Зарядное устройство с регулировкой первичной обмотки трансформатора

Как отыскать неисправность в зарядном устройстве и устранить его

Приступая к выполнению этой работы, необходимо понимать, что она сопряжена с проведением таких специфических операций, как измерение напряжения, прозвонка электрических цепей в целом и каждого элемента в частности. Это требует наличия определённых навыков общения с электроизмерительными приборами и знания элементарных правил электробезопасности. Если отсутствует и то и другое, то самым правильным будет поручить эту работу специалистам.

Для ремонта зарядного устройства для автомобильного аккумулятора перед началом его разборки обязательно надо убедиться в том, что устройство не подключено к электрической цепи. Крышка прибора легко снимается, если открутить болты, которыми она прикреплена к корпусу.

Начинается проверка с замеров наличия входного питания, для чего зарядное устройство подключается к сети. Замеры производятся на входном разъёме и сначала на одной клемме предохранителя, а затем на другой. Если предохранитель исправный, то питание должно присутствовать на обеих клеммах. Далее проверяется наличие питания на клеммах первичной обмотки трансформатора. Если величина напряжения соответствует показателям электросети, то можно с уверенностью сказать, что цепь подачи питания, в которую входят электрическая вилка, предохранитель и провода, работает нормально.

Дальнейшие измерения производятся, начиная с выходных клемм трансформатора, на разъёмах галетного выключателя, а затем на входе в диодный мостик и на выходе с него. Если отсутствует напряжение на выходных клеммах трансформатора, то это означает, что он вышел из строя и его необходимо заменить. В том случае, когда имеется питание на выходе трансформатора, проверяем его присутствие на разъёмах галетного выключателя. Опять же, если на его входе питание есть, а на выходе нет – он подлежит замене. Замеры на галетном выключателе следует делать, передвигая его в разные положения.

При ремонте зарядного уствройства для автомобильного аккумулятора, обнаружив напряжение на выходных разъёмах галетного выключателя, измеряем его на входе диодного мостика, после чего переходим к замерам на выходе. Если входное напряжение присутствует, а выходное нет, то неисправность следует искать в самом диодном мостике. Монолитные мостики ремонту не подлежат, а значит, их следует просто заменить.

зарядка Наборный мостик можно отремонтировать. Для этого надо отключить от схемы все диоды и проверить каждый на наличие пробоя. Если диод рабочий, то прибор в режиме прозвонки в одну сторону будет показывать какую-то величину, а после того, как концы прибора меняются местами, показаний на нём не должно быть никаких. Диод, на котором показания будут присутствовать в обоих случаях, или в обоих случаях их не будет, неисправен, и его необходимо заменить.

Добившись присутствия напряжения на выходе диодного мостика, следует убедиться в работоспособности амперметра. Сделать это можно очень просто – достаточно подключить прибор к плюсовому и минусовому проводам и включить прибор. Если напряжение будет отсутствовать, при предварительно проверенных всех остальных элементов схемы, следует обойти амперметр. Сделать это можно, соединив между собой его клеммы с помощью кусочка проволоки. Если при этом напряжение на выходе прибора появится, это значит, амперметр нуждается в замене.

Производя замеры в процессе обнаружения неисправности, необходимо помнить, что неисправность может скрываться и в проводах. Так что их прозвонку также следует производить в тех случаях, когда возникли какие-либо сомнения их работоспособности. Если по результатам проверки выявилось слишком большое количество элементов, подлежащих замене, то стоит произвести подсчёты и, возможно, купить новый прибор.

Зарядные устройства для аккумуляторов автомобилей (ПЗУ) в большом количестве имеются на потребительском рынке. Однако любое из них со временем может сломаться в процессе эксплуатации. Поэтому владельцам автомашин не помешает знать о том, как проводить простой ремонт зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов. Безусловно, многое зависит от степени поломки: если она самая простая, есть элементы, которые можно починить самостоятельно.

Немного теории об аккумуляторах

Любой аккумулятор (АКБ) — накопитель электрической энергии. При подаче на него напряжения энергия накапливается, благодаря химическим изменениям внутри батареи. При подключении потребителя происходит противоположный процесс: обратное химическое изменение создаёт напряжение на клеммах устройства, через нагрузку течёт ток. Таким образом, чтобы получить от батареи напряжение, его сначала нужно «положить», т. е. зарядить аккумулятор.

Практически любой автомобиль имеет собственный генератор, который при запущенном двигателе обеспечивает электроснабжение бортового оборудования и заряжает аккумулятор, пополняя энергию, потраченную на пуск мотора. Но в некоторых случаях (частый или тяжёлый запуск двигателя, короткие поездки и пр.) энергия аккумулятора не успевает восстанавливаться, батарея постепенно разряжается. Выход из создавшегося положения один — зарядка внешним зарядным устройством.

Как узнать состояние батареи

Чтобы принимать решение о необходимости зарядки, нужно определить, в каком состоянии находится АКБ. Самый простой вариант — «крутит/не крутит» — в то же время является и неудачным. Если батарея «не крутит», к примеру, утром в гараже, то вы вообще никуда не поедете. Состояние «не крутит» является критическим, а последствия для аккумулятора могут быть печальными.

Оптимальный и надёжный метод проверки состояния аккумуляторной батареи — измерение напряжения на ней обычным тестером. При температуре воздуха около 20 градусов зависимость степени зарядки от напряжения на клеммах отключённой от нагрузки (!) батареи следующая:

12.6…12.7 В — полностью заряжена;
12.3…12.4 В — 75%;
12.0…12.1 В — 50%;
11.8…11.9 В — 25%;
11.6…11.7 В — разряжена;
ниже 11.6 В — глубокий разряд.

Нужно отметить, что напряжение 10.6 вольт — критическое. Если оно опустится ниже, то «автомобильная батарейка» (особенно необслуживаемая) выйдет из строя.

Правильная зарядка

Существует два метода зарядки автомобильной батареи — постоянным напряжением и постоянным током. У каждого свои особенности и недостатки:

Зарядка постоянным напряжением — годится для восстановления заряда не полностью разряженных батарей, напряжение на клеммах которых не ниже 12.3 В. Процесс заключается в следующем: к клеммам батареи подключают источник постоянного тока напряжением 14.2–14.7 В. Окончание процесса контролируют по току потребления: когда он упадёт до нуля, зарядка считается оконченной. Недостаток такого способа — возможно большой начальный зарядный ток; чем сильнее батарея разряжена, тем выше ток. Преимущества метода очевидны — вам не нужно постоянно регулировать ток зарядки, аккумулятору не грозит перезарядка, если вы про него забудете.
Зарядка постоянным током — самый распространённый и надёжный способ. В этом режиме ЗУ выдаёт постоянный ток, равный 1/10 ёмкости батареи. Окончание процесса зарядки определяется по напряжению на батарее — когда оно достигнет 14.7 В, заряжать батарею прекращают. Недостаток такого метода — батарею можно испортить, не сняв вовремя с зарядки.

Эффект памяти, старение аккумуляторов, калибровка

Вообще эффекта памяти у литий-ионного аккумулятора нет. Ни специальной «тренировки», ни «калибровки» нового устройства не требуется.

Каким образом измерить емкость аккумулятора

Вполне естественно, что в процессе эксплуатации емкость уменьшается и перестает соответствовать значениям, которые указаны на корпусе. Но если возникнет необходимость узнать реальную емкость аккумулятора, это вполне возможно сделать. Вариантов, как это сделать — два.

Один из них — использовать специальный прибор, который называется “Аймак”. Это устройство включает в себя тестер, вольтметр, амперметр и многое другое. Единственный его минус — дорогая стоимость. Поэтому намного проще для большинства пользователей будет воспользоваться USB-тестером. По ценовой политике он намного приемлемее, а точность измерения при этом на очень приличном уровне.

Чтобы узнать реальную емкость батарей, сперва ее нужно полностью зарядить, а после разрядить через ту или иную нагрузку, включив между элементом и нагрузкой тестер. Вход прибора нужно подключить к элементу питания, а выход — к нагрузке. В качестве нее можно использовать полуваттный резистор сопротивлением 8-16 Ом.

Прибор для зарядки и тренировки АКБ

С помощью этого прибора можно не только зарядить 12-ти вольтовый аккумулятор емкостью до 60 А-ч, но и потренировать его ассиметричным током, что бывает необходимым на начальных стадиях сульфатации.

Сетевое напряжение поступает на трансформатор Т1, понижается до 25 вольт и выпрямляется при помощи одополупериодного выпрямителя, собранного на диодах D1, D2. Диоды включены параллельно для облегчения режима их работы. Далее выпрямленное однополупериодное напряжение поступает на узел регулировки тока, собранный на транзисторе VT1 и параметрическом стабилизаторе R1, D3. Регулируют зарядный ток при помощи переменного резистора R2.

Таким образом, во время положительной полуволны АКБ заряжается, во время отрицательной разряжается через резистор R4 током порядка 500 мА. При этом максимальный зарядный ток в импульсе может достигать 10 А (усредненное значение – 5 А). Силу зарядного тока контролируют по амперметру PA1, а напряжение на клеммах АКБ по вольтметру PV1.

Устанавливая зарядный ток по амперметру, необходимо учитывать, что во время зарядки часть тока протекает через резистор R4, поэтому из показаний прибора нужно вычесть 10%. Если есть возможность и желание, чтобы не заниматься математикой шкалу прибора можно переградуировать.

Узел защиты от глубокого разряда собран на электромагнитном реле К1. Пока напряжение в сети есть, реле включено и своими контактами К1.1 и К1.2 (включены параллельно для увеличения мощности) подает напряжение зарядки на АКБ. Если напряжение в сети исчезнет, реле обесточится и отключит батарею от зарядного устройства.

В устройстве можно использовать любой сетевой трансформатор, выдающий на вторичной обмотке напряжение 22-26 В при токе 10 А. Диоды D1, D2 – любые выпрямительные, выдерживающие ток 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В. КТ827 можно заменить на КТ844. Резистор R4 – ПЭВ-15 или любой другой проволочный с рассеиваемой мощностью не менее 15 Вт. R3 – С5-16МВ или самодельный, выполненный из нихромового провода. Стабилитрон Д814А можно заменить на Д814 с буквами Б, В, Г. Реле – РПУ-0 или аналогичное с напряжением срабатывания 24 В, каждая группа контактов которого сможет выдерживать половину зарядного тока (включены параллельно).

Вольтметр PV1 с пределом измерения 20 В, амперметр PA1 рассчитан на измерение тока до 10 А. Диоды D1, D2 и транзистор VT1 установлены на радиаторы. При этом диоды можно установить на один общий радиатор без изолирующий прокладок. В качестве радиатора для транзистора можно использовать металлический корпус прибора.

Как не оставить во время зарядки аккумулятора автомобиль без охранной сигнализации

При зарядке автомобильного аккумулятора его, как правило, снимают с автомобиля на время зарядки. При этом автомобиль остается без электронной системы охранной сигнализации. Редко у кого есть запасной автомобильный аккумулятор для подмены. Но его и не обязательно иметь, можно обойтись аккумулятором на 12В небольшой емкости, например, от Источника бесперебойного питания компьютерной техники. Ведь при выключенных электроприборах ток потребления схемой автомобиля не превышает 0,01 А×ч, а если включена сигнализация, то увеличивается максимум до 0,05 А×ч. Так что для полноценной замены на сутки подойдет любой аккумулятор емкостью даже 1,2 А×ч. Подойдет даже непригодный аккумулятор для работы в UPS из-за потери емкости. Перед применением, подменный аккумулятор надо обязательно зарядить и проверить его работоспособность. Для проверки достаточно подключить к выводам аккумулятора лампочку от фары автомобиля. Если лампочка светит в полную силу, значит аккумулятор годен для подмены.

Для подключения аккумулятора сначала нужно подготовить провода для подключения к бортовой электропроводке автомобиля, оснастить концы проводов клеммами, и снять изоляцию на 8-10 см.

Далее нужно извлечь штатный аккумулятор и на его месте поместить подготовленный аккумулятор от UPS. Соблюдая полярность, обвить зачищенными концами проводов штатные наконечники для подключения аккумулятора. Надеть клеммы на контакты временного аккумулятора. Убедиться, что случайное прикосновение положительного наконечника к металлическим деталям автомобиля исключено.

Осталось закрыть крышку капота, двери и поставить с брелока автомобиль на сигнализацию. Центральный замок при этом тоже будет работать. На время заряда аккумулятора охранная система будет успешно выполнять возложенную на нее задачу.

Теория

Для последовательного соединения аккумуляторов, обычно к плюсу электрической схемы подключают положительную клемму первого последовательное соединение аккумуляторов аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к минусу блока. Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Значит если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.

Энергия, накопленная в АКБ, равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы – параллельно или последовательно.

Литий-ионные батареи просто подключить к БП нельзя – нужно выравнивание зарядных токов на каждом элементе (банке). Балансировку проводят при зарядке аккумулятора, когда энергии много и её можно сильно не экономить и поэтому без особых потерь можно воспользоваться пассивным рассеиванием «лишнего» электричества.

Никель-кадмиевые АКБ не требуют дополнительных систем, поскольку каждое звено при достижении его максимального напряжения заряда перестает принимать энергию. Признаки полного заряда Ni-Cd – это увеличение напряжения до определенного значения, а затем его падение на несколько десятков милливольт, и повышение температуры – так что лишняя энергия сразу превращается в тепло.

У литиевых аккумуляторов наоборот. Разрядка до низких напряжений вызывает деградацию химии и необратимое повреждение элемнта, с ростом внутреннего сопротивления. В общем они не защищены от перезаряда, и можно потратить много лишней энергии, резко сокращая тем самым время их службы.

Если соединить несколько литиевых элементов в ряд и запитать через зажимы на обоих концах блока, то мы не можем контролировать заряд отдельных элементов. Достаточно того, что одно из них будет иметь несколько более высокое сопротивление или чуть меньшую емкость, и это звено гораздо быстрее достигнет напряжения заряда 4,2 В, в то время как остальные будут еще иметь 4,1 В. И когда напряжение всего пакета достигнет напряжение заряда, может оказаться, что эти слабые звенья заряжены до 4,3 Вольт или даже больше. С каждым таким циклом будет происходить ухудшение параметров. К тому же Li-Ion является неустойчивым и при перегрузке может достичь высокой температуры, а, следовательно, взорваться.

Чаще всего на выходе источника зарядного напряжения ставится устройство, называемое «балансиром». Простейший тип балансира – это ограничитель напряжения. Он представляет из себя компаратор, сравнивающий напряжение на банке Li-Ion с пороговым значением 4,20 В. По достижении этого значения приоткрывается мощный ключ-транзистор, включенный параллельно элементу, пропускающий через себя большую часть тока заряда и превращающий энергию в тепло. На долю самой банки при этом достается крайне малая часть тока, что, практически, останавливает ее заряд, давая дозарядиться соседним. Выравнивание напряжений на элементах батареи с таким балансиром происходит только в конце заряда по достижении элементами порогового значения.

Как отыскать неисправность в зарядном устройстве и устранить его

Нюансы регулировки напряжения на блоке ATX с ШИМ TL494

Главная задача переделки – добиться U = 14,4 В для успешной зарядки изделия. Алгоритм действий:

Провода, присоединённые к плате, отпаяйте. Но зелёный оставьте и припаяйте к «минусу» (это токоведущие площадки, ранее бывшие с проводками тёмного цвета). Такая операция позволит запустить блок.
Возьмите любые провода, припаяйте к той же «массе» и шине +12 В.
Далее придётся работать с ШИМ, конкретно – микросхемой TL494 или её аналогом. Необходимо разыскать 1-й контакт детали (нижний левый).
Переверните плату и просмотрите дорожку, идущую от ножки микросхемы. Вы увидите, что 1-й контакт соединён с тремя резисторами. Нас интересует сопротивление, соединённое с плюсовыми выводами блока. На фото ниже он выделен красным:

Выпаяйте резистор из платы и определите тестером его сопротивление. Например, это 38 кОм (для каждого компьютерного БП цифра своя). Припаяйте пару проводов, как это показано ниже:

Найдите переменное сопротивление с таким же номиналом и припаяйте к этим двум проводкам. Включите БП в сеть и, поворачивая движок компонента, добейтесь напряжения 14,5 В.

Далее нужно выпаять переменное сопротивление и замерить его тестером. Подберите соответствующую деталь – постоянное сопротивление. Можно использовать пару компонентов, спаяв их последовательно. Протестируйте работу устройства. Для удобства стоит привернуть подходящую ручку для переноски и установить амперметр. Но об этом – далее.

Можно ли заряжать литий-ионный аккумулятор без контроллера?

Да, можно. Однако это потребует плотного контроля за зарядным током и напряжением.

Вообще, зарядить АКБ, к примеру, наш 18650 совсем без зарядного устройства не получится. Все равно нужно как-то ограничивать максимальный ток заряда, так что хотя бы самое примитивное ЗУ, но все же потребуется.

Самое простейшее зарядное устройство для любого литиевого аккумулятора — это резистор, включенный последовательно с аккумулятором:

Сопротивление и мощность рассеяния резистора зависят от напряжения источника питания, который будет использоваться для зарядки.

Давайте в качестве примера, рассчитаем резистор для блока питания напряжением 5 Вольт. Заряжать будем аккумулятор 18650, емкостью 2400 мА/ч.

Итак, в самом начале зарядки падение напряжение на резисторе будет составлять:

U_r = 5 — 2.8 = 2.2 Вольта

Предположим, наш 5-вольтовый блок питания рассчитан на максимальный ток 1А. Самый большой ток схема будет потреблять в самом начале заряда, когда напряжение на аккумуляторе минимально и составляет 2.7-2.8 Вольта.

Внимание: в данных расчетах не учитывается вероятность того, что аккумулятор может быть очень глубоко разряжен и напряжение на нем может быть гораздо ниже, вплоть до нуля.

Таким образом, сопротивление резистора, необходимое для ограничения тока в самом начале заряда на уровне 1 Ампера, должно составлять:

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 Ом

Мощность рассеивания резистора:

P_r = I2R = 1*1*2.2 = 2.2 Вт

В самом конце заряда аккумулятора, когда напряжение на нем приблизится к 4.2 В, ток заряда будет составлять:

I_зар = (U_ип — 4.2) / R = (5 — 4.2) / 2.2 = 0.3 А

Т.е., как мы видим, все значения не выходят за рамки допустимых для данного аккумулятора: начальный ток не превышает максимально допустимый ток заряда для данного аккумулятора (2.4 А), а конечный ток превышает ток, при котором аккумулятор уже перестает набирать емкость (0.24 А).

Самый главный недостаток такой зарядки состоит в необходимости постоянно контролировать напряжение на аккумуляторе. И вручную отключить заряд, как только напряжение достигнет 4.2 Вольта. Дело в том, что литиевые аккумуляторы очень плохо переносят даже кратковременное перенапряжение — электродные массы начинают быстро деградировать, что неминуемо приводит к потери емкости. Одновременно с этим создаются все предпосылки для перегрева и разгерметизации.

Защита, встроенная в аккумулятор не позволит его перезарядить ни при каких обстоятельствах. Все, что вам остается сделать, это проконтролировать ток заряда, чтобы он не превысил допустимые значения для данного аккумулятора (платы защиты не умеют ограничивать ток заряда, к сожалению).

Зарядка при помощи лабораторного блока питания

Если в вашем распоряжении имеется блок питания с защитой (ограничением) по току, то вы спасены! Такой источник питания уже является полноценным зарядным устройством, реализующим правильный профиль заряда, о котором мы писали выше (СС/СV).

Все, что нужно сделать для зарядки li-ion — это выставить на блоке питания 4.2 вольта и установить желаемое ограничение по току. И можно подключать аккумулятор.

Вначале, когда аккумулятор еще разряжен, лабораторный блок питания будет работать в режиме защиты по току (т.е. будет стабилизировать выходной ток на заданном уровне). Затем, когда напряжение на банке поднимется до установленных 4.2В, блок питания перейдет в режим стабилизации напряжения, а ток при этом начнет падать.

Когда ток упадет до 0.05-0.1С, аккумулятор можно считать полностью заряженным.

Как видите, лабораторный БП — практически идеальное зарядное устройство! Единственное, что он не умеет делать автоматически, это принимать решение о полной зарядке аккумулятора и отключаться. Но это мелочь, на которую даже не стоит обращать внимания.

Можно ли заряжать аккумулятор не отсоединяя от бортовой сети автомобиля

При зарядке аккумулятора напряжение на его клеммах может достигать, в зависимости от типа зарядного устройства, 16 В. Даже когда ключ зажигания вынут из замка зажигания, то все равно остаются подключенными некоторые устройства, например, система охранной сигнализации, лампочка освещения салона, багажника. В зависимости от модели автомобиля могут быть подключены и другие устройства. Таким образом, вместо предельно допустимого по паспорту напряжения питания, на устройства будет подано большее, что может привести к выходу их из строя. Таким образом, если Вы не уверены, что все приборы при вынутом ключе из замка зажигания обесточены, то лучше не рисковать и перед зарядкой аккумулятора отключить от бортовой сети его отрицательный вывод.

Почему отрицательный? Потому что отрицательный вывод аккумулятора подключен к бортовой сети автомобиля путем непосредственного подсоединения к кузову с помощью резьбового соединения. Если отключать, положительный вывод аккумулятора первым, то можно случайно прикоснуться гаечным ключом к металлическим деталям двигателя или кузова автомобиля. Получится короткое замыкание.

Как безопасно заводить автомобиль от АКБ другого автомобиля (прикурить)

Никто не застрахован от случая, когда понадобится аккумулятор-донор для запуска двигателя собственного автомобиля, или как в народе говорят «прикурить». Обычно соединяют одноименные клеммы аккумуляторов между собой проводами с крокодилами, прибавляют газ, и запускают двигатель другого автомобиля, оставляя свой работающим. Такое «прикуривание» может вывести электронику современного электрооборудования автомобиля из строя и не стоит удивляться, если сразу или через какое-то время в Вашем автомобиле возникла неисправность. А как же правильно «прикуривать»? Ответ очень простой.

В зимнее время, прежде чем дать «прикурить», необходимо завести свой автомобиль и прогреть двигатель в течение не менее пяти минут. Заглушить двигатель. В автомобиле, котором сел аккумулятор, нужно сначала отсоединить от минусового вывода аккумулятора клемму, а затем подсоединить провода для прикуривания к плюсовому выводу и к снятой клемме с отрицательного вывода аккумулятора.

Так как потребляемый стартером ток при пуске двигателя составляет около 100 А, то сечение проводов прикуривателя должно быть не менее 10 мм2, что соответствует диаметру провода без учета изоляции 3,6 мм.

Вторые концы проводов подсоединить к выводам аккумулятора-донора. Запустить двигатель, дать ему поработать пару минут, и, не останавливая отключить провода «прикуривателя».

Вырабатываемой электроэнергии автомобильного генератора вполне хватит для питания всего включенного электрооборудования автомобиля. Подключить отрицательный вывод бортовой сети к штатному аккумулятору.

Для более быстрой подзарядки аккумулятора необходимо стараться ехать на низких передачах, чтобы обеспечить не менее 3000 обор/мин вала двигателя. При таких оборотах генератор автомобиля будет вырабатывать достаточный для питания электрооборудования и зарядки аккумулятора ток.

Для гарантированного следующего пуска двигателя после его остывания необходимо незамедлительно полностью зарядить аккумулятор от зарядного устройства.