Как известно, Ni-Cd и в меньшей степени Ni-Mh аккумуляторы обладают эффектом памяти, т. е. частичной теряют емкость при зарядке, если перед этим они не были полностью разряжены. Обычно при этом напряжение на одном элементе составляет около 1 В. По этому, перед зарядкой аккумулятор следует разрядить до конца . Однако простая разрядка через резистор может привести к сильному разряду аккумулятора, если разрядку не прекратить вовремя. Чрезмерный разряд также вреден для аккумулятора. Для замедления разряда аккумулятора можно включить в цепь полупроводниковый диод Д223А. Последовательно с диодом в цепь включен резистор, сопротивлением 12 Ом.

Схема простейшего разрядного

Как известно диод - прибор нелинейный и при малых напряжениях (менее 1 В) p-n - переход даже в прямом направлении оказывает заметное сопротивление электрическому току. Для работы в данном устройстве подойдут кремниевые маломощные выпрямительные или универсальные диоды. Согласно справочнику кремниевый диод Д-233А открывается в прямом направлении при напряжении, около 0,6 В. Следовательно при включении в цепь диода, разряд аккумулятора будет ограничен.

Конструктивно устройство представляет собой колодку для одного гальванического элемента типоразмера АА. Резистор R1 и диод VD1 закреплены навесным монтажом.

Недостатком данного устройства является то, что разряд аккумулятора прекратится полностью при достижении напряжения 0,6 В. Т. е. аккумулятор разрядится сильнее, чем нужно.

Второй вариант схемы

Автор пробовал соединить последовательно германиевый и кремниевый диоды для того, чтобы остановить разряд при напряжении около 0,9-1 В. В дополнении к кремниевому Д-233А был использован германиевый диод Д-18ВП, который открывается в прямом направлении при напряжении около 0,4 В .

Но опыт показал, что в таком случае даже полностью заряженный аккумулятор создает в цепи ток около 4 мА. Очевидно, что с таким током разряд аккумулятора займет неприемлемый промежуток времени.

С падением напряжения на аккумуляторе в процессе разряда, ток тоже будет слабеть, а, следовательно, уменьшится скорость разряда аккумулятора. Поэтому хотя первый вариант схемы допускает разряд аккумулятора больше желаемого, на деле для этого его надо забыть в разрядном устройстве на несколько часов.

Литература

1. http://сайт/publ/pitanie/razrjadnoe_ustrojstvo_dlja_akkumuljatorov/5-1-0-332
2. Полупроводниковые приборы: Диоды, транзисторы, оптоэлектронные приборы. Справочник / А. В. Баюков, А. Б. Гитцевич, А. А. Зайцев и др.; Под общ. Ред Н. Н. Горюнова. - 2-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 744 с.

Рано или поздно любой автолюбитель сталкивается с проблемой разряженного аккумулятора, особенно когда температура опустилась ниже нуля. А а после пары запусков методом «прикуривания» возникает твердая уверенность в том, что автоматическое зарядное устройство относится к предметам первой необходимости. Рынок сегодня просто изобилует разнообразием таких устройств, от которого глаза буквально разбегаются. Различные производители, цвета, формы, конструкции и, само собой, цены. Так как же во всем этом разобраться?

Выбираем автоматическое зарядное устройство

Прежде чем отправиться в поход по магазинам, необходимо определиться, какой аккумулятор предстоит заряжать. Они бывают самых разных видов: обслуживаемые и необслуживаемые, сухозаряженные или залитые, щелочные или кислотные. То же самое касается и зарядных устройств: существуют ручные, полуавтоматические и автоматические Последние выбирать предпочтительнее, поскольку практически не требуют вмешательства извне, и весь процесс заряда контролируется самим устройством.

Они обеспечивают самый оптимальный режим при этом не возникает опасного для батареи перенапряжения. Умная электронная начинка сделает все по правильному, заранее заданному алгоритму, а некоторые устройства способны определять степень разряда аккумулятора и его емкость, самостоятельно настраиваться на нужный режим. Такое автоматическое зарядное устройство подойдет практически для любого типа аккумулятора.

Большинство современных зарядных и пуско-зарядных устройств имеют так называемый режим быстрой зарядки (BOOST). В некоторых случаях это действительно может сильно выручить, когда из-за слабого заряда аккумулятора не удается завести двигатель пусковым устройством. В этом случае достаточно зарядить аккумулятор в режиме BOOST буквально в течение нескольких минут, а затем запустить двигатель. Нельзя длительное время заряжать аккумулятор в режиме BOOST, поскольку это способно значительно сократить срок его службы.

Как работает автоматическое зарядное устройство?

Обычно это устройство независимо от производителя и ценовой категории предназначено для зарядки, а также очистки пластин от сульфата свинца (десульфатации) двенадцативольтовых аккумуляторных батарей, имеющих емкость от 5 до 100 Ач, а также количественной оценки уровня их заряда. Такое зарядное устройство снабжено защитой от неправильного подключения и от короткого замыкания клемм. Применение микроконтроллерного управления позволяет выбрать оптимальный режим практически для любого аккумулятора.

Основные режимы работы автоматического зарядного устройства:

Следует помнить, что правильно подобранное автоматическое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора способно не только обеспечить его надежную и бесперебойную работу, но и значительно продлить срок службы.

В статье описано зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов , позволяющее устанавливать зарядный ток до 10 А и автоматически отключать зарядку аккумулятора при достижении установленного напряжения на нем. В статье приведены принципиальные схемы, рисунки монтажа деталей, печатной платы, конструкции устройства и дана ме тодика его наладки.

Большинство зарядных устройств позволяет устанавливать только требуемый ток заряда. В простых устройствах этот ток поддерживается в ручном режиме, а в части устройств он поддерживается автоматически стабилизаторами тока. При использовании таких устройств необходимо следить за процессом зарядки аккумулятора до предельно допустимого напряжения, что требует соответствующего времени и внимания. Дело в том, что перезаряд аккумулятора приводит к кипению электролита, что сокращает срок его эксплуатации. Предлагаемое зарядное устройство позволяет устанавливать ток заряда и автоматически отключать его при достижении установленной величины напряжения

Зарядное устройство построено на базе промышленного выпрямителя типа ВСА-6К (можно использовать любой выпрямитель подходящей мощности), преобразующего переменное напряжение 220 В в фиксированные постоянные напряжения 12 В и 24 В, которые переключаются пакетным переключателем. Выпрямитель рассчитан на ток в нагрузке до 24 А и не содержит сглаживающего фильтра. Для заряда аккумуляторных батарей выпрямитель дополнен электронной схемой управления, позволяющей устанавливать необходимый ток заряда и величину номинального напряжения отключения зарядного устройства от аккумуляторной батареи при достижении полной зарядки.

Зарядное устройство, в основном, предназначено для зарядки автомобильных аккумуляторов напряжением 12 В и зарядным током до 10 А, а также может использоваться для других целей. Для зарядки указанных аккумуляторов используется выпрямленное напряжение 24 В, а для аккумуляторов напряжением 6 В - напряжение 12 В. Сглаживающий фильтр к выходу выпрямителя подключать нельзя, т. к, тиристор может закрываться только при достижении напряжения ноля, а открываться в нужный момент схемой управления.

Рис.1 Схема силовой части зарядного устройства

Принципиальная схема подключения выпрямителя ВСА-6К к плате электронной схемы управления и к внешним элементам приведена на рис.1. Выводы зарядного устройства для подключения аккумуляторной батареи соединены со штатными клеммами лицевой панели выпрямителя ХЗ и Х4. Для использования фиксированных постоянных напряжений 12 В или 24 В при использовании устройства в других целях штатные выводы выпрямителя подключены к винтовым клеммам XI и Х2, расположенным на изоляционной планке рядом с предохранителем FU2, которые закрыты съемной крышкой правой боковой стенки аппарата .

Вольтметр выпрямителя соединен с клеммами подключения аккумуляторной батареи. Амперметр остается включенным в общую цепь «+» и измеряет как ток заряда аккумулятора, так и ток нагрузки, подключаемой к клеммам X1 и Х2. Напряжение на схему управления подается только при подключенной аккумуляторной батарее.

Поступающие в продажу аккумуляторные батареи, обычно, заряженные и залитые электролитом или сухозаряженные без электролита. Они требуют только до-зарядки до номинальной емкости. Эксплуатируемые автомобильные аккумуляторы также требуют дозарядки после техобслуживания или длительного простоя. Если случится необходимость формовать и заряжать аккумулятор с «нуля», то первоначально его необходимо подзарядить от источника с фиксированным напряжением 12 В через реостат, которым выставляется требуемый зарядный ток. После достижения напряжения на аккумуляторе порядка 10 В дальнейшие операции можно производить, подключив его к клеммам ХЗ, Х4.

Для последующего описания работы зарядного устройства следует кратко напомнить, что кислотные аккумуляторные батареи, которые используются в легковых автомобилях, содержат шесть банок. При достижении напряжения на банке 2,4 В начинается газовыделение взрывоопасной кислородно-водородной смеси, что свидетельствует о полной зарядке батареи. Газовыделение разрушает активную массу, содержащуюся в свинцовых аккумуляторных пластинах, поэтому для обеспечения максимального срока службы аккумулятора напряжение на каждом его элементе в среднем не должно превышать 2,3 В, учитывая также то, что внутренние сопротивления элементов и напряжения на них могут несколько отличаться друг от друга. В итоге это соответствует максимальному напряжению батареи 13,8 В, при котором зарядное устройство должно автоматически отключиться.

Работа устройства

Принципиальная схема управления приведена на рис.2, монтаж деталей показан на рис.З, а печатная плата - на рис.4. Схема управления состоит из усилителя постоянного напряжения на транзисторах VT1, VT2 , VT3 и схемы с аналогом однопереходного транзистора на VT4 и VT5, которая управляет тиристором VS1 для установки необходимого зарядного тока. Применение аналога вместо обычного однопереходного транзистора (например, КТ117А-Г) выгодно тем, что выбором транзисторов и резисторов R9 - R1 1 можно подбирать необходимые его характеристики.

При напряжении на аккумуляторе меньше 13,8 В транзистор VT3 закрыт, а VT2 и VT1 открыты. На вывод 6 платы управления поступают положительные полуволны напряжения с диодного моста выпрямителя, которые накладываются на постоянное напряжение аккумулятора и через открытый VT1, VD1, R8 подаются на тиристорный регулятор тока.

Рис.2 Схема управления

Он работает следующим образом: напряжение с R8 поступает на базу VT4 и через регулятор установки зарядного тока R12 на конденсатор С1.

В начальный момент VT4 и VT5 закрыты. При заряде С1 до напряжения срабатывания аналога однопереходного транзистора с эмиттера VT5 подается импульс на управляющий электрод тиристора, который открывается и замыкает цепь заряда аккумулятора. При этом С1 быстро разряжается через низкое сопротивление открытого аналога однопереходного транзистора. При поступлении следующего импульса процесс повторяется. Чем меньше величина сопротивления R12 (рис.1), тем быстрее заряжается С1 и открывается VS1, в результате чего он дольше находится в открытом состоянии, и тем больше зарядный ток. Свечение VD1 сигнализирует о зарядке аккумулятора.

При достижении напряжения на аккумуляторе 13,8 В, что соответствует его полной зарядке, транзистор VT3 открывается, а VT2 и VT1 закрываются, напряжение на схеме управления тиристором исчезает, заряд аккумулятора прекращается и гаснет светодиод VD1.

Наладка устройства

Наладка зарядного устройства выполняется при открытой его лицевой панели и заключается в установке напряжения отключения зарядного тока. Для этого необходимо вольтметр класса точности не хуже 1,5 подключить к аккумулятору, убедиться в наличии на нем напряжения не менее 10,8 В (разряд кислотного аккумулятора напряжением 12 В до напряжения ниже 10,8 В не допускается), установить зарядный ток (величиной 0,1 емкости аккумулятора), а движок подстроечного резистора R5 установить в среднее положение и начать зарядку. Если зарядное устройство отключилось при напряжении на аккумуляторе меньше 13,8 В, то движок резистора R5 необходимо повернуть на некоторый угол против часовой стрелки до зажигания светодиода и продолжить зарядку до 13,8 В, а если устройство не отключилось при этом напряжении - повернуть движок по часовой стрелке до отключения устройства. При этом светодиод должен погаснуть. На этом наладка схемы заканчивается и лицевая панель устанавливается на свое место. Для дальнейшей эксплуатации зарядного устройства необходимо заметить, какое положение стрелки штатного вольтметра соответствует напряжению 13,8 В, чтобы не пользоваться дополнительным вольтметром.

Рис.З

Рис.4

Рис.5

Конструктивно плата управления, тиристор с охладителем, светодиод VD1 и переменный резистор R12 установки зарядного тока закреплены на внутренней стороне лицевой панели (рис.5) Радиатор тиристора закреплен на панели с применением двух текстолитовых полосок. К одной он прикреплен двумя винтами М3 с потайной головкой, а другая служит изоляционной прокладкой. Плата управления закреплена дополнительной гайкой на выводе амперметра, который не должен касаться ее печатных дорожек.

В заключение следует отметить, что данное устройство может обеспечить зарядный ток до 24 А при установке более мощного тиристора и предохранителя FU2 на ток 25 А.

Анатолий Журенков

Литература

1. С. Елкин Применение тринисторных регуляторов с фазоимпульсным управлением // Радиоамматор. - 1998.-№9.-С.37-38.

2. В. Воевода Простое тринисторное зарядное устройство // Радио. - 2001. - № 11. - С.35.

Я постарался вставить в заголовок этой статьи все плюсы данной схемы, которою мы будем рассматривать и естественно у меня это не совсем получилось. Так что давайте теперь рассмотрим все достоинства по порядку.
Главным достоинством зарядного устройство является то, что оно полностью автоматическое. Схема контролирует и стабилизирует нужный ток зарядки аккумулятора, контролирует напряжение аккумуляторной батареи и как оно достигнет нужного уровня – убавит ток до нуля.

Какие аккумуляторные батареи можно заряжать?

Практически все: литий-ионные, никель-кадмиевые, свинцовые и другие. Масштабы применения ограничиваются только током заряда и напряжением.
Для всех бытовых нужд этого будет достаточно. К примеру, если у вас сломался встроенный контроллер заряда, то можно его заменить этой схемой. Аккумуляторные шуруповерты, пылесосы, фонари и другие устройства возможно заряжать этим автоматическим зарядным устройством, даже автомобильные и мотоциклетные батареи.

Где ещё можно применить схему?

Помимо зарядного устройства можно применить данную схему как контроллер зарядки для альтернативных источников энергии, таких как солнечная батарея.
Также схему можно использовать как регулируемый источник питания для лабораторных целей с защитой короткого замыкания.

Основные достоинства:

• - Простота: схема содержит всего 4 довольно распространённых компонента.
• - Полная автономность: контроль тока и напряжения.
• - Микросхемы LM317 имеют встроенную защиту от короткого замыкания и перегрева.
• - Небольшие габариты конечного устройства.
• - Большой диапазон рабочего напряжения 1,2-37 В.

Недостатки:

• - Ток зарядки до 1,5 А. Это скорей всего не недостаток, а характеристика, но я определю данный параметр сюда.
• - При токе больше 0,5 А требует установки на радиатор. Также следует учитывать разницу между входным и выходным напряжением. Чем эта разница будет больше, тем сильнее будут греться микросхемы.

Схема автоматического зарядного устройства

На схеме не показан источник питания, а только блок регулировки. Источником питания может служить трансформатор с выпрямительным мостом, блок питания от ноутбука (19 В), блок питания от телефона (5 В). Все зависит от того какие цели вы преследуете.
Схему можно поделать на две части, каждая из них функционирует отдельно. На первой LM317 собран стабилизатор тока. Резистор для стабилизации рассчитывается просто: «1,25 / 1 = 1,25 Ом», где 1,25 – константа которая всегда одна для всех и «1» - это нужный вам ток стабилизации. Рассчитываем, затем выбираем ближайший из линейки резистор. Чем выше ток, тем больше мощность резистора нужно брать. Для тока от 1 А – минимум 5 Вт.
Вторая половина - это стабилизатор напряжения. Тут все просто, переменным резистором выставляете напряжение заряженного аккумулятора. К примеру, у автомобильных батарей оно где-то равно 14,2-14,4. Для настройки подключаем на вход нагрузочный резистор 1 кОм и измеряем мультиметром напряжение. Выставляем подстрочным резистором нужное напряжение и все. Как только батарея зарядится и напряжение достигнет выставленного – микросхема уменьшит ток до нуля, и зарядка прекратиться.
Я лично использовал такое устройство для зарядки литий-ионных аккумуляторов. Ни для кого не секрет, что их нужно заряжать правильно и если допустить ошибку, то они могут даже взорваться. Это ЗУ справляется со всеми задачами.

Чтобы контролировать наличие заряда можно воспользоваться схемой, описанной в этой статье - .
Есть ещё схема включения этой микросхемы в одно: и стабилизация тока и напряжения. Но в таком варианте наблюдается не совсем линейная работа, но в некоторых случаях может и сгодиться.
Информативное видео, только не на русском, но формулы расчета понять можно.