Зарядное устройство с токовой стабилизацией
Зарядное устройство со стабилизатором тока
В этой статье поговорим еще об одном зарядном устройстве для автомобиля. Заряжать будем аккумуляторы стабильным током. Схема зарядного изображена на рисунке 1.
В качестве сетевого трансформатора в схеме применен перемотанный трансформатор от лампового телевизора ТС-180, но подойдут и ТС-180-2 и ТС-180-2В. Для перемотки трансформатора сначала его аккуратно разбираем, не забыв при этом заметить какими сторонами был склеен сердечник, путать положение U-образных частей сердечника нельзя. Затем сматываются все вторичные обмотки. Экранирующую обмотку, если будете пользоваться зарядным только дома, можно оставить. Если же предполагается использование устройства и в других условиях, то экранирующая обмотка снимается. Снимается так же и верхняя изоляция первичной обмотки. После этого катушки пропитываются бакелитовым лаком. Конечно пропитка на производстве происходит в вакуумной камере, если таких возможностей нет, то пропитаем горячим способом – в горячий лак, разогретый на водяной бане, бросаем катушки и ждем с часик, пока они не пропитаются лаком. Потом даем лишнему лаку стечь и ставим катушки в газовую духовку с температурой порядка 100… 120˚С. В крайнем случае обмотку катушек можно пропитать парафином. После этого восстанавливаем изоляцию первичной обмотки той же бумагой, но тоже пропитанной лаком. Далее мотаем на катушки по… сейчас посчитаем. Для уменьшения тока холостого хода, а он явно возрастет, так как необходимой ферропасты для склеивания витых, разрезных сердечников у нас нет, будем использовать все витки обмоток катушек. И так. Число витков первичной обмотки (см. таблицу) равно 375+58+375+58 = 866витков. Количество витков на один вольт равно 866витков делим на 220 вольт получаем 3,936 ≈ 4витка на вольт.
Вычисляем количество витков вторичной обмотки. Зададимся напряжением вторичной обмотки в 14 вольт, что даст нам на выходе выпрямителя с конденсаторами фильтра напряжение 14•√2 = 19,74 ≈ 20вольт. Вообще, чем меньше это напряжение, тем меньшая бесполезная мощность в виде тепла будет выделяться на транзисторах схемы. И так, 14 вольт умножаем на 4витка на вольт, получаем 56 витков вторичной обмотки. Теперь зададимся током вторичной обмотки. Иногда требуется быстрехонько подзарядить аккумулятор, а значит требуется увеличить на некоторое время зарядный ток до предела. Зная габаритную мощность трансформатора – 180Вт и напряжение вторичную обмотки, найдем максимальный ток 180/14 ≈ 12,86А. Максимальный ток коллектора транзистора КТ819 – 15А. Максимальная мощность по справочнику данного транзистора в металлическом корпусе равна 100Вт. Значит при токе12А и мощности 100Вт падение напряжения на транзисторе не может превышать… 100/12 ≈ 8,3 вольта и это при условии, что температура кристалла транзистора не превышает 25˚С. Значит нужен вентилятор, так как транзистор будет работать на пределе своих возможностей. Выбираем ток равный 12А при условии, что в каждом плече выпрямителя уже будет стоять по два диода по 10А. По формуле:
0,7 умножаем на 3,46, получаем диаметр провода ?2,4мм.
Можно уменьшить ток до 10А и применить провод диаметром 2мм. Для облегчения теплового режима трансформатора вторичную обмотку можно не закрывать изоляцией, а просто покрыть дополнительно еще слоем бакелитового лака.
Диоды КД213 устанавливаются на пластинчатые радиаторы 100×100х3мм из алюминия. Их можно установить непосредственно на металлический корпус зарядного через слюдяные прокладки с использованием термопасты. Вместо 213- х можно применить Д214А, Д215А, Д242А, но лучше всего подходят диоды КД2997 с любой буквой, типовое значение прямого падения напряжения у которых равно 0,85В, значит при токе заряда 12А на них выделится в виде тепла 0,85•12 = 10Вт. Максимальный выпрямленный постоянный ток этих диодов равен 30А, да и стоят они не дорого. Микросхема LM358N может работать с напряжениями входного сигнала близкими к нулю, отечественных аналогов я не встречал. Транзисторы VT1 и VT2 можно применить с любыми буквами. В качестве шунта применена полоска из луженой жести. Размеры моей полоски вырезанной из консервной банки (смотрим здесь)– 180×10х0,2мм. При указанных на схеме номиналах резисторов R1,2,5 ток регулируется в пределах примерно от 3 до 8А. Чем меньше номинал резистора R2, тем больше ток стабилизации устройства. Как рассчитать добавочное сопротивление для вольтметра прочитайте здесь.
Об амперметре. У меня, полоска вырезанная по указанным выше размерам, совершенно случайно имеет сопротивление 0,0125Ом. Значит при прохождении через ее тока в 10А, на ней упадет U=I•R = 10•0,0125=0,125В = 125млВ. В моем случае примененная измерительная головка имеет сопротивление 1200 Ом при температуре 25˚С.
Лирическое отступление. Многие радиолюбители, основательно подгоняя шунты для своих амперметров, почему то никогда не обращают внимание на температурную зависимость всех элементов собираемых ими схем. Разговаривать на эту тему можно до бесконечности, я вам приведу лишь небольшой пример. Вот активное сопротивление рамки моей измерительной головки при разных температурах. И для каких условий рассчитывать шунт?
Это означает, что ток выставленный в домашних условиях, не будет соответствовать току выставленном по амперметру в холодном гараже зимой. Если вам это по барабану, то сделайте просто переключатель на 5,5А и 10… 12А и ни каких приборов. И не бойся, как бы их не разбить, это еще один большой плюс зарядного устройства со стабилизацией тока заряда.
И так, дальше. При сопротивлении рамки равном 1200Ом и токе полного отклонения стрелки прибора 100мкА нам нужно подать на головку напряжение 1200•0,0001=0,12В = 120млВ, что меньше, чем падение напряжения на сопротивлении шунта при токе 10А. Поэтому последовательно измерительной головке поставьте дополнительный резистор, лучше подстроечный, что бы не мучиться с подборкой.
Монтаж стабилизатора выполнен на печатной плате (см. фото 3). Максимальный ток заряда для себя я ограничил шестью амперами, поэтому при токе стабилизации 6А и падении напряжения на мощном транзисторе 5В, выделяемая мощность при этом равна 30Вт, и обдуве вентилятором от компьютера, данный радиатор нагревается до температуры 60 градусов. С вентилятором это много, необходим более эффективный радиатор. Примерно определить необходимую площадь радиатора можно по диаграмме. Мой вам всем совет — ставьте радиаторы рассчитанные для работы ПП приборов без куллеров, пусть лучше размеры прибора увеличатся, но при остановке этого куллера, ни чего не сгорит.
При анализе выходного напряжения осциллограмма его была сильно зашумлена, что говорит о нестабильности работы схемы т.е. схема подвозбуждалась. Пришлось дополнить схему конденсатором С5, что обеспечило стабильность работы устройства. Да, еще, для того, что бы уменьшить нагрузку на КТ819, я уменьшил напряжение на выходе выпрямителя до 18В (18/1,41 = 12,8В т.е. напряжение вторичной обмотки у моего трансформатора равно 12,8В). Скачать рисунок печатной платы. До свидания. К.В.Ю.
Зарядное устройство с токовой стабилизацией (4017 Загрузок )
31 комментарий к “Зарядное устройство с токовой стабилизацией”
Отличная схема для зарядки акумов. Собрал и не нарадуюсь. КЗ не боится, ток стабилизации держит какой выставишь. Вместо КТ819 поставил TIP35, и применил мостовую схему выпрямителя на KBPC5010 брал тут -[www.ebay.com/itm/171319500721] . Получилась не убиваемая ЗУ. Автору спасибо!
Здравствуйте,Валерий Юрьевич.Появилась необходимость в зарядном устройстве и я решил собрать Вашу схему.У меня привычка перепроверять печатку перед изготовлением(многие этого не делают и зря),потом мучаются с настройкой.Собственно к чему я веду,резистор R7 на печатке подключен не так как на схеме.Он должен быть подключен в эмитер VT2,а он подключен в эмитер VT1.
Привет, Сергей. В данном случае для работы схемы это совершенно безразлично. Это схема составного транзистора, а их великое множество. Это связано с работой соответствующих схем при разных условиях. Всю эту схемку можно заменить одним транзистором, например, КТ827, КТ829 или импортным серии ТIP. Просто я забыл про это написать. Если хочешь, можешь изменить печатку, я можешь — схему. Я для простоты исправления ошибки изменю схему. Спасибо за комментарий.
Порылся в закромах, нашел КТ 827Б,поставлю его вместо двух.
Может дополнишь цифровым вольтметром и амперметром? У меня статейка по просьбе одного товарища готова с PIC676 и этим же зарядным. Заодно мне поможешь.
У меня уже есть два готовых Вольт-амперметра на 676м и на 629м контроллере,один на семи-сегментных,другой на LCD (собирал пару лет назад).Какой нибудь приспособлю.
Когда приспособишь, поделись идеей.
Привет автору статьи. хорошая статейка. У меня вопрос про силовой трансформатор. Хотел собрать на основе трансформатора ТС-160 автомобильное зарядное устройство. изначально думал собрать тиристорную схему управления зарядным током, да вот сегодня увидел статью «автомобильное ЗУ со стабилизацией тока и напряжения», посмотрю, почитаю ту статью. буду рассматривать его в качестве схемы управления выходными параметрами тока и напряжения.
плата с данным трансформатором ТС-160 многие годы пролежал на чердаке на работе папы. зимой там холод, летом тепло, да и сыро было возможно. постоянная смена климата. там всё было обосрано голубиным гов-ом и присутствовали трупы голубей, это просто кошмар какой то. В прошлую зиму я привёз домой от туда все девайсы, живу я в деревне. перебрал всё, обнаружил там данный трансформатор. были мысли разобрать его на свет. мет. но решил оставить его. вот решил его применить в качестве транса для автомобильного ЗУ.
отмотал всю вторичную обмотку. те провода которых я отмотал для повторного применения уже не годны, так как там местами отвалена лаковая изоляция. и отмотал я там ещё те самые лишние 64 витка, в вашем случае 58 витка провода, которых нужно будет добавить к обмотке 220 В.
вычитав инфу о том что эти витка нам ещё пригодятся хотел намотать их обратно, но там тоже местами лаковая изоляция отлетела. это может привести в межветковому замыканию. намотать его обратно уже нельзя. если бы не трогал возможно работал бы ещё, всё было бы нормально, но раз уже отмотал, местами изоляция отлипла.
Вопрос, можно ли намотать на место те витки которых я отмотал пропитав их лаком?
и второй вопрос, раз изоляция проводов там не ахти, можно ли вообще использовать данный транс? может вообще его выкинуть?, либо отмотав всю первичку, пропитать их лаком и обратно намотать всю первичку вместе дополнительными 64 витками? либо искать другой такой же транс?
А зарядное напряжение здесь стабильное? я бы выставил максимальное напряжение 15 — 15,6 В.
Привет, Айнур.
Трансформатор, это самый пожароопасный элемент схемы!!!
Так что думай. Я бы на твоем месте смотал все обмотки, высушил в печке каркас, пропитал его лаком, а потом намотал новые обмотки новым проводом. И обязательно веди обмотку виток к витку с межслойной изоляцией. Лучше изначально потратить время и деньги, чем потом строить новый дом.понравилась схемкамне ваша! хотел спросить можно ли поставить на выходе какой нибудь мощный полевик? спасибо!
Привет, Николай. Поставить можно, попробуй, в качестве нагрузки поставь автолампочку. Резистор R4 замени на 100 Ом. Возможно потребуется «поиграть» резисторами R1... 3.
Добрый день,а вместо амперметра перемычку можно поставить?
И если вместо стрелочного амперметра поставить цифровой,шунт на печатке убирать или нет?
Привет, Влад. Шунт убирать нельзя, т.к. он является датчиком тока заряда для самого стабилизатора.
Доброй ночи.С амперметром и шунтом я разобрался.Подскажите пожалуйста каким номиналом должен быть резистор R 6 включенный последовательно с измерительной головкой.Амперметр на 60 мВ,Rприб = 5,6 Ом,Rш=0,00599 Ом для шкалы 10А.Каким номиналом можно поставить переменник,чтобы отрегулировать прибор и по сопротивлению подобрать резистор включенный последовательно с измерительной головкой.
Твой шунт примени вместо R5. Вообще эта головка предназначена именно для амперметров, Для вольтметров нужна высокоомная, т.е. с маленьким током полного отклонения стрелки — 100uA. Ну ладно, давай посмотрим, что нам надо для этой. Iпр = Uпр : Rпр = 0,06В : 5,6 = 0,0107А. Если примем макс. измеряемое напряжение 25 В, то получаем R = 25 : 0,0107 = 2336 Ом. Это будет величина добавочного резистора. Еще можешь почитать здесь
Добрый вечер.Благодарю за ответ,попробую собрать.
Добрый день.Поздравляю с наступающим праздником.Валерий Юрьевич,хочу
уточнить пару вопросов.Минус на плату подавать где стоит IN,на дорожке 4 ножка DA2-минус C5 около шунта? От амперметра выход тоже туда подать? И выход на аккамулятор плюс на +18 и минус на коллектор VT 1 и VT2?
Я заниматься начал недавно,так что ещё не во всём разбираюсь.И если Вам не сложно опишите пожалуйста как работает схема?
Привет, Влад. Да все правильно. Описать работу схемы в рамках комментария сложно, но вкратце попробую. Зарядный ток протекая через датчик тока(дт) R5 и транзистор VT2, аккумулятор и далее на + 18, создает на дт падение напряжения, это напряжение подается на инвертирующий вход операционного усилителя (ОУ) DA2. Это напряжение сравнивается с напряжением на входе 8 DA2 и если оно больше, то ОУ начинает закрывать транзистор VT2. Так достигается стабилизация тока заряда.
Благодарю за ответ.А С 5 какую функцию выполняет,Вы пишете что обеспечивает стабильность устройства и почему подключено плюсом к минусовому выходу?
К минусовому проводу с какой стороны? С5 обеспечивает стабильность устройства — уменьшает шумы на выходе зарядного.
Со стороны коллекторов VT1 и VT2.
Вообще то минус бежит со стороны минуса конденсаторов фильтра С2 С2 С3.
Это я понял,по схеме видно,я хотел разобраться почему он плюсом стоит к коллекторам,на них ведь выходит минус к аккамулятору.
Если ток будет течь от аккумулятора, тогда, да, там будет минус, но ток то течет от зарядного в аккумулятор.
Добрый вечер.Собрал зарядник, но ток почему то 3,1-3,4 А и не снижается.С трансформатора выходит 13 В,Выход с моста 17В,после кренки 12В на аккамулятор идет 14,2-14,5В.Поставил после шунта подстроечный резистор,амперметр не показывает,когда его убавляю на ноль,амперметр показывает 2 маленьких деления.,а R 1 не регулирует ни больше ни меньше.Подскажите пожалуйста как можно проверить схему и найти неисправность? И ещё забыл написать у меня шунт длиной 45 мм
сечение жести от банки 0,14 ширина шунта 9 мм,может проблема в нём?
Может мне шунт сделать такой же как у Вас 180 мм.Может мой шунт как датчик тока не срабатывает?
Привет, Влад. Может и не срабатывает. Пойми, я далеко и не могу тебе давать конкретные указания, ничего не видя. Схема рабочая из этого и исходи. Значит у тебя где то ошибка. И еще, в схеме указано напряжение 18 вольт, это минимальное напряжение под нагрузкой.
Здравствуйте, Валерий Юрьевич. Собрал по Вашей схеме З.У. Изменения: Тр-р ТПП292-127/220-50. Imax=4,08А. Uвыпр=18,7В. Сопротивление шунта R5 из жести увеличил вдвое, уменьшив ширину полоски до 5мм, длина осталась 180мм, чтобы Imax стал равен 4А. Остальные номиналы резисторов остались прежние. На ноге 3 микросхемы напряжение регулируется Uрег=0,03-0,12В. На ноге 1 DA2 напряжение U=10,64В остаётся постоянным и не меняется при регулировке R1 и изменении нагрузки реостатом. При этом на выходе цифровой китайский вольтамперметр показывает плавное падение напряжения с 18.7 до 0 при достижении Imax=0,62А, не достигая I=4А. Замена микросхемы на новую результата не дала. Где зарыта собака? Спасибо. С уважением Александр.
Привет, горемыка. Шутка! Чтобы получить ток в, например 5А, сопротивление нагрузки, при напряжении 18В, должно быть не более 18В : 5А = 3,6 Ом. Что у тебя за реостат. Возьми фарную автолампу вместо нагрузки.
Так, дополнение: Зачем ты уменьшил сечение шунта. Если он начнет греться, то его сопротивление начнет расти. У стали очень большой ТКС.
Здравствуйте,в двухполупериодном выпрямителе,как у вас в зарядном ,каждая обмотка должна быть намотана на требуемое
Напряжение ,но ток то каждой половины обмотки и ток каждого диода могут быть рассчитаны на половину требуемого тока ,ибо ток
Каждой полуобмотки суммируется.