниже, чем вы думаете, а зарядный ток был слишком большим для него. Ну и, если заряжается заметно дольше, значит с током вы поскромничали, а ваша АКБ ещё не настолько сильно изношена.

Главный ориентир, по которому можно прекращать процесс зарядки, это напряжение и ток. Заряженной считается АКБ, которая при напряжении 14,4 В потребляет ток в пределах 0,1…0,3 А. Дальше заряжать особого смысла нет. Дополнительно уточнить, достаточно ли вы зарядили аккумулятор блоком питания, можно по плотности электролита, если он жидкий, и у вас есть ареометр.

Как проверить уровень заряда аккумулятора?

Для этого есть два доступных способа. О первом уже сказано выше — уровень заряженности АКБ можно проверить по плотности электролита. Показатели в районе 1,26…1,27 единиц указывают на то, что аккумулятор вы зарядили нормально. При использовании этого метода помните, что плотность электролита в верхней части банок может быть на пару единиц ниже, чем в остальном объёме возле пластин. Именно по этой причине у многих не зеленеет индикатор в корпусе АКБ. Чтобы выровнять плотность, нужно просто перемешать электролит, дав батарее минут 20…30 «покипеть» при завышенном напряжении.

Второй способ проверки заключается в измерении напряжения на клеммах. Но здесь есть один очень важный нюанс. Сразу после зарядки аккумулятора оценивать степень заряженности по напряжению бессмысленно. Батарее надо дать время около 8…12 часов, чтобы внутри неё прекратились химические процессы, а напряжение на её клеммах стабилизировалось. То есть, если вы зарядили АКБ, дали её постоять указанное время, измерили напряжение, и оно не ниже 12,6…12,7 В — значит зарядка прошла успешно. Если же напряжение на следующий день упало гораздо ниже, значит варианта два — вы либо недозарядили АКБ, либо её пора менять.

Два способа зарядки автомобильного аккумулятора от блока питания

При условии, что в наличии есть блок питания с регулировкой только напряжения (без ограничения по току), зарядить с его помощью автомобильный аккумулятор можно двумя способами.

Способ 1. Зарядка АКБ через балластный резистор

К этому способу стоит прибегать в тех случаях, когда у вас нет желания или времени посматривать периодически, как проходит процесс. Чтобы зарядка аккумулятора прошла успешно и безопасно, к блоку питания понадобится добавить так называемый балластный резистор. Его роль заключается в том, чтобы ограничивать ток заряда. Последний будет однозначно выше нормы, если блок питания выдаёт напряжение 14,4 В, а батарея глубоко разряжена.

Разберём алгоритм, как пользоваться этим способом на практике:

1. Измерьте начальное напряжение на клеммах АКБ. Если аккумулятор в глубоком разряде, то мультиметр покажет, например, 11,5 В.
2. Настройте выходное напряжение блока питания 14,4 В. При этом способе зарядки больше регулировать напряжение не придётся, что и является преимуществом, так как вам не нужно будет следить за процессом.
3. Добавьте в разрыв цепи блок питания — АКБ балластный резистор. Как рассчитываются его параметры, описано под алгоритмом. Благодаря балласту ток в цепи не превысит расчётного значения, затем по мере зарядки будет снижаться, а напряжение на клеммах будет соответствовать вашей регулировке на блоке питания.
4. Заряжайте АКБ до 100% — этот момент наступит тогда, когда ток зарядка, контролируемый амперметром, снизится до 0,1…0,3 А.
5. Проверьте уровень заряда — сразу после зарядки можно проверить по плотности электролита, а по напряжению на клеммах только после 8…12 часов «отдыха» батареи.

Подбирается балластный резистор исходя из напряжения на блоке питания (U₁), напряжения на клеммах разряженной АКБ (U₂) и максимального тока (I), который рассчитывается, как 10% от реальной ёмкости вашего аккумулятора. Формула крайне простая — R_{балласт.} = (U₁ – U₂) / I, где R_{балласт.} — это искомое сопротивление балластного резистора.

Допустим, напряжение разряженного аккумулятора составило 11,5 В, на блоке питания вы отрегулировали 14,4 В, а за максимальный ток заряда для вашей АКБ вы приняли 3 А. Получается, что в цепь надо добавить резистор, сопротивлением (14,4 – 11,5) / 3 = 2,9 / 3 = 0,96 Ом. Ближайший стандартный номинал — 1 Ом. Осталось рассчитать мощность резистора, которая будет рассеиваться на нём в виде тепла. Чтобы узнать мощность, надо ток в цепи (3 А) умножить на напряжение, которое будет падать на резисторе (2,9 В). Получаем примерно 9 Вт. Такие мощные резисторы продаются в виде белого керамического параллелепипеда, и бывают мощностью 5, 10, 25 и больше ватт. Как вариант, чтобы рассеять 9 Вт тепла, можно параллельно соединить 5 2-ваттных (они более дешёвые) резисторов сопротивлением по 5 Ом каждый.

Способ 2. Зарядка АКБ без балласта

Зарядка автомобильного аккумулятора блоком питания без балластного сопротивления избавляет от его расчёта поиска. Но взамен придётся корректировать напряжение зарядки в зависимости от того, как будет меняться ток. Соответственно, для этого способа удобнее использовать два мультиметра — одним мерять напряжение на клеммах АКБ, а вторым контролировать ток заряда.

Алгоритм действий:

1. Подсоедините выход «плюс» блока питания к «плюсовому» выводу АКБ, при этом, одну клемму желательно отключить, чтобы обезопасить бортовую сеть автомобиля (если всё делать внимательно, то это необязательно).
2. Подсоедините один мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения в пределах 20 В непосредственно клеммам АКБ.
3. К «минусу» выхода блока питания подсоедините один из щупов второго мультиметра, включённого в режим измерения постоянного тока в пределах 10 А.
4. Отрегулируйте на блоке питания напряжение порядка 12,7…13,1 В — при таком напряжении ток через разряженный аккумулятор пойдёт небольшой.
5. Подключите к «минусу» аккумулятора свободный щуп мультиметра, которым будете мерять ток.
6. Сразу же после подключения смотрите ток заряда — если он меньше 6 А (или другого, рассчитанного для вашего АКБ), то поднимите на блоке питания выходное напряжение, а если больше, то, соответственно, снизьте напряжение.
7. По мере уменьшения тока в ходе зарядки АКБ постепенно поднимайте напряжение. Делать это можно хоть каждые 5 минут, а можно и раз в час.
8. Не превышая максимально допустимый ток заряда, повышайте напряжение до тех пор, пока мультиметр на клеммах аккумулятора не покажет 14,4…14,5 В.
9. Поддерживайте напряжение на клеммах в пределах 14,4…14,5 В до тех пор, пока ток заряда не снизится до 0,1…0,3 А, что можно считать окончанием зарядки.
10. Если аккумулятор кальциевого типа, то после шага 9 можно кратковременно (не более 20…30 минут) подать на АКБ напряжение порядка 15,5…16,1 В. Это позволит «закипятить» жидкий электролит, перемешать его, и выровнять плотность во всех ячейках.

Если батарея не кальциевого типа, то десятый пункт пропустите.

Итоги

Суть зарядки автомобильного аккумулятора блоком питания сводится к двум ключевым задачам — не превысить максимальное напряжение и ток заряда. Когда используется специальное зарядное устройство, то эти функции выполняет оно (кроме дешёвых ЗУ, в которых кроме трансформатора и пары диодов ничего нет). Максимально-оптимальное напряжение заряда 12-вольтовых аккумуляторов составляет 14,4 В, а ток 10% от реальной ёмкости или меньше. К слову, чем меньшими токами вы будете подзаряжать свою АКБ, тем лучше («плотнее») она зарядится, меньше будет греться и прослужит дольше.

Зарядное устройство на основе блока питания ATX

У компьютерного блока питания, наряду с такими преимуществами, как малые габариты и вес при мощности от 250 Вт и выше, есть один существенный недостаток – отключение при перегрузке по току. Этот недостаток не позволяет использовать БП в качестве зарядного устройства для автомобильного аккумулятора, поскольку у последнего в начальный момент времени зарядный ток достигает нескольких десятков ампер. Добавление в БП схемы ограничения тока позволит избежать его отключения даже при коротком замыкании в цепях нагрузки.

Зарядка автомобильного аккумулятора происходит при постоянном напряжении. При этом методе в течение всего времени заряда напряжение зарядного устройства остается постоянным. Заряд аккумулятора таким методом в ряде случаев предпочтителен, так как он обеспечивает более быстрое доведение батареи до состояния, позволяющего обеспечить запуск двигателя. Сообщаемая на первоначальном этапе заряда энергия тратится преимущественно на основной зарядный процесс, то есть на восстановление активной массы электродов. Сила зарядного тока в первоначальный момент может достигать 1,5С, однако для исправных, но разряженных автомобильных аккумуляторов такие токи не принесут вредных последствий, а наиболее распространённые БП ATX мощностью 300 – 350 Вт не в состоянии без последствий для себя отдать ток более 16 – 20А.

Максимальный (начальный) зарядный ток зависит от модели используемого БП, минимальный ток ограничения 0,5А. Напряжение холостого хода регулируется и для заряда стартёрного аккумулятора может составлять 14…14,5В.

Вначале необходимо доработать сам БП, отключив у него защиты по превышению напряжений +3,3В, +5В, +12В, -12В, а также удалив неиспользуемые для зарядного устройства компоненты.

Для изготовления ЗУ выбран БП модели FSP ATX-300PAF. Схема вторичных цепей БП рисовалась по плате, и несмотря на тщательную проверку, незначительные ошибки, к сожалению, не исключены.

На рисунке ниже представлена схема уже доработанного БП.

Для удобной работы с платой БП последняя извлекается из корпуса, из неё выпаиваются все провода цепей питания +3,3V, +5V, +12V, -12V, GND, +5Vsb, провод обратной связи +3,3Vs, сигнальная цепь PG, цепь включения БП PSON, питание вентилятора +12V. Вместо дросселя пассивной коррекции коэффициента мощности (установлен на крышке БП) временно впаивается перемычка, провода питания ~220V, идущие от выключателя на задней стенке БП, выпаиваются из платы, напряжение будет подаваться сетевым шнуром.

В первую очередь деактивируем цепь PSON для включения БП сразу после подачи сетевого напряжения. Для этого вместо элементов R49, C28 устанавливаем перемычки. Убираем все элементы ключа, подающего питание на трансформатор гальванической развязки Т2, управляющего силовыми транзисторами Q1, Q2 (на схеме не показаны), а именно R41, R51, R58, R60, Q6, Q7, D18. На плате БП контактные площадки коллектора и эмиттера транзистора Q6 соединяются перемычкой.

После этого подаем ~220V на БП, убеждаемся в его включении и нормальной работе.

Далее отключаем контроль цепи питания -12V. Удаляем с платы элементы R22, R23, C50, D12. Диод D12 находится под дросселем групповой стабилизации L1, и его извлечение без демонтажа последнего (о переделке дросселя будет написано ниже) невозможно, но это и не обязательно.

Удаляем элементы R69, R70, C27 сигнальной цепи PG.

Включаем БП, убеждаемся в его работоспособности.

Затем отключается защита по превышению напряжения +5В. Для этого выв.14 FSP3528 (контактная площадка R69) соединяется перемычкой с цепью +5Vsb.

На печатной плате вырезается проводник, соединяющий выв.14 с цепью +5V (элементы L2, C18, R20).

Выпаиваются элементы L2, C17, C18, R20.

Включаем БП, убеждаемся в его работоспособности.

Отключаем защиту по превышению напряжения +3,3В. Для этого на печатной плате вырезаем проводник, соединяющий выв.13 FSP3528 с цепью +3,3V (R29, R33, C24, L5).

Удаляем с платы БП элементы выпрямителя и магнитного стабилизатора L9, L6, L5, BD2, D15, D25, U5, Q5, R27, R31, R28, R29, R33, VR2, C22, C25, C23, C24, а также элементы цепи ООС R35, R77, C26. После этого добавляем делитель из резисторов 910 Ом и 1,8 кОм, формирующий из источника +5Vsb напряжение 3,3В. Средняя точка делителя подключается к выв.13 FSP3528, вывод резистора 931 Ом (подойдёт резистор 910 Ом) — к цепи +5Vsb, а вывод резистора 1,8 кОм — к «земле» (выв. 17 FSP3528).

Далее, не проверяя работоспособность БП, отключаем защиту по цепи +12В. Отпаиваем чип-резистор R12. В контактной площадке R12, соединённой с выв. 15 FSP3528 сверлится отверстие 0,8 мм. Вместо резистора R12 добавляется сопротивление, состоящее из последовательно соединённых резисторов номинала 100 Ом и 1,8 кОм. Один вывод сопротивления подсоединяется к цепи +5Vsb, другой – к цепи R67, выв. 15 FSP3528.

Отпаиваем элементы цепи ООС +5V R36, C47.

После удаления ООС по цепям +3,3V и +5V необходимо пересчитать номинал резистора ООС цепи +12V R34. Опорное напряжение усилителя ошибки FSP3528 равно 1,25В, при среднем положении регулятора переменного резистора VR1 его сопротивление составляет 250 Ом. При напряжении на выходе БП в +14В, получаем: R34 = (Uвых/Uоп — 1)*(VR1+R40) = 17,85 кОм, где Uвых, В – выходное напряжение БП, Uоп, В – опорное напряжение усилителя ошибки FSP3528 (1,25В), VR1 – сопротивление подстроечного резистора, Ом, R40 – сопротивление резистора, Ом. Номинал R34 округляем до 18 кОм. Устанавливаем на плату.

Конденсатор C13 3300х16В желательно заменить на конденсатор 3300х25В и такой же добавить на место, освободившееся от C24, чтобы разделить между ними токи пульсаций. Плюсовой вывод С24 через дроссель (или перемычку) соединяется с цепью +12V1, напряжение +14В снимается с контактных площадок +3,3V.

Включаем БП, подстройкой VR1 устанавливаем на выходе напряжение +14В.

После всех внесённых в БП изменений переходим к ограничителю. Схема ограничителя тока представлена ниже.

Резисторы R1, R2, R4…R6, соединённые параллельно, образуют токоизмерительный шунт сопротивлением 0,01 Ом. Ток, протекающий в нагрузке, вызывает на нём падение напряжения, которое ОУ DA1.1 сравнивает с опорным напряжением, установленным подстроечным резистором R8. В качестве источника опорного напряжения используется стабилизатор DA2 с выходным напряжением 1,25В. Резистор R10 ограничивает максимальное напряжение, подаваемое на усилитель ошибки до уровня 150 мВ, а значит, максимальный ток нагрузки до 15А. Ток ограничения можно рассчитать по формуле I = Ur/0,01, где Ur, В – напряжение на движке R8, 0,01 Ом – сопротивление шунта. Схема ограничения тока работает следующим образом.

Выход усилителя ошибки DA1.1 подсоединён с выводом резистора R40 на плате БП. До тех пор, пока допустимый ток нагрузки меньше установленного резистором R8, напряжение на выходе ОУ DA1.1 равно нулю. БП работает в штатном режиме, и его выходное напряжение определяется выражением: Uвых=((R34/(VR1+R40))+1)*Uоп. Однако, по мере того, как напряжение на измерительном шунте из-за роста тока нагрузки увеличивается, напряжение на выв.3 DA1.1 стремится к напряжению на выв.2, что приводит к росту напряжения на выходе ОУ. Выходное напряжение БП начинает определяться уже другим выражением: Uвых=((R34/(VR1+R40))+1)*(Uоп-Uош), где Uош, В – напряжение на выходе усилителя ошибки DA1.1. Иными словами, выходное напряжение БП начинает уменьшаться до тех пор, пока ток, протекающий в нагрузке, не станет чуть меньше установленного тока ограничения. Состояние равновесия (ограничения тока) можно записать так: Uш/Rш=(((R34/(VR1+R40))+1)*(Uоп-Uош))/Rн, где Rш, Ом – сопротивление шунта, Uш, В – напряжение падения на шунте, Rн, Ом – сопротивление нагрузки.

ОУ DA1.2 используется в качестве компаратора, сигнализируя с помощью светодиода HL1 о включении режима ограничения тока.

Печатная плата (под «утюг») и схема расположения элементов ограничителя тока изображена на рисунках ниже.

Несколько слов о деталях и их замене. Электролитические конденсаторы, установленные на плате БП FSP, имеет смысл заменить на новые. В первую очередь в цепях выпрямителя дежурного источника питания +5Vsb, это С41 2200х10V и С45 1000х10V. Не забываем о форсирующих конденсаторах в базовых цепях силовых транзисторов Q1 и Q2 – 2,2х50V (на схеме не показаны). Если есть возможность, конденсаторы выпрямителя 220В (560х200V) лучше заменить на новые, большей ёмкости. Конденсаторы выходного выпрямителя 3300х25V должны быть обязательно с низким ЭПС – серии WL или WG, в противном случае они быстро выйдут из строя. В крайнем случае, можно поставить б/у конденсаторы этих серий на меньшее напряжение – 16В.

Прецизионный ОУ DA1 AD823AN «rail-to-rail» как нельзя кстати подходит к данной схеме. Однако его можно заменить на порядок более дешёвым ОУ LM358N. При этом стабильность выходного напряжения БП будет несколько хуже, также придется подбирать номинал резистора R34 в меньшую сторону, поскольку у этого ОУ минимальное выходное напряжение вместо нуля (0,04В, если быть точным) 0,65В.

Максимальная суммарная рассеиваемая мощность токоизмерительных резисторов R1, R2, R4…R6 KNP-100 равна 10 Вт. На практике лучше ограничиться 5 ваттами – даже при 50% от максимальной мощности их нагрев превышает 100 градусов.

Диодные сборки BD4, BD5 U20C20, если их действительно стоит 2шт., менять на что-либо более мощное не имеет смысла, обещанные производителем БП 16А они держат хорошо. Но бывает так, что в действительности установлена только одна, и в этом случае необходимо либо ограничиться максимальным током в 7А, либо добавить вторую сборку.

Испытание БП током 14А показало, что уже спустя 3 минуты температура обмотки дросселя L1 превышает 100 градусов. Долговременная безотказная работа в таком режиме вызывает серьёзное сомнение. Поэтому, если подразумевается нагружать БП током свыше 6-7А, дроссель лучше переделать.

В заводском исполнении обмотка дросселя +12В намотана одножильным проводом диаметром 1,3 мм. Частота ШИМ – 42 кГц, при ней глубина проникновения тока в медь составляет около 0,33 мм. Из-за скин-эффекта на данной частоте эффективное сечение провода составляет уже не 1,32 мм², а только 1 мм², что недостаточно для тока в 16А. Иными словами, простое увеличение диаметра провода для получения большего сечения, а следовательно, уменьшения плотности тока в проводнике неэффективно для этого диапазона частот. К примеру, для провода диаметром 2мм эффективное сечение на частоте 40 кГц только 1,73мм², а не 3,14 мм², как ожидалось. Для эффективного использования меди намотаем обмотку дросселя литцендратом. Литцендрат изготовим из 11 отрезков эмалированного провода длиной 1,2м и диаметром 0,5мм. Диаметр провода может быть и другим, главное, чтобы он был меньше удвоенной глубины проникновения тока в медь – в этом случае сечение провода будет использовано на 100%. Провода складываются в «пучок» и скручиваются с помощью дрели или шуруповёрта, после чего жгут продевается в термоусадочную трубку диаметром 2мм и обжимается с помощью газовой горелки.

Готовый провод целиком наматывается на кольцо, и изготовленный дроссель устанавливается на плату. Наматывать обмотку -12В смысла нет, индикатору HL1 «Питание» какой-либо стабилизации не требуется.

Остаётся установить плату ограничителя тока в корпус БП. Проще всего её прикрутить к торцу радиатора.

Подключим цепь «ООС» регулятора тока к резистору R40 на плате БП. Для этого вырежем часть дорожки на печатной плате БП, которая соединяет вывод резистора R40 с «корпусом», а рядом с контактной площадкой R40 просверлим отверстие 0,8мм, куда будет вставлен провод от регулятора.

Подключим питание регулятора тока +5В, для чего припаяем соответствующий провод к цепи +5Vsb на плате БП.

«Корпус» ограничителя тока присоединяется к контактным площадкам «GND» на плате БП, цепь -14В ограничителя и +14В платы БП выходят на внешние «крокодилы» для подключения к аккумулятору.

Индикаторы HL1 «Питание» и HL2 «Ограничение» закрепляются на месте заглушки, установленной вместо переключателя «110V-230V».

Скорее всего, в вашей розетке отсутствует контакт защитного заземления. Вернее, контакт, может быть, и есть, а вот провод к нему не походит. Про гараж и говорить нечего… Настоятельно рекомендуется хотя бы в гараже (подвале, сарае) организовать защитное заземление. Не стоит игнорировать технику безопасности. Это иногда заканчивается крайне плачевно. Тем, у кого розетка 220В не имеет контакта заземления, оборудуйте БП внешней винтовой клеммой для его подключения.

После всех доработок включаем БП и корректируем подстроечным резистором VR1 требуемое выходное напряжение, а резистором R8 на плате ограничителя тока – максимальный ток в нагрузке.

Подключаем к цепям -14В, +14В зарядного устройства на плате БП вентилятор 12В. Для нормальной работы вентилятора в разрыв провода +12В, либо -12В, включаются два последовательно соединённых диода, которые уменьшат напряжение питания вентилятора на 1,5В.

Подключаем дроссель пассивной коррекции коэффициента мощности, питание 220В от выключателя, прикручиваем плату в корпус. Фиксируем нейлоновой стяжкой выходной кабель зарядного устройства.

Прикручиваем крышку. Зарядное устройство готово к работе.

В заключение стоит отметить, что ограничитель тока будет работать с БП ATX (или AT) любого производителя, использующего ШИМ-контроллеры TL494, КА7500, КА3511, SG6105 или им подобным. Разница между ними будет заключаться лишь в методах обхода защит.

Ниже вы можете скачать печатную плату ограничителя в формате PDF и DWG (Autocad)

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
DA1	Операционный усилитель	AD823	1	Замена на LM358N	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
DA2	Линейный регулятор	LM317L	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
VD1	Выпрямительный диод	1N4148	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C1	Конденсатор	0. 047 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C2	Конденсатор	0.01 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C3, C5	Конденсатор	0.22 мкФ	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C4	Электролитический конденсатор	220 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R1, R2, R4-R6	Резистор	0.05Ом 0.5Вт	5		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R3, R7	Резистор	2 кОм	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R8	Подстроечный резистор	100 Ом	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R9	Резистор	2 МОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R10	Резистор	750 Ом	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R11	Резистор	270 Ом	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
						Добавить все

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Зарядное устройство
• ATX

Блоки питания для ноутбуков, имеет ли значение ток?

У меня есть два ноутбука (одного производителя) с одинаковым разъемом питания.

Однако блоки питания/трансформаторы немного отличаются.

Выходное напряжение блока питания первого ноутбука составляет 15,6 В при 8,0 А. Выходное напряжение блока питания второго ноутбука составляет 15,6 В при 5 А.

Очевидно, что напряжения одинаковы, но токи разные. Я предполагаю, что блок питания второго ноутбука нельзя использовать на первом, потому что он не может обеспечить достаточную мощность для ноутбука.

Однако можно ли безопасно использовать блок питания первого ноутбука на втором ноутбуке?

• ноутбук
• блок питания

4

Использование блока питания с более низким номинальным током (5 А на ноутбуке 8 А) может привести к одному из следующих последствий:

• Расплавленный блок питания или шнур, так как ноутбук начинает потреблять слишком много тока
• Рабочий ноутбук, батарея практически не заряжается (или заряжается батарея, но ноутбук не работает), так как 5 А достаточно для одного, но не для другого
• Отлично работающий ноутбук, так как, несмотря на то, что блок рассчитан на 8 А, ваш ноутбук потребляет только 5 А (или 5 А вполне способен выкачивать 8 А)

Использование блока с более высоким номинальным током (8 А на ноутбуке на 5 А) должно быть приемлемым — ноутбук будет потреблять только теоретическое максимум 5 А, так что это максимум, который будет выдаваться блоком питания.

Это, конечно, предполагает, что полярность правильная — в противном случае вы, скорее всего, просто сдохнете (или вряд ли загоритесь). Иногда есть схема, иногда нужно проверить, иногда просто скрестить пальцы и помолиться (последнее не рекомендуется для дорогих игрушек вроде ноутбуков).

6

Основное практическое правило для блоков питания: Напряжение должно быть правильным ; сила тока должна быть достаточно высокой. Ваш ноутбук будет потреблять разное количество энергии в зависимости от того, что он делает.

Помните, что блок питания должен соответствовать максимально возможному энергопотреблению ноутбука. например запись DVD при одновременной загрузке процессора на максимум, подключение к беспроводной сети и перегрузка жесткого диска. При «нормальном» использовании вы будете потреблять намного меньше 8А.

Итак, я бы посоветовал:

1. Не копируйте DVD-диски при использовании блока питания с более низким номиналом.
2. Если вы беспокоитесь, приобретите Kill-a-Watt (или аналогичный для вашей страны), подключите свой ноутбук с помощью подходящего адаптера и измерьте энергопотребление при выполнении различных задач.

2

В основном текущий рейтинг является максимальным значением. Это означает, что источник питания 15,6 В/8 А может заменить источник питания 15,6 В/5 А. Что важно в блоке питания для ноутбука, так это то, что выходное напряжение такое же, а ток такой же или выше, чем у исходного блока питания.

Вы должны убедиться, что разъем действительно такой же (такая же полярность, тот же размер, он не шатается или что-то в этом роде). В идеале они должны быть от одного производителя.

2

Я купил подержанный бизнес-ноутбук HP 6730B. Он был в очень хорошем состоянии, имел Windows 7 Professional и отлично работал, пока зарядное устройство не начало издавать звуковой сигнал. Я мог сначала встряхнуть его и нажать на него, и он переставал издавать звуковые сигналы и снова работал. Это стало более частым в течение нескольких дней.

Затем постукивание и встряхивание перестали работать, поэтому Ю поместил его в морозилку на 20 минут. Это также работало еще неделю или около того. Затем писк стал громче, и ни трюк с заморозкой, ни постукивание не сработали. Поэтому я несколько раз ударил по нему молотком, и он завизжал, как застрявшая свинья, а звуковой сигнал стал громче и теперь ровный (тогда как раньше он был прерывистым).

Во всяком случае, я получил от друга один, который ниже по вольтам на 0,5. Это 18,5, а не 19. Также у него меньше ампер (3,5, а не 4,7). Мощность другая: 65 Вт, а не 90 Вт.

Заметной разницы не было, за исключением того, что когда старое зарядное устройство полностью зарядило аккумулятор, на значке было написано «аккумулятор полностью заряжен», «подключен, не заряжается» — теперь это происходит только иногда, и я заметил, что мой Вентилятор охлаждения включается чаще, хотя там, где я живу, стало значительно теплее, поэтому я думаю, что это временное решение.

Я собираюсь использовать оригинальное устройство, указанное производителем, как можно скорее, и хотя работает более низкая мощность/ампер/напряжение, оригинальное оборудование всегда лучше.

Не все так просто, как показано выше: между регулируемыми и нерегулируемыми блоками питания есть существенная разница. Нерегулируемые достигают своего целевого выходного напряжения только при номинальной нагрузке и будут генерировать более высокое, чем нужное, напряжение при более низких нагрузках. Регулируемый источник питания всегда будет генерировать ожидаемое выходное напряжение.

Самый прямой способ выяснить, являются ли блоки питания вашего ноутбука регулируемыми или нет, — это взять вольтметр и проверить напряжение прямо на вилке: если оно номинальное 15,6 В, то это регулируемые блоки питания и применимы приведенные выше комментарии: пока номинальная мощность достаточно высока, вы можете заменить. Если вы обнаружите, что выходное напряжение на несколько вольт выше, чем вы ожидали, то источник питания нестабилен и будет питать маломощное оборудование при напряжении, превышающем указанное, что может привести к его повреждению. Например у меня нерегулируемая 9V «настенный» блок питания для телефона, который от вилки (той, что входит в телефон), по-видимому, генерирует 12 В.

Тем не менее, большая часть оборудования, поставляемого с нерегулируемым блоком питания, будет иметь внутреннюю схему регулирования, так что с вами все равно может быть все в порядке.

(Нерегулируемые блоки питания имеют меньше компонентов и в результате дешевле.)

Я бы сказал, что первый блок питания можно использовать для второго. Это действительно зависит от того, на что похоже железо, понравится ли это второму ноутбуку или нет, но поскольку производитель поставил на них одинаковую вилку, вроде бы все в порядке. Это похоже на то, как у Dell, например, есть 45-ваттный и 9-ваттныйБлок питания 0 Вт для разных машин. Я использовал 45-ваттный ноутбук с 90-ваттным ноутбуком и наоборот, и единственная разница, которую я заметил, это время зарядки аккумулятора. Однако ваш пробег может отличаться.

Я действительно не стал бы пытаться поменять их местами, очевидно, что одна машина способна рисовать больше, чем другая, и если вы сделаете это неправильно, блок питания выйдет из строя и может быть опасным.

2

Блок питания может обеспечивать электричество в соответствии с указанными характеристиками. Если предположить, что разъемы имеют одинаковую полярность, а источники питания имеют одинаковое напряжение, в крайнем случае они взаимозаменяемы. Разница в токе связана с тем, как быстро он может заряжать аккумулятор. Аккумуляторы большей емкости заряжаются дольше, а более мощный источник питания может подавать на аккумулятор больший ток, чтобы заряжать его быстрее.

Проблема с зарядкой аккумулятора заключается в том, что цикл зарядки/разрядки изнашивает аккумулятор. Чем быстрее вы заряжаете его, тем быстрее изнашивается. Со временем это приводит к тому, что батарея теряет свою емкость. Более медленная зарядка лучше (на самом деле менее вредна) для аккумулятора. Кроме того, литий-ионные аккумуляторы не любят полностью разряжаться или дозаряжаться.

Возможно, это больше, чем вам нужно знать. Разница в блоках питания сводится к тому, что один из них предназначен для обеспечения большей мощности для более быстрой зарядки аккумулятора. Если напряжение и разъем совпадают, вы можете поменять их местами, ничего существенно не повредив.

Да, это важно, но не всегда. Вы можете успешно использовать совместимый адаптер питания для ноутбука с меньшей силой тока, чем стандартный адаптер для вашего ноутбука. Максимальная потребляемая мощность для ноутбука находится на макс. использование процессора + графического процессора + постоянное использование оптического привода + зарядка аккумулятора + макс. яркость дисплея + использование внешнего дисплея. Если вы не сделаете все это, вы вряд ли столкнетесь с проблемами при использовании адаптера питания с меньшей силой тока. Наиболее вероятная проблема, с которой вы столкнетесь, заключается в том, что ваша батарея перестанет заряжаться.

Примечание: Я не даю никаких гарантий этим советом, если вы сожжете свой ноутбук и/или сожжете свой дом, не вините меня.

Чтобы поделиться своим опытом, я использовал адаптер на 90 Вт вместо адаптера на 65 Вт, и батарея разряжена. Индикатор батареи теперь постоянно мигает желтым в тот же день на моем ноутбуке Lenovo. Номинальное напряжение одинаково на обоих адаптерах. Так что будьте осторожны, не все ноутбуки работают с более мощным адаптером или адаптером с номинальным током, даже если напряжение одинаковое!

Если вы используете более высокий номинальный ток с вашим ноутбуком, ваша батарея со временем потеряет свою зарядную емкость быстрее, чем при правильном зарядном устройстве. Однако производители хотели бы, чтобы вы поверили в обратное. Я снова и снова становился свидетелем этого, когда обычные сменные адаптеры на 6 ампер использовались с устройствами на 3,42 ампера. Емкость заряда батареи всегда становится бесполезной за очень короткий промежуток времени.

1

kПоставка сильноточных регуляторов напряжения и зарядных устройств

Для клиентов из Великобритании: посетите нашего местного торгового представителя здесь

Для клиентов из США, Канады или Мексики: посетите нашего торгового представителя в Северной Америке здесь Для клиентов из Австралии: посетите наш местный торговый посредник здесь

---

Руководство по сборке и эксплуатации доступно для загрузки на этом веб-сайте: https://www. keenlab.de/wp-content/uploads/2019/06/kSupply-manual.pdf

---

Этот модуль представляет собой универсальный и полностью регулируемый сильноточный регулятор напряжения с ограничением выходного тока. Он предназначен для установки непосредственно на определенный блок питания сервера 12 В. Поддерживаются две разные модели:

• DPS-800GB (Fujitsu, очень громкая)
• HSTNS-PR01 (Hewlett-Packard, менее шумный вентилятор)

Оба доступны в подержанном состоянии за небольшие деньги на таких платформах, как ebay, иногда менее чем за 20 евро. Другие модели также могут работать, если они обеспечивают совместимую распиновку. Для получения более подробной информации см. kSupply руководство пользователя. В качестве альтернативы модуль также можно подключить к любому источнику питания 12 В (например, источнику питания ATX настольного компьютера), подключив кабели к его винтовым клеммам.

Модуль предназначен для быстрой зарядки ультраконденсаторного модуля kCap для высокоскоростной сварки, но его также можно использовать для многих других применений, требующих стабилизированного напряжения при высокой силе тока. Например, соберите из него сильноточный лабораторный блок питания, присоединив к нему внешние потенциометры напряжения и тока.

Способность модуля работать как в режиме постоянного напряжения, так и в режиме постоянного тока позволяет также использовать его в качестве зарядного устройства для литиевых аккумуляторов большой емкости. Обратите внимание, что в таком случае для безопасной эксплуатации этих аккумуляторов необходима дополнительная схема защиты, например. BMS.

С небольшим аппаратным изменением модуль также может работать в двух квадрантах и ​​способен передавать отрицательный выходной ток обратно на свои входные клеммы.

Также доступен дополнительный комплект радиатора.

---

ВАЖНЫЕ ПРИМЕЧАНИЯ:

В этот артикул не включены выходные кабели, поскольку их длина и подключение сильно зависят от области применения. Если вы планируете использовать этот модуль для питания ультраконденсаторного модуля kCap , то вам необходимо сделать подходящий кабель, или вы можете приобрести предварительно собранный комплект кабелей.