Зарядний пристрій(ЗУ) для акумулятора необхідно кожному автолюбителю, але коштує воно чимало, а регулярні профілактичні поїздки до автосервісу не вихід. Обслуговування батареї в СТО потребує часу та грошей. Крім того, на розрядженому акумуляторі до сервісу потрібно ще доїхати. Зібрати своїми руками працездатний зарядний пристрій автомобільного акумуляторасвоїми руками зможе кожен, хто вміє користуватися паяльником.
Небагато теорії про акумулятори
Будь-який акумулятор (АКБ) – накопичувач електричної енергії. При подачі на нього напруги енергія накопичується завдяки хімічним змінам всередині батареї. При підключенні споживача відбувається протилежний процес: зворотна хімічна зміна створює напругу на клемах пристрою через навантаження тече струм. Таким чином, щоб отримати від батареї напругу, спочатку потрібно «покласти», тобто зарядити акумулятор.
Практично будь-який автомобіль має власний генератор, який при запущеному двигуні забезпечує електропостачання бортового обладнання та заряджає акумулятор, поповнюючи енергію, витрачену на запуск двигуна. Але в деяких випадках (частий або важкий запуск двигуна, короткі поїздки тощо) енергія акумулятора не встигає відновлюватися, а батарея поступово розряджається. Вихід із положення один - зарядка зовнішнім зарядним пристроєм.
Як дізнатися про стан батареї
Щоб приймати рішення про необхідність заряджання, потрібно визначити, в якому стані знаходиться АКБ. Найпростіший варіант – «крутить/не крутить» – водночас є невдалим. Якщо батарея "не крутить", наприклад, вранці в гаражі, то ви взагалі нікуди не поїдете. Стан "не крутить" є критичним, а наслідки для акумулятора можуть бути сумними.
Оптимальний та надійний метод перевірки стану акумуляторної батареї – вимірювання напруги на ній звичайним тестером. При температурі повітря близько 20 градусів залежність ступеня зарядки від напругина клемах відключеної від навантаження (!) батареї наступна:
- 12.6 ... 12.7 В - повністю заряджена;
- 12.3 ... 12.4 В - 75%;
- 12.0 ... 12.1 - 50%;
- 11.8 ... 11.9 В - 25%;
- 11.6 ... 11.7 В - розряджена;
- нижче 11.6 В – глибокий розряд.
Слід зазначити, що напруга 10.6 вольт – критичне. Якщо воно опуститься нижче, то "автомобільна батарейка" (особливо необслуговувана) вийде з ладу.
Правильна зарядка
Існує два методи заряджання автомобільної батареї - постійною напругою та постійним струмом. У кожного свої особливості та недоліки:
Саморобні зарядки для АКБ
Зібрати своїми руками зарядний пристрій для автомобільного акумулятора реально і не дуже складно. Для цього потрібно мати початкові знання з електротехніки та вміти тримати в руках паяльник.
Простий пристрій на 6 та 12 В
Така схема найпростіша і бюджетна. За допомогою цього ЗУ ви зможете якісно зарядити будь-який свинцевий акумулятор із робочою напругою 12 або 6 В та електричною ємністю від 10 до 120 А/год.
Пристрій складається з понижуючого трансформатора Т1 та потужного випрямляча, зібраного на діодах VD2-VD5. Установка зарядного струму проводиться перемикачами S2-S5, за допомогою яких в ланцюг живлення первинної обмотки трансформатора підключаються конденсатори C1-C4, що гасять. Завдяки кратній «вазі» кожного перемикача, різні комбінації дозволяють ступінчасто регулювати струм зарядки в межах 1-15 А з кроком 1 А. Цього достатньо для вибору оптимального струму заряджання.
Наприклад, якщо необхідний струм 5 А, то потрібно включити тумблери S4 і S2. Замкнуті S5, S3 та S2 дадуть у сумі 11 А. Для контролю напруги на АКБ служить вольтметр PU1, за зарядним струмом стежать за допомогою амперметра РА1.
У конструкції можна використовувати будь-який силовий трансформатор потужністю близько 300 Вт, у тому числі саморобний. Він повинен видавати на вторинній обмотці напругу 22-24 В при струмі до 10-15 А. На місці VD2-VD5 підійдуть будь-які випрямні діоди, що витримують прямий струм не менше 10 А і зворотна напруга не нижче 40 В. Підійдуть Д214 або Д242. Їх слід встановити через ізолюючі прокладки на радіатор із площею розсіювання щонайменше 300 див. кв.
Конденсатори С2-С5 обов'язково повинні бути неполярні паперові з робочою напругою не нижче 300 В. Підійдуть, наприклад, МБЧГ, КБГ-МН, МБГО, МБГП, МБМ, МБГЧ. Подібні конденсатори, що мають форму кубиків, широко використовувалися як фазозсувні для електромоторів. побутової техніки. Як PU1 використано вольтметр постійного струмутипу М5-2 з межею виміру 30 В. PA1 - амперметр того ж типу з межею виміру 30 А.
Схема проста, якщо зібрати її зі справних деталей, то налагодження не потребує. Цей пристрій підійде і для зарядки шестивольтових батарей, але "вага" кожного з перемикачів S2-S5 буде іншим. Тому орієнтуватися в зарядних струмах доведеться за амперметром.
З плавним регулюванням струму
За цією схемою зібрати зарядник для акумулятора автомобіля своїми руками складніше, але вона можлива у повторенні і теж не містить дефіцитних деталей. З її допомогою можна заряджати 12-вольтові акумулятори ємністю до 120 А/год, струм заряду плавно регулюється.
Заряджання батареї проводиться імпульсним струмом, як регулюючий елемент використовується тиристор. Крім ручки плавного регулювання струму, ця конструкція має перемикач режиму, при включенні якого зарядний струм збільшується вдвічі.
Режим заряджання контролюється візуально по стрілочному приладі RA1. Резистор R1 саморобний, виконаний з ніхромового або мідного дроту діаметром не менше 0.8 мм. Він є обмежувачем струму. Лампа EL1 – індикаторна. На її місці підійде будь-яка компактна індикаторна лампа з напругою 24-36 В.
Знижувальний трансформатор можна застосувати готовий з вихідною напругою по вторинній обмотці 18-24 В при струмі до 15 А. Якщо відповідного приладу під рукою не виявилося, можна зробити самому з будь-якого мережевого трансформатора потужністю 250-300 Вт. Для цього з трансформатора змотують усі обмотки, крім мережевої, і намотують одну вторинну обмотку будь-яким ізольованим дротом із перетином 6 мм. кв. Кількість витків в обмотці – 42.
Тиристор VD2 може бути будь-яким із серії КУ202 з літерами В-Н. Його встановлюють на радіатор із площею розсіювання щонайменше 200 див. кв. Силовий монтаж пристрою роблять проводами мінімальної довжини та з перетином не менше 4 мм. кв. На місці VD1 буде працювати будь-який випрямний діод зі зворотною напругою не нижче 20 В і струм, що витримує, не менше 200 мА.
Налагодження пристрою зводиться до калібрування амперметра RA1. Зробити це можна, підключивши замість акумулятора кілька 12-вольтових ламп загальною потужністю до 250 Вт, контролюючи струм за свідомо справним еталонним амперметром.
З комп'ютерного блоку живлення
Щоб зібрати цей простий зарядний пристрій своїми руками, знадобиться звичайний блок живлення від старого комп'ютера АТХ та знання з радіотехніки. Зате і характеристики приладу вийдуть пристойними. З його допомогою заряджають батареї струмом до 10 А, регулюючи струм та напругу заряду. Єдина умова – БП бажаний на контролері TL494.
Для створення автомобільної зарядки своїми руками з блоку живлення комп'ютерадоведеться зібрати схему, наведену малюнку.
Покроково необхідні для доопрацювання операціїбудуть виглядати так:
- Відкусити всі дроти шин живлення, за винятком жовтих та чорних.
- З'єднати між собою жовті та окремо чорні дроти – це будуть відповідно «+» та «-» ЗУ (див. схему).
- Перерізати всі доріжки, що ведуть висновків 1, 14, 15 і 16 контролера TL494.
- Встановити на кожух БП змінні резистори номіналом 10 і 4,4 ком - це органи регулювання напруги та струму зарядки відповідно.
- Навісним монтажем зібрати схему, наведену малюнку вище.
Якщо монтаж виконаний правильно, то доопрацювання закінчено. Залишилося оснастити нове ЗУ вольтметром, амперметром та проводами з крокодилами для підключення до АКБ.
У конструкції можна використовувати будь-які змінні та регулярні резистори, крім струмового (нижній за схемою номіналом 0.1 Ом). Його розсіювана потужність - не менше 10 Вт. Зробити такий резистор можна самостійно з ніхромового або мідного дротувідповідної довжини, але можна знайти і готовий, наприклад, шунт від китайського цифрового тестера на 10 А або резистор С5-16МВ. Ще один варіант - два резистори 5WR2J, включені паралельно. Такі резистори є в імпульсних блоках живлення ПК або телевізорів.
Що необхідно знати під час заряджання АКБ
Заряджаючи автомобільний акумулятор, важливо дотримуватися ряду правил. Це допоможе вам продовжити термін служби акумулятора та зберегти своє здоров'я:
Питання про створення простого зарядного пристрою для акумулятора власноруч з'ясовано. Все досить просто, залишилося запастись необхідним інструментом і можна сміливо приступати до роботи.
При використанні кислотних акумуляторів в автомобілі чи системах безперебійного живлення, необхідна їх зарядка, бажано автоматичному режимі. Звичайно, зарядка має бути передбачена виробником пристрою. Повністю забезпечувати необхідні режими тривалої роботи і хорошого стану акумулятора встановленого у ньому. Однак, бувають ситуації, коли виникає потреба додаткового заряду та обслуговування батареї:
1. Такі ситуації виникають, в холодну пору року, коли автомобіль тривалий час стоїть в гаражі і акумулятор втрачає заряд. Буває, водій не відключив споживачів, і наступного дня авто не заводиться.
2. У системах безперебійного живлення, ситуація значно краща. Пристрій постійно стежить за зарядом акумулятора, правильно заряджає його і не дозволяє розряджатися більше, ніж потрібно. Поки що в нього не влазить допитливий розум для поліпшення характеристик.
У мене справа пішла за другим сценарієм.
Якось, узимку, ситуація з енергопостачанням різко погіршилася. Незабаром стало ясно, що це надовго, і я дістав безперебійника. У ньому стояв акумулятор на 7 А/год, чого важко вистачало на десятиватний світлодіод освітлення. Світло вимикали на 2-4 години, іноді не було електрики та 6 годин. Декілька разів включали електрику вдень на дві години, але він не встигав заряджатися. Та й хотілося телевізор подивитися, адже вихід 220 Ст простоював без діла.
Пізніше я купив БУ акумулятор на 75 А/год, і перейнявся його зарядкою. Потрібно було заряджати його швидко та без нагляду людьми. Причому зарядне має бути дешевим та добрим.
Трансформатор відмінив відразу, оскільки мережна напруга змінювалася в широких межах, часом опускаючись до 140 В. У мене був наявний недорогий імпульсний китайський блок живлення 12 В., 60 Вт, під назвою "S 60-12". Втім, придбати такий не складе труднощів в інтернет магазині або в місцевому магазині світлотехніки.
Блок має відмінні основні характеристики:
| Вхідна напруга | 85 - 264 Ст (AC) |
| Вихідна напруга | 10,8 - 13,2 Ст (DC) |
| Вихідний струм | 0 - 5 A |
Після підключення до акумулятора почали виникати неприємності:
1. напруги 13.2 недостатньо для заряду
2. дуже великий струм, коли на батареї низька напруга
3. розряд батареї в блок живлення
Розглянемо вихідні ланцюги нашого блоку, і визначимо, що можна зробити для вирішення проблем:
1. Збільшити вихідну напругу можна зашунтувавши резистор з керуючого виводу TL431 на загальний дріт (R15, SVR1)
2. Струм можна зменшити, встановивши потужний струмообмежувальний резистор на виході, або зменшивши вихідну напругу
3. Розряд батареї виключимо послідовним діодом
У мене був слабкий акумулятор на 7 а/год, для нього розряд у блок живлення (~50 мА) був суттєвим, і я встановив послідовно з виходом ДБЖ зв'язку діодів. Пізніше від діодів відмовився, коли перейшов на велику батарею.
Для початку потрібно збільшити вихідну напругу установкою паралельно R15 (див. перший малюнок) резистора номіналом 12 кОм. Після цього максимальна напруга на виході ДБЖ стане 16 В без урахування падіння на діодах. Струм обмежувальний резистор виготовив з товстого ніхромового дроту. За відсутності такої можна купити готовий резистор. Напруга слід виставити на вихідних клемах після діода, навантажених на лампу освітлення, для врахування падіння на діодному складанні. У таблиці вказано номінальний опір (R) та максимальна розсіювана потужність (Pmax) резистора, для напруги заряду 13,8 В. (Umax), мінімальної напруги на акумуляторі 11 В. (Umin) та максимального струму заряду 20% від ємності (с) . Це безпечний режимтому що струм буде лінійно падати, у міру заряду. Можна самостійно розрахувати опір резистора:
R=(Umax-Umin)/0.2*c,
та максимальну потужність на ньому:
Pmax = (Umax-Umin) 2 / R
Загалом система вийшла надійна, що не потребує обслуговування, але й із вадами. Звичайно, резистор, який безбожно гріється на великих струмах. Довга заряджання та неможливість повної зарядки.
Після придбання акумулятора на 75 А/год та роботи його в режимі постійного перегляду телевізора (плюс підсилювач звуку 2*5Вт, тюнер Т2, модем з роутером, зарядка телефону/планшета, освітлення), резистивна схема перестала встигати відновлювати витрачений заряд.
Імпульсний блок живлення (ДБЖ) стабілізує вихідну напругу за допомогою керованого стабілітрона SHR1 TL431, частина схеми вихідних ланцюгів показана на першому малюнку. Відкриття цього стабілітрона відбувається при перевищенні напруги на виводі, що управляє, більше 2,5В. Можна сказати, що в нормальному режимі, напруга в цій точці завжди дорівнює 2,5 В. Наша схема впливатиме на цей висновок для зміни вихідної напруги. Слід врахувати, що діапазон вихідних напруг цього ДБЖ обмежений. Не бажано підвищувати вихідну напругу більше 16 Ст, а при зниженні менше 10 Ст він відключається і робить спроби запуску. Це означає що акумулятор, розряджений менше 10 В., цей зарядний пристрій не зможе зарядити.Так само, як і не можна це ЗУ використовувати як лабораторне БП, через неможливість регулювання напруги на виході в широких межах і стабілізації струму при короткому замиканні.
На швидку рукубула зібрана схема стабілізації струму та виключено діод. Конструкція та схема представлені нижче:
У представленої схеми зазначено кілька недоліків.
1. Неможливість оперативного регулювання струму
2. Погана точність стабілізації струму, що залежить від його рівня та напруги на виході
3. Відсутність індикації закінчення процесу, швидкого зарядуавтомобільних батарей
Схема відпрацювала чотири місяці без несправностей. Єдине обслуговування - це проводи, що постійно згнивають, на клемах акумулятора (не надійно підключав)
Тепер, коли потреба в акумуляторі відпала і з'явився вільний час, я вирішив удосконалити пристрій. Було введено регулювання струму зовнішнім змінним резистором. Доданий підсилювач помилки підвищення точності. Введено світлодіодну індикацію режиму роботи.
УВАГА - допайка резистора, що збільшує вихідну напругу ДБЖ, в цьому варіанті схеми керування не потрібно. Його функцію виконує R10
Через війну принципова схема ускладнилася незначно. Другий ОУ IC1B працює в режимі інтегратора/підсилювача помилки, порівнюючи напругу на виході IC1A, пропорційне вихідному струму з опорною напругою в точці RES.2, встановленим регулятором. На його виході (вив. 7 IC1B), напруга може перебувати у двох станах. Близько нуля, коли струм не може досягти встановленого резистором значення. І, близько 3,5 Ст, коли проведено захоплення та стабілізація вихідного струму, тобто йде заряд. Світлодіод "Заряд" підключений до точки LED відображає стан пристрою. Паралельний стабілізатор на стабілізаторі VR1 TL431 забезпечує опорну напругу для резистора регулятора струму. На його катоді напруга повинна становити 2,5 В. Два резистори R7, R8 замість одного, встановлені для зниження потужності, що розсіюється на них.
Величина опір шунта (Rsh) спільно з коефіцієнтом посилення IC1A (k) і напругою в точці RES.1 (Vref) визначають максимальне значення струму зарядки (Imax) регулятора:
Imax = Vref / (k * Rsh).
Де коефіцієнт посилення диференціального підсилювача:
k=R5/R1, R1=R2, R5=R3.
У нашому випадку:
Rsh=0.1 Ом/3=0,0333 Ом,
k=1500 Ом/100 Ом=15,
Imax = 2,5 В / (15 * 0,0333 Ом) = 5 А.
Після перевірки правильності монтажу плати управління потрібно правильно підключити її до ДБЖ. Я постарався зобразити наочно, щоб не виникло проблем у підключенні. Провід управління слід підключати до розібраного блоку, попередньо відключивши його від мережі 220 В!!Перед увімкненням необхідно встановити кожух БП на штатне місце та налаштувати резистор R10 у максимальний великий опір. Вмикаємо. налаштовуємо вихідну напругу ДБЖ, для роботи у складі пристрою безперебійного живлення, при розімкнених контактах кнопки "Режим" , резистором SVR1 (див. перший малюнок) на рівні 13-13,8 В. При натисканні кнопки "Режим" слід встановити вихідну напругу 14 ,4 В. резистором R10 для одноразової зарядки акумулятора. Перевіряємо напругу на крайніх висновках резистора регулювання, вона повинна становити 2.5 В. Підключивши справний акумулятор, перевіримо регулювання вихідного струму. Максимальний струм не повинен перевищувати 5 А для даного ДБЖ. Якщо струм не достатній, потрібно змінити посилення підсилювача на IC1A. Проте після цього підсилювача можна поставити підстроювальний резистор на загальний провід і двигун цього резистора підключити до 5 вив. IC1. для підстроювання максимуму. Мінімум буде близько нуля ампер і підстроювання не потребує. Для перевірки вихідного струму можна використовувати потужний резистор або спіраль від електроплитки, але стабілізація струму відбуватиметься лише в невеликому діапазоні напруг приблизно від 10 В. до 13 або 14.4 В., залежно від налаштувань перемикача.
Зарядний пристрій має особливості:
- При зарядці до 14.4 В необхідно спостерігати за станом світлодіода "Заряд". Після закінчення заряду він згасне, і слід відключити ЗП від батареї.
- У разі несправності акумулятора та напрузі на ньому менше 10 В, світлодіод блиматиме, а заряду не буде.
- При короткому замиканні вихідних клем світлодіодної індикації не буде, але в ДБЖ спрацює внутрішній захист.
- Від переполюсовування клем акумулятора дане ЗУ захисту не має і бажано на виході встановити запобіжник 5 А.
Конструкція блоку управління виконана на макетній друкованій платівивідними компонентами. У схемі використано поширені елементи. Замість стабілітрона VR1 можна використовувати звичайний стабілітрон на напругу 3,3-5,1 В. (Vref), змінивши коефіцієнт. посилення дифф. підсилювача за наведеною вище формулою. Світлодіод ультраяркий червоний у прозорому корпусі, такі при малому струмі добре світять. Змінний резистор будь-якого зручного типу з номіналом 1-10 кОм.
Як струмовий шунт я використовував резистори 0,1 Ом 1 Вт, вони досить поширені і не дефіцитні. Підключення до шунта проводилося, як показано на малюнку та фотографії. Можна використовувати готовий шунт або резистори низького опору 0,03-0,01 Ом потужністю 3 і більше ват, наприклад MPR-5W, BPR56. В крайньому випадку можна використовувати моток мідного дроту низького перерізу, але параметри змінюватимуться з прогріванням.
Список радіоелементів
| Позначення | Тип | Номінал | Кількість | Примітка | Магазин | Мій блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1 | Операційний підсилювач | LM358 | 1 | У блокнот | ||
| D1 | Випрямний діод | 1N4148 | 1 | КД521, КД522 | У блокнот | |
| VR1 | ІС джерела опорної напруги | TL431 | 1 | У блокнот | ||
| R10 | Підстроювальний резистор | 50 ком | 1 | багатооборотний | У блокнот | |
| R1, R2 | Резистор | 100 Ом | 2 | МЛТ-0,125 | У блокнот | |
| R3, R5 | Резистор | 1,5 ком | 2 | МЛТ-0,125 | У блокнот | |
| R4 | Резистор | 22 ком | 1 | МЛТ-0,125 | У блокнот | |
| R6 | Резистор | 4к3 | 1 | МЛТ-0,125 | У блокнот | |
| R7-R9 | резистор |
Іноді трапляється так, що акумулятор в машині сідати і завести її вже не виходить, так як стартеру не вистачає напруги і струму, щоб провернути вал двигуна. В цьому випадку можна "прикурити" від іншого власника авто, щоб двигун запрацював і акумулятор став заряджатися від генератора, проте для цього потрібні спеціальні дроти та людина, яка бажає вам допомогти. Можна також зарядити акумулятор самостійно за допомогою спеціалізованого зарядного пристрою, однак вони досить дорогі, і користуватися ними доводиться не дуже часто. Тому в цій статті ми докладно розглянемо пристрій саморобки, а також інструкцію про те, як зробити зарядний пристрій автомобільного акумулятора своїми руками.
Влаштування саморобки
Нормальна напруга на акумуляторі, відключеному від автомобіля, знаходиться в межах між 12,5 і 15 ст. Тому зарядний пристрій повинен видавати таку саму напругу. Струм заряду повинен дорівнювати приблизно 0,1 від ємності, він може бути і менше, але це збільшить час зарядки. Для стандартної батареї ємністю 70-80 а/год струм повинен дорівнювати 5-10 амперам залежно від конкретного акумулятора. Наш саморобний зарядний пристрій для АКБ має відповідати цим параметрам. Для збирання зарядного пристрою для автомобільного акумулятора нам потрібні такі елементи:
Трансформатори.Нам підійде будь-який зі старого електроприладу або куплений на ринку з габаритною потужністю близько 150 Ватт, можна більше, але не менше, інакше він сильно нагріватиметься і може вийти з ладу. Відмінно, якщо напруга його вихідних обмоток становить 12,5-15, а струм порядку 5-10 ампер. Подивитися ці параметри можна у документації до вашої деталі. Якщо потрібної вторинної обмотки немає, то необхідно буде перемотати трансформатор під іншу вихідну напругу. Для цього:
Таким чином, ми знайшли або зібрали ідеальний трансформатор, щоб зробити зарядний пристрій для акумулятора своїми руками.
Нам також знадобляться:
Підготувавши всі матеріали можна переходити до самого процесу збирання автомобільного ЗУ.
Технологія збирання
Щоб зробити зарядний пристрій для автомобільного акумулятора своїми руками, необхідно слідувати покроковій інструкції:
- Створюємо схему саморобної зарядки для АКБ. У нашому випадку вона виглядатиме так:
- Використовуємо трансформатор ТС-180-2. Він має кілька первинних та вторинних обмоток. Для роботи з ним потрібно з'єднати послідовно дві первинні та дві вторинні обмотки, щоб отримати потрібну напругу та струм на виході.
- За допомогою мідного дроту з'єднуємо між собою висновки 9 та 9'.
- На склотекстолітовій пластині збираємо діодний міст із діодів та радіаторів (як показано на фото).
- Висновки 10 і 10 підключаємо до діодного мосту.
- Між висновками 1 і 1 встановлюємо перемичку.
- До висновків 2 і 2 з допомогою паяльника кріпимо мережевий шнур з вилкою.
- У первинний ланцюг підключаємо запобіжник на 0,5 А, 10-амперний відповідно до вторинного.
- У розрив між діодним мостом та акумулятором підключаємо амперметр та відрізок ніхромового дроту. Один кінець якої закріплюємо, а другий повинен забезпечувати рухомий контакт, таким чином змінюватиметься опір і обмежуватиметься струм, що подається на акумулятор.
- Ізолюємо всі з'єднання термоусадкою або ізолентою та поміщаємо пристрій у корпус. Це необхідно, щоб уникнути ураження електричним струмом.
- Встановлюємо рухомий контакт на кінець дроту, щоб його довжина і, відповідно, опір були максимальні. І підключаємо акумулятор. Зменшуючи та збільшуючи довжину дроту, необхідно виставити потрібне значення струму для акумулятора (0,1 від його ємності).
- У процесі заряджання сила струму, що подається на акумулятор, сама зменшуватиметься і коли вона досягне 1 ампера можна сказати, що акумулятор зарядився. Бажано також контролювати безпосередньо напругу на батареї, проте для цього його необхідно відключити від з/в, так як при зарядці воно буде трохи вище за реальні значення.
Перший запуск зібраної схеми будь-якого джерела живлення або ЗУ завжди виробляють через лампу розжарювання, якщо вона спалахнула в повний розжар - або десь помилка, або первинна обмотка замкнута! Лампу розжарювання встановлюють у розрив фазного або нульового дроту, що живлять первинну обмотку.
Дана схема саморобного зарядного пристрою для АКБ має один великий недолік - вона не вміє самостійно відключати акумулятор від заряджання після досягнення потрібної напруги. Тому вам доведеться постійно стежити за показаннями вольтметра та амперметра. Є конструкція, позбавлена цього недоліку, проте для її складання потрібні додаткові деталі та більше зусиль.
Наочний приклад готового виробу
Правила експлуатації
Нестача саморобного зарядного пристрою для акумулятора 12В полягає в тому, що після повної зарядки АКБ автоматичне відключенняприладу немає. Саме тому Вам доведеться періодично дивитися на табло, щоб вчасно вимкнути його. Ще один важливий нюанс – перевіряти ЗУ на іскру категорично забороняється.
Матеріал цієї статті призначений не тільки для власників уже раритетних телевізорів, які бажають відновити їхню працездатність, але і для тих, хто хоче розібратися зі схемотехнікою, пристроєм та принципом роботи імпульсних блоків живлення. Якщо засвоїти матеріал цієї статті, то легко можна буде розібратися з будь-якою схемою і принципом роботи імпульсних блоків живлення для побутової техніки, будь то телевізор, ноутбук або офісна техніка. І так приступимо...
У телевізорах радянського виробництва третього покоління ЗУСЦТ застосовувалися імпульсні блоки живлення - МП (модуль живлення).
Імпульсні блоки живлення залежно від моделі телевізора, де вони використовувалися, поділялися на три модифікації – МП-1, МП-2 та МП-3-3. Модулі живлення зібрані за однаковою електричної схемиі розрізняються лише типом імпульсного трансформатора та номіналом напруги конденсатора С27 на виході фільтра випрямляча (див. принципову схему).
Функціональна схема та принцип роботи імпульсного блоку живлення телевізора ЗУСЦТ
Рис. 1. Функціональна схемаімпульсного блоку живлення телевізора ЗУСЦТ:
1 - мережевий випрямляч; 2 - формувач імпульсів запуску; 3 - транзистор імпульсного генератора; 4 - каскад управління; 5 - пристрій стабілізації; 6 - пристрій захисту; 7 - імпульсний трансформатор блоку живлення телевізорів 3уст; 8 – випрямляч; 9 - навантаження
Нехай у початковий момент часу у пристрої 2 буде сформований імпульс, який відкриє транзистор імпульсного генератора 3. При цьому через обмотку імпульсного трансформатора з висновками 19, 1 почне протікати лінійно наростаючий пилкоподібний струм. Одночасно в магнітному полі сердечника трансформатора накопичуватиметься енергія, значення якої визначається часом відкритого стану транзистора імпульсного генератора. Вторинна обмотка (висновки 6, 12) імпульсного трансформатора намотана і підключена таким чином, що в період накопичення магнітної енергії до анода діода VD прикладено негативний потенціал і він закритий. Через деякий час каскад 4 управління закриває транзистор імпульсного генератора. Оскільки струм в обмотці трансформатора 7 через накопичену магнітну енергію не може миттєво змінитися, виникає ЕРС самоіндукції зворотного знака. Діод VD відкривається, і струм вторинної обмотки (висновки 6, 12) різко зростає. Таким чином, якщо в початковий період часу магнітне поле було пов'язане зі струмом, який протікав через обмотку 1, 19, то тепер воно створюється струмом обмотки 6, 12. Коли вся енергія, накопичена за час замкнутого стану ключа 3, перейде в навантаження, то у вторинній обмотці досягне нульового значення.
З наведеного прикладу можна дійти невтішного висновку, що, регулюючи тривалість відкритого стану транзистора в імпульсному генераторі, можна керувати кількістю енергії, що надходить у навантаження. Таке регулювання здійснюється за допомогою каскаду управління 4 сигналу зворотного зв'язку - напрузі на висновках обмотки 7, 13 імпульсного трансформатора. Сигнал зворотного зв'язку на висновках цієї обмотки пропорційний напрузі на навантаженні 9.
Якщо напруга на навантаженні з будь-яких причин зменшиться, то зменшиться і напруга, яка надходить у пристрій стабілізації 5. У свою чергу пристрій стабілізації через каскад управління почне закривати транзистор імпульсного генератора пізніше. Це збільшить час, протягом якого через обмотку 1, 19 тектиме струм, і відповідно зросте кількість енергії, що передається в навантаження.
Момент чергового відкриття транзистора 3 визначається пристроєм стабілізації, де аналізується сигнал, що надходить з обмотки 13, 7, що дозволяє автоматично підтримувати середнє значення вихідної постійної напруги.
Застосування імпульсного трансформатора дає можливість отримати різні по амплітуді напруги в обмотках і усуває гальванічну зв'язок між ланцюгами вторинних випрямлених напруг і живильною електричною мережею. Каскад управління 4 визначає розмах імпульсів, створюваних генератором, і за необхідності відключає його. Відключення генератора здійснюється при зменшенні напруги мережі нижче 150 В та зниженні споживаної потужності до 20 Вт, коли каскад стабілізації перестає функціонувати. При непрацюючому каскаді стабілізації, імпульсний генератор виявляється некерованим, що може призвести до виникнення в ньому великих імпульсів струму і виходу з ладу транзистора імпульсного генератора.
Принципова схема імпульсного блоку живлення телевізора ЗУСЦТ
Розглянемо принципову схему модуля живлення МП-3-3 та принцип її роботи.
Рис. 2 Принципова схемаімпульсного блоку живлення телевізора ЗУСЦТ, модуль МП-3-3
До її складу входить низьковольтний випрямляч (діоди VD4 - VD7), формувач імпульсів запуску (VT3), імпульсний генератор (VT4), пристрій стабілізації (VT1), пристрій захисту (VT2), імпульсний трансформатор Т1 блоку живлення 3усцт та випрямлячі на діодах VD VD15 зі стабілізатором напруги (VT5 – VT7).
Імпульсний генератор зібраний за схемою блокінг-генератора із колекторно-базовими зв'язками на транзисторі VT4. При включенні телевізора постійна напруга з виходу низьковольтного фільтра випрямляча (конденсаторів С16, С19 і С20) через обмотку 19, 1 трансформатора Т1 надходить на колектор транзистора VT4. Одночасно мережна напруга з діода VD7 через конденсатори С11, С10 та резистор R11 заряджає конденсатор С7, а також надходить на базу транзистора VT2, де воно використовується у пристрої захисту модуля живлення від зниженої напруги мережі. Коли напруга на конденсаторі С7, прикладена між емітером і базою 1 одноперехідного транзистора VT3, досягне значення 3, транзистор VT3 відкриється. Відбувається розрядка конденсатора С7 ланцюга: перехід емітер-база 1 транзистора VT3, емітерний перехід транзистора VT4, паралельно з'єднані, резистори R14 і R16, конденсатор С7.
Струм розрядки конденсатора С7 відкриває транзистор VT4 на час 10 - 15 мкс, достатнє, щоб струм його колекторного ланцюга зріс до 3...4 А. Протікання колекторного струму транзистора VT4 через обмотку намагнічування 19, 1 супроводжується накопиченням енергії в магнітному. Після закінчення розрядки конденсатора С7 транзистор VT4 закривається. Припинення колекторного струму викликає в котушках трансформатора Т1 поява ЕРС самоіндукції, яка створює на висновках 6, 8, 10, 5 та 7 трансформатора Т1 позитивну напругу. При цьому через діоди одно-напівперіодних випрямлячів у вторинних ланцюгах (VD12 - VD15) протікає струм.
При позитивному напрузі на висновках 5, 7 трансформатора Т1 відбувається зарядка конденсаторів С14 і С6 відповідно в ланцюгах анода та керуючого електрода тиристора VS1 і С2 в емітерно-базового ланцюга транзистора VT1.
Конденсатор С6 заряджається з ланцюга: виведення 5 трансформатора Т1, діод VD11, резистор R19, конденсатор С6, діод VD9, виведення 3 трансформатора. Конденсатор С14 заряджається з ланцюга: виведення 5 трансформатора Т1, діод VD8, конденсатор С14, виведення 3 трансформатора. Конденсатор С2 заряджається по ланцюзі: 7 трансформатор Т1, резистор R13, діод VD2, конденсатор С2, висновок 13 трансформатора.
Аналогічно здійснюються наступні включення та вимкнення транзистора VT4 блокінг-генератора. Причому кількох таких вимушених коливань виявляється достатнім, щоби зарядити конденсатори у вторинних ланцюгах. Із закінченням зарядки цих конденсаторів між обмотками блокінг-генератора, приєднаними до колектора (висновки 1, 19) та до бази (висновки 3, 5) транзистора VT4, починає діяти позитивна Зворотній зв'язок. При цьому блокінг-генератор переходить у режим автоколивань, при якому транзистор VT4 автоматично відкриватиметься і закриватиметься з певною частотою.
У період відкритого стану транзистора VT4 його колекторний струм протікає від плюса електролітичного конденсатора С16 через обмотку трансформатора Т1 з висновками 19, 1, колекторний та емітерний переходи транзистора VT4, паралельно включені резистори R14, R16 до мінусу. Через наявність у ланцюзі індуктивності наростання колекторного струму відбувається за пилкоподібним законом.
Для виключення можливості виходу з ладу транзистора VT4 від навантаження опір резисторів R14 і R16 підібрано таким чином, що коли струм колектора досягає значення 3,5 А, на них створюється падіння напруги, достатнє для відкривання тиристора VS1. При відкритті тиристора конденсатор С14 розряджається через емітерний перехід транзистора VT4, паралельно з'єднані резистори R14 і R16, відкритий тиристор VS1. Струм розрядки конденсатора С14 віднімається від струму бази транзистора VT4, що призводить до передчасного закривання.
Подальші процеси в роботі блокінг-генератора визначаються станом тиристора VS1, більш раннє або пізніше відкриття якого дозволяє регулювати час наростання пилкоподібного струму і тим самим кількість енергії, що запасається в сердечнику трансформатора.
Модуль живлення може працювати в режимі стабілізації та короткого замикання.
Режим стабілізації визначається роботою УПТ (підсилювача постійного струму), зібраного на транзисторі VT1 і тиристорі VS1.
При напрузі мережі 220 Вольт, коли вихідні напруги вторинних джерел живлення досягнуть номінальних значень, напруга на обмотці трансформатора Т1 (висновки 7, 13) зростає до значення, при якому постійна напруга на базі транзистора VT1, куди вона надходить через дільник Rl - R3 більш негативним, ніж емітері, куди воно передається повністю. Транзистор VT1 відкривається з ланцюга: виведення 7 трансформатора, R13, VD2, VD1, емітерний і колекторний переходи транзистора VT1, R6, керуючий електрод тиристора VS1, R14, R16, висновок 13 трансформатора. Цей струм, підсумовуючи початковий струм керуючого електрода тиристора VS1, відкриває його в той момент, коли вихідна напруга модуля досягає номінальних значень, припиняючи наростання колекторного струму.
Змінюючи напругу на базі транзистора VT1 підстроювальним резистором R2, можна регулювати напругу на резисторі R10 і, отже, змінювати момент відкриття тиристора VS1 і тривалість відкритого стану транзистора VT4, тим самим встановлювати вихідні напруги блоку живлення.
При зменшенні навантаження (або збільшення напруги мережі) зростає напруга на висновках 7, 13 трансформатора Т1. При цьому збільшується негативна напруга на базі до емітера транзистора VT1, викликаючи зростання колекторного струму і падіння напруги на резисторі R10. Це призводить до більш раннього відкривання тиристора VS1 та закриття транзистора VT4. Тим самим зменшується потужність, що віддається у навантаження.
При зниженні напруги мережі менше стає напруга на обмотці трансформатора Т1 і потенціал бази транзистора VT1 по відношенню до емітера. Тепер через зменшення напруги, створюваного колекторним струмом транзистора VT1 на резисторі R10, тиристор VS1 відкривається в пізніший час і кількість енергії, що передається у вторинні ланцюги, зростає. Важливу роль захисту транзистора VT4 грає каскад на транзисторі VT2. При зменшенні напруги мережі нижче 150 напруга на обмотці трансформатора Т1 з висновками 7, 13 виявляється недостатнім для відкривання транзистора VT1. При цьому пристрій стабілізації та захисту не працює, транзистор VT4 стає некерованим і створюється можливість виходу з ладу через перевищення гранично допустимих значень напруги, температури, струму транзистора. Щоб запобігти виходу з ладу транзистора VT4 необхідно блокувати роботу блокінг-генератора. Призначений для цієї мети транзистор VT2 включений таким чином, що на його базу подається постійна напруга з дільника R18, R4, а на емітер пульсуючий напруга частотою 50 Гц, амплітуда якого стабілізується стабілітроном VD3. При зменшенні напруги мережі зменшується напруга з урахуванням транзистора VT2. Оскільки напруга на емітері стабілізовано, зменшення напруги з урахуванням призводить до відкривання транзистора. Через відкритий транзистор VT2 імпульси трапецеїдальної форми з діода VD7 надходять на керуючий електрод тиристора, відкриваючи його на час, що визначається тривалістю трапецеїдального імпульсу. Це призводить до припинення блокінг-генератора.
Режим короткого замикання виникає за наявності короткого замикання в навантаженні вторинних джерел живлення. Запуск блоку живлення в цьому випадку проводиться імпульсами від пристрою запуску зібраного на транзисторі VT3, а виключення - за допомогою тиристора VS1 по максимальному струму колектора транзистора VT4. Після закінчення запускаючого імпульсу пристрій не збуджується, оскільки вся енергія витрачається в короткозамкнутому ланцюзі.
Після зняття короткого замикання модуль входить у режим стабілізації.
Випрямлячі імпульсних напруг, приєднані до вторинної обмотки трансформатора Т1, зібрані за однонапівперіодною схемою.
Випрямляч на діоді VD12 створює напругу 130 для живлення схеми малої розгортки. Згладжування пульсацій цієї напруги проводиться електролітичним конденсатором С27. Резистор R22 усуває можливість значного підвищення напруги на виході випрямляча у разі відключення навантаження.
На діоді VD13 зібраний випрямляч напруги 28, призначений для живлення кадрової розгорткителевізор. Фільтрування напруги забезпечується конденсатором С28 та дроселем L2.
Випрямляч напруги 15 для живлення підсилювача звукової частоти зібраний на діоді VD15 і конденсаторі СЗО.
Напруга 12, використовуване в модулі кольоровості (МЦ), модулі радіоканалу (МРК) і модулі кадрової розгортки (МК), створюється випрямлячем на діоді VD14 і конденсаторі С29. На виході цього випрямляча включений стабілізатор компенсації напруги зібраного на транзисторах. До його складу входить регулюючий транзистор VT5, підсилювач струму VT6 та керуючий транзистор VT7. Напруга з виходу стабілізатора через дільник R26, R27 надходить на основу транзистора VT7. Змінний резистор R27 призначений для встановлення вихідної напруги. В емітерному ланцюгу транзистора VT7 напруга на виході стабілізатора порівнюється з опорною напругою на стабілітроні VD16. Напруга з колектора VT7 через підсилювач на транзисторі VT6 надходить на базу транзистора VT5, послідовно включеного в ланцюг випрямленого струму. Це призводить до зміни його внутрішнього опору, який залежно від того, збільшилася або зменшилася вихідна напруга, або зростає, або знижується. Конденсатор С31 захищає стабілізатор від збудження. Через резистор R23 надходить напруга на базу транзистора VT7, необхідне його відкривання при включенні та відновлення після короткого замикання. Дросель L3 та конденсатор С32 - додатковий фільтр на виході стабілізатора.
Конденсатори С22 - С26 шунтують випрямні діоди для зменшення перешкод, випромінюваних імпульсними випрямлячами в електричну мережу.
Мережевий фільтр блоку живлення ЗУСЦТ
Плата фільтра живлення ПФП приєднана до електричної мережі через з'єднувач Х17 (А12), вимикач S1 в блоці управління телевізором та запобіжники мереж FU1 і FU2.
Як мережеві запобіжники використовуються плавкі запобіжники типу ВПТ-19, характеристики яких дозволяють забезпечити значно більше надійний захисттелевізійних приймачів у разі виникнення несправностей, ніж запобіжники типу ПМ.
Призначення загороджувального фільтра -.
На платі фільтра живлення знаходяться елементи загороджувального фільтра (С1, С2, СЗ, дросель L1) (див. принципову схему).
Резистор R3 призначений для обмеження струму випрямляючих діодів під час увімкнення телевізора. Позистор R1 та резистор R2 – елементи пристрою розмагнічування маски кінескопа.