Самодельные зарядные устройства всегда были и будут востребованы, так как число автолюбителей растет, а промышленные аппараты дороги и не всегда удовлетворяют потребности пользователей. В связи с такой тенденцией, в этой статье будет рассматриваться вариант зарядного устройства на ток до 50 А и мощностью – 600 Вт. Выходную мощность при желании можно увеличить, сделав небольшую доработку.
Нетрудно догадаться, что эта схема не с обычным понижающим трансформатором, иначе вес и размер данного устройства был бы увесистый. Как и принято, в последнее время во всем оборудовании, здесь применяется схема, в основе которой лежит широтно-импульсный модулятор. Такие схемы имеют высокий КПД и не требуют громоздких трансформаторов.
Итак, рассмотрим, как работает электронная схема.
Входное напряжение от сети проходит через фильтр, состоящий из дросселей и конденсаторов. Это необходимо для исключения импульсных помех, влияющих на работу модулятора.
Далее напряжение проходит через выпрямительный диодный мост и электролитические конденсаторы. Следует иметь в виду, что конденсаторы лучше ставить с запасом по напряжению, вольт так на 400, иначе через время они могут стрельнуть. Это основная проблема импульсников.
Вся дальнейшая схема, состоящая из мощных транзисторов IRF 740, микросхемы IR 2153 и вспомогательных элементов, образуют высокочастотный генератор импульсов. Частота генератора обычно выше 10 кГц и человеческое ухо не слышит этот звук, хотя особо чувствительный слух может слышать высокочастотное пищание.
Управляющим элементом служит именно микросхема, а выходным каскадом являются транзисторы, которые работают по принципу ключей.
Далее переменное напряжение высокой частоты, понижается трансформатором до нужного значения. Трансформатор имеет две вторичные обмотки. Первая служит для питания вентилятора обдува, а вторая собственно для зарядки аккумулятором. В схеме обдува все просто, стоит один диод, конденсатор и ограничительный резистор. Цепи зарядки имеют диодный мост и несколько соединенных параллельно конденсаторов большой емкости. Чем емкость выше, тем стабильнее и качественней выходное напряжение. Если позволяют размеры корпуса можно поставит конденсаторы на 4700 мкф и 50 В. Диодам также следует уделить особое внимание, они должны быть высокочастотные и на ток не менее 30 А.
Сопротивления 25 Ом в цепи затвора полевого транзистора, выбирают в пределах 0,5-1 Вт. Что касается термистора во входной цепи, то его сопротивление должно быть 5 Ом, а ток, на который он рассчитан? 5 А.
Силовые транзисторы необходимо установить на алюминиевые или медные радиаторы. Если пластина радиатора общая, транзисторы устанавливают через слюдяные прокладки. При использовании отдельных радиаторов для лучшего теплоотвода применяют термопасту.
В начале статьи было сказано, что можно увеличить выходной ток и мощность. Для этого вместо транзисторов указанных на схеме нужно поставить более мощные и соответственно обеспечить их большим теплоотводом. Тоже касается диодов входного и выходного моста.
Хотелось бы отметить, что многие компоненты, например, трансформатор, диоды и конденсаторы можно взять из ненужного блока питания компьютера.
При исправных деталях и правильном монтаже, устройство должно сразу же заработать. Напряжение на выходе можно замерять мультиметром. Если оно находится в пределах 15 В значит все работает. В рассмотренном варианте ЗУ нет защиты от К.З на выходе и неправильной полярности. Это нужно учитывать и быть внимательным. Во всем другом схема довольно проста и эффективна.
Преобразователь из бесперебойника своими руками: схема инвертора 12 в 220 из ИБП
Неплохая и интересная схема качественного зарядного устройства на основе микросхемы IR2153, самотактируемого полумостового драйвера, которая довольно часто используется в электронных балластах энергосберегающих ламп.
Схема работает от сети переменного напряжения 220 Вольт, ее выходная мощность около 250 ватт, а это около 20 Ампер при 14 Вольтах выходного напряжения, чего вполне достаточно для зарядки автомобильных аккумуляторов.
На входе имеется сетевой фильтр, и защита от бросков напряжения и перегруза блока питания. Термистор защищает ключи во время начального момента включения схемы в сеть 220 Вольт. Затем сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом.
Через ограничительное сопротивление 47 кОм напряжение проходит на микросхему генератора. Импульсы определенной частоты следуют на затворы высоковольтных ключей, которые срабатывая пропуская напряжение в сетевую обмотку трансформатора. На вторичной обмотке мы имеем требуемое для заряда аккумуляторов напряжение.
Выходное напряжение ЗУ зависит от количества витков во вторичной обмотке и рабочей частоты генератора. Но частоту не следует поднимать выше 80кГц, оптимально 50-60кГц.
Высоковольтные ключи IRF740 или IRF840. Меняя емкость конденсаторов во входной цепи можно увеличить или уменьшить выходную мощность зарядного устройства, при необходимости можно достичь 600 ваттной мощности. Но нужны конденсаторы 680 мкФ и мощный диодного мост.
Трансформатор можно взять готовый из компьютерного блока питания. А можно и его сделать самому. Первичная обмотка содержит 40 витков провода диаметром 0,8 мм, затем накладываем слой изоляции наматываем вторичную обмотку - где то 3,5-4 витка из довольно толстого провода или использовать многожильный провод.
После выпрямителя в схеме установлен фильтрующий конденсатор, емкость не более 2000 мкФ.
На выходе необходимо поставить импульсные диоды с током не менее 10-30А, обычные сразу сгорят.
Внимание схема ЗУ не имеет защиты от короткого замыкания и сразу выйдет из строя, если такое произойдет.
Еще один вариант схемы зарядного устройства на микросхеме IR2153 |
Диодный мост состоит из любых выпрямительных диодов с током не менее 2А, можно и больше и с обратным напряжением 400 Вольт, можно использовать готовый диодный мост из старого компьютерного блока питания в нем обратное напряжение 600 Вольт при токе 6 А.
Для обеспечения требуемых параметров питания микросхемы необходимо взять сопротивление 45-55 кОм с мощностью 2 ватт, если таких не можете найти, соедините последовательно несколько маломощных резисторов.
Пришла зима, самое время задуматься о зарядном устройстве, для автомобильного аккумулятора. Можно изготовить зарядное устройство по классической схеме, с регулятором на тиристорах, но габариты и вес такого зарядного устройства, очень велики. Можно пойти и купить зарядное как сделал мой товарищ именно благодаря ему у меня есть отличный заводской корпус)))) - Купил он зарядку на рынке, пробовал зарядить аккумулятор, но он как то не заряжался, пришел он ко мне мол разбери глянь че да как, разобрали посмеялись и он мне его подарил))), короче внутри транс ватт на 80, диодный мост и предохранитель, транс выдает аж 11 вольт, как вы понимаете заряжать оно в принципе не может! А я решил сделать в данном корпусе импульсную зарядку, почему импульсную? а потому, что современная элементная база, позволяет существенно упростить схему, не теряя надежности.
Принцип работы следующий, подключаем аккумулятор, выставляем нужный зарядный ток (рекомендуется 10% от полной емкости аккумулятора, для аккумулятора 55 А/Ч ток нужен 5.5 А) и идем заниматься своими делами, когда аккумулятор зарядиться загорится желтый светодиод, аккумулятор полностью заряжен, данное зарядное имеет защиту от короткого замыкания и переплюсовки что существенно продлит ему жизнь))).
Данное зарядное устройство собрано на недорогой микросхеме UC3845, по стандартной схеме включения, микросхема управляет мощным полевым транзистором нагрузкой которого служит импульсный трансформатор. Практически все радиоэлементы можно выдрать с компьютерных блоков питания, в том числе и трансформатор, правда его придется перемотать, у меня на перемотку ушел час с перекурами, прелесть импульсников в том что мотать всего пару десятков витков.
Вот собственно схема блока питания.
Есть 2 версии печатных плат под данный блок питания, основное различие в них, в размерах трансформаторов. выбирайте под те которые у вас есть.
Платы немного расходятся со схемой по номиналам, а также на платах добавлен регулятор тока, благодаря чему ток можно регулировать от 1 до 7.5 ампер, все элементы на печатных платах подписаны, при сборке схема может и не пригодиться.
Пока у вас не отпало желание его повторять, вот мои фото процесса намотки самого страшного - импульсного трансформатора, мотал на феррите с компьютерного блока питания.
С начала мотается первая половина первичной обмотки я мотал 26 витков проводом 0.6-0.7 мм.
Затем слой изоляции можно бумажным скотчем в 2 слоя, а можно как описано 
Далее мотаем обмотку питания микросхемы UC3845 6 витков проводм 0.3-0.4 мм.
Опять мотаем изоляцию и вторую половину первички опять 26 витков проводом 0.6-0.7 мм..
Хорошенько изолируем
Мотаем вторичку, обращайте внимание на направление намотки и на то к каким выводам припаивать конци обмоток!!!
6 витков в 3 провода диаметром 0.8 мм.
Последний слой изоляции и все готово.
Не спешите склеивать сердечник, для правильной работы схемы, индуктивность первичной обмотки должна составлять 370 мкГн. мне пришлось положить прокладки из картона толщиной примерно 1мм. между половинками сердечника. Замерять и подогнать индуктивность нужно обязательно!!!
Вся настройка сводиться к подбору 2х резисторов указанных на схеме. На счет радиаторов на транзисторах, на IRFZ44 хватит маленького, на выходные диоды желательно поставить побольше они греются больше всего, на сыловой транзистор я вобще не ставил радиатора радиатор все таки нужен не большого размера, так как при работе схема обдувается вентилятором нагрев не значительный... Я поставил полевк чуток по мощнее IRFP22N50A, ну и диоды соответственно, у меня ток заряда доходит до 10 ампер и больше (нужен качественный обдув платы) . Правда длительно так оставлять нельзя, у меня стоит масенький радиатор на выходном диоде, и я его рукой при таком токе не удержу сильно греется, но после замены радиатора думаю все будет супер...
PS. Я уже разок спалил зарядник - заряжая аккумулятор емкость 190 А/ч, поставил ток как мне казалось 9.99А но не учел что амперметр больше просто не показывает))) в общем ток там был далеко за 10 А - сгорело 3 резистора диод 4148 и силовой транзистор, после замены все работает дальше как положено, добавил радиатор на силовой транзистор и поставил куллер 120 мм теперь охлаждение улучшилось проблем с зарядкой нет)))) Для питания цифрового ампервольтметра и куллера поставил в корпус маленький трансформатор на выходе у него 12 вольт переменки, если куллер питать о преобразователя зарядки то при низком токе у него очень маленькие обороты
Вот фото того что у меня получилось, батарейка временно питает вольтамперметр, я ее уберу но потом)))
Источник питания IR2153 500Вт — предлагаю ознакомится, а при желании и повторить схему импульсного блока питания для усилителя мощности реализованной на широко известной IR2153. Это самотактируемый полу-мостовой драйвер, усовершенствованная модификация драйвера IR2151, который включает в себя программу высоковольтного полу-моста с генератором эквивалентным интегральному таймеру 555 (К1006ВИ1). Отличительная особенность чипа IR2153 заключается в улучшенных функциональных возможностях и не требующий особых навыков в его использовании, очень простой и эффективный прибор относительно раннее выпускаемых микросхем.
Отличительные свойства данного источника питания:
- Реализована схема защита от возможных перегрузок, а также защита при коротком замыкании в обмотках импульсного трансформатора.
- Встроена схема мягкого запуска блока питания.
- Имеет функцию защиты устройства по входу, которую выполняет варистор предохраняющий БП от бросков напряжения в электросети и его чрезмерного значения, а также от случайной подачи на вход 380v.
- Несложная в освоении и недорогая схема.
Характеристики, которыми обладает источник питания IR2153 500Вт
Номинальная выходная мощность — 200Вт, если использовать трансформатор с большей мощностью, то можно получить 500Вт.
Музыкальная или RMS мощность на выходе составляет — 300Вт. Можно получить 700Вт с трансформатором более высокой мощности.
Рабочая частота стандартная — 50кГц
Напряжение на выходе составляет — два плеча по 35v. В зависимости от того на какие напряжения намотан трансформатор можно снимать соответствующие значения выходного напряжения.
Коэффициент полезного действия составляет 92%, но также зависит от конструкции трансформатора.
Схема управления БП является штатной для чипа IR2153 и заимствована из его даташита. Модуль защиты от короткого замыкания и перегрузки имеет возможность настройки тока, при котором будет происходить отсечка с одновременным включением сигнального светодиода. При переходе источника питания в режим защиты при нештатной ситуации, он может прибывать в таком состоянии неограниченное время, хотя потребление устройством тока останется сравнимым с током холостого хода не нагруженного БП. Что касается образца моей модификации, то там защита настроена на ограничение мощности потребления блоком питания от 300 Вт, что дает гарантию от чрезмерной нагрузки, а следовательно и от избыточного нагрева, что в свою очередь чревато выходом из стоя полностью всего блока.
Момент тестирования с нагрузкой
Вот здесь лежит файл, там все относительно блока питания подробно расписано, а также имеются рекомендации как увеличить выходную мощность. Любой радиолюбитель прочитав этот материал в состоянии самостоятельно изготовить блок питания под необходимую ему мощность и соответственно напряжения на выходе.
Сжатая папка с методом расчета трансформатора и положенная к этому программа.
Скачать:
Скачать:
Программа для расчета номинальных значений компонентов для назначения необходимой частоты работы IR2153.
Скачать:
Печатная плата.
Скачать:
Печатная плата создана с расчетом установки в нее компьютерного трансформатора и выходных ультрабыстрых диодов типа MUR820 и BYW29-200, тем самым предоставляется возможность ее применения в источниках питания с мощностью в 250 Вт на выходе. Но имеется и уязвимое место — это площадка под конденсатор С3. Если не найдется подходящего по диаметру конденсатора, то тогда нужно будет плату незначительно раздвинуть.
Для ЛУТ печатную плату в зеркальном изображении делать не нужно.
Информационная статья по использованию драйверов IR.
Скачать:
Здесь немного измененный блок питания. Принципиальное его отличие от вышеизложенной схемы в устройстве реализованной защиты.
