Типы зарядных устройств
Зарядные устройства, исходя из их технического строения, можно разделить на импульсные и на трансформаторные. Трансформаторные в последнее время все больше вытесняются, ведь у них меньше КПД, намного больше масса и габариты. Трансформатор в таком устройстве составляет львиную долю его массы. Импульсные же устройства намного компактнее, да и дешевле, поэтому они все больше пользуются популярностью у автовладельцев в наши дни. Хотя, на практике, трансформаторные устройства являются более надежными и отказоустойчивыми, уже при самом их производстве, конструкции устройства уделяют больше внимания.
Преимущества импульсных устройств
Но импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора все же имеет неоспоримые преимущества и помимо веса и цены. На них зачастую ставится много защитных механизмов, которые значительно упрощают жизнь автолюбителю. На таких устройствах, как правило, есть индикация короткого замыкания, оно показывает Вам, что Вы неправильно подсоединили клеммы, и так далее. В общем и целом, импульсное зарядное устройство для аккумулятора автомобильного максимально автоматизировано, им намного труднее испортить аккумулятор при зарядке. Обратная же сторона такого решения – в случае поломки неопытный владелец наверняка не сможет сам починить устройство. Но в таком случае импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора цена которого значительно ниже трансформаторного, зачастую, просто меняется на новое.
Принципы зарядки АКБ
Аккумуляторную батарею можно заряжать тремя различными принципами, на них и построены те или иные зарядные устройства:
— Зарядка постоянным напряжением
— Зарядка постоянным током
— Зарядка комбинированным методом
Зарядка постоянным напряжением
Зарядка постоянным напряжением является самым правильным методом, с чисто теоретической точки зрения. В процессе заряда батареи численно подаваемая сила тока в амперах должна соответствовать оставшейся до полного заряда емкости батареи в Ач, в определенной пропорции. То есть, при 100% заряде батареи оставшаяся емкость равно нулю, а значит и ток должен упасть практически до нуля. Метод зарядки постоянным напряжением наиболее длительный, и имеет свои недостатки.
Зарядка постоянным током
— Зарядка постоянным током намного быстрее, но и губительнее для аккумулятора.
— Ток должен быть численно равным 10% от значения емкости батареи в Ач.
В обоих случаях зарядное устройство обязательно должно контролировать один из параметров, иначе скачки в стационарной сети будут проходить и на аккумулятор, а это сказывается на нем самым пагубным образом. К тому же, нельзя превышать напряжение 2,5В в каждой отельной банке – пластины просто начинают сыпаться.
Импульсное зарядное устройство для аккумулятора автомобильного, как правило, обладает очень полезным режимом десульфатации. В таком случае сила зарядного тока в 10 раз выше тока разряда. Нередко, когда аккумулятор долго стоял без дела, на дно оседает осадок, а на пластинах появляются соли. Это значит, что заряд аккумулятора сильно упал. Недоумевающий автовладелец помнит, что он заряжал аккумулятор на 100%, а теперь он севший – и решает купить новую батарею. Выход в этой ситуации очень прост – нужно лишь зарядить аккумуляторную батарею в режиме десульфатации – все станет на свои места. Десульфатация аккумуляторных батарей с помощью зарядно-разрядных циклов позволяет существенно увеличить срок их службы.
Зарядка комбинированным методом
Немаловажно, что импульсные зарядные устройства умеют сами отключатся после полной зарядки батареи. Когда в банках максимальный уровень заряда достигает необходимого уровня, устройство отключается. Это избавляет автовладельца от лишних забот, за устройством не нужно постоянно следить. Импульсные зарядные устройства изначально задуманы на автоматическое переключение режимов. В них, как правило, используется комбинированный метод зарядки – самый правильный и щадящий.
При комбинированном методе вероятность закипания батареи минимальная, выделения газа сводится к минимуму. В то время, как при постоянном токе заряда батарея под конец процесса может банально выкипеть – а Вы можете пропустить этот момент. В импульсных же устройствах сначала идет постоянный ток, а под конец процесса включается переменный – он спадает к нулю, но стабилизируется напряжение. Таким образом, импульсное зарядное устройство максимально бережет аккумуляторную батарею, продлевает срок ее службы.
Импульсные зарядные устройства представляют из себя довольно непростые конструкции, построены они на подаче пульсирующего тока. Но в то же время эта сложная аппаратура очень проста для пользователя, в ней все автоматизировано. Современные техпроцессы позволили максимально удешевить производство. При этом импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора цена которого намного ниже трансформаторных аналогов, не является чем-то хлипким – оно достаточно надежно, его жизненный цикл может доходить до десятков лет. Низкая цена, простота использования, бережное отношение к заряжаемой батарее, небольшие вес и габариты – все это делает импульсное зарядное устройство отличным кандидатом на покупку.
Краткую информацию, а также о своём выборе я рассказал в БЖ автомобиля.
Доступно здесь: Выбор пускозарядного устройства.
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.
