Site Loader
Posted on 27.03.2023

Бестрансформаторное зарядное устройство для аккумулятора

Стремясь к уменьшению габаритов конструируемой радиоаппаратуры, радиолюбители уделяют важное место миниатюризации блока питания. Обычно эту задачу решают с помощью импульсного преобразователя напряжения.

Между тем существенный прогресс в области электронных компонентов позволяет создавать малогабаритные блоки питания, не содержащие трансформатора. Относительная простота конструкции и доступность компонентов делают их привлекательными и для радиолюбителей.

Впервые подобное техническое решение предложил Л. М. Браславский из Новосибирского электротехнического института еще в 1972 г., подав заявку на изобретение.

Оно оказалось столь оригинальным и неочевидным для специалистов, что ВНИИГПЭ проводил экспертизу по заявке целых шесть лет и только в 1978 г. выдал авторское свидетельство. Позже были запатентованы и другие решения, позволяющие реализовывать конденсаторные блоки питания. с несколькими выходными напряжениями и их стабилизацию.

Эти решения имеют много общего с устройствами, использующими переключаемые конденсаторы, достаточно популярными в зарубежной схемотехнике. Дальнейшим развитием этого направления в нашей стране следует считать преобразователь переменного тока в постоянный с понижением напряжения.

Принцип работы

Упрощенная схема такого устройства изображена на рисунке №1.

Рис. 1. Преобразователь переменного тока в постоянный с понижением напряжения.

Принцип его действия заключается в следующем. В начальный момент времени цепочка конденсаторов С1 — Сn (одинаковой емкости) устройства разряжена. При положительной полуволне сетевого напряжения диоды VD1, VD6-VD8 и VD2 открываются, а диоды VD3-VD5…VDn закрываются.

При этом все конденсаторы блока оказываются включенными последовательно и заряжаются напряжением сети до его амплитудного значения. Причем напряжение на каждом из N конденсаторов в силу равенства их емкости в N раз меньше амплитудного напряжения сети и эквивалентная емкость, подключенная к сети, также в N раз меньше эмкости одного конденсатора.

Во второй половине положительного полупериода диоды VD1, VD6-VD8 и VD2 закрываются и на конденсаторах сохраняется накопленный ими электрический заряд.

При отрицательном полупериоде закрываются диоды VD1 и VD2, в результате чего конденсаторный блок оказывается отключенным от сети. В этот момент к выходу блока возможно подключение низковольтной нагрузки Rн путем замыкания контактов электронного переключателя S1.

Теперь диоды VD3-VDn, VD9-VD11 открываются и все заряженные конденсаторы оказываются подключенными к низковольтной нагрузке параллельно, что позволяет получать от блока среднее значение тока разрядки существенно выше зарядного. Таким образом, блок осуществляет уменьшение напряжения при одновременном увеличении выходного тока.

Так как в первой половине полупериода происходит накопление энергии на конденсаторах, а во второй — ее отдача, то работа конденсаторного блока носит явно выраженный двухтактный характер.

Для сглаживания пульсаций и увеличения среднего значения тока емкость фильтрующего конденсатора Сф должна быть достаточно большой или применен еще один такой же конденсаторный блок, работающий на ту же нагрузку, но в противофазе с первым.

В рассматриваемом ниже устройстве замыкание контактов переключателя S1 происходит с частотой питающей сети, что существенно уменьшает коммутационные потери на них по сравнению с импульсными блоками питания и, кроме того, не предъявляет требований к диодам по быстродействию.

Тем не менее требования по величине обратного напряжения остаются. Так, например, диоды VD1, VD2, VD3 — VDn и VD9 — VD11 должны быть на обратное напряжение выше амплитудного напряжения сети и на средний ток в 2N раз меньше выходного тока. Все другие диоды могут быть на обратное напряжение в N раз меньше амплитудного сетевого.

Недостатки устройства — отсутствие гальванической развязки от сети и высокое рабочее напряжение транзистора, выполняющего функцию электронного переключателя S1.

Но возможность применения малогабаритных низковольтных оксидных конденсаторов и современных высоковольтных транзисторов обеспечивает сравнимость мощностных показателей конденсаторных блоков питания с импульсными блоками и делает перспективным использование их для разнообразного применения.

Принципиальная схема устройства

Описываемый конденсаторный преобразователь напряжения предназначен для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей емкостью до 70 Ач, поэтому максимальный средний выходной ток устройства должен быть 7 А. Эта величина согласована с ограничением переменной составляющей на уровне 20…30% от номинального напряжения для примененных оксидных конденсаторов.

Выпрямительный диод VD38, конденсатор С13 и стабилитроны VD39, VD40 формируют напряжение питания узла управления, осуществляющего синхронизацию работы коммутирующих транзисторов VT2 и VT3 с полярностью напряжения сети и стабилизацию выходного тока.

Работает устройство следующим образом. При положительной полуволне напряжения сети заряжаются блок конденсаторов С1…С12 и накопительный конденсатор питания С13. При отрицательной полуволне включается светодиод оптрона U1, а его фототранзистор, открываясь, шунтирует эмиттерный переход транзистора VT1. Транзистор VT1 закрывается и через резистор R5 подключает неинвертирующий вход ОУ DA1 к выходу конденсаторного блока.

Рис. 2. Принципиальная схема конденсаторного бестрансформаторного зарядного устройства.

Сам же ОУ при этом переключается и открывает транзисторы VT3, VT2 и светодиод оптрона U2. ОУ DA1 работает в компараторном режиме, поэтому его выходной сигнал может принимать только два значения — близкое к напряжению питания и к нулю.

Если напряжение на его инвертирующем входе больше, чем на неинвертирующем, выходное напряжение будет близким к нулю и транзистор VT3 окажется в закрытом состоянии. В противном случае напряжение на выходе ОУ близко к напряжению питания, транзистор VT3 открывается, а через резистор R10 — транзистор VT2 и оптрон U2.

Входным сигналом для стабилизации выходного тока служит напряжение на конденсаторном блоке. Таким образом, изменение напряжения на конденсаторном блоке (его уменьшение) прямо пропорционально отданному в нагрузку заряду, поэтому, стабилизируя отдаваемый конденсаторным блоком заряд за время единичного цикла разрядки, устройство стабилизирует выходной ток. Его значение регулируют резистором R7.

После закрывания транзистора VT1 напряжение с конденсаторного блока поступает на неинвертирующий вход ОУ DA1 и сравнивается с образцовым, поступающим на инвертирующий вход с делителя R6…R8. Когда напряжение на конденсаторном блоке становится меньше образцового, ОУ DA1 переключается в нулевое состояние и закрывает транзистор VT3, а через него (ц нагрузку устройства) — и фотодинистор оптрона U2.

Если по каким-либо причинам напряжение на конденсаторном блоке не снизилось до образцового (т.е. в нагрузку не ушел заряд, определяемый положением движка резистора R7), а время, отведенное на разрядку, закончилось, работа блока для предотвращения попадания сетевого напряжения на выход устройства организована так. Напряжение отрицательной полуволны сети снижается до выключения светодиода оптрона U1 и, следовательно, закрыванию его фототранзистора.

Это приводит к открыванию транзистора VT1, шунтированию им неинвертирующего входа и переключению компаратора DA1 и, как следствие, закрыванию транзисторов VT3, VT2 еще до появления положительной полуволны сетевого напряжения. Таким образом, происходит принудительная синхронизация узла стабилизации тока с полярностью напряжения сети. Оптрон U2 необходим лишь как улучшающий безопасность и во встраиваемых блоках питания может отсутствовать.

Зарядка аккумуляторной батареи длится сравнительно долго и требует определенного контроля. Поэтому в устройстве предусмотрена возможность автоматического отключения заряжаемой батареи при напряжении на ней 14,2… 14,4 В. Функцию порогового элемента отключения полностью заряженной батареи выполняет электромагнитное реле К1 (РЭС10), срабатывающее при напряжении около 10,5 В.

Реле подключено к выходным зажимам Х2 и Х3 через проволочный подстроечный резистор R11. Этот резистор вместе с конденсатором С14 образуют фильтр, подавляющий переменную составляющую пульсирующего зарядного напряжения, но пропускающий медленно нарастающую постоянную составляющую напряжения аккумуляторной батареи.

Поэтому при достижении порогового напряжения реле К1 срабатывает и размыкающимися контактами К1. 1 отключает питание конденсаторного блока и системы управления.

Сама же обмотка реле остается под напряжением заряжаемой батареи и благодаря наличию гистерезиса выключается при снижении напряжения до 11,8 В. После чего происходит автоматическая подзарядка батареи аккумуляторов. Включение/выключение режима автоматического окончания зарядки осуществляют переключателем SA2.

Детали и компоненты

Применение реле серии РЭС10 обусловлено его малым током потребления и, следовательно, малым током разряда батареи в режиме прекращения зарядки. Маломощные контакты используемого реле отражают и особенности описываемого устройства, связанные с емкостным характером нагрузки.

Поэтому разрыв цепи питания конденсаторного блока происходит без искрения. Применение двух сетевых предохранителей (FU1, FU2) и двухсекционного выключателя SA1 связано с повышенными требованиями электробезопасности из-за отсутствия гальванической развязки устройства от сети.

В конденсаторном блоке возможно применение любых оксидных конденсаторов, но желательно одного типа. В случае использования импортных конденсаторов габариты этого блока можно существенно уменьшить. Диоды блока также могут быть любыми, рассчитанными на такой же ток и обратное напряжение — подойдут даже диоды Д226Б и Д7Ж, но при этом габариты блока и его масса существенно увеличатся.

Оптрон Т0325-12,5-4 заменим на оптрон Т0125-10 или Т0125-12,5 не ниже 4-го класса. Вместо КП706Б (VT3) возможно применение аналогичных отечественных полевых транзисторов или импортного IGBT на такой же ток и напряжение, причем желательно с минимальным сопротивлением канала.

При выборе электромагнитного реле (K1) необходимо учитывать, что паспортное номинальное напряжение примерно в 1,5…1,7 раза выше напряжения срабатывания и что напряжение срабатывания может быть несколько различным даже для реле из одной партии.

Возможно применение реле РЭС9, РЭС22, РЭС32 и иных, обладающих достаточно малым потребляемым током, на напряжение срабатывания в пределах 8…12 В. При этом, возможно, придется подобрать резистор R11 и конденсатор С14 с целью эффективного подавления переменной составляющей, предотвращения «дребезга» контактов реле и ложных срабатываний.

Налаживание устройства

Налаживание устройства проводите только при наличии сетевых предохранителей. Перед первым включением обязательно проверьте правильность монтажа и соединений, поскольку ошибки могут привести к выходу из строя большей части деталей и даже взрыву конденсаторов. В порядке страховки конденсаторный блок можно прикрыть коробкой из плотного картона или фанеры.

Правильно собранное устройство начинает работать сразу. Потребуется в основном лишь подборка резисторов R6 и R8 для корректировки диапазона регулировки тока зарядки. Для этого к выходу блока подключите разряженную батарею аккумуляторов и подборкой резисторов R6 и R8 установите по амперметру РА1 диапазон регулирования зарядного тока резистором R7.

Если при начальном положении движка резистора R7 ток будет отличен от нуля, то нужно уменьшить сопротивление резистора R8. Если же ток зарядки становится равным нулю не в крайнем положении движка R7, сопротивление этого резистора следует увеличить. Далее движок резистора R7 установите в конечное положение. Если теперь ток зарядки окажется меньше максимального, сопротивление резистора R6 придется уменьшить, а если превышает — увеличить.

 

Рис. 3. Вид готового устройства.

После этого, установив переключатель SA2 в положение «Ручной режим», доведите батарею до полной зарядки, контролируя напряжение на нем вольтметром постоянного тока.

Затем отключите устройство от сети, переведите тумблер SA2 в режим «Авт.», а движок резистора R11 — в положение максимального сопротивления. Снова подключите устройство к сети и уменьшением сопротивления резистора R11 добейтесь четкого срабатывания реле К1 — устройство готово к эксплуатации.

Внимание! При налаживании и эксплуатации зарядного устройства необходимо помнить об отсутствии гальванической развязки от сети. Следовательно, подключать и отключать его от аккумуляторной батареи можно только при отключенной от сети вилке шнура питания.

Н. Казаков, А. петров, г. Волгоград. Радио 1999/1. стр. 41.

Зарядное устройство Кедр Авто 4А — инструкция, схема

Каждый, кто имеет автомобиль, прекрасно знает, где находится цветной параллелепипед, обклеенный цветными наклейками, зачем он нужен, но мало кто задумывается, что аккумуляторная батарея не вечная, и за ней нужно как минимум ухаживать. Только тогда она сможет протянуть отведенных ей 5-7 лет. А при необходимости ее нужно заряжать. Причем заряжать правильно, и для этого сейчас есть все условия.

Содержание:

  1. Зарядное устройство Кедр Авто 4а
  2. Когда необходимо использовать зарядное устройство
  3. Описание Кедр Авто 4а
  4. Функции 

Зарядное устройство Кедр Авто 4а

Среды сотен тысяч моделей зарядных устройств (ЗУ), многие автомобилисты предпочитают отечественные зарядки. То ли генетическая сила привычки, то ли похвальный патриотизм, но определенной популярностью пользуется зарядное устройство Кедр Авто 4а. У многих возникают сложности с ремонтом этого прибора в силу того, что схема утеряна, а найти оригинальную не всегда удается. Мы порылись в наших архивах, и откопали схему прибора, которую предлагаем для изучения.

Имеет несложную архитектуру, и разобраться довольно просто, если можете отличить резистор от канистры. А если не можете, мы постараемся объяснить что это такое, зачем он нужен и как им пользоваться.

Когда необходимо использовать зарядное устройство

Химия — штука тонкая, а аккумулятор насквозь состоит из химических процессов. В тонкости химии мы погружаться не станем, а выясним то, что касается среднестатистического автомобилиста, его аккумулятора, и зарядного устройства Кедр Авто 4а.

АКБ должна быть в порядке. Зимой и летом. Но она имеет допустимую степень разряженности, которая проверяется довольно просто – при помощи ареометра, если конструкция АКБ позволяет, либо при помощи замера минимального напряжения на выводах. В первом случае замеряем плотность, во втором непосредственно напряжение.

Допустимое значение разрядки АКБ зимой — 25% от номинала, а летом — 50%. Если банка может держать напряжение 1,6 В на протяжении пяти секунд, значит она полностью заряжена. Если напряжение составляет 1,4 В, значит батарея села на 50%. вся арифметика.

Проводить подзарядку АКБ нужно, и если вы выбрали Кедр Авто 4а, то оно вполне справится со своей задачей в том случае, если оно исправно. А последствия неправильной зарядки могут быть невеселыми для аккумулятора, поэтому каким бы умным не был прибор, его нужно контролировать.

Описание

Любая аккумуляторная батарея заряжается от источника, превышающего напряжения батареи, и это должен быть источник постоянного тока. Следовательно, ЗУ должно преобразовать переменный ток в постоянный, и на выходе выдать нам необходимое для зарядки напряжение. Прибор делает это превосходно. Вот его технические данные:

  • способно работать от бытовой сети 220 В ± 11 В;
  • номинальное напряжение батареи, которую он заряжает — 12 В;
  • минимальный ток заряда — 4,0 А;
  • потребляет не более 85 Вт.

Предназначено и для зарядки, и для восстановления аккумуляторных батарей, потерявших заряд в силу ряда причин. Вызвать падение напряжения на АКБ может масса факторов, но самым основным считается сульфатация пластин и их окисление. Кедр предназначен также для учебно-тренировочных зарядно-разрядных циклов, восстанавливающих способность батареи держать заряд.

Зарядка происходит определенное количество времени, которое зависит от емкости АКБ, от степени износа пластин, а также от степени разрядки батареи. Оборудован простейшим микропроцессором, управляющее всеми возможными режимами зарядки и работы устройства.

Функции

При подключении ЗУ с соблюдением полярности аппарат начинает зарядку АКБ в автоматическом режиме, о чем сигнализирует светодиод. В этом режиме производится стандартная зарядка АКБ током не более, чем 4 А с контролем напряжения на выводах. При достижении максимального значения зарядного напряжения, прибор сам отключается от аккумулятора.

Об этом говорит мигающий светодиод.

Для снятия сульфатации необходимо использовать режим «цикл». В этом режиме желательно подключить параллельную нагрузку на аккумулятор, которая потребляет около 1 А тока. Для этого подойдет автомобильная лампочка на 6 Вт. Если этого не сделать, то процесс пройдет тоже успешно, но займет немного больше времени. Для полного устранения сульфатации необходимо оставить аккумулятор подключенным к прибору на 3-5 суток.

Устройство имеет также предпусковой режим зарядки АКБ. В этом случае зарядка происходит быстрее за счет того, что применятся ток высокого номинала — до 10 А. Процесс длится около пяти минут. После этого аппарат автоматически переходит в режим «автомат», и уже ограничивает ток до 4 А.

Таким образом работает Кедр Авто 4а. Благодаря несложной схеме любую его неисправность можно выявить и устранить, а служит прибор достаточно долго. Следите за амперметром, и удачи в дороге!

Читайте также Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора — как выбрать,  Сколько стоит аккумулятор на машину

Читайте также:

Зарядное устройство Кедр Авто 4А — инструкция, схема

3 — Оценок: 217


Зарядное устройство Club Car PowerDrive 3 Автоматический выключатель переменного тока

Перейти к основному содержанию

Рекомендуемая производителем розничная цена: $81,99

Сейчас: $64,99

(Вы экономите 17,00 долларов США)

Текущий запас:

Количество:

Добавление в корзину… Товар добавлен

ВАШ НАДЕЖНЫЙ ИСТОЧНИК №1 АКСЕССУАРЫ

  • 100% гарантия обслуживания
  • 45-дневная политика возврата
  • Всегда человек, чтобы позвонить

Этот продукт подходит для вашего автомобиля

Извини! Это не подходит для вашего автомобиля

Марка:

Модель:

Год:

Изменить автомобиль

ВАШ НАДЕЖНЫЙ ИСТОЧНИК №1 АКСЕССУАРЫ

  • 100% гарантия обслуживания
  • 45-дневная политика возврата
  • Всегда человек, чтобы позвонить
  • Описание

Отзывы

Автоматический выключатель переменного тока для зарядных устройств Club Car PowerDrive 3.

  • сопутствующие товары

Отзывы