Самодельные зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов: простая схема. Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора Схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов своими руками

Соблюдение режима эксплуатации аккумуляторных батарей, и в частности режима зарядки, гарантирует их безотказную работу в течение всего срока службы. Зарядку аккумуляторных батарей производят током, значение которого можно определить по формуле

где I - средний зарядный ток, А., а Q - паспортная электрическая емкость аккумуляторной батареи, А-ч.

Классическая зарядного устройства для автомобильного аккумулятора состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя и регулятора тока зарядки. В качестве регуляторов тока применяют проволочные реостаты (см. Рис. 1) и транзисторные стабилизаторы тока.

В обоих случаях на этих элементах выделяется значительная тепловая мощность, что снижает КПД зарядного устройства и увеличивает вероятность выхода его из строя.

Для регулировки зарядного тока можно использовать магазин конденсаторов, включаемых последовательно с первичной (сетевой) обмоткой трансформатора и выполняющих функцию реактивных сопротивлений, гасящих избыточное напряжение сети. Упрощенная такого устройства приведена на рис. 2.

В этой схеме тепловая (активная) мощность выделяется лишь на диодах VD1-VD4 выпрямительного моста и трансформаторе, поэтому нагрев устройства незначителен.

Недостатком на Рис. 2 является необходимость обеспечить напряжение на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем номинальное напряжение нагрузки (~ 18÷20В).

Схема зарядного устройства, обеспечивающее зарядку 12-вольтовых аккумуляторных батарей током до 15 А, причем ток зарядки можно изменять от 1 до 15 А ступенями через 1 А, приведена на Рис. 3.

Предусмотрена возможность автоматического выключения устройства, когда батарея полностью зарядится. Оно не боится кратковременных коротких замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней.

Выключателями Q1 - Q4 можно подключать различные комбинации конденсаторов и тем самым регулировать ток зарядки.

Переменным резистором R4 устанавливают порог срабатывания К2, которое должно срабатывать при напряжении на зажимах аккумулятора, равном напряжению полностью заряженной батареи.

На Рис. 4 представлена еще одного зарядного устройства, в котором ток зарядки плавно регулируется от нуля до максимального значения.

Изменение тока в нагрузке достигается регулированием угла открывания тринистора VS1. Узел регулирования выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Значение этого тока определяется положением движка переменного резистора R5. Максимальный ток заряда аккумулятора 10А, устанавливается амперметром. устройства обеспечена со стороны сети и нагрузки предохранителями F1 и F2.

Вариант печатной платы зарядного устройства (см. рис. 4), размером 60х75 мм приведен на следующем рисунке:

В схеме на рис. 4 вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на ток, втрое больший зарядного тока, и соответственно мощность трансформатора также должна быть втрое больше мощности, потребляемой аккумулятором.

Названное обстоятельство является существенным недостатком зарядных устройств с регулятором тока тринистором (тиристором).

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD1-VD4 и тиристор VS1 необходимо установить на радиаторы.

Значительно снизить потери мощности в тринисторе, а следовательно, повысить КПД зарядного устройства можно, регулирующий элемент перенести из цепи вторичной обмотки трансформатора в цепь первичной обмотки. такого устройства показана на рис. 5.

В схеме на Рис. 5 регулирующий узел аналогичен примененному в предыдущем варианте устройства. Тринистор VS1 включен в диагональ выпрямительного моста VD1 - VD4. Поскольку ток первичной обмотки трансформатора примерно в 10 раз меньше тока заряда, на диодах VD1-VD4 и тринисторе VS1 выделяется относительно небольшая тепловая мощность и они не требуют установки на радиаторы. Кроме того, применение тринистора в цепи первичной обмотки трансформатора позволило несколько улучшить форму кривой зарядного тока и снизить значение коэффициента формы кривой тока (что также приводит к повышению КПД зарядного устройства). К недостатку этого зарядного устройства следует отнести гальваническую связь с сетью элементов узла регулирования, что необходимо учитывать при разработке конструктивного исполнения (например, использовать переменный резистор с пластмассовой осью).

Вариант печатной платы зарядного устройства на рисенке 5, размером 60х75 мм приведен на рисунке ниже:

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD5-VD8 необходимо установить на радиаторы.

В зарядном устройстве на рисунке 5 диодный мостик VD1-VD4 типа КЦ402 или КЦ405 с буквами А, Б, В. Стабилитрон VD3 типа КС518, КС522, КС524, или составленный из двух одинаковых стабилитронов с суммарным напряжением стабилизации 16÷24 вольта (КС482, Д808, КС510 и др.). Транзистор VT1 однопереходной, типа КТ117А, Б, В, Г. Диодный мостик VD5-VD8 составлен из диодов, с рабочим током не менее 10 ампер (Д242÷Д247 и др.). Диоды устанавливаются на радиаторы площадью не менее 200 кв.см, а радиаторы будут сильно нагреваться, в корпус зарядного устройства можно установить вентилятор для обдува.

Сейчас нет смысла собирать самостоятельно зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов: в магазинах огромный выбор готовых устройств, цены на них приемлемы. Однако не будем забывать о том, что приятно что-то сделать полезное своими руками, тем более что простое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора вполне можно собрать из подручных деталей, и цена его будет копеечной.

Единственное, о чем сразу стоит предупредить: схемы без точной регулировки тока и напряжения на выходе, которые не имеют отсечки тока по окончании заряда, пригодны для зарядки только свинцово-кислотных аккумуляторов. Для AGM и использование подобных зарядок приводит к повреждению аккумуляторной батареи!

Как сделать простейшее трансформаторное устройство

Схема этого зарядного устройства из трансформатора примитивна, но работоспособна и собирается из доступных деталей – таким же образом сконструированы и заводские зарядные устройства простейшего типа.

По своей сути – это двухполупериодный выпрямитель, отсюда и требования к трансформатору: так как на выходе таких выпрямителей напряжение равно номинальному напряжению переменного тока, помноженному на корень из двух, то при 10В на обмотке трансформатора мы получим 14,1 В на выходе зарядного устройства. Диодный мост берётся любой с прямым током более 5 ампер или собрать его из четырех отдельных диодов, с теми же требованиями к току подбирается и измерительный амперметр. Главное – разместить его на радиаторе, который в простейшем случае представляет собой алюминиевую пластину не менее 25 см2 площадью.

Примитивность такого устройства – не только минус: за счет того, что у него нет ни регулировки, ни автоматического отключения, оно может использоваться для «реанимации» сульфатированных аккумуляторов. Но не нужно забывать и об отсутствии защиты от переполюсовки в этой схеме.

Главная проблема – где найти трансформатор подходящей мощности (не менее 60 Вт) и с заданным напряжением. Можно использовать, если подвернется советский накальный трансформатор. Однако его выходные обмотки имеют напряжение 6,3В, поэтому придется соединять две последовательно, одну из них отмотав так, чтобы в сумме на выходе получить 10В. Подойдет недорогой трансформатор ТП207-3, у которого вторичные обмотки соединяются следующим образом:

Отматываем при этом обмотку между клеммами 7-8.

Простое зарядное устройство с электронной регулировкой

Однако можно обойтись и без отмотки, дополнив схему электронным стабилизатором напряжения на выходе. К тому же такая схема будет удобнее в гаражном применении, так как позволит скорректировать ток заряда при просадках напряжения питания, ее используют и для автомобильных аккумуляторов небольшой емкости при необходимости.

Роль регулятора здесь выполняет составной транзистор КТ837-КТ814, переменный резистор регулирует ток на выходе устройства. При сборке зарядки стабилитрон 1N754A можно заменить советским Д814А.

Схема регулируемого зарядного устройства проста для повторения, и легко собирается навесным монтажом без необходимости в травлении печатной платы. Однако учтите, что полевые транзисторы размещаются на радиаторе, нагрев которого будет ощутим. Удобнее воспользоваться старым компьютерным кулером, подключив его вентилятор к выходам зарядного устройства. Резистор R1 должен иметь мощность не менее 5 Вт, его проще намотать из нихрома или фехраля самостоятельно или соединить параллельно 10 одноваттных резисторов по 10 ом. Его можно и не ставить, но нельзя забывать, что он защищает транзисторы в случае замыкания выводов.

При выборе трансформатора ориентируйтесь на выходное напряжение 12,6-16В, берите либо накальный трансформатор, соединив последовательно две обмотки, либо подбирайте готовую модель с нужным напряжением.

Видео: Самое простое зарядное устройство для АКБ

Переделка зарядного устройства от ноутбука

Однако можно обойтись и без поисков трансформатора, если под руками есть ненужное зарядное устройство от ноутбука – при простой переделке мы получим компактный и легкий импульсный блок питания, способный заряжать автомобильные аккумуляторы. Поскольку нам потребуется получить напряжение на выходе 14,1-14,3 В, ни один готовый блок питания не подойдет, однако переделка проста.
Посмотрим на участок типовой схемы, по которой собраны устройства такого рода:

В них поддержание стабилизированного напряжения осуществляет цепь из микросхемы TL431, управляющей оптопарой (на схеме не показана): как только напряжение на выходе превышает значение, которое задают резисторы R13 и R12, микросхема зажигает светодиод оптопары, сообщает ШИМ-контроллеру преобразователя сигнал на снижение скважности подаваемых на трансформатор импульсов. Сложно? На самом деле все просто смастерить своими руками.

Вскрыв зарядное устройство, находим недалеко от выходного разъема TL431 и два резистора, связанные с ножкой Ref. Удобнее настраивать верхнее плечо делителя (на схеме – резистор R13): уменьшая сопротивление, мы уменьшаем и напряжение на выходе зарядного устройства, увеличивая – поднимаем его. Если у нас ЗУ на 12 В, нам понадобится резистор с большим сопротивлением, если зарядное на 19 В – то с меньшим.

Видео: Зарядка для аккумуляторов авто. Защита от короткого замыкания и переполюсовки. Своими руками

Выпаиваем резистор и вместо него устанавливаем подстроечный, заранее настроенный по мультиметру на то же сопротивление. Затем, подключив к выходу зарядного устройства нагрузку (лампочку из фары), включаем в сеть и плавно вращаем движок подстроечника, одновременно контролируя напряжение. Как только мы получим напряжение в пределах 14,1-14,3 В, отключаем ЗУ из сети, фиксируем движок подстроечного резистора лаком (хотя бы для ногтей) и собираем корпус обратно. Это займет не больше времени, чем Вы потратили на чтение этой статьи.

Есть и более сложные схемы стабилизации, причем их уже можно встретить и в китайских блоках. Например, здесь оптопарой управляет микросхема TEA1761:

Однако принцип настройки тот же: меняется сопротивление резистора, впаянного между плюсовым выходом блока питания и 6 ножкой микросхемы. На приведенной схеме для этого использованы два запараллеленных резистора (таким образом получено сопротивление, выходящее из стандартного ряда). Нам нужно так же впаять вместо них подстроечник и настроить выход на нужное напряжение. Вот пример одной из таких плат:

Путем прозвонки можно понять, что нас интересует на этой плате одиночный резистор R32 (обведен красным) – его нам и надо выпаивать.

В Интернете часто встречаются похожие рекомендации, как сделать самодельное зарядное устройство из компьютерного блока питания. Но учитывайте, что все они по сути – перепечатки старых статей начала двухтысячных, и подобные рекомендации к более-менее современным блокам питания неприменимы. В них уже нельзя просто поднять напряжение 12 В до нужной величины, так как контролируются и другие напряжения на выходе, а они неизбежно «уплывут» при такой настройке, и сработает защита блока питания. Можно использовать зарядные устройства ноутбуков, выдающие единственное напряжение на выходе, они гораздо удобнее для переделки.

Трансформатор - преобразует напряжение питания сети 220 Вольт в необходимо для нас 12 Вольт либо в некоторых устройствах до 14,4 Вольта (последнее соответствует напряжению питания электросети автомобиля при работающем генераторе)

Диодный мост - это четыре соединенных между собой диода которые преобразуют переменное электричество в постоянное.

Блок управления зарядом - один из самых важных элементов, который управляет токами заряда. Позволяет зарядить аккумулятор полностью и при этом не перезарядить его (не позволяет закипеть электролиту внутри аккумулятора)

Регуляторы, разъемы, индикаторы и др органы управления.

Провода и клеммы для подключения к аккумулятору.

Итак рассмотрим один из самых дешевых образцов зарядного устройства - рыночная стоимость около 40 долларов.

Технические характеристики зарядного устройства:

Заряжает аккумуляторы от 10 до 75 ампер часов.
Есть возможность заряжать 6v или 12v аккумуляторы для автомобиля, мотоцикла, скутера, мопеда и т.д.
(На передней панели мы визуально можем найти специальные переключатель между напряжениями 6 или 12 Вольт аккумулятора).
Ток подаваемый на аккумулятор в конце заряда уменьшается автоматически.
(На передней панели мы так же можем увидеть амперметр, для индикации тока заряда)

Рассмотрев зарядное устройство изнутри мы можем найти такие основные элементы
- трансформатор
- диодный мост
- предохранитель
- переключатель выходного напряжение
- провода на клеммы подключаемые к аккумулятора.

В нашем варианте блок управления зарядом отсутствует.

В принципе эта схема тоже имеет право на жизнь и работает она следующим образом.

Принцип работы зарядного устройства:

Трансформатор рассчитан на определенный ток заряда - скажем не более 7,5 Ампер.
При подключении разряженного аккумулятора максимально допустимой емкости 75 Ампер, трансформатор отдает максимально допустимые ток в 7,5 Ампера что является 1/10 емкости аккумулятора.

По мере зарядки аккумулятора напряжение на его клеммах увеличивается и ток заряда уменьшается (именно поэтому благодаря законам физики ток подаваемый на аккумулятор в конце зарядки будет уменьшаться).

К сожалению такое зарядное устройство вряд ли закончит когда то процесс зарядки, и если аккумулятор у вас неисправен и не набирает нужной емкости - ток заряда не будет уменьшаться.

В современном мире все чаще люди склоняются к покупке не обслуживаемого аккумулятора. В случае если с ним что то случается и он не заряжается - он подлежит замене.

Зарядное устройство без блока управления никак не поможет вам восстановить свойства аккумулятора, но опять таки в наше время этим редко кто занимается. Более сложные устройства умеют создавать режим импульсной зарядки, когда после каждого импульса зарядки следует импульс зарядки. Это позволяет возобновить свойства аккумулятор.

Часто в более продвинутых зарядных устройствах так же есть функция разрядки, так как аккумулятор должен всегда находится в режиме полной зарядки и разрядки - это позволяет сохранить его емкость.

Если вы пользуетесь не обслуживаемым аккумуляторам и вам попросту надо срочно зарядить аккумулятор после долгого простоя автомобиля или после холодной ночи - вы можете сделать такое зарядное устройство самостоятельно.

1. Трансформатор.
Первое что вам нужно - это трансформатор с выходным напряжением 12 Вольт - 14 Вольт с толстой вторичной обмоткой, которая сможет обеспечить ток равный 1/10 емкости вашего аккумулятора.

Не стоит использовать трансформатор для калькулятора или плеера они очень маломощны. Возможно вам удастся найти более мощный трансформатор скажем от старого телевизора (типа ТС-180-2). Если ваш трансформатор не выдаете нужного напряжение, вы можете намотать нужную вторичку самостоятельно - толстым медным проводом несколько витков до достижения нужного напряжения.

Помните, когда вы работаете с трансформатором, что он подключен к сети 220 Вольт - будьте очень осторожны (это опасно для жизни)!

Если у вас получилось найти или изготовить такой трансформатор, далее вам необходимо будет купить диодный мостик.

2. Диодный мостик

Диодный мостик заводского изготовления. Рассчитан на большие токи зарядного устройства

Это довольно распространенный товар - все что вам нужно знать это только лишь ток на который он должен быть рассчитан. В нашем случае это все так же 7,5 Ампера.
Если диодный мостик найти не удалось вы можете найти 4 диода все по тому же показателю и собрать диодный мостик из них.

Далее на выходе диодного мостика вам нужно поставить автомобильный предохранитель все на тот же рассчитанный ток 7,5 Ампер. В случае если вы случайно замкнете клеммы или перепутаете их местами на аккумуляторе, у вас сгорит предохранитель, а не трансформатор.

3. Амперметр
Для полноты картины, вы можете так же установить амперметр последовательно с предохранителем, что бы отслеживать какой ток течет от вашего зарядного устройства. В тоже время вы сможете понять в каком состоянии находится аккумулятор на данный момент.

4. Провода и клеммы.
Далее следуют провода и клеммы которые можно будет подключать на аккумулятор. Тут вы имеете полную свободу действий. Провода лучше всего взять медные толщиной не менее 1 мм. Клеммы можно взять либо обычные автомобильные, либо крокодилы как на заводском варианте.

Так же перед трансформатором стоит поставить предохранитель, скажем на 220 Вольт 0,5 Ампер, что бы вдвойне обезопасить ваш трансформатор с двух сторон, по входному и выходному току.

Таким образом вы получите прибор, который по нескольким мелким параметрам будет даже лучше и надежнее заводского аналога.

Если у вас есть желания сделать прибор еще функциональнее, вы можете поискать в интернете блоки управления заряда.
Основные приимущества блока управления заряда аккумулятора:
- регулирует ток заряда - уменьшает его до минимальных величин до полного заряда аккумуляторной батареи
- выключет блок зарядки при достижении полного заряда аккумулятора
- разряжает аккумулятор полностью для полного чистого цикла зарядки
- заряжает аккумулятор импульсными токами, чередую заряд и разряд для восстановления емкости.

В условиях нынешнего суматошного мира, не обслуживаемых аккумуляторов с запасом срока службы в пять лет - вы вряд ли будете заниматься восстановление аккумуляторов.

В любом случае успехов вам в ваших начинаниях!

Даже при полностью исправном автомобиле рано или поздно может сложиться ситуация, когда потребуется от внешнего источника – долгая стоянка, случайно оставленные включенными габаритные огни и так далее. Владельцам же старой техники необходимость в регулярной подзарядке аккумулятора известна прекрасно – тому виной и саморазряд «уставшей» батареи, и повышенные токи утечек в электроцепях, в первую очередь – в диодном мосту генератора.

Можно приобрести готовое зарядное устройство: они выпускаются во множестве вариантов и легко доступны. Но кому-то может показаться, что изготовить зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками будет интереснее, а кого-то возможность сделать ЗУ буквально из подручного материала и выручит.

Полупроводниковый диод+лампочка

Неизвестно, кому первому пришла в голову идея заряжать аккумулятор подобным образом, но это как раз тот случай, когда зарядить аккумулятор можно буквально подручными средствами . В этой схеме источником тока служит электрическая сеть 220В, диод нужен для преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный, а лампочка служит токоограничительным резистором.

Расчет этого зарядного устройства так же прост, как и его схема:

• Ток, протекающий через лампу, определяется исходя из ее мощности как I=P/U , где U – напряжение в сети, P – мощность лампы. То есть для лампы в 60 Вт ток в цепи составит 0,27 А.
• Так как диод срезает каждую вторую полуволну синусоиды, реальный средний ток нагрузки будет с учетом этого равен 0,318*I .