Хотим представить довольно удачный цифровой выпрямитель для зарядки автомобильных аккумуляторов, сделанный некоторое время назад сразу в двух экземплярах. Предыдущий простой выпрямитель, который сделан был на тиристорах, не обеспечивал достаточной точности регулирования – при изменении температуры порог отсечки был очень плавающим. Тот старый регулятор был сделан на основе схемы тиристор + стабилитрон.

Требования при проектировании

• Плавное регулирование зарядного тока (регулируемая ШИМ 20 Гц), но без какой-либо специальной точности;
• Автоматически отключать зарядку после превышения установленного напряжения;
• После отключения зарядки, перезагрузка после опускания ниже установленного порога (режим десульфатации);
• Отсутствие принудительного воздушного охлаждения (вентилятор когда-нибудь застопорится);
• Подходит для батарей 6 В и 12 В;
• Отсутствие микроконтроллеров и дисплеев;
• Схема недорогая на основе запасов существующих компонентов;
• Зарядный ток минимум 5 A.

Принцип действия схемы

ШИМ-регулятор – выход генератора имеет треугольный сигнал и сравнивается с напряжением от потенциометра на компараторе. Таким образом он получает прямоугольник с регулируемым заполнением скважности.

Схема измерения напряжения (источник опорного напряжения на TL431), сравнивает компаратором (гистерезис) тока батареи.

Исполнительная схема – транзистор Mosfet N-канальный управляемый гальванически развязанным интерфейсом через оптрон, отключает «+» от аккумулятора.

Конструкция устройства

Радиатор стоит на всякий случай, потому что транзистор только слегка греется. Подходящие по току выпрямительные диоды. Шунт амперметра сделан самостоятельно под какой-то стрелочный прибор. Стабилизатор 7812 и трансформатор с хорошим запасом по мощности (всё-равно немного нагревается).

Электроника от возможного дождя защищена внутри корпуса крышкой из толстого куска пластика.

Испытания зарядного

Из протестированных батарей он продлил срок службы с помощью десульфатации одной на несколько месяцев. Два других аккумулятора получили короткие замыкания во время сульфации и они пошли на металлолом. Другие аккумуляторы просто заряжаются и все.

Тесты на дождь / снег / температуру не показали какого-либо негативного влияния погодных условий. Температура правда оказывает влияние на частоту генератора ШИМ и немного меняет настройку зарядного тока – однако точность незначительно ухудшается.

Выпрямитель устойчив к подключению АКБ обратной полярностью – испытан на аккумуляторе от трактора. Схема также проверена при зарядном токе 10 А – работает правильно, транзистор держится, только был перегрев шунта на амперметре и, следовательно, необходимость снижения максимального постоянного тока зарядки.

Алгоритм работы ЗУ

1. После включения разряженного аккумулятора зарядное устройство заряжает его, как и любое другое, за исключением того, что можно установить средний зарядный ток.
2. Когда батарея заряжается и превышается порог 15,2 В – схема отключает зарядку.
3. Дальнейшее поведение схемы зависит от состояния батареи: устройство ждет, пока напряжение на клеммах не упадет ниже примерно 14 В. У исправной батареи после полной зарядки напряжение от 15 В падает довольно медленно – до минуты. В очень сульфатированных АКБ напряжение на клеммах падает быстро – в течение нескольких секунд.
4. Когда напряжение падает ниже 14 В, ЗУ снова включает зарядку, а когда достигнет 15,2 В – снова отключается.
5. Циклы «зарядка» / «пауза» повторяются до выключения зарядного устройства.

Оценить состояние аккумулятора можно по соотношению времени «зарядки» / «перерыва». Такие циклы вызывают несколько секунд зарядки аккумулятора через каждые несколько десятков секунд. Вы можете безопасно оставить аккумулятор даже на месяц, после этого он будет на 100% готов к использованию. Это полезно, так как запасной аккумулятор на зиму для таксиста будет не лишним. Скачать файлы (схема, плата и другое).