Самодельное зарядное с режимом хранения батареи и не только…

Сегодня поговорим о зарядном на полевом транзисторе.

Обсудим очередные моменты:
1. В чем заключается отличие тиристорной зарядки от зарядки на полевом транзисторе в линейной схеме.
2. Что такое стабилизация тока СС и стабилизация напряжения CV, зачем оно нужно и что будет если в зарядном нет таких режимов.
3. Рассмотрим кратко конкретную схему зарядного на полевом транзисторе, которую можно повторить. Ток заряда до 10А.

Условимся, что наш АКБ заряжаем до 14.4 вольта, это просто для примера не более того. Ничего не имею против тех, кто то заряжает до 16.2 вольт. Как говорится хозяин барин.

Итак в чем отличие тиристорной зарядки от зарядки на полевом транзисторе?
Тиристорная зарядка заряжает АКБ короткими импульсами тока. Частота этих импульсов 100 раз в секунду, ну или по умному 100 Гц. Если в схеме зарядки нет диодного выпрямительного моста, то частота зарядных импульсов 50 Гц. Между импульсами когда тиристор закрыт, ток через АКБ не течет и заряд в это время отсутствует.
На полевом же транзисторе ток через АКБ течет всегда не прекращаясь, пока продолжается заряд. Такой принцип заряда называется линейным. А какой схемой лучше заряжать, линейной или импульсами ? Это обширный вопрос, поэтому об этом поговорим в следующей статье, которую планирую написать. Ну и понятно что схемы управления тиристором и полевым транзистором разные, так как это вообще разный класс приборов и они по разному работают. Транзистор конечно можно заставить работать и в импульсном режиме, но это уже будет не линейная зарядка.

Что такое стабилизация тока СС или Constant current ?
Проще говоря, это кусок схемы который держит ток заряда стабильным и неизменным который изначально выставил пользователь зарядного устройства. Предположим вы выставили ток заряда 3 А, при этом узел стабилизации тока, будет держать эти 3 ампера до момента пока на батарее напряжение не станет 14.4 вольта. То есть пока на батарее не будет 14.4 вольта, ток не станет ни больше ни меньше чем 3А.

Операционный усилитель U1.2 управляет транзистором. На его вход 5 мы ему сообщаем какой ток заряда мы хотим иметь. Сообщаем мы это ему с помощью потенциометра, выставляя напряжение от 0 до 5 вольт. Транзистор в этой схеме можно представить в виде мощного резистора, сопротивление которого можно изменить от 0 Ом до бесконечно большого. Таким образом мы можем регулировать ток заряда. Второй ОУ 1.1 измерят реальный ток заряда с шунта и сообщает об этом, ОУ 1.2. на его вход 6. В итоге ОУ 1.2 знает какой сейчас текущий ток и какой ток выставил пользователь. Если есть разница, то он либо приоткроет транзистор, либо призакроет. Ведь с течением времени ток заряда сам по себе будет неизбежно падать. Так вот, наш узел стабилизации за этим будет следить и держать ток заряда неизменным, постоянно по чуть чуть приоткрывая транзистор. Если мы своими шаловливыми ручками вмешаемся в процесс и например уменьшим ток, то ОУ мгновенно отреагирует и призакроет транзистор. Сплошная автоматика.

А как будет выглядеть заряд без узла СС ? У моего дядьки есть советское зарядное, там стоит трансформатор и диодный мост и амперметр на 3А. Ну и еще есть два многосекционных переключателя, один переключает первичные обмотки трансформатора, а второй вторичные. При подключении АКБ он выставлял 3А и уходил. Но ток тут же начинал неизбежно потихоньку падать, ведь батарея заряжается и напряжение на ней растет. Так вот он каждые пол часа подходил и потрыкал этими переключателями, чтоб ток оставался все те же 3А. В данном случае роль автоматики выполняли его руки.

Что такое стабилизация напряжения CV или Constant voltage ?
Это кусок схемы который следит за тем чтобы на АКБ напряжение не поднялось более чем 14.4 вольта. Пока на батарее напряжение меньше чем 14.4, данный узел спит и ничего не делает. Но как только напряжение становится 14.4 узел CV просыпается и начинает активно интересоваться происходящими событиями. А именно, он начинает вмешиваться в работу узла стабилизации тока и требовать от него снизить ток заряда.

У ОУ 3 на его ноге 3 всегда дежурит 4.8 вольта. Когда на АКБ напряжение подниметься до 14.4 вольта, на ноге 2 ОУ 3 напряжение станет 4.8 вольта. Как только на батарее напряжение станет хоть немного больше чем 14.4, то ОУ 3 через диод D7 начнет закрывать транзистор прижимая его затвор к земле. Из-за того что, ток будет постоянно падать под влиянием ОУ 3, напряжение на АКБ не сможет подниматься больше чем 14.4. Снижение тока будет происходить медленно в течении нескольких часов. И когда ток заряда станет 0.5 — 0.3 А и напряжение на АКБ при этом будет оставаться 14.4, заряд можно считать завершенным. Узел CV можо перенастроить и на 16.2 вольта, для этого резисторы R9, R12 надо заменить на 3К3.

А каким будет заряд без узла CV? Мой дядька отключал АКБ от зарядного, когда ток просто переставал падать. Сколько при этом было вольт на АКБ это тайна, никто этого не знает, может 14.4 может больше. Это неизвестно. А если сетевое напряжение будет не 230 а 210 вольт или меньше ? То такое трансформаторное зарядное может не дозарядить АКБ, если 240 вольт и отключение не вовремя, будет кипячение электролита, обсыпание обмазки и пр. К слову скажем мой дядька как сейчас помню довольно часто менял свои АКБ.

Вот поэтому хорошо когда в вашем зарядном есть узлы СС и CV, это полная автоматика. Хорошо если еще есть и узел отключения АКБ от зарядного в конце заряда, ну мало ли для безопасности, и палка раз в год стреляет.

А что будет если в зарядном нету ни CC ни CV ? Думаю, что катастрофы вселенского масштаба не случится, наши деды как то ж заряжали и до сих пор заряжают такими зарядками. И такие зарядки до сих пор есть в продаже. Но не хочется заряжать как то, хочется по нормальному, чтоб все было автоматически. К примеру LI ON АКБ без узла CV будут просто взрываться. Хорошо, что кислотные АКБ не взрываются от повышенного напряжения на пластинах.

Кажется написано достаточно букв. Представляю схему с узлами CC, CV, отключение в конце заряда АКБ от зарядки, есть защита от неправильной полярности и замыкания клемм. Ну в общем весь фарш. Ну и есть режим хранения АКБ, аварийный таймер, и пр. подробности можно посмотреть в видео на ютубе. Там же под видео будет ссылка на схему и прошивку. Плата по умолчанию настроена на ток до 6А, чтобы снять ограничение, убираем R27.