Многим владельцам автомобилей знакома картина, когда они, садясь за руль, обнаруживают, что заряда аккумулятора не хватает для запуска двигателя. В такой ситуации придётся подумать о зарядки автомобильной батареи. Поэтому всегда нужно иметь под рукой зарядное устройство (ЗУ) для автомобильного аккумулятора. Тогда вы сможете в такой ситуации подзарядить севший аккумулятор и завести мотор. Если у вас ещё нет зарядки, то пора заняться её выбором. В этой статье мы поговорим об импульсных зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. Рассмотрим, чем они отличаются от других ЗУ и приведём несколько примеров таких устройств со схемами.
Какие есть зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов?
В основном ЗУ подразделяют по их назначению на 3 большие группы:
Зарядные устройства, как это понятно из названия, заряжают автомобильный аккумулятор. Пусковые модели используются, когда требуется запустить мотор. А модели пуско-зарядной группы умеют заряжать АКБ и пускать двигатель. Само собой, что для работы ЗУ требуется подключение к электрической сети. Причём пусковые и пуско-зарядные модели должны быть подключены к сети в момент запуска двигателя. Хотя есть и портативные зарядки, которые имеют свои аккумуляторы внутри, и осуществляют пуск двигателя за счёт их энергии. Такие портативные зарядки удобно брать с собой в дорогу.
Импульсные ЗУ для автомобильного аккумулятора
По конструкции зарядные устройства подразделяются на импульсные и трансформаторные. В составе трансформаторных моделей есть выпрямитель (диодный мост) и понижающий трансформатор. В конструкции инверторных зарядок работает инвертор и предусмотрена защита от короткого замыкания. Модели на основе трансформатора имеют большие размеры. Обычному пользователю рекомендуется выбирать импульсные зарядки, как более современные, компактные и лёгкие. Они стоят немного больше трансформаторных.
Пример импульсного ЗУ для аккумулятора автомобиля
Далее рассмотрена схема и принцип работы импульсного ЗУ из книги «Зарядные устройства», авторы Ходасевич А. Г. и Ходасевич Т. И. Это зарядное устройство перед тем, как проводить зарядку, разряжает АКБ до напряжения 10,5 вольта. При этом используется ток величиной С/20. С – ёмкость аккумулятора. После этого напряжение на аккумуляторе повышается до 14,2─14,5 вольта с помощью зарядно-разрядного цикла. При этом соотношение величины токов заряда и разряда составляет 10 к 1. Соотношение времени заряда и разряда равно 3 к 1. Ниже можно посмотреть основные характеристики зарядного устройства:
| Характеристика | Значение |
|---|---|
| Характеристика | Значение |
| Регулируемый зарядный ток, ампер | 2,5-7 |
| Время зарядного импульса, сек | 17 |
| Время разрядного импульса, сек | 5 |
| Потребляемая мощность, ватт | 30-90 |
Принципиальная схема импульсного ЗУ
Режимы работы ЗУ:
- Переключатель SA3 установлен в положение «Заряд». Когда включена сетевая кнопка SA1, устройство работает, как обычная зарядка с регулируемой силой тока. Разряд при этом не выполняется;
- Переключатель SA2 установлен в положение «Десульфатация». В этом режиме происходит заряд-разряд аккумулятора. Если нажата кнопка SB1, то перед зарядом выполняется разрядка АКБ током 2,5 ампера до напряжения 10,5 вольта. После этого аккумулятор заряжается до напряжения 14,2─14,5 вольта. По окончании процесса ЗУ автоматически отключается. Если переключатель SA3 находится в положении «Многократно», этот процесс повторяется, пока не будет прерван пользователем. Используется для восстановления аккумуляторной батареи.
Как работает устройство? На сетевой фильтр С1, С2, С3, L1 подаётся напряжение 220 вольт из бытовой электросети. Роль фильтра – это задержка помех из электросети. Далее производится выравнивание напряжения на диодах VD1, VD2, VD3, VD4 и сглаживание при помощи конденсатора C5. Роль резистора R3 заключается в ограничении зарядки конденсатора C5. U1 – это оптрон, который отвечает за контроль напряжения в сети. Когда напряжения нет, производится блокировка элемента DD2.3 и отключается режим зарядки аккумуляторной батареи.
Когда подключается аккумулятор, компаратор DA1 приходит в положение «1» и открывается транзистор VT5. В таком положении загорается светодиод HL2, сигнализирующий о включении режима «Заряд». С коллектора VT5 напряжение поступает на DD1.3 (9 вывод) и DD1.4 (13 вывод). В результате происходит разблокировка низкочастотного генератора. При этом скважность импульсов регулируется резисторами R4 (разряд) и R6 (заряд). Частота импульсов определяет ёмкость конденсатора C2.
Когда идёт заряд на выходе «10» DD1.3 устанавливается значение 1, что приводит к открытию транзистора VT1 и блокировке верхнего порога компаратора DA1 на отметке 14,2 вольта. Это объясняется тем, что сравнение напряжение на АКБ с верхний порогом выполняется в режиме разряда. Так предотвращается срабатывание компаратора в тот момент, когда батарея ещё не заряжена. Преобразователь напряжения запускается через транзистор VT2 и оптрон U2 через высокий уровень DD1.3.
Когда нажимается кнопка SB1 «Пуск», то компаратор DA1 переходит в положение «0». В результате закрывается транзистор VT5 и происходит блокировка генератора на DD1 и преобразователя напряжения. На «3» выходе DD2.1, D2.2 появляется 1. Если сетевое напряжение подано, то на входах DD2.3 устанавливается 1. На выходе DD2.4 срабатывают транзисторы VT7, VT8 и загорается светодиод HL4, который показывает «Разряд». В таком режиме устанавливается разрядный ток через лампочку HL3. Напряжение лампы 12 вольт, мощность 30 ватт.
Разряд идёт до напряжения на аккумуляторе до 10,5 вольта пока не срабатывает компаратор R20, R21, DA1. После этого на выходе DA1 снова устанавливается 1 и начинается цикл заряда. Когда напряжение батареи доходит до 14,2 вольта срабатывает компаратор R11, R14, DA1. В случае, когда переключатель SA3 был установлен в положение «Однократно», светодиод HL2 потухнет и устройство прервёт заряд. Если SA3 был установлен в «Многократно», то будет запущен новый цикл и начнётся разряд.
Конденсаторы C6, C7 защищают цепь от помех и задерживают срабатывание компараторов при переходе из одного режима в другой. Стабилизатор DA3 защищает микросхемы при кратковременном исчезновении контакта на выводах АКБ, поскольку в режиме холостого хода напряжение на выходе преобразователя подскакивает до 25 вольт.
Разработчики устройства говорят, что может потребоваться начальная регулировка пороговых компараторов. Чтобы это выполнить, делается отключение лампочек HL1, HL3 для снижения нагрузки. Затем к регулируемому блок питания подключаются клеммы X1 и X2. Напряжение блока питания выставляется 10,5 вольта и регулировкой резистора R21 добиваются того, чтобы произошло включение HL2. После этого, устанавливается напряжение 14,2 вольта и резистором R11 добиваются включения HL2. После этой регулировки подключаются лампочки и зарядное устройство для автомобильного аккумулятора готово к работе.
Теперь немного о комплектующих этого импульсного зарядного устройства. Трансформатор использован самодельный на основе дросселей телевизора УПИМЦТ, отвечающих за строчную развёртку. Трансформатор имеет следующую обмотку:
- Обмотки I и II намотаны в два провода, а III – в семь;
- В I обмотке 91 виток (провод ПЭВ-2, диаметр 0,5 миллиметра);
- II обмотка имеет 4 витка аналогичного провода;
- В III обмотке 9 витков провода ПЭВ-2 (диаметр 0,6 миллиметров).
При сборке трансформатора в сердечнике устанавливается зазор 1,3 миллиметра с помощью картонных прокладок. В роли шунта выступает нихром толщиной 0,2 миллиметра и сопротивлением 0,1 Ом. Резисторы R11 и R21 являются многооборотными (тип СП5-2). Резистор R27 относится к типу СП3-4ам.
Диоды VD13 и VD14 относятся к типу КД213А(Б). Авторы схемы рекомендуют заменить их диодами Шоттки типа КД2997А и КД2999А. Диод VD12 рассчитан на ток 2─3 ампера (30 кГц) и напряжение 600─800 вольт. Оптроны U1 и U2 относятся к типу АОТ127. Напряжение изоляции у них должно быть не меньше 500 вольт.
Сообщается, что КТ315 могут быть заменены любыми КТ312 и КТ3102, рассчитанными на 30 вольт. VT3 относится к типу КТ801 А(Б). VT7 – это тип KT819 А (Б, В). Конденсаторы на схеме:
- C2 допускается заменить на электролитический;
- C1, C19, C22 – тип К78-2;
- С3, С4 – тип К15-5, напряжение не менее 600 В;
- C5 – ёмкость 220 мкФ, 400 В. Или два по 100 мкФ, 400 вольт (тип К50-32);
- Остальные конденсаторы на схеме относятся к типу K50-35.
Для того чтобы уменьшить размеры и массу ЗУ, авторы схемы предлагают реализовать схему охлаждения с небольшим вентилятором М1. Схема приведена ниже.
Схема охлаждения для зарядного устройства
В качестве возможной доработки также предлагается индикатор тока PA1. Это амперметр с лимитом измерений 10 ─ 0 ─ 10 ампер. То есть, зарядный и разрядный ток. Авторы предлагают использовать прибор М4761, который ранее использовался в магнитофонах. Стрелку на нём предлагается сместить в середину шкалы, чтобы был виден ток заряда и разряда.
А также можно использовать индикатор, показывающий ток на светодиодах с интервалом 0,5 ампера. Схема этого устройства показана ниже.
Схема индикатора тока для импульсного ЗУ
Преобразователь полярности и усилитель амплитуды сделаны на основе DA1 и DA2. Индикатор собран на базе DA3. Отмечается, что для этого индикатора нужно сделать дополнительный преобразователь питания на базе DA1 и DA2 (напряжение от – 15 до + 15 вольт).
В интернете и книгах можно найти большое число схем импульсных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора. Но охватить их в рамках одной статьи невозможно.
Как зарядить аккумуляторную батарею для авто?
Подзарядка АКБ автомобиля осуществляется при помощи специального зарядки импульсного тока. Если вам необходим этот электрический прибор, вы можете купить импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора на сайте kupit-akkumulyator.ru. Назначение такого приспособления – подзарядка аккумуляторной батареи, позволяющая ей функционировать в автономном режиме.
При выборе этих устройств необходимо учитывать тип автомобильных аккумуляторов. Правильный выбор аккумуляторной зарядки импульсного типа очень важен, ведь от особенностей и монтажа этого процесса зависит продолжительность службы аккумулятора. Неправильная подзарядка АКБ для автомобилей способна снизить эффективность аккумуляторной батареи на тридцать процентов.
Основные преимущества приборов
Выпускаемые сегодня импульсные устройства для зарядки аккумулятора просты, функциональны и удобны в эксплуатации. Они обладают массой преимуществ, обеспечивших их популярность среди огромного количества автолюбителей. Такие модели подразделяются на следующие разновидности.
- Ручные. При использовании таких моделей автовладелец должен самостоятельно регулировать силу тока, напряжение АКБ, а также продолжительность процесса зарядки.
- Автоматические. Работа автоматических моделей полностью контролируется программами, самостоятельно определяющими все параметры зарядки и полностью контролирующими данный процесс.
- Полуавтоматические. Часть процессов в полуавтоматических приборах автоматизирована, однако за продолжительностью зарядки автовладелец должен следить самостоятельно.
Такой блок питания был создан после того, как сгорел мой лабораторный БП, который прослужил всего пару месяцев. Было решено из подручных средств собрать мощный сетевой ИБП, который при желании можно было использовать в качестве зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов.
За основу была взята схема полумостового инвертора на драйвере IR2153. По идее, такой инвертор можно собрать из подручного хлама, почти все основные компоненты можно снять из компьютерного блока питания.
На входе питания собран простой сетевой фильтр, пленочные конденсаторы 0,1мкФ подобраны с рабочим напряжением 400 Вольт до и после дросселя, сам дроссель выпаян из платы компьютерного блока питания. На кольце намотаны две независимые обмотки проводом 0,9мм, количество витков каждой обмотки – 10.
Термистор на входе питания защищает полевые ключи от бросков напряжения во время включения схемы.
Диодный мост – можно взять готовый или же собрать из 4-х выпрямительных диодов с обратным напряжением не менее 400 вольт и током 1,5-3 А, в моем случае использован готовый диодный мост на 600 Вольт 4А.
От емкости электролитов зависит основная мощность, электролиты легко можно найти в любом компьютерном блоке питания. Мощность инвертора с таким раскладом компонентов составляет порядка 200ватт.
Трансформатор тоже был взят готовый, от того же компового блока питания. Поскольку ИБП должен работать в качестве лабораторного БП, то диапазон выходных напряжений должен быть широким. Трансформатор от компьютерного БП позволяет получить 24 Вольт без переделок, чего вполне достаточно для штатных радиолюбительских дел. Увеличить выходное напряжение можно двумя способами – повышением рабочей частоты генератора или же перемоткой импульсного трансформатора.
Ограничительный резистор 47К брать с мощностью 2 ватт, он обеспечивает питание микросхемы, номинал резистора может отклоняться на 10% в ту или иную сторону.
В качестве диодного выпрямителя использована мощная сборка Шоттки, которая в себе содержит два мощных диода по 30А.
После выпрямителя напряжение сглаживается конденсатором 50Вольт 1000мкФ, чего вполне достаточно, но при желании можно увеличить емкость.
Полевые ключи обязательно должны быть высоковольтными, можно использовать ключи типа IRF740/IRF840 и другие.
Хочу также заметить, что мощность такого блока питания можно поднять до 400 ватт, при этом заменяя только электролиты, крайне не советую повышать мощность более 500 ватт.
Какой же блок питания без защиты от КЗ? Изначально думал реализовать защиту в первичной цепи схемы, но это будет уже трудно настраиваемая схема, поскольку у многих возникают проблемы связанные именно с защитой, а поскольку изначально мне захотелось собрать устройство, которое бы могли повторить радиолюбители не имеющие нужного опыта работы с ИИП, то решил отказаться от идеи, этим не портить и не усложнять основную схему.
Сама защита реализована на отдельной плате, состоит из двух транзисторов. Номиналом шунта можно грубо настроить ток срабатывания защиты, номиналом переменника, можно более точно настроить на нужный ток срабатывания.
При КЗ и перегрузке блока питания, загорится индикатор и питание отключается, блок выходит из защиты моментально, при отсутствии кз или перегруза на выходе.
Полевой транзистор практически любой, с током 20-100A, можно использовать ключи типа irfz44, irfz40, irfz24, irfz46, irfz48, irf3205 и другие.
Регулятор мощности – одна из важнейших частей блока питания. За основу взял схему ШИМ регулятора, поскольку такое управление имеет очень много плюсов.
. 
ШИМ – регулятор построен на таймере 555 и мощном ключе IRFZ44, напряжение плавно можно регулировать от . до максимального выходного напряжения с трансформатора.
Данный блок справляется с любыми задачами, которые могут возникнуть в радиолюбительской практике – легкий, мощный и компактный, вольт/амперметр будет цифровым, заказан отдельно на интернет магазине, будет установлен на блок в ближайшее время.
