Недавно ко мне обратился человек с просьбой собрать для него компактное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Клиент попросил уделить больше внимания именно на компактность, поскольку собирался перепродавать, а если ему все устроит, то заказал бы партию таких зарядников.
Поскольку устройства для продажи, то было решено сделать импульсное зарядное устройство на базе компактного, но в то же время мощного электронного трансформатора и напичкать схему защитами.
Доработка электронного трансформатора состоит в следующем
1) Выходное напряжение с электронного трансформатора 10-12 Вольт, после выпрямителя будет спад, поэтому нужно домотать выходную обмотку трансформатора, чтобы иметь зарядное напряжение в районе 14 Вольт.
2) Добавить сетевой фильтр (процесс не обязательный)
3) Дополнить системой включения ЭТ без выходной нагрузки (процесс не обязателен, если собираетесь использовать устройство только в качестве ЗУ для автомобильного аккумулятора)
4) Приспособить диодный выпрямитель
5) Реализовать систему защиты от коротких замыканий, перегрузки и переплюсовки питания
6) Добавить систему индикаторов заряда аккумулятора
6 задач, с первого взгляда довольно сложная переделка, но на самом деле ничего сложного нет.
Электронный трансформатор был взят китайского образца на 80 ватт. Стандартный полумостовой инвертор, частота в районе 30кГц, задается динистором серии DB3. Имеется два трансформатора, основной понижающий и трансформатор ОС.
Трансформатор ОС содержит три обмотки — базовые обмотки ключей и обмотку ОС, ключи серии MJE 13005. Для начала реализуем функцию включения без выходной нагрузки, это позволит зарядить аккумуляторы 12 Вольт с малой емкостью или при желании использовать ЗУ в качестве блока питания.
Переделка состоит в следующем.
Для начала выпаиваем обмотку ОС и заменяем ее перемычкой. Дальше на основном трансформаторе мотаем всего два витка проводом 0,4-0,6мм и подключаем обмотку по схеме ниже. Но если собираетесь использовать устройство только для зарядки аккумуляторов, то данный процесс переделки не обязателен.
Резистор нужен с мощностью 3-10 ватт, в ходе работы он будет перегреваться (всегда теплый).
После этой переделку наш блок питания имеет функцию защиты от КЗ и систему включения без нагрузки. Но при КЗ ключи запираются и будут перегреваться до тех шпор пока не выйдут из строя, т.е схема не отключается, что приведет к выходу из строя при КЗ 5-10 секунд, нам такого не надо, поэтому сделаем отдельную защиту от КЗ.
Защита от короткого замыкания, переплюсовки полярноси и перегруза собрана на отдельной плате. Силовой транзистор использован серии IRFZ44, но при желании можно заменить на более мощный IRF3205 или на любой другой силовой ключ, который имеет близкие параметры. Можно использовать ключи из линейки IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 и другие ключи с током более 20 Ампер. В ходе работы полевой транзистор остается ледяным,. поэтому в теплоотводе не нуждается.
Второй транзистор тоже не критичен, в моем случае использован высоковольтный биполярный транзистор серии MJE13003, но выбор большой. Ток защиты подбирается исходя из сопротивления шунта — в моем случае 6 резисторов по 0,1Ом параллельно, защита срабатывает при нагрузке 6-7 Ампер. Более точно можно настроить вращением переменного резистора, таким образом я настроил ток срабатывания в районе 5 Ампер.
Мощность блока питания довольно приличная, выходной ток доходит до 6-7 Ампер, что вполне достаточно для зарядки автомобильного аккумулятора.
Резисторы шунта выбрал с мощностью 5 ватт, но можно и на 2-3 ватт.
Дальше нужно увеличить выходное напряжение блока питания от 10-12 до 14 Вольт. Для этого нужно домотать вторичную обмотку дополнительными тремя витками, это повысит напряжение на 3 Вольта. Поскольку количество витков небольшое, то можно не разбирать сердечник. Обмотка намотана миллиметровым проводом в том же направлении, что и заводская обмотка.
Дальше нужно последовательно подключить новую и промышленную обмотку. После завершения намотки приступаем к выпрямителю. Решил долго не искать диоды и взять сборки ШОТТКИ из компьютерных блоков питания. Для выпрямителя нужны 3 полностью аналогичные сборки или же параметры диодов должны быть максимально близки. Тут нужно обязательно использовать импульсные диоды (если есть, то ультрафасты) с током не менее 10 Ампер. Подойдут также и наши КД213.
После сборки мост собираем все блоки вместе и подключаем схему в сеть 220 Вольт через последовательно соединенную лампу накаливания на 60-100 ватт, чтобы в случае чего, схема не бахнула.
Если все сделано правильно, то блок начинает работать сразу, замыкайте выход, должен загореться светодиодный индикатор защиты, который будет гореть до тех пор, пока выходные провода находятся в режиме КЗ.
Если все работает как нужно, то приступаем дальше. Собираем схему индикатора.
Схема срисована из зарядника аккумуляторной отвертки. Красный индикатор свидетельствует о том, что имеется выходное напряжение на выходе БП, зеленый индикатор показывает процесс заряда. С таким раскладом компонентов, зеленый индикатор будет постепенно потухат и окончательно потухнет, когда напряжение на аккумуляторе будет 12,2-12,4 Вольт, когда аккумулятор отключен, индикатор гореть не будет
Почти все завершили, остался только сетевой фильтр.
Фильтр состоит из дросселя и двух пленочных конденсаторов, один из них подключается перед, второй после дросселя. Сам дроссель взят готовый, от какого-то ИБП, но можно и самому намотать. Мотать лучше на кольце. Две отдельные обмотки по 20 витков проводом 0,5 мм, Пленочные конденсаторы на 0,47 мкФ с рабочим напряжением не менее 250 Вольт, лучше взять на 400.
Вот и все. Осталось только все поместить в корпус. У нас получилось полноценное импульсное зарядное устройство, при желании можно и регулятор мощности приспособить.
Практика применения показала, что даже если не выполнить пункт 1, то напряжение заряда будет в районе 14 Вольт, но это зависит от конкретного вида ЭТ, у некоторых производителей выходное напряжение 13 Вольт, после выпрямителя спад 1 Вольт, но дополнив конденсатором получается напряжение в районе 14-15 Вольт.
Устройство пока на стадии тестов, но работает вполне достойно. Силовые транзисторы инвертора и диодный выпрямитель могут чуток перегреваться, поэтому их желательно укрепить на теплоотводы.
Можно также использовать и более мощные электронные трансформаторы, дополнив те же системы.
