Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Во время эксплуатации автомобиля нередко возникает ситуация, когда аккумуляторную батарею (АКБ) приходится снимать и заряжать стационарным зарядным устройством (ЗУ). Его, конечно же, можно купить, а возможно сделать своими руками.

В этой статье рассмотрим несколько обычных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора, которые несложно повторить даже начинающему радиотехнику.

Как сделать самодельное зарядное устройство для АКБ

А теперь рассмотрим несколько схем разной сложности, которые отвечают вышеперечисленным требованиям к ЗУ и не особо сложны для повторения.

Простой “зарядник” с гасящими конденсаторами

Это несложное устройство позволяет заряжать аккумуляторы ёмкостью до 100 А·ч произвольным током, который регулируется в интервале 1–10 А с шагом 1 А, что будет достаточно для качественного обслуживания любого автомобильного аккумулятора.

Схема простого зарядного устройства с гасящими конденсаторами

В ЗУ встроен понижающий трансформатор Тр1, сетевое напряжение на него подаётся через блок гасящих конденсаторов С1-С4. Каждый из конденсаторов имеет собственный переключатель, включающий его в цепь питания трансформатора. Ёмкости конденсаторов подстроены таким образом, что переключатели S1–S4 имеют вес 1, 2, 4, 8 А соответственно.

Комбинируя положения переключателей, можно выбрать произвольный ток зарядки в диапазоне 1-10 А, с шагом 1 А.

К примеру, если необходимо выставить ток 6 А, то нужно замкнуть переключатели S3 и S2. Ток в 5 А обеспечит включение переключателей S3 и S1.

Пониженное трансформатором напряжение подаётся на диодный мост, выпрямляется и выходит на клеммы Х3 и Х4, к которым подключается заряжаемая батарея. Ток зарядки измеряют амперметром PA1, а вольтметр PV1 выдаёт напряжение на клеммах батареи. Цепей защиты от разряда батареи через зарядное устройство в случае пропадания сетевого напряжения в этой схеме ЗУ нет, поскольку их роль исполняет диодный мост.

О деталях.

Конденсаторы С1–С4 подбирают неполярные типа МБГО, МБГП, МБЧГ, КБГ-МН, МБМ или МБГЧ с рабочим напряжением не менее 300 В для МБГЧ и КБГ-МН и не более 600 В для приборов остальных типов.

Категорически недопустимо использование электролитических конденсаторов, даже если они рассчитаны на соответствующее напряжение. “Электролит” — полярный прибор, работающий только в цепях постоянного тока. При подключении в цепь переменного тока он просто взорвётся.

Вместо диодов Д242 можно применять любые другие, выдерживающие ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 25 В. Подходят, например, диоды Д214 или германиевые Д305. При любых условиях их нужно поставить на радиаторы. Трансформатор Тр1 обычный сетевой с выходным напряжением 24–26 В, способный обеспечить хотя бы полуторный зарядный ток. Приборы PA1 и PV2 — амперметр с пределом измерения 10–15 А и вольтметр на напряжение 20 В соответственно.

Указанное зарядное устройство можно применять и для зарядки батарей с другим напряжением (например, 6-вольтовых), но здесь необходимо учитывать, что «вес» тумблеров S1–S4 будет другой, и придётся определяться по амперметру.

Прибор для зарядки и тренировки аккумулятора

Это самодельное зарядное устройство заряжает аккумулятор пульсирующим током, причём в паузах между импульсами зарядки батарея разряжается током порядка 0,5 А. Это позволяет не только качественно зарядить батарею, но и успешно бороться с сульфатацией пластин, осуществляя тренировку АКБ. Зарядный ток в импульсе может достигать 10 А, регулировка тока плавная.

Сетевое напряжение понижается трансформатором до величины 25 В и подаётся на однополупериодный выпрямитель, собранный на диодах, включенных параллельно для увеличения мощности. Регулировка тока происходит при помощи ключа, встроенного на транзисторе, включенного в минусовую цепь зарядки. Степень открытия транзистора, а значит, и зарядный ток — регулируется с помощью переменного резистора. Питание резистор получает от простейшего параметрического стабилизатора.

По окончании каждого положительного полупериода диоды запираются, и до начала следующего — батарея разряжается через балластный резистор. Ток разрядки фиксированный и, как было сказано выше, составляет 500 мА. Зарядный ток контролируется при помощи амперметра, а напряжение на батарее вольтметром.

Контролируя зарядный ток, необходимо учитывать, что его часть (около 10 %) течёт через балластный резистор.

Кроме того, прибор показывает усреднённое значение, тогда как зарядка батареи производится только в половину периода. Поэтому, к примеру, при импульсном зарядном токе в 5 А амперметр с учётом потерь  покажет 1,8 А.

Для предупреждения глубокого разряда батареи через балластный резистор при пропадании сетевого напряжения введён узел защиты, собранный на реле. Пока зарядное устройство работает, его обмотка находится под напряжением, а контакты  (включены параллельно для увеличения мощности) подключают батарею к ЗУ.  При пропадании сетевого напряжения реле отпускает, и его контакты отключают заряжаемый аккумулятор.

О деталях.

Может работать любой силовой трансформатор, выдающий 22–25 В при токе в 5 А. Диоды — любые десятиамперные, выдерживающие обратное напряжение не ниже 40 В. Они установлены на общий радиатор. Транзистор серии КТ827 с любой буквой. Его тоже нужно поставить на радиатор. Если корпус прибора металлический, то в качестве радиатора может выступать и он.

Стабилитрон — любой маломощный с напряжением стабилизации 7,5–12 В. Резисторы  — С5-16МВ и ПЭВ-15 соответственно. В качестве контактов используется реле переменного тока РПУ-0 на напряжение срабатывания 24 В. Каждая группа его контактов выдерживает ток до 6 А.

Полезно. При необходимости можно применять реле постоянного тока, но тогда его обмотку придётся подключить к схеме через выпрямительный мост.

Зарядное устройство для АКБ с ШИМ-регулировкой тока

Эта схема способна обеспечить зарядный ток до 6 А и выделяется небольшими габаритами, поскольку использует широтно-импульсный метод регулирования (ШИМ), а управляющий током зарядки транзистор работает в ключевом режиме, что существенно снижает рассеиваемую на нём мощность.

Электросхема зарядного устройства с ШИМ

Задающий генератор блока регулировки тока собран на элементах DD1.1, DD1.2 микросхемы К561ЛА7, элементы DD1.3, DD1.4 — буферные. Частота генератора — 13 кГц, скважность плавно регулируется с помощью переменного резистора R3. С генератора сигнал поступает на регулирующий элемент — мощный полевой транзистор VT1, работающий в ключевом режиме.

В зависимости от положения движка переменного резистора отношение времени открытия транзистора к его закрытому состоянию меняется, а значит, изменяется и средний ток зарядки батареи, который можно контролировать при помощи амперметра PA1.

Питание микросхема получает от простейшего параметрического стабилизатора, собранного на элементах R1, VD4. Сам стабилизатор подключен к выпрямительному мосту, обеспечивающему напряжение зарядки. Из соображений компактности, диодный мост собран на полупроводниках Шоттки с незначительным падением напряжения. Лампа EL1 — индикаторная.

О деталях.

Вторичная обмотка трансформатора Т1 должна обеспечивать ток 6–7 А при напряжении 16–20 В. Если использовать трансформатор, у вторичной обмотки которого есть отвод от середины, то выпрямитель можно собрать по схеме, приведённой ниже, сократив число выпрямительных диодов вдвое.

Двухполупериодный выпрямитель на двух диодах

В мостовом выпрямителе используется диодная сборка VD1.1 VD1.2 и два отдельных диода VD3 и VD4. Все элементы установлены на общий радиатор 160х45 мм через слюдяные прокладки. При необходимости диоды Шоттки можно заменить обычными выпрямительными, но габариты устройства при этом увеличатся, поскольку понадобится радиатор большего размера. При замене необходимо учитывать, что диоды должны выдерживать ток 10 А и обратное напряжение не менее 40 В.

Если зарядный ток не будет превышать 5 А, то транзистор VT1 устанавливать на радиатор не нужно. При большем токе понадобится радиатор — медная или алюминиевая пластина размером 50х50х1 мм.

В качестве амперметра используется индикатор записи магнитофона М476/2, включенный параллельно с шунтом. Шунт представляет собой кусок медного обмоточного провода ПЭВ-2 1,5, намотанный на оправку диаметром 8 мм. Количество витков — 16, сопротивление — около 0,1 Ом.

Зарядное устройство с фазоимпульсной регулировкой

Схема зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов с фазоимпульсной регулировкой

Это обычный тиристорный регулятор напряжения с фазоимпульсным управлением. Роль элемента управления выполняет аналог однопереходного транзистора, сделанный на двух биполярных приборах VT1 и VT2. Изменяя сопротивление переменного резистора R1, мы меняем время задержки открывания тиристора относительно начала полупериода, а значит, и ток зарядки, который контролируется по показаниям амперметра PA1.

Для измерения напряжения на клеммах батареи служит прибор PV1. Питается устройство от мостового выпрямителя VD1–VD4, подключенного к понижающему трансформатору Т1.

О деталях.

Вместо заданного на схеме тиристора КУ202В можно использовать КУ202 с буквами Г–Е, а также более мощные Т-160 и Т-250. Диоды VD1–VD4 — обычные выпрямительные с обратным напряжением не менее 40 В и выдерживающие ток 10 А. Подойдут, например

• Д242
• Д243
• Д245
• КД203
• КД210
• КД213 и т. п.

Тиристор и выпрямительные диоды необходимо установить на радиаторы с эффективной площадью рассеяния 100 см2 каждый. Если используется мощный тиристор серии «Т», то на радиатор его ставить не нужно.

В качестве Т1 можно использовать любой силовой трансформатор, обеспечивающий ток 10 А при напряжении 18–22 В. Отлично подойдёт, к примеру ТН-61, имеющий три обмотки по 6,3 В при токе 8 А. Этого вполне достаточно для зарядки батареи ёмкостью до 80 А·ч.

Транзистор КТ361А можно заменить на

• КТ361б – КТ361Е
• КТ502В
• КТ3107А
• КТ501Ж – КТ501К
• КТ502Г.

На месте VT2 может работать КТ315А-КТ315Д, КТ3102А, КТ312Б. Вместо диода КД 105Д подойдут КД105Г, КД105В, Д226 (с любым индексом). Измерительный прибор PA1 — амперметр с пределом измерения 10–15 А или микроамперметр с соответствующим шунтом. PV1 — вольтметр с пределом измерения 15–20 В.

Как заряжать аккумулятор от самодельного устройства

Зарядка аккумулятора самодельным устройством ничем не отличается от зарядки промышленным прибором.

В двух последних конструкциях контролировать напряжение на батарее не нужно — как только аккумулятор зарядится, ток зарядки станет равным нулю.

Вот в принципе и всё о самодельных зарядных устройствах. Прочитав этот материал, мы без труда сможем подобрать наиболее подходящую схему зарядного устройства и повторить её.

Простое зарядное устройство для АКБ на основе тиристора

Действительно, речь идет о тиристорном регуляторе. На прилагаемой схеме нет блока защиты, модуля управления и прочих наворотов. Простота и минимальное количество деталей сделали этот простой дизайн популярным.

Возникает вопрос: а не проще ли купить в магазине готовое тиристорное устройство?

Похоже, это то, что надо делать. Но у дешевых заводских запоминающих устройств есть проблемы. Например, ток регулируется твердотельным переключателем, который элементарно уменьшает или добавляет витки в обмотке трансформатора II.

Из-за этого сила тока увеличивается или уменьшается. Получается примерно, поэтапно. Память лучшего качества стоит довольно дорого. Поэтому есть смысл сделать простую зарядку своими руками.

Принцип работы схемы и подбор деталей

Перед вами импульсный фазорегулятор, основными элементами которого являются тиристоры. Под текстом находится схема зарядного устройства, доступного для автомобильного аккумулятора:

На тиристор влияют компоненты VT1 и VT2. Затем срабатывает диод, который защищает схему от скачков напряжения, возникающих на VS1. R5 в самодельном зарядном устройстве «рассчитывает» I = 1/10 емкости. При 60 А / ч используется заряд 6 А. Чтобы знать наверняка, рекомендуется вставить амперметр на контакты, ведущие к загружаемому продукту. Это позволит вам контролировать процесс.

Теперь о питании.

Схема самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора предполагает использование трансформатора, который выдает от 18 до 22 В.

При большем значении увеличьте сопротивление R7 до 200 Ом.

Не забудьте закрепить элементы перемычки на диодах на охлаждающих алюминиевых радиаторах (используйте специальную пасту).

Стоит отметить: использование диодов старой модели типа Д242 подразумевает их установку на радиатор с помощью изоляционных шайб.

Номинал предохранителя должен соответствовать приложенному току. Если это до 6 А, то для FU1 достаточно 6,3 А.

Помимо предохранителя, существуют электронные способы защиты от короткого замыкания и обратной полярности, приводящей к выходу из строя зарядного устройства.

 

Например, у вас есть товар, в котором уже невозможно различить «больше» и «минус». Тогда поможет специальная схема, сигнализирующая о неправильном подключении клемм. Он должен быть подключен последовательно между аккумулятором и зарядным устройством:

Схема просто работает. Если полярность соблюдена, оставшийся в аккумуляторе заряд замкнет контакты реле, процесс начнется, что будет подтверждено загоранием зеленого светодиода. Если контакты поменять местами, загорается красный индикатор. Ниже представлена ​​печатная плата устройства, защищающего от переполюсовки во время зарядки: