Зарядные устройства на микросхемах стабилизаторов напряжения

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: Зарядные устройства

Опубликовано: 24.03.2017 10:08

Просмотров: 3283

П. ПЕТРОВ, г. София, Болгария
В статье описаны простые зарядные устройства для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, в том числе автомобильных.
В последние годы в различной аппаратуре стали применять необслуживаемые (гелевые) свинцово-кислотные аккумуляторные батареи напряжением 6 В, состоящие из трёх аккумуляторов. Их применяют в переносных фонарях-светильниках, электронных игрушках, источниках бесперебойного питания и т. д. Да и в лаборатории радиолюбителя их можно встретить весьма часто. Если такие батареи используются нерегулярно, их следует хранить в заряженном состоянии.

В зависимости от режима работы напряжение на свинцово-кислотных батареях необходимо поддерживать в определённых пределах. Так, например, для батареи RB640BS ёмкостью 4,5 А-ч напряжение в случае циклического использования должно быть в пределах 7,2...7,5 В, для резервного использования — 6,75...6,9 В. Максимальный ток зарядки при этом не должен превышать 1,35 А.
Микросхемы стабилизаторов напряжения серии 7809 выпускаются в двух основных вариантах: с допуском на выходное напряжение 9 В ±2 % (выходное напряжение в пределах 8,82...9,18 В) и ±4 % (8,64...9,36 В). Они обеспечивают максимальный ток нагрузки 1 А (некоторые модификации — до 1,5 А). Стабилизаторы снабжены узлами защиты от превышения тока и перегрева, что делает их весьма привлекательными для применения в зарядных устройствах.
Выходное напряжение стабилизатора 7809 можно уменьшить подключением к выходу двух или трёх диодов серии 1N400x или 1N540x, чтобы получить необходимое значение для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 6 В. Типовые значения падения напряжения на диодах серий 1 N400x и 1 N540x в зависимости от тока приведены в таблице.
 
Схема зарядного устройства для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей номинальным напряжением 6 В на микросхемах 7809 показана на рис. 1.
 
 Оно содержит четыре стабилизатора DA1—DA4, к выходам которых для уменьшения напряжения подключены последовательно соединённые резистор и два диода. К разъёмам XS10— XS13 подключают заряжаемые свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. К контактам XS2, XS3 (и соответственно XS4—XS9) можно подключить вольтметр для измерения зарядного тока. Поскольку сопротивление резисторов R3— R6 выбрано 1 Ом, показания вольтметра в вольтах (милливольтах) численно равны току в амперах (миллиамперах).
К разъёму XS1 можно подключить нагрузку для питания нестабилизированным напряжением. Если нагрузку подключить к разъёму XS14, зарядное устройство можно использовать как источник бесперебойного питания. В штатном режиме, при наличии сетевого напряжения, нагрузка питается от зарядного устройства. Аккумуляторные батареи заряжаются, и поскольку ток ограничен стабилизаторами на уровне 1 А, нет опасности перегрузки батарей.
Когда напряжение в сети пропадёт, нагрузка будет питаться от аккумуляторных батарей через диоды VD5, VD8, VD11, VD14.
Светодиод HL1 сигнализирует о наличии напряжения на выходе выпрямителя на диодах VD1, VD2.
Понижающий трансформатор Т1 должен обеспечивать напряжение холостого хода на вторичных обмотках 2х(12,5...14,5) В и ток нагрузки не менее 3 А. Диоды VD1, VD2 рассчитаны на этот ток. Диоды VD3—VD14 могут быть серий 1N400x или 1N540x или любые другие, допускающие прямой ток не менее зарядного тока аккумуляторных батарей. Кроме того, применимы диоды Шотки, например, 1N5819 (допустимый прямой ток 1 А, обратное напряжение 40 В) или 1 N5822(3 А, 40 В).
Стабилизаторы DA1—DA4 устанавливают на общий теплоотвод. Ёмкость конденсатора С4 можно увеличить до 6800—10000 мкФ.
Налаживание устройства сводится к подборке диодов, подключаемых к выходу стабилизаторов, и их числа для установки необходимого напряжения на аккумуляторных батареях.
Аналогичное зарядное устройство можно собрать для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей напряжением 12В. В этом случае используют стабилизаторы серии 7815. Обычно автомобильные батареи заряжают током 4...6 А, напряжение на них в полностью заряженном состоянии около 14,5... 15 В.
 
На рис. 2 приведена схема простого устройства, способного заряжать и поддерживать в заряженном состоянии такие батареи.
Трансформатор Т1 понижает напряжение сети до 19...20 В, которое затем выпрямляет диодный мост VD1—VD4 и сглаживают конденсаторы С2—С7. Вторичная обмотка трансформатора и диоды выпрямителя должны быть рассчитаны на ток зарядки аккумуляторной батареи.
Собственно зарядное устройство собрано на стабилизаторах DA1—DA5, включённых параллельно. Резисторы R3—R7, подключённые к выходам стабилизаторов, выравнивают зарядный ток. Выходное сопротивление стабилизаторов не превышает 0,03 Ом. Поскольку сопротивление резисторов в десять раз больше, можно считать, что все цепи из стабилизатора и резистора имеют одинаковое выходное сопротивление.
Микросхемы стабилизаторов серии 7815 выпускаются в трёх основных модификациях: с допуском на выходное напряжение 15 В ±2 %(выходное напряжение в пределах 14,7...15,3 В), ±4% (14,4...15,6 В), ±5% (14,25...15,75 В). Все они могут быть использованы в зарядном устройстве, но стабилизаторы с допуском ±2 % более предпочтительны.
Заряжаемую аккумуляторную батарею подключают к разъёму XS1. Светодиод HL1 сигнализирует о наличии напряжения на выходе зарядного устройства. При необходимости напряжение на заряжаемой батарее можно уменьшить. Для этого размыкают контакты выключателя SA2, подключая последовательно с батареей диод VD6. Если этого не требуется, диод и выключатель не устанавливают. Диод VD5 защищает стабилизаторы в случае пропадания сетевого напряжения при подключённой батарее.
Диоды FR602 (VD1—VD4) можно заменить любыми выпрямительными с допустимым прямым током не менее 5 А и обратным напряжением не менее 50 В, подойдут, например, HER602. Диод Шотки SR1640 (VD6) заменим на SR3020.
Выходной ток зарядного устройства ограничен стабилизаторами DA1—DA5. Максимальная рассеиваемая ими мощность зависит от состояния заряжаемой аккумуляторной батареи и может быть значительной, поэтому все микросхемы устанавливают на общий теплоотвод площадью не менее 200 см2.
Правильно собранное из исправных деталей зарядное устройство не требует налаживания.
Радио №2/2014