Оглавление:
Хотим представить довольно удачный цифровой выпрямитель для зарядки автомобильных аккумуляторов, сделанный некоторое время назад сразу в двух экземплярах. Предыдущий простой выпрямитель, который сделан был на тиристорах, не обеспечивал достаточной точности регулирования — при изменении температуры порог отсечки был очень плавающим. Тот старый регулятор был сделан на основе схемы тиристор + стабилитрон.
Требования при проектировании
- Плавное регулирование зарядного тока (регулируемая ШИМ 20 Гц), но без какой-либо специальной точности;
- Автоматически отключать зарядку после превышения установленного напряжения;
- После отключения зарядки, перезагрузка после опускания ниже установленного порога (режим десульфатации);
- Отсутствие принудительного воздушного охлаждения (вентилятор когда-нибудь застопорится);
- Подходит для батарей 6 В и 12 В;
- Отсутствие микроконтроллеров и дисплеев;
- Схема недорогая на основе запасов существующих компонентов;
- Зарядный ток минимум 5 A.
Принцип действия схемы
ШИМ-регулятор — выход генератора имеет треугольный сигнал и сравнивается с напряжением от потенциометра на компараторе. Таким образом он получает прямоугольник с регулируемым заполнением скважности.
Схема измерения напряжения (источник опорного напряжения на TL431), сравнивает компаратором (гистерезис) тока батареи.
Исполнительная схема — транзистор Mosfet N-канальный управляемый гальванически развязанным интерфейсом через оптрон, отключает «+» от аккумулятора.
Конструкция устройства
Радиатор стоит на всякий случай, потому что транзистор только слегка греется. Подходящие по току выпрямительные диоды. Шунт амперметра сделан самостоятельно под какой-то стрелочный прибор. Стабилизатор 7812 и трансформатор с хорошим запасом по мощности (всё-равно немного нагревается).
Электроника от возможного дождя защищена внутри корпуса крышкой из толстого куска пластика.
Испытания зарядного
Из протестированных батарей он продлил срок службы с помощью десульфатации одной на несколько месяцев. Два других аккумулятора получили короткие замыкания во время сульфации и они пошли на металлолом. Другие аккумуляторы просто заряжаются и все.
Тесты на дождь / снег / температуру не показали какого-либо негативного влияния погодных условий. Температура правда оказывает влияние на частоту генератора ШИМ и немного меняет настройку зарядного тока — однако точность незначительно ухудшается.
Выпрямитель устойчив к подключению АКБ обратной полярностью — испытан на аккумуляторе от трактора. Схема также проверена при зарядном токе 10 А — работает правильно, транзистор держится, только был перегрев шунта на амперметре и, следовательно, необходимость снижения максимального постоянного тока зарядки.
Алгоритм работы ЗУ
- После включения разряженного аккумулятора зарядное устройство заряжает его, как и любое другое, за исключением того, что можно установить средний зарядный ток.
- Когда батарея заряжается и превышается порог 15,2 В — схема отключает зарядку.
- Дальнейшее поведение схемы зависит от состояния батареи: устройство ждет, пока напряжение на клеммах не упадет ниже примерно 14 В. У исправной батареи после полной зарядки напряжение от 15 В падает довольно медленно — до минуты. В очень сульфатированных АКБ напряжение на клеммах падает быстро — в течение нескольких секунд.
- Когда напряжение падает ниже 14 В, ЗУ снова включает зарядку, а когда достигнет 15,2 В — снова отключается.
- Циклы «зарядка» / «пауза» повторяются до выключения зарядного устройства.
Оценить состояние аккумулятора можно по соотношению времени «зарядки» / «перерыва». Такие циклы вызывают несколько секунд зарядки аккумулятора через каждые несколько десятков секунд. Вы можете безопасно оставить аккумулятор даже на месяц, после этого он будет на 100% готов к использованию. Это полезно, так как запасной аккумулятор на зиму для таксиста будет не лишним. Скачать файлы (схема, плата и другое).
