Зарядное устройство для 12 вольтовых кислотных аккумуляторов с десульфатацией.
Устройство состоит из следующих узлов:
- выпрямителя на VD1 и стабилизатора напряжения на LM7812;
- генератора прямоугольных импульсов, собранного на таймере LM555 (К1006ВИ1), частотой 100Гц и скважностью 70%, который управляет силовыми ключами заряда (VT2 ,VT3) и разряда (VT4, VT5);
- стабилизатора тока на операционном усилителе (LM358), собранного по классической схеме регулятора тока с заземленной нагрузкой, с предварительным усилением сигнала рассогласования на дифференциальном усилителе U1:1 (Кус. = 10), а также регулирующем элементе на U1:2 и составном транзисторе VT1;
- контроля напряжения на аккумуляторе, собранного на двух компараторах (LM393), которые выключает генератор импульсов, при этом U2:1 следит, чтобы напряжения заряда на аккумуляторе не превысило максимально допустимое, а U2:2 проверяет наличие подключенного аккумулятора, чем обеспечивается защита от случайного замыкания питающих проводов (крокодилы подключаемые к аккумулятору как правило оголенные и при отключении от него могут закоротить между собой).
- защита от переполюсовки обеспечивается диодами VD5, VD6 и VD9.
Увеличить схему (откроется в новом окне)
В прикрепленном файле архив со схемой и печатной платой в формате PDF.
Пришлось повернуть на 90* монитор, так как голова не повернулась на такой угол
Чувствуется искренняя забота автора и модератора о удобствах пользователям ресурса!
Внизу статьи есть прикрепленные файлы PDF с платой и схемой...
------------------------------------------------------------------
Спасибо, в аккурат поместилась!
По схеме: ну ничего нового не вижу.
Обычная схемка с большим трансформатором, низким кпд.
4905 вполне обойдётся без радиатора, на нём менее 0,5Вт будет рассеиваться.
827 нуждается в радиаторе для рассеивания до 30Вт.
358 может работать с предельным синфазными входным напряжением на 1,5 В ниже напряжения питания, поэтому входные делители лучше изменить.
Ну а вообще конечно надо было делать полноценнй релейный импульсник, благо осталось лишь дроссель добавить
Зачем стремиться у высокому КПД?------------------------------------------------------------ Высокое кпд априори лучше низкого. Тем более ценой добавления пары дешёвых деталей.
Не вижу смысла в транзисторах VT2 и VT3, можно просто выключать транзистор VT1_1 и VT1_2 через компаратор U1:2 или U1:1
"защита от переполюсовки обеспечивается диодами VD5, VD6." эти диоды не спасут
от переполюсовки. Если поменять полярность на аккумуляторе ток пойдет от
БП через R9, VT1_1, VT3, VD5, аккум и по земле обратно к БП, при этом
сумируем два напряжения (БП и аккумулятора = 18v+12v) ток в цепи может
подскочить в 2 раза и что то в этой цепи обязательно выгорит, и это
скорее всего транзистор VT1_1, т.к. увеличится падение напряжения на нем
(5а*(Uбп+Uаккум)=увеличится мощность выделяемая на этом трпнзисторе)
В диоде VD6 тоже не вижу особого смысла т.к. даже при переполюсовке ток в
цепи через Диод транзистора VT5, R17-R19 будет порядка 1ампера, думаю
он выдержит. Возможно от переполюcовки успеет защитить U2:2 но это нужно проверять.
Защититься от переполюсовки нужно хотя бы так (Диод нужен довольно мощный что успел выдержать перегорание предохранителя):
Судя по этой схеме при напряжении аккумулятора 12V и токе заряда 5А транзистор VT1_1 выделяет 50ВАтт тепла, а это уже как лампочка накаливания причем включенная на 12-14 часов.
Нужен ШИМ cо стабилизатором тока и напряжения, что бы повысить КПД.
Хотя бы в целях уменьшения парникового эффекта и глобального потепления стремиться нужно.
VT2-VT3 нужны для отключения тока заряда в момент, когда идет разряд (десульфатация) через VT4-VT5. Эти ключи работают попеременно, заряд-разряд.
При переполюсовке ток через R9 и т.д. не пойдет, потому что PWM на LM555 будет выключен компаратором U2:2, а значит будут закрыты выходные ключи VT3 и VT5 (защита при отсутствии аккумулятора, она же и от переполюсовки). К чему такие высказывания "ВОЗМОЖНО и НАДО ПРОВЕРИТЬ"? Все уже проверенно и работает.
А Ваше предложение с дополнительным диодом и предохранителем ошибочное, ибо это и будет КЗ с перегоранием предохранителя. Внимательно читайте схему.
Диод VD6 действительно можно исключить. Согласен с Вами, ток ограничен резисторами десульфатации. Но зачем нужен ток разряда (без этого диода он равен току десульфатации) при ошибочном подключении аккумулятора, я не пойму? Наличие этого диода - защита от человеческого фактора, таких как забывчивости, рассеянности и невнимательности. Если Вам все равно, то в своей схеме можете диод VD6 убрать.
А теперь насчет импульсного стабилизатора тока, типа добавить две детали и получим высокий КПД. Кто нибудь нагружал импульсный стабилизатор тока, прошу не путать со стабилизатором напряжения, на импульсную нагрузку? Мне пришлось даже в линейный вводить ОС (R33 и C33), чтобы убрать возбуждение, хотя при отладке (нагружал регулятор тока мощным низкоомным резистором, подключая его между эмиттером КТ827 и землей) на экране осциллографа все было красиво.
Что касается большого радиатора для теплоотвода с КТ827, то у меня установлен пластинчатый радиатор размером 90х60х50. Даже без принудительного охлаждения он не горячий. А если поставить вентилятор, например со старой видео карты, то размер радиатора уже никого смущать не будет.
Делитель регулятора тока подобран так, что даже при минимальном положении регулирующего резистора ток заряда будет 1 А. Этого вполне достаточно, чтобы тренировать аккумулятор, например оставив его на ночь.
Если не сложно, поясните для начинающего, что Вы имели ввиду? Питание LM358 берется до R9, классическая схема усилителя тока.
А насчет ничего нового в схеме и большого трансформатора, я и не претендую на оригинальность. Собирал из того, что было под рукой. Трансформатор достался от отца, жалко было выкидывать или сдавать на лом. Думаю он его специально мотал для такого зарядного.
И еще насчет радиаторов, тепла и КПД. Думаю Вам должно быть известно, что импульсные источники тоже греются (не встречал не одного без радиаторов, ну конечно не считая слаботочных), а дроссель при токах в 5А обычно уже охлаждают принудительно, т.е. вентилятором, его родимый (дроссель) закрепить на радиатор проблемотично, в отличии от транзистора. Да и ключи, то бишь транзисторы тоже без дополнительных радиаторов долго не живут.
R1 в вашей схеме явно лишний, напряжение на выводе 3 формируют транзистора Q22 и Q24 микросхемы DD1
Можно обойтись без VT4 и R16 если подключить к выводу 7 DD1?
Для чего нужен VD5 Какая у него функция?
Какие напряжения будут на выводах 7 и 3 DD1 при срабатывании DA2? скорее всего можно будет обойтись без DA3.
2. R1 действительно лишний, в печатку можно не запаивать. Но с другой стороны, если вдруг выйдет со строя DD1(или когда я ее вынимал из панельки при наладке), он обеспечит открытие VT4, тем самым закрытие VT5.
3. Если подключить затвор VT5 к 7 или 3 выводу DD1, убрав при этом VT4 и R16, то VT3 и VT5 откроются одновременно. Это противоречит идее заряд-разряд.
4. VD5 остался от первоначальной прикидки схемы без регулятора тока. Если исключить из схемы VT1, то при подключении аккумулятора и выключенном питании устройства, 12В пойдет через внутренний диод VT3. В данном варианте схемы он действительно не нужен.
5. Без DA3 нельзя, т.к. при выключении PWM, посредством DA2, вывод 7 (транзистор Q14 в DD1) отключен и подтянут к 12В через R5, что приведет к включению ключа на VT3. На 3 выводе DD1 при этом 12В, т.е. VT4 открыт а VT5 закрыт.
6. Гипотетически можно обойтись без VT4 и R16, подключив затвор VT5 к стоку VT2, но тогда без VD5 не обойтись. Т.к. VT3 может открываться через внутренний диод в VT3 R14 R15, при подключении аккумулятора с выключенным питанием устройства, тем самым разряжая его.
Если внести все выше сказанные изменения в схему, то придется переделывать печатку. Принципиально при этом ничего не изменится. Ну а поставить в место диода VD5 перемычку не сложно.
jinix, спасибо за активное участие в обсуждении, ибо только в споре рождается истина.
>А что ему будет мешать отключаться периодически при этом еще и регулировать?
2. R1 действительно лишний, в печатку можно не запаивать. Но с другой
стороны, если вдруг выйдет со строя DD1(или когда я ее вынимал из
панельки при наладке), он обеспечит открытие VT4, тем самым закрытие
VT5.
>Из строя может выйти любой элемент
3. Если подключить затвор VT5 к 7 или 3 выводу DD1, убрав при этом VT4 и R16, то VT3 и VT5 откроются одновременно. Это противоречит
идее заряд-разряд.
>Судя по вашей схеме выводы 7 и 3 работают в противофазе (3+) (7-) и на оборот (3-)(7+), если рассмотреть второй случай на затворе VT2 будет (+) значит транистор откроется и включит транзистор VT3 ток потечет на аккумулятор. на затворе VT4 будет (-) транзистор будет закрыт и на VT5 будет (+) соответсвенно потечет ток через разрядные резисторы R17-R19.
если рассмотреть первый случай то будет все на оборот транзисторы VT3 и VT5 будут выключены и тока не будет. Получается ошибка разряд работает вместе с зарядом, а десульфатации не происходит.
4. VD5 остался от первоначальной прикидки схемы без регулятора тока. Если исключить из схемы VT1, то при подключении
аккумулятора и выключенном питании устройства, 12В пойдет через
внутренний диод VT3. В данном варианте схемы он действительно не нужен.
5. Без DA3 нельзя, т.к. при выключении PWM, посредством DA2, вывод 7
(транзистор Q14 в DD1) отключен и подтянут к 12В через R5, что приведет
к включению ключа на VT3. На 3 выводе DD1 при этом 12В, т.е. VT4 открыт
а VT5 закрыт.
>я думаю если пункт 3 моего варианта подтвердиться то можно будет обойтись без DA3 немножно похимичив.
6. Гипотетически можно обойтись без VT4 и R16, подключив затвор VT5 к стоку VT2, но тогда без VD5 не обойтись. Т.к. VT3
может открываться через внутренний диод в VT3 R14 R15, при подключении
аккумулятора с выключенным питанием устройства, тем самым разряжая его.
Если внести все выше сказанные изменения в схему, то придется
переделывать печатку. Принципиально при этом ничего не изменится. Ну а
поставить в место диода VD5 перемычку не сложно.
>не обязательно подкючать затвор VT5 к стоку VT2, здесь похоже лишний VT4 (из пункта 3). я бы соединил затворы VT2 и VT5
jinix, спасибо за активное участие в обсуждении, ибо только в споре рождается истина.
>С Вами полностью солидарен.
Я в "Протеусе" набросал часть схемы, чтобы не возникало лишних предположений:
Я в "Протеусе" набросал часть схемы, чтобы не возникало лишних предположений:
>Тогда затвор VT2 можно подключить к затвору VT4 при этом VT3 и VT5 будут включаться попеременно. И DA3 будет не нужна.
Схема полностью рабочая, собрана и отлажена. Заряд-разряд происходит попеременно, как им и положено. При выключении по достижению заряда или при отсутствии аккумулятора (или при переполюсовки) выходные ключи (VT3 и VT5) закрываются оба. Ток в процессе заряда стабильный и не плавает. Что еще, ах да, предохранитель конечно же есть, установлен в колодку на корпусе зарядного. Просто я счет не целесообразно увеличивать размер схемы, изображая такие элементарные цепи как вилка, трансформатор, предохранитель, микроамперметре с переключателем и делителем для отображения тока и напряжения.
1.Транзистор VT1 - регулирующий элемент стабилизатора тока. Он работает не в ключевом режиме. Я думаю этим все сказано.
>А что ему будет мешать отключаться (вместо VT3) периодически при этом еще и регулировать?
Если все таки обойтись без VT3 и VT2, а использовать выключение регулирующего транзистора VT1_1 через U1.
что дает возможность убрать транзисторы VT2 и VT3.
Возможно (ибо это пока теория, а на практике только осциллограмма даст 100% подтверждение), попробуйте собрать на макетке, нагрузить на аккумулятор (не на резистор) и снять осциллограмму с базы VT1. Не забудьте поделится информацией, то бишь результатом.
С удовольствием переделаю схему и переразведу печатку (в PCADе это не сложно), если получите хороший результат.
Правда думою, что свое зарядное трогать не буду, два копеечных транзистора уже установлены и прекрасно работают.
Успехов.
Объясню,почему.Транс попался с вых.напряжением 14в. переменки,т.е. при выпрямлении давал около 19в..При заполнении ШИМ на 70%(и учитывая VT1 и VD5),по вашей конструкции,ток заряда едва дотягивал до 2х ампер.Я поставил вместо R3,R4 два по 10к. и переменник на 100к.Получилось очень даже неплохо.Появилась так же возможность регулировки времени заряд-разряд.Ещё раз спасибо за Вашу разработку .Удачи!
На этом же форуме делал , но на микроконтроллере.
R17 -R19 на схеме указаны как 5 Вт, но они сильно греются,даже если их прикрутить к радиатору. (да и по расчёту 5Вт для них маловато). Я поставил 10Вт - холодные.
На печатной плате "шапочка" транзисторов VT2, VT4 нарисована зеркально относительно всех элементов, надо перевернуть. ( собирал без токовой части, всё работает).
А вот по VT1 есть вопрос: Если это один транзистор кт827, то зачем было рисовать его внутренний кт315? или хотя-бы пунктиром их обвести, чтоб было понятно что это один.
А если это два отдельных, то присвоить каждому свою букву тогда.
На плате места под 315 нет,предполагаю, что всё таки используется один КТ827.
В интернете есть варианты использования КТ827 как совместно с КТ315, так и без него.
Так что задумка автора, тут не ясна.