Содержание
Такой блок питания был создан после того, как сгорел мой лабораторный БП, который прослужил всего пару месяцев. Было решено из подручных средств собрать мощный сетевой ИБП, который при желании можно было использовать в качестве зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов.
За основу была взята схема полумостового инвертора на драйвере IR2153. По идее, такой инвертор можно собрать из подручного хлама, почти все основные компоненты можно снять из компьютерного блока питания.
На входе питания собран простой сетевой фильтр, пленочные конденсаторы 0,1мкФ подобраны с рабочим напряжением 400 Вольт до и после дросселя, сам дроссель выпаян из платы компьютерного блока питания. На кольце намотаны две независимые обмотки проводом 0,9мм, количество витков каждой обмотки — 10.
Термистор на входе питания защищает полевые ключи от бросков напряжения во время включения схемы.
Диодный мост — можно взять готовый или же собрать из 4-х выпрямительных диодов с обратным напряжением не менее 400 вольт и током 1,5-3 А, в моем случае использован готовый диодный мост на 600 Вольт 4А.
От емкости электролитов зависит основная мощность, электролиты легко можно найти в любом компьютерном блоке питания. Мощность инвертора с таким раскладом компонентов составляет порядка 200ватт.
Трансформатор тоже был взят готовый, от того же компового блока питания. Поскольку ИБП должен работать в качестве лабораторного БП, то диапазон выходных напряжений должен быть широким. Трансформатор от компьютерного БП позволяет получить 24 Вольт без переделок, чего вполне достаточно для штатных радиолюбительских дел. Увеличить выходное напряжение можно двумя способами — повышением рабочей частоты генератора или же перемоткой импульсного трансформатора.
Ограничительный резистор 47К брать с мощностью 2 ватт, он обеспечивает питание микросхемы, номинал резистора может отклоняться на 10% в ту или иную сторону.
В качестве диодного выпрямителя использована мощная сборка Шоттки, которая в себе содержит два мощных диода по 30А.
После выпрямителя напряжение сглаживается конденсатором 50Вольт 1000мкФ, чего вполне достаточно, но при желании можно увеличить емкость.
Полевые ключи обязательно должны быть высоковольтными, можно использовать ключи типа IRF740/IRF840 и другие.
Хочу также заметить, что мощность такого блока питания можно поднять до 400 ватт, при этом заменяя только электролиты, крайне не советую повышать мощность более 500 ватт.
Какой же блок питания без защиты от КЗ? Изначально думал реализовать защиту в первичной цепи схемы, но это будет уже трудно настраиваемая схема, поскольку у многих возникают проблемы связанные именно с защитой, а поскольку изначально мне захотелось собрать устройство, которое бы могли повторить радиолюбители не имеющие нужного опыта работы с ИИП, то решил отказаться от идеи, этим не портить и не усложнять основную схему.
Сама защита реализована на отдельной плате, состоит из двух транзисторов. Номиналом шунта можно грубо настроить ток срабатывания защиты, номиналом переменника, можно более точно настроить на нужный ток срабатывания.
При КЗ и перегрузке блока питания, загорится индикатор и питание отключается, блок выходит из защиты моментально, при отсутствии кз или перегруза на выходе.
Полевой транзистор практически любой, с током 20-100A, можно использовать ключи типа irfz44, irfz40, irfz24, irfz46, irfz48, irf3205 и другие.
Регулятор мощности — одна из важнейших частей блока питания. За основу взял схему ШИМ регулятора, поскольку такое управление имеет очень много плюсов.
. 
ШИМ — регулятор построен на таймере 555 и мощном ключе IRFZ44, напряжение плавно можно регулировать от . до максимального выходного напряжения с трансформатора.
Данный блок справляется с любыми задачами, которые могут возникнуть в радиолюбительской практике — легкий, мощный и компактный, вольт/амперметр будет цифровым, заказан отдельно на интернет магазине, будет установлен на блок в ближайшее время.
Здравствуйте Хабра-господа и Хабра-Дамы!
Думаю некоторым из Вас знакома ситуация:
«Автомобиль, пробка, N-ый час за рулем. Коммуникатор с запущенным навигатором уже 3-й раз пиликает об окончании заряда, несмотря на то что все время подключен к зарядке. А Вы, как на зло, абсолютно не ориентируетесь в этой части города.»
Далее, я расскажу о том, как имея в меру прямые руки, небольшой набор инструментов и немного денег соорудить универсальную (подходящую для зарядки номинальным током, как Apple, так и всех остальных устройств), автомобильную USB зарядку для Ваших гаджетов.
ОСТОРОЖНО: Под катом много фото, немного работы, никакого ЛУТ и нет хеппи энда (пока нет).
Автор, нафига все это?
Некоторое время назад со мной приключилась история описанная в прологе, китайский usb-двойник, абсолютно бессовестно дал разрядиться моему смарту во время навигации, из заявленных 500mA он выдавал около 350 на оба сокета. Надо сказать я был очень зол. Ну да ладно — сам дурак, решил я, и в этот же день, вечером, был заказан на eBay автомобильный зарядник на 2А, который почил в недрах китайско-израильской почты. По счастливой случайности, у меня завалялась платка конвертор DC-DC step down с выходным током до 3-х А и я решил на ее базе собрать себе надежный и универсальный зарядник для автомобиля.
Немного о зарядных устройствах.
Большинство зарядных устройств, которые присутствуют на рынке, я бы поделил на четыре типа:
1. Яблочные — заточенные под Apple-устройства, снабженные небольшой зарядной хитростью.
2. Обычные — ориентированные на большинство гаджетов, которым достаточно закороченных DATA+ и DATA- для потребления номинального тока заряда (тот, что заявлен на зарядном устройстве Вашего гаджета).
3. Бестолковые — у которых DATA+ и DATA- висят в воздухе. В связи с этим, Ваше устройство решает, что это USB-хаб или компьютер и не потребляет более 500 mA, что отрицательно сказывается на скорости заряда или вообще в отсутствии оного под нагрузкой.
4. Хитро%!$&е — так как внутри у них установлен микроконтроллер, который сообщает устройству, что то из разряда того, что небезызвестный герой Киплинга сообщал животным — «Мы с тобой одной крови, ты и я», проверяет оригинальность зарядки. Для всех же остальных устройств они являются ЗУ третьего типа.
Последние два варианта, в силу понятных причин, считаю не интересными и даже вредными, поэтому сосредоточимся на первых двух. Поскольку наша зарядка должна уметь заряжать, как яблочные так и все остальные гаджеты мы используем два выхода USB, один будет ориентирован на Apple — устройства, второй на все остальные. Замечу лишь, что если Вы по ошибке подключите гаджет к не предназначенной для него USB розетке, ничего страшного не произойдет, просто он будет брать те же пресловутые 500mA.
Итак, цель: " Немного поработав руками получить универсальную зарядку для машины."
Что нам понадобится
1.Для начала, разберемся с током заряда, обычно, это 1А для смартфонов и около 2-х Ампер для планшетов (кстати мой Nexus 7, почему то из своей же зарядки не берет более 1.2А). Итого для одновременной зарядки средних планшета и смартфона нам потребуется ток 3А. Значит конвертер DC-DC, что у меня имеется в наличии вполне подойдет. Должен признать, что конвертер на 4А или 5А для данных целей подошел бы лучше, для того что бы тока хватало на 2 планшета, но компактных и недорогих решений так и не нашел, да еще и время поджимало.
Поэтому я использовал то что было:
Входное напряжение: 4-35В.
Выходное напряжение: 1.23-30В (регулируется потенциометром).
Максимальный ток на выходе: 3А.
Тип: Step Down Buck converter.
2. USB розетка, я использовал двойную, которую выпаял из старого USB-хаба.
Так же можно использовать обычные сокеты от USB удлинителя.
3. Макетная плата. Для того что бы припаять к чему-нибудь USB розетку и собрать простенькую схему зарядки для Apple.
4. Резисторы или сопротивления, кому как больше нравится и один LED. Всего 5-ть штук, 75 кОм, 43 кОм, 2 номиналом 50 кОм и один на 70Ом. На первых 4-х как раз и строится схема зарядки Apple, на 70 Ом я использовал для ограничения тока на светодиоде.
5. Корпус. Я нашел в закромах родины футляр от фонарика Mag-Lite. Вообще, идеально бы подошел футляр от зубной щетки черного цвета, но я такового не нашел.
6. Паяльник, канифоль, припой, кусачки, дрель и час свободного времени.
Собираем зарядку
1. Первым делом я закоротил между собой выводы DATA+ и DATA- на одном из сокетов:
*Прошу прощение за резкость, встал рано и телу хотелось спать, а мозгу продолжения эксперимента.
Это как раз и будет наша розетка для не яблочных гаджетов.
2. Отрезаем нужный нам размер макетной платы и размечаем и сверлим в ней отверстия под крепежные ножки USB розетки, параллельно проверяя, что контактные ножки у нас совпадают с отверстиями в плате.
3. Вставляем сокет, фиксируем и припаиваем к макетной плате. Контакты +5В первой(1) и второй(5) розетки замыкаем между собой, так же поступаем и с контактами GND(4 и 8).
Фото только для пояснения, контакты пропаиваются уже на макетной плате
4. Распаиваем на оставшиеся два контакта DATA+ и DATA- следующую схему:
Для соблюдения полярности пользуемся распиновкой USB:
У меня получилось так:
Не забываем подстроить напряжение на выходе, при помощи отвертки и вольтметра задаем 5 — 5.1В.
Так же я решил добавить индикацию к цепи питания USB, паралельно к +5V и GND припаял желтый лед с резистором на 70Ом для ограничения тока.
Убедительная просьба к людям с тонкой душевной организации и прочим любителям прекрасного: «Не смотрите следующую картинку, ибо пайка кривая.»
5. Фиксируем плату конвертер на нашей макетной плате. Я это осуществил при помощи ножек от все тех же резисторов, запаяв их в контактные отверстия на плате конвертера и на макетной плате.
6. Припаиваем выходы конвертера к соответствующим входам на USB-сокете. Соблюдаем полярность!
7. Берем корпус, размечаем и сверлим отверстия под крепление нашей платы, размечаем и вырезаем место под USB розетку и добавляем отверстия для вентиляции напротив микросхемы конвертера.
Крепим макетную плату болтами к корпусу и получаем вот такую коробочку:
В Машине это выглядит так:
Тесты
Далее, я решил проверить реально ли мои устройства будут считать, что они заряжаются от родной зарядки. А заодно замерить и токи.
Питание обеспечено БП от старого принтера 24В 3.3А.
Ток я замерял перед выходом на USB.
Забегая вперед скажу, все имеющиеся у меня устройства зарядку признали.
К USB розетке номер один (которая предназначена для разных гаджетов ) я подключал:
HTC Sensation, HTC Wildfire S, Nokia E72, Nexus 7, Samsung Galaxy ACE2.
Для Sensation и Nexus 7 я проверил время зарядки, начинал с 1% и заряжал до 100%.
Смартфон зарядился за 1 час 43 минуты (батарейка Anker на 1900 mAh), должен заметить, что от стандартной зарядки он заряжается около 2-х часов.
Планшет же зарядился за 3 часа 33 минуты, что на пол часа дольше чем зарядка от сети (Одновременно заряжал только одно устройство).
Чтобы оба Android устройства брали из зарядки максимум, мне пришлось спаять небольшой переходничок(который подключал к apple USB), к нему подключен HTC Sensation.
К USB розетке номер два я подключал: Ipod Nano, Ipod Touch 4G, Iphone 4S, Ipad 2. Поскольку Nano заряжать такой штукой смешно — он у меня максимум 200 mA брал, проверял Touch 4g и IPad. Ipod заряжался 1 час 17 минут с нуля и до 100%(правда вместе с IPAD 2). Ipad 2 заряжался 4 часа и 46 минут (один).
Как Вы видите Iphone 4S с удовольствием потребляет свой номинальный ток.
Кстати, Ipad 2 меня удивил, он абсолютно не чурался схемы с закороченными дата контактами и потреблял абсолютно те же токи, что и от предназначенного для него сокета.
Процесс зарядки и выводы
Для начала напомню, что все устройства в которых используют литиевые аккумуляторы имеют в наличии контроллер заряда. Работает он по следующей схеме:
График усреднен и может варьироваться для разных устройств .
Как видно из графика, в начале зарядного цикла контроллер позволяет заряжать максимально допустимым током для Вашего устройства и постепенно снижает ток. Уровень заряда определяется по напряжению, так же контроллеры мониторят температуру и отключают зарядку при высоких значениях последней. Контроллеры заряда могут находится в самом устройстве, в аккумуляторе или в зарядном устройстве (очень редко).
Подробней о зарядке литиевых элементов можно почитать здесь.
Собственно тут мы и подошли к моменту почему этот топик называется: «Попыткой номер раз». Дело в том, что максимум, что у меня получилось выжать из зарядки это: 1.77А
Ну а причина, на мой взгляд, не оптимально подобранная катушка индуктивности, которая в свою очередь не дает Buck — конвертору выдать свой максимальный ток. Думал ее заменить, но инструмента для пайки SMD у меня нет и в ближайшее время не предвидится. Это не ошибка проектировщиков платы с ebay, это просто особенность данной схемы так как она ориентированна на различные входящие и исходящие напряжения. При подобных условиях просто невозможно выдавать максимальный ток на всем диапазоне напряжений.
В итоге, я получил устройство, которое способно заряжать два смартфона одновременно или один планшет в автомобиле за вменяемое время.
В связи с вышесказанным было решено оставить эту зарядку как есть и собрать новую, полностью своими руками, на базе более мощного конвертора LM2678,
который в перспективе, сможет «накормить» два планшета и смартфон одновременно (5А на выходе). Но об этом уже в следующий раз!
AutoOt.ru » Гаджеты для авто » Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками.
Принцип» действия
Большинство устройств заряжают АКБ постоянными или импульсными токами. Сколько ампер нужно для зарядки автомобильного аккумулятора? Ток заряда выбирают равным одной десятой от емкости аккумуляторной батареи. При емкости 100 А*ч ток зарядки автомобильного аккумулятора будет 10 Ампер. АКБ придется заряжать около 10 часов до полного заряда.
Зарядка аккумулятора авто большими токами может привести к процессу сульфатации. Чтобы этого избежать, лучше производить заряд АКБ малыми токами, но более продолжительное время.
Импульсные устройства значительно уменьшают эффект сульфатации. Некоторые импульсные зарядные устройства имеют режим десульфатации, который позволяет восстанавливать работоспособность АКБ. Он заключается в последовательном заряде-разряде импульсными токами по специальному алгоритму.
Заряжая аккумуляторную батарею, нельзя допустить перезаряд. Он может привести к закипанию электролита, сульфатации пластин. Необходимо, чтобы устройство имело собственную систему контроля, измерения параметров и аварийного отключения.
Начиная с 2000-х на автомобили стали устанавливать специальные типы аккумуляторных батарей: AGM и гелевые. Зарядка автомобильного аккумулятора таких типов отличается от обычного режима.
Зарядка автомобильного аккумулятора в домашних условиях
Часто в водительской практике возникает ситуация, когда, поставив машину возле дома вечером, утром обнаруживается, что АКБ разряжен. Что можно сделать в такой ситуации, когда под рукой нет паяльника, никаких деталей, а завестись надо?
Обычно на аккумуляторе осталась небольшая емкость, его просто необходимо немного «подтянуть», чтобы заряда хватило для запуска двигателя. В этом случае может помочь блок питания от какой-нибудь бытовой или оргтехники, например, ноутбука.
Зарядка от блока питания ноутбука
Напряжение, которое производит блок питания ноутбука обычно 19 Вольт, ток до 10 Ампер. Этого хватает, чтобы зарядить АКБ. Но напрямую подключать блок питания к аккумулятору НЕЛЬЗЯ. Необходимо последовательно в цепь заряда включить ограничивающее сопротивление. В качестве него можно взять автомобильную электролампочку, лучше для освещения салона. Ее можно приобрести на ближайшей автозаправке.
Отрицательная клемма подключается к отрицательному выводу блока питания. На блоке питания обычно имеется шильдочка, показывающая полярность разъема. Пары часов зарядки таким методом достаточно, чтобы запустить двигатель.
Схема простого зарядного устройства для автомобильного аккумулятора.
Заряд от бытовой сети
Более экстремальный метод зарядки – непосредственно от бытовой сети. Его применяют только в критической ситуации, используя максимальные меры электробезопасности. Для этого понадобится осветительная лампа (не энергосберегающая).
Можно вместо нее использовать электроплитку. Также необходимо приобрести выпрямительный диод. Такой диод можно «позаимствовать» из неисправной энергосберегающей лампы. На это время напряжение, подаваемое в квартиру, лучше обесточить. Схема представлена на рисунке.
Ток заряда при мощности лампы 100 Ватт будет приблизительно 0,5 А. За ночь АКБ подзарядится всего на несколько ампер-часов, но этого может хватить для запуска. Если соединить параллельно три лампы, то АКБ зарядится в три раза больше. Если вместо лампочки подключить электроплитку (на самой маленькой мощности), то время заряда существенно уменьшится, но это очень опасно. К тому же может пробиться диод, тогда возможно замыкание АКБ. Методы заряда от 220 В опасны.
Зарядка для автомобильных аккумуляторов своими руками. Видео:
Самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора
Перед тем как сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, следует оценить свой опыт электромонтажных работ, знания по электротехнике, на основании этого приступить к выбору схемы зарядного устройства для автомобильного аккумулятора.
Можно посмотреть в гараже, возможно, есть старые устройства или блоки. Для устройства подходит блок питания от старого компьютера. В нем есть почти все:
- разъем 220 В;
- выключатель питания;
- электросхема;
- вентилятор охлаждения;
- выводы подключения.
Напряжения на нем стандартные: +5 В, -12 В и +12 Вольт. Для заряда АКБ лучше использовать провод +12 Вольт, 2 Ампера. Выходное напряжение необходимо поднять до уровня +14,5 – +15,0 Вольт. Обычно это удается сделать, изменив номинал сопротивления в цепи обратной связи (около 1 килоОма).
Ограничивающее сопротивление можно не ставить, электронная схема самостоятельно отрегулирует ток заряда в пределах 2 Ампер. Нетрудно подсчитать, что для полного заряда АКБ 50 А*ч потребуется около суток. Внешний вид устройства.
Можно подобрать или купить на блошином рынке сетевой трансформатор с напряжением вторичной обмотки от 15 до 30 Вольт . Такие применялись в старых телевизорах.
Трансформаторные устройства
Простейшая схема устройства с трансформатором.
Ее недостатком является необходимость ограничения тока в выходной цепи и связанные с этим большие потери мощности и нагревание резисторов. Поэтому для регулировки тока используют конденсаторы.
Теоретически, рассчитав номинал конденсатора, можно не использовать силовой трансформатор, как показано на схеме.
При покупке конденсаторов следует выбирать соответствующий номинал с напряжением 400 В и более.
В практике большее применение получили устройства с регулированием тока.
Можно выбрать схемы импульсных самодельных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора. Они более сложны схемотехнически, требуют определенных навыков при монтаже. Поэтому, если вы не обладаете специальными навыками, лучше купить заводской блок.
Импульсные зарядные устройства
Импульсные зарядные устройства имеют ряд преимуществ:
- высокий коэффициент полезного действия, как следствие, меньшее энергопотребление и нагревание при работе;
- меньшие габариты и масса по сравнению с трансформаторными устройствами;
- возможность автоматизации контроля основных параметров заряда;
- большую технологичность при изготовлении.
Основные недостатки импульсных зарядных устройств:
- высокая вероятность выхода из строя мощных транзисторов;
- необходимость глубоких знаний в области электротехники для настройки устройств;
- отсутствие гальванической развязки с питающим напряжением понижает степень электробезопасности;
- большой уровень электромагнитных помех (их нельзя включать в непосредственной близости с радиоустройствами, мобильной техникой).
Один из наиболее простых вариантов электрической схемы приведен на рисунке 8.
Принцип действия импульсных устройств основан на преобразовании переменного напряжения бытовой электросети в постоянное при помощи диодной сборки VD8. Затем постоянное напряжение преобразуется в импульсы высокой частоты и амплитуды. Импульсный трансформатор Т1 вновь преобразует сигнал в постоянное напряжение, которое заряжает аккумулятор.
Так как обратное преобразование ведется на высокой частоте, то габариты трансформатора значительно меньше. Обратная связь, необходимая для контроля параметров заряда, обеспечивается оптроном U1.
Общие рекомендации
При заряде АКБ с помощью самодельного устройства необходимо:
>
