Автомобильное зарядное устройство на микросхеме 2153. Зарядное устройство для авто на IR2153. Аспекты подбора оборудования

Недавно под заказ попросили сделать высоковольтный генератор. Сейчас некоторые спросят себя - какое отношение имеет высоковольтный генератор к зарядному устройству? Должен заметить, что один из самых простых импульсных зарядников можно построить на базе приведенной схемы и в качестве наглядной демонстрации я решил собрать

инвертор на макете и изучить все основные достоинства и недостатки данного инвертора.

Автоэлектрика. Мощное импульсное зарядное устройство для АКБ.

Ранее, я уже выкладывал статью про зарядное устройство на основе полумостового инвертора на драйвере IR2153, в этой статье тот же драйвер, только чуть иная схематика, без использования емкостей полумоста, так, как с ними было много вопросов и многие просили схему без конденсаторов.

Но без конденсаторов и тут не обошлось, он нужен для сглаживания помех и бросков после сетевого выпрямителя, емкость я подобрал 220 мкФ, но можно и меньше - от 47 мкФ, напряжение 450 Вольт в моем случае, но можно ограничиться 330-400 Вольт.

Диодный мост можно собрать из любых выпрямительных диодов с током не менее 2А (желательно в районе 4-6А и более) и с обратным напряжением не менее 400 Вольт, в моем случае был использован готовый диодный мост из компьютерного блока питания, обратное напряжение 600 Вольт при токе 6 Ампер - то, что надо!

Напомню, что это самый простой вариант подключения микросхемы и самый простой ИБП от сети 220 Вольт, который может вообще существовать, если хотите долговечное зарядное устройство, то схему придется доработать.

Для обеспечения нужных параметров питания микросхемы использован резистор 45-55кОм с мощностью 2 ватт, если таковых нет, то можно подключить последовательно 2-3 резисторов, конечное сопротивление которых, будет в пределе указанного.

Диод от 1-ой к 8-ой ножке микросхемы должен быть с током не менее 1 А и с обратным напряжением не ниже 300 Вольт, в моем случае был использован быстрый диод на 1000 Вольт 3 Ампер, но он не критичен, можно использовать диоды HER107, HER207, HER307, FR207 (на крайняк), UF4007 и т.п.

Полевые транзисторы нужны высоковольтные, типа IRF840 или IRF740. Трансформатор был взят готовый, от компьютерного блока питания. На входе питания стоят два пленочных конденсатора до и после дросселя, дроссель взят готовый, он имеет две одинаковые обмотки (независимые друг от друга) каждая по 15 витков провода 0,7мм.

Термистор, предохранитель, резистор на входе - тут только для защиты схемы от резких бросков напряжения, не советую их убрать, но схема и без них прекрасно работает. Выпрямляется выходное напряжение мощным сдвоенным диодом, который тоже можно найти в компьютерном блоке питания.

На выходах трансформатора образуется разное напряжение (3,3/5/12Вольт). Шину 12 Вольт найти очень легко, обычно это два вывода с одного края, нужную обмотку найти легко, если использовать галогенную лампу на 12 Вольт, судя по свечению можно сделать вывод о напряжении.

Готовый блок можно дополнить регулятором мощности и защитой от перегруза и короткого замыкания и получить полноценное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, напомню, что ток с шины 12 Вольт доходит до 8-12 Ампер, зависит от конкретного типа трансформатора.

Как минимум один раз в жизни каждый автомобилист сталкивается с проблемой неработающего аккумулятора. Чтобы предотвратить такую неисправность, необходимо правильно обслуживать батарею и вовремя ее заряжать, используя зарядное устройство. Что представляет собой импульсное ЗУ для автомобильного аккумулятора, каков его принцип функционирования и как соорудить прибор своими руками — читайте далее.

[ Скрыть ]

Характеристика прибора

Устройства, предназначенные для АКБ, делятся на несколько типов — трансформаторные и импульсные. Трансформаторные ЗУ для аккумулятора авто обладают большим весом и размерами, при этом их коэффициент полезного действия значительно ниже, чем у других устройств. В результате спрос на такие зарядки постепенно снизился. На сегодняшний день импульсное зарядное устройство является наиболее популярным типом.

Устройство и принцип работы

Любое импульсное зарядное устройство для автомобильного АКБ представляет собой прибор, предназначенный для восстановления заряда.

Конструктивно импульсное ЗУ состоит из таких элементов:

• трансформатора (импульсного);
• устройства выпрямителя;
• прибора стабилизатора;
• элементов индикации;
• основного блока, предназначенного для контроля процедуры заряда.

Необходимо отметить, что все элементы, из которых состоит импульсное зарядное устройство, по своей конструкции имеют небольшие размеры, если сравнивать с трансформаторными ЗУ. В принципе, соорудить такой прибор для зарядки автомобильного АКБ своими руками не так сложно — для этого потребуется только плата, которая будет управлять транзистором. В результате того, что конструкция данного типа приборов довольно простая, а компоненты для изготовления легко доступны, импульсные ЗУ популярны среди наших автолюбителей.

Что касается принципа работы, то сама процедура заряда может осуществляться одним из нескольких методов:

• путем напряжения при постоянном токе;
• напряжением неизменных параметров;
• комбинированным методом.

В принципе, способ напряжения неизменных значений является самым правильным с теоретической точки зрения. Все потому, что импульсные ЗУ для автомобильных АКБ могут производить контроль в автоматическом режиме за параметрами силы тока только в том случае, если напряжение будет постоянным. Если вы хотите добиться того, чтобы уровень зарядки был наиболее максимальным, надо учитывать и параметр разряда.

Что касается способа напряжения при постоянном токе, то этот вариант не самый оптимальный. Все потому, что при оперативной зарядке аккумулятора, получаемой в результате воздействия постоянного тока, пластины прибора могут попросту осыпаться. А восстановить их будет уже невозможно.

Комбинированный вариант зарядки АКБ является одним из наиболее щадящих. При применении данного способа сначала проходит постоянный ток, а в самом конце процедуры он начинает изменяться на переменный. Далее, этот параметр постепенно снижается до нуля, таким образом стабилизируя уровень напряжения. По словам специалистов, такая схема работа позволяет предотвратить или снизить к минимуму вероятность закипания аккумулятора авто. Кроме того, при таком подходе снижается и вероятность выделения газов.

Аспекты подбора оборудования

Если вы хотите добиться того, чтобы батарея авто работала должным образом, необходимо заранее подумать о том, чтобы купить необходимое ЗУ для зарядки.

Есть определенные нюансы этого вопроса, которые желательно учитывать:

1. В первую очередь, многих потребителей интересует вопрос — сможет ли ЗУ, работая по своей схеме, восстановить полностью разряженную АКБ авто. Здесь нужно учитывать, что далеко не все зарядные устройства, продающиеся в автомагазинах, могут справиться с такой задачей. Поэтому при покупке данный момент необходимо уточнять у продавцов.
2. Второй, немаловажный аспект — это уровень максимального параметра тока, который выдает зарядное устройство в ходе функционирования. Кроме того, нужно учитывать и напряжение, до которого будет заряжаться аккумулятор авто. К примеру, если вы остановите свой выбор на импульсном ЗУ, то учтите, что в нем должна быть опция отключения или функция поддержки, включающаяся автоматически при полном заряде (автор видео — ChipiDip).

При эксплуатации ЗУ своими руками нужно учитывать несколько моментов. В первую очередь, это последовательность действий. Для начала рекомендуется демонтировать крышку устройства и открутить пробки. Если необходимо добавить электролит в систему, для этого используйте дистиллированную воду, сделать это нужно до того, как будет осуществлена процедура заряда.

Учтите несколько параметров:

1. Уровень напряжения. Максимальный показатель в данном случае должен составлять не более 14.4 вольт.
2. Сила тока. Этот параметр регулируется, для этого учитывайте уровень разрядки батареи. К примеру, если батарея авто разряжена на 25%, то при активации ЗУ параметр силы тока может возрасти.
3. Время заряда аккумулятора авто. В том случае, если на ЗУ нет никаких индикаторов, то понять, когда аккумулятор авто заряжен, можно по показателю величины тока. В частности, если этот параметр в течение трех часов не будет изменяться, то это будет свидетельствовать о том, что батарея заряжена.

Никогда не заряжайте прибор более 24 часов, это приведет к тому, что электролит просто закипит, а внутри схемы произойдет замыкание.

Инструкция по изготовлению импульсного ЗУ своими руками

Чтобы соорудить ЗУ для аккумулятора авто своими руками, применяется схема IR2153. Данная схема отличается от схемы производства обычного ЗУ тем, что вместо двух конденсаторов, подсоединенных к средней точки, используется только один электролит. Следует отметить, что данная схема изготовления своими руками позволяет сделать ЗУ для аккумулятора авто, рассчитанное на небольшую мощность. Но и эту проблему можно решить, используя более мощные элементы.

В схеме, приведенной выше, применяются ключи типа 8N50, оборудованные изолированным корпусом. Что касается диодных мостов, то лучше использовать те, которые устанавливаются в компьютерные блоки питания. Если такого элементы схемы у вас нет, то можно попробовать собрать диодные мост из четырех выпрямительных диодов (автор видео о создании ЗУ для АКБ авто — Blaze Electronics).

Теперь перейдем к цепи питания устройства схемы. Для обустройства данного компонента своими руками применяется резистор для гашения тока, используйте устройство на 18 кОм. После резистора на схеме идет обычный выпрямительный компонент, установленный на одном диоде, при этом само питание будет в любом случае поступать на плату. Непосредственно на питании стоит электролит, которые параллельно подключен к конденсатору (этот элемент может быть либо пленочным, либо керамическим). Применение конденсатора необходимо для того, чтобы обеспечить наиболее оптимальное сглаживание импульсов и помех.

Что касается трансформатора, то его также можно демонтировать из блока питания ПК. Следует отметить, что такой трансформатор отлично подходит для создания зарядного устройства аккумулятора, поскольку он позволяет обеспечить хороший ток на выходе. Кроме того, трансформатор такого типа может обеспечить одновременно несколько параметров выходных напряжений. Сами диоды должны быть только импульсными, поскольку стандартные элементы не смогут функционировать в результате слишком высокой частоты.

Фильтр можно не добавлять в схему, но вместо него желательно установить несколько емкостей и сам дроссель. Чтобы снизить уровень бросков на входе до фильтрующего элемента, желательно добавить в схему термистор на 5 Ом. Этот элемент также можно вытащить своими руками из блока питания ПК. Важным моментом будет установка электролитического конденсатора. Его необходим подобрать, опираясь на специальное отношение 1 Ватт — 1 мкФ, уровень напряжения должен составлять 400 вольт.

В целом такая схема по своей конструкции является достаточно простой. На практике, если подойти к этому вопросу правильно, то соорудить будет не так сложно, даже если у вас нет опыта. А учитывая то, что у вас под рукой будет материал со всеми необходимыми схемами и обозначениями, справиться с такой задачей будет проще простого. Разумеется, если вы не можете отличить трансформатор от резистора, то лучше просто пойти в магазин и купить нужное зарядное устройство.

Видео «Изготовление импульсного зарядного устройства своими руками»

Все нюансы, которые необходимо учесть, а также подробная пошаговая инструкция по изготовления импульсного ЗУ для автомобильного АКБ, приведена ниже (автор видео — Паяльник TV).

Неплохая и интересная схема качественного зарядного устройства на основе микросхемы IR2153, самотактируемого полумостового драйвера, которая довольно часто используется в электронных балластах энергосберегающих ламп.

Схема работает от сети переменного напряжения 220 Вольт, ее выходная мощность около 250 ватт, а это около 20 Ампер при 14 Вольтах выходного напряжения, чего вполне достаточно для зарядки автомобильных аккумуляторов.

На входе имеется сетевой фильтр, и защита от бросков напряжения и перегруза блока питания. Термистор защищает ключи во время начального момента включения схемы в сеть 220 Вольт. Затем сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом.

Через ограничительное сопротивление 47 кОм напряжение проходит на микросхему генератора. Импульсы определенной частоты следуют на затворы высоковольтных ключей, которые срабатывая пропуская напряжение в сетевую обмотку трансформатора. На вторичной обмотке мы имеем требуемое для заряда аккумуляторов напряжение.

Выходное напряжение ЗУ зависит от количества витков во вторичной обмотке и рабочей частоты генератора. Но частоту не следует поднимать выше 80кГц, оптимально 50-60кГц.

Высоковольтные ключи IRF740 или IRF840. Меняя емкость конденсаторов во входной цепи можно увеличить или уменьшить выходную мощность зарядного устройства, при необходимости можно достичь 600 ваттной мощности. Но нужны конденсаторы 680 мкФ и мощный диодного мост.

Трансформатор можно взять готовый из компьютерного блока питания. А можно и его сделать самому. Первичная обмотка содержит 40 витков провода диаметром 0,8 мм, затем накладываем слой изоляции наматываем вторичную обмотку - где то 3,5-4 витка из довольно толстого провода или использовать многожильный провод.

После выпрямителя в схеме установлен фильтрующий конденсатор, емкость не более 2000 мкФ.

На выходе необходимо поставить импульсные диоды с током не менее 10-30А, обычные сразу сгорят.

Внимание схема ЗУ не имеет защиты от короткого замыкания и сразу выйдет из строя, если такое произойдет.

Еще один вариант схемы зарядного устройства на микросхеме IR2153

Диодный мост состоит из любых выпрямительных диодов с током не менее 2А, можно и больше и с обратным напряжением 400 Вольт, можно использовать готовый диодный мост из старого компьютерного блока питания в нем обратное напряжение 600 Вольт при токе 6 А.

Для обеспечения требуемых параметров питания микросхемы необходимо взять сопротивление 45-55 кОм с мощностью 2 ватт, если таких не можете найти, соедините последовательно несколько маломощных резисторов.

Достаточно простая схема лабораторного источника питания или зарядного устройства, например, для аккумулятора. Реализуется достаточно просто, что видно уже из схемы. Уникальной особенностью схемы является тот факт, что возможна регулировка не только по напряжению, но и по току, чем не обладают даже многие покупные зарядные устройства.

Схема построена на 4х транзисторах, основную роль играет силовой транзистор V4 (см. схему) в данном случае взят 2N3055, который вполне можно заменить на отечественный аналог КТ803. В общем, именно от этого транзистора в итоге будет зависеть выходная мощность устройства и возможный максимальный ток, поэтому если вам будут необходимы более значительные токи достаточно заменить V4 на более мощный транзистор. Понятно, что силовой транзистор в обязательном порядке устанавливается на теплоотвод.

Еще одной особенность такого зарядного устройства – это его экономичность, все элементы вам обойдутся в 100-200 рублей. При использовании показанного в схеме транзистора 2N3055 или его отечественного аналога КТ803, ток можно разогнать до 6 А. Хотя сам транзистор по своим характеристикам потянет и 15 А, но нагружать до такой степени не советуем. Ограничительный резистор R2 номиналом в 1 Ом берется мощностью не менее 5 Вт, остальным резисторам 0,25 Вт вполне достаточно.

Пока мы рассмотрели только часть схемы, отвечающую за регулировку напряжения и тока. Однако понятно, что устройство надо чем-то запитывать, тем более постоянным напряжением, поэтому необходим источник питания способный выдавать достаточную выходную мощность, с постоянным напряжением до 16 В, и током до 10 А. В принципе для питания от сети 220В, 50 Гц было бы достаточно смотать понижающий трансформатор и поставить на его выходе мост. Однако даже поверхностный подсчет показывает, что трансформатор нужен мощностью до 200 Вт.

Сердечник для него можно достать из старых ламповых телевизоров, но не у всех есть такая возможность, а если покупать, то обойдется он весьма недешево. Плюс использование подобной схемы сильно увеличит габариты самого прибора. Поэтому для уменьшения габаритов трансформатора, будем использовать представленную схему импульсного блока питания увеличивающего частоту до 50 кГц, что в итоге приводит к уменьшению габаритов выходного трансформатора.

Единственное, но трансформатор брали с компьютерного блока питания разработанный на двухполярное напряжение, нам понятно достаточно одной полярности. Номиналы и типы элементов указаны на схеме.

В схеме есть защита от КЗ, при ее срабатывании загорается светодиод, что также очень полезно при работе с источником. При намотке выходного трансформатора первичная обмотка состоит из 37 витков проводом сечением не менее 0,5 мм?, вторичная 6 витков сечением не менее 2,5 мм?, можно смотать тремя жилами проводом 0,8 мм?. Сердечник можно взять с любого компьютерного блока питания. Диоды выпрямительного моста на выходе должны быть высокочастотными, советуем взять КД213.

Для регулировки тока ограничения (срабатывания защиты) достаточно менять номинал резистора R10 чем меньше его значение, тем больше будет ток срабатывания защиты и наоборот. Все задействованные в схеме транзисторы необходимо устанавливать на отдельные теплоотводы или изолировать их друг от друга.

После первого выпрямительного моста, фильтрующие конденсаторы должны быть номиналом от 100 до 470 мкФ с допустимыми значениями напряжения до 400 В.