Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов.

     Здравствуйте дорогие читатели. Хочу предложить схему зарядного устройства со стабилизацией тока. При разработке схемы предполагалось, что данное устройство будет оставляться в рабочем состоянии без присмотра.

      Схема устройства представлена на рисунке 1. Вообще зарядное состоит из двух частей, стабилизатора напряжения и стабилизатора тока. Стабилизатор напряжения был описан в статье «Блок питания для автомагнитолы 12в », только он собран на транзисторах другой структуры. Из этой статьи можно взять и рисунок печатной платы для данного стабилизатора. Схема стабилизатора напряжения содержит всего два транзистора разной структуры, такая схема обладает триггерным эффектом, при котором при превышении тока нагрузки определенной величины, регулирующий транзистор VT2, резко закрывается, это обеспечивает защиту от коротких замыканий.

     Выходное напряжение стабилизатора (рис.1) равно 10… 15В. Значение этого напряжения устанавливается с помощью резистора R11. Опорное напряжение стабилитрона определяет минимальный уровень выходного напряжения. При указанных номиналах резисторов и напряжении стабилизации стабилитрона 8,2 В, блок питания имеет следующие параметры:
Выходное напряжение…………………… 10… 15В
Ток срабатывания защиты………………... 5А
Ток короткого замыкания………………...0,038А
Коэффициент стабилизации схемы определяется усилительными свойствами транзистора VT1. Максимальный ток стабилизации определяется регулирующим транзистором VT2 и ограничен мощностью, рассеиваемой транзистором VT2.
     Уровень тока защиты регулируется величиной резистора R9. В качестве выпрямительных диодов можно применить любые диоды с максимальным прямым током в 10А – КД213А; КД201А,Б,В,Г; Д214А. Так как у диодов катод соединен с его корпусом, то их можно установить на одном радиаторе. Так же на радиаторы необходимо установить и регулирующие транзисторы VT2 и VT3. Приблизительно определить необходимую площадь радиаторов можно по диаграмме, которую можно посмотреть в статье «Расчет радиаторов». В качестве R11 можно применить любой резистор переменного сопротивления. Но лучше многооборотный.

За стабилизатором напряжения следует стабилизатор тока, собранный на транзисторе VT2 и микросхеме DA2.1 — LM358N. Необходимый уровень тока стабилизации устанавливается переменным резистором R13. Датчиком тока является резистор R17. Данный стабилизатор тоже был описан ранее в статье «Зарядное устройство с токовой стабилизацией». Правда, в качестве регулирующего транзистора применен аналог транзистора КТ827, собранный на транзисторах КТ819 и КТ815. Применение регулирующего транзистора в минусовом проводе позволяет не изолировать радиатор этого транзистора от корпуса, или использовать в качестве радиатора сам корпус зарядного устройства, если он металлический конечно.
     На втором операционном усилителе микросхемы DA2 собран компаратор блока защиты зарядного устройства от превышения температуры. В качестве датчика температуры используется терморезистор с отрицательным ТКС. В принципе, при возникновении внештатной ситуации вся дополнительная нагрузка ляжет на трансформатор, что приведет к повышению его температуры. Поэтому имеет смысл терморезистор через термопасту прикрепить именно к нему.
     Работает эта схема следующим образом. В нормальных условиях, когда температура не превышает предельно допустимую, напряжение на неинвертирующем входе ОУ (вывод 5) больше, выставленного резистором R4, напряжения на инвертирующем входе (вывод 6). В такой ситуации на выходе DA2.2 будет присутствовать напряжение близкое к напряжению питания данного усилителя и светодиод оптотиристора ТО125 — 12,5 светиться не будет. Тиристор будет закрыт. При увеличении температуры величина сопротивления терморезистора RT, начнет уменьшаться, уменьшаться начнет и величина напряжения на неинвертирующем входе операционного усилителя DA2.2 (вывод 5). Как только величина этого напряжения будет меньше напряжения на выводе 6, на выходе этого ОУ напряжение уменьшится практически до нуля. Засветится светодиод оптотиристора, сам тиристор откроется — произойдет планируемое короткое замыкание. Предохранитель сгорит, это приведет к гарантированному отключению всего устройства от первичной сети переменного тока, а это в определенных случаях дорогого стоит. Лучше предохранитель новый купить, чем потом расплачиваться за содеянное. Резистор R2 — резистор положительной обратной связи. За счет его исключается «дребезг» переключения компаратора и возникает необходимый гистерезис между напряжением включения и выключения термореле.
     Настройка зарядного устройства заключается в следующем. Берете ваш аккумулятор и заряжаете его по всем правилам. Зарядка должна быть полной, контроль только по плотности электролита с помощью ареометра. После этого замеряете напряжение на его клеммах и такое же напряжение устанавливаете на выходе стабилизатора резистором R11. Напряжение выставляется с точностью до десятых долей вольта. Поэтому для этой цели лучше использовать мультиметр. Добавочный резистор, т.е. его номинал зависит от сопротивления измерительной головки, которую вы найдете. Формулу для расчета добавочного сопротивления можно посмотреть в статье «Как рассчитать шунт и добавочное сопротивление» . И так напряжение выставили, теперь резистором R13 устанавливает необходимый зарядный ток, величину которого контролируем тем же мультиметром. В принципе, встраивать вольтметр и амперметр в устройство нет необходимости. Просто в процессе регулировки выставляете необходимые параметры заряда для именно вашего аккумулятора (одинаковых аккумуляторов не бывает) и все. Все! Подключайте аккумулятор. В первый момент, если он сильно разряжен, ток будет ограничиваться, выставленным вами уровнем, по мере заряда ток будет уменьшаться. После того, как напряжение на клеммах достигнет напряжения полностью заряженного аккумулятора, ток будет совсем не большим. В таком состоянии аккумулятор может находиться сколь угодно долго. Это зарядка аккумулятора по контролю напряжения. Успехов. К.В.Ю.