Необычный блок питания

Read Time:4 Minute, 21 Second

Результат этой работы – блок питания с функцией зарядного устройства (ЗУ) для автомобильных АКБ, имеющий:
1 — защиту от КЗ, пониженного напряжения на выходе и переполюсовки;
2 — индикацию отдаваемого тока или выходного напряжения стрелочным прибором;
3 — работающий по циклу IU. Ток зарядки стабильный, регулируется от 2,5 до 8(10) А, напряжение фиксированное 14,2 В, при желании подстраивается.

При отсутствии АКБ устройство работает как блок питания (БП) с регулировкой выходного напряжения и ограничения тока с параметрами: 4…20 (2,6…23) В, 2,5…8 (10) А. Переключение режимов ЗУ-БП автоматическое, при подключении аккумуляторной батареи (АКБ). Охлаждение — вентилятор с термодатчиком.

Цикл IU — это заряд АКБ вначале, на первом этапе, постоянным током (I), устанавливаемым по амперметру. Когда напряжение на АКБ достигнет 14,2 В (или на сколько оно будет настроено подстроечным резистором), то ток начнет уменьшаться (пойдет этап зарядки постоянным напряжением — U) до уровня компенсации токов саморазряда, и, т.о., начнется режим хранения.

При первом этапе зарядки набирается основная величина емкости аккумулятора, достаточно быстро, но не доводя электролит до кипения. Если бы применялся только режим зарядки постоянным током, то для полного заряда АКБ пришлось бы повышать напряжение более чем 2,3 В на банку и доходить до точки кипения электролита. Интенсивность электрохимических процессов, происходящих в АКБ, при этом повышается и как следствие, снижается срок ее годности. Кроме этого, к «АККУМУЛЯТОРНЫМ», т.е. помещениям, в которых работают со свинцовыми аккумуляторами при напряжении 2,3 В на банку и более, из-за выделяющегося при работе водорода предъявляются более жесткие по сравнению с обычными помещениями требования по взрывобезопасности – усиленная вентиляция, искрозащищенное электрооборудование и др.

Поэтому и применяется следующий этап цикла – заряд АКБ постоянным напряжением. ЗУ переходит в этот режим, когда напряжение достигнет 2,3 В на банку. Переход из одного режима в другой происходит “мягко”, без выбросов тока, характерных для режима зарядки постоянным напряжением. Ток начинает плавно уменьшаться и через некоторое время, иногда несколько часов, упадет до величины, компенсирующей ток саморазряда аккумулятора (для нормального АКБ емкостью 100 А/ч это примерно 200…300 мА). Такой порядок позволяет гарантированно зарядить аккумулятор до 100 % его реальной емкости, также исключает возможность перезаряда и сводит к минимуму вредный для АКБ процесс сульфатации. По окончании зарядки можно длительное время не отключать аккумулятор от ЗУ, при этом он постоянно готов к работе, что в холодное время года часто необходимо. В качестве недостатков следует отметить заметно более долгую зарядку, хотя, как правило, в полном заряде часто нет необходимости (только завести). Следует учесть, что для полной зарядки аккумуляторной батареи ей следует «влить» на 20% (примерно) энергии больше, чем следует из понятия “номинальная емкость”. (Из разных источников.)

Собственно, необычно в этом БП только сочетание узлов, сами же компоненты достаточно типовые – импульсный БП + стрелочный ампервольтметр + вентилятор принудительного охлаждения 220 В с термодатчиком и тиристорным регулятором. Началось с того, что один из соседей по гаражу умудрился спалить свое древнее зарядное устройство (ЗУ), оно же универсальный блок питания (БП), причем так, что восстановлению оно не подлежало. Пришел ко мне — выручай, мол, чем можешь. Показал ему то, что было в наличии, ему не понравилось. В итоге состоявшихся переговоров родилось ТЗ на импульсный БП (из компьютерного) со стрелочным индикатором (вольтметр-амперметр), ну нравится ему такой. Такое дикое сочетание мне лично не попадалось. Ну, взялся за гуж… Первое дело — подбор головки (микро- или милиамперметра), которую можно использовать как вольт- или амперметр и одновременно засунуть в корпус компьютерного БП.

Второе — подбор компьютерного БП, в корпус которого можно запихнуть все необходимое. А это проблема, обычно радиаторы занимают почти весь внутренний объем. Один из моментов — необходимо наличие трехконтактного выходного гнезда, т.к. выходы ЗУ и БП раздельные (минус общий). Наконец нашелся более-менее подходящий.

Грязный и неинтересный процесс разборки и чистки пропускаем, вот плата преобразователя (ПП), на ней ШИМ контроллер TL494 с обвязкой, транзисторы промежуточные и силовые, трансформаторы, выпрямители и др. мелочь.

Убедившись в работоспобности ПП путем включения его с нагрузкой и измерения выходных напряжений, выпаиваем (можно выкусить) ненужные провода, т.е. все, кроме нескольких черных и желтых.
Далее дорабатываем ПП так, чтобы обвязка ИС соответствовала следующей схеме.

В процессе изучения трассировки.

Выпрямитель меняем на самодельный, на 2Д2997. (Фото неудачное

Получаем плату преобразователя (ПП).

Обозначим ее так.

Т.к. исходный БП был формата АТ, т.е. без дежурки, то при выходном напряжении менее 12-ти вольт компьютерный вентилятор принудительного охлаждения запитать не от чего. Решение – вентилятор на 220 В. Что бы он не ревел все время, сделаем регулятор оборотов с термодатчиком, а заодно и индикатор включения.

Далее — общая схема (без вентилятора с его системой управления).

На схеме не указана кнопка, включенная через резистор пару десятков Ом между гнездами «Выход» и «+ зарядки», установленная на задней стенке и используемая для принудительного включения режима ЗУ без АКБ.

Установка реле, лампочки нагрузки ХХ и замена конденсаторов.

Далее — контрольная сборка.

Шунт для амперметра изготавливаем старинным радиолюбительским способом — прорезанием дорожек в фольгированном стеклотекстолите, это надежней в работе, чем шунты в китайских ампервольтметрах, которые при длительной большой нагрузке просто выпаиваются из платы.