Привет всем читателям. Сегодня будет рассмотрен вариант построения мощного импульсного источника питания, который обеспечивает на выходе ток до 60 Ампер при напряжении 12 Вольт, но это далеко не предел, при желании можно выкачивать токи под 100 Ампер, этим получить отличное пуско-зарядное устройство.
Схема из себя представляет типичный двухтактный полумостовой сетевой, понижающий импульсный источник питания, это полное название нашего блока. в качестве задающего генератора наша с вами любимая микросхема IR2153 . Выход дополнен драйвером, по сути обычный повторитель на базе комплементарных пар BD139/140. Такой драйвер может управлять несколькими парами выходных ключей, что позволит снять большую мощность, но в нашем случае всего одна пара выходных транзисторов.
В моем случае применены мощны н-канальные полевые транзисторы типа 20N60 с током 20 Ампер, максимальное рабочее напряжение для указанных ключей составляет 600 вольт, можно заменить на 18N60, IRF740 или аналогичные, хотя 740 -ые я не особо люблю из за верхней границы напряжения всего в 400 вольт, но работать будут. Подойдут также более популярные IRFP460 , но плата разведена для ключей в корпусе TO-220.
В выходной части собран однополярный выпрямитель со средней точкой, вообще для экономии окна трансформатора советую обычный диодный мост поставить, но у меня мощных диодов не нашлось, в замен нашел сборки шоттки в корпусе TO-247 типа MBR 6045, с током 60 Ампер, их поставил, для увеличения тока через выпрямитель параллельно подключил три диода, таким образом наш выпрямитель спокойно может пропускать токи до 90 Ампер, возникает вполне нормальный вопрос – диодов ведь 3 , каждый по 60 Ампер, почему же 90 ? дело в том, что это сборки шоттки, в одном корпусе 2 диода по 30 ампер подключенные с общим катодом. Если кто не в курсе – эти диоды из того же семейства, что и выходные диоды в компьютерных бп, только токи у них куда выше.
Давайте Поверхностно рассмотрим принцип работы, хотя думаю для многих все итак понятно.
В момент подключения блока в сеть 220 Вольт через цепочку R1/R2/R3 и диодный мост, плавно заряжаются основные входные электролиты C4/C5, их емкость зависит от мощности бп, в идеале подбирается емкость в 1мкФ на 1 ватт мощности, но возможен некий разброс в ту или иную сторону, конденсаторы должны быть расчитаны на напряжение не меньше 400 Вольт.
Через резистор р5 поступает питание для генератора импульсов. Со временем напряжение на конденсаторах растет, растет также питающее напряжение для микросхемы ир2153 и как только оно дойдет до значения 10-15 Вольт микросхема запускается и начнет генерировать управляющие импульсы, которые усиливаются драйвером и подаются на затворы полевых транзисторов, последние будут срабатывать с заданной частотой, которая зависит от сопротивления резистора r6 и емкости конденсатора ц8.
Разумеется появляется напряжение на вторичных обмотках трансформатора, и как только оно будет достаточной величины, откроется составной транзистор KT973, по открытому переходу которого подается питание на обмотку реле, в следствии чего реле сработает и замкнет контакт S1 и сетевое напряжение уже поступит на схему не по резисторам R1,R2,R3 а по контактам реле..
Это называется системой мягкого старта, точнее задержка при включеии, к стати время срабатывания реле можно подстроить путем подбора конденсатора C20, чем больше емкость, тем дольше задержка.
К стати в момент срабатывания первого реле срабатывает и второе, до его срабатывания один и концов сетевой обмотки трансформатора подключалась массе основного питания через резистор R13.
Теперь устройство уже работает в штатном режиме, и блок можно разгонять на полную мощность.
Слаботочный выход 12 Вольт помимо питания схемы плавного пуска может питать кулер, для охлаждения схемы.
Система снабжена функцией защиты от кз на выходе рассмотрим принцип ее работы.
R11/R12 в роли датчика тока, при кз или перегрузке на них образуется падение напряжения достаточной величины для открывания маломощного тиристора T1, открываясь, он коротит плюс питания для микросхемы генератора на массу, таким образом на микросхему не поступает питающее напряжение и она прекращает работу. Питание на тиристор поступает не напрямую, а через светодиод, последний будет гореть когда тиристор открыт свидетельствуя о наличии кз.
В архиве печатная плата чуть иная, предназначена для получения двухполярного напряжения, но я думаю переделать выходную часть под однополярку не составит труда.
Архив к статье; скачать…
На этом все, с вами как всегда был – Ака Касьян
,
Каждый автомобилист наверняка попадал в ситуации, когда его автомобиль не заводился в тот момент, когда нужно было куда-то срочно ехать. Особенно часто такое случается в зимнее время, когда на улице стоит минусовая температура. Купить современную модель пускозарядного устройства для машины в магазине может каждый, но проблема в том, что качественное и надежное устройство стоит очень дорого, а недорогие устройства быстро ломаются.
Самостоятельно изготовить пускозарядное устройство не так уж сложно. Главное купить все необходимые детали в любом магазине радиодеталей. При этом собираемое устройство для машины стоит гораздо дешевле и соответствует всем потребностям автомобилиста.
Выбираем схему устройства
Подобрать соответствующую схему для пускозарядного устройства вы можете на специализированных интернет-сайтах и форумах, где также вы найдете подробное описание всех функций. Если вы никогда раньше сами не собирали подобные приборы и у вас нет опыта, остановитесь на схемах попроще. При выборе схемы внимание следует обратить на наличие переключателя или другого устройства, отключающего амперметр при режиме пуска.
На разных сайтах предлагается своими руками сделать или собрать понижающий трансформатор, но это достаточно сложный процесс, требующий некоторых навыков. Таким образом. Лучше купите подходящий трансформатор в заводском исполнении – так вы сэкономите свое время и нервы. Понижающий трансформатор лежит в основе пускозарядного устройства для авто, поэтому на нем лучше не экономьте.
Материалы и инструменты
Для сборки пускозарядного устройства самостоятельно у себя дома или в гараже вам потребуются следующие инструменты, материалы и оборудование:
- паяльник достаточной мощности;
- текстолитовая пластина;
- оловянный припой;
- понижающий трансформатор;
- радиодетали;
- кулер или корпусной вентилятор;
- провода высокого напряжения сечением 2-2,5 квадрата;
- шуруповерт или дрель со сверлами;
- провода для подключения к АКБ сечением не меньше 10 квадратов по меди с зажимами;
- элементы крепежа.
О сборке устройства
Собирать пускозарядное устройство для машины нужно на листе текстолита соответствующих размеров. Начинать надо с понижающего трансформатора, так как это самая громоздкая деталь в собираемом вами устройстве. Для крепления деталей и прохождения проводов в текстолитовой пластине высверливают отверстия подходящего диаметра. Для выпрямительных диодов нужно предусмотреть надежную систему охлаждения. Для этого требуются особые металлические рубашки охлаждения. Иногда этого может быть недостаточно, поэтому следует продумать дополнительное принудительное охлаждение с помощью корпусного вентилятора от компьютера.Для отвода тепла предусмотрите теплоотводящие жалюзи в корпусе, которые можно сделать самостоятельно.
Некоторые автомобилисты считают, что собранное пускозарядное устройство можно не заключать в корпус, но он обеспечивает защиту оборудования от внешних воздействий, а также защищает владельца от ударов электротоком. В качестве ограждения пускозарядного устройства хорошо подходит корпус от старого персонального компьютера. Выполнив некоторые доработки, вы можете придать устройству завершенный вид. На передней панели корпуса можно встроить индикаторы, переключатели и все элементы управления.
Для любителей эксплуатировать автомобиль в зимнее время, подойдет использование пускового устройства. С помощью этого аппарата вы не только продлите срок службы вашего аккумулятора, но и сможете завести свой автомобиль зимой, даже при низком заряде батареи.
Всем известно, что при холодной погоде, аккумулятор понижает свою отдачу на 25-40%, а если в аккумуляторе еще и низкий заряд батареи, то автомобиль может вовсе и не завестись, из-за полного отсутствия отдачи заряда, который нужен для запуска стартера в момент раскрутки карданного вала двигателя. Стартер в момент прокрутки, потребляет примерно 80А, но в момент пуска, потребление энергии значительно больше.
Схема пускового устройства довольна простая, но имеет некоторые нюансы в изготовлении трансформатора сети. Для его изготовки, рекомендуется использовать тородиальное железо из любого вида ЛАТРа, это придаст меньшие габариты и уменьшит вес пускового устройства. При сечении железа, старайтесь, что бы его периметр был от 230 до 280мм. Учтите, что существуют разные типы трансформаторов и этот показатель может отличаться.
Острые края на гранях, желательно немного закруглить обычным напильником, затем обмотать намоткой. В качестве обмотки можете использовать лакоткань или стеклоткань.
Обычная обмотка в трансформаторе насчитывает около 260-290 витков, выполненных из провода ПЭВ-2, диаметром 1,5-2мм. Провод можно выбрать любой, главное надо учесть то, чтобы он был изолирован лаковым покрытием. Намотку распределяйте равномерно, по три слоя за раз используя межслойную изоляцию. После того, как выполнили первичную обмотку, следует подключить трансформатор к сети и произвести замер тока пи холостом ходе.
Результат должен составить около 200-380мА. Если замер тока выявит меньший показатель предъявленного, то часть витков следует отмотать, если же результат дал больший показатель, то соответственно потребуется намотать еще несколько витков, пока в итоге не получите требуемый результат.
Если при работе трансформатора вы выявили нагрев в области витков, то значит, при обмотке были допущены межвитковые замыкания, в этом случае потребуется заново произвести обмотку.
Вторичную обмотку наматываем многожильной, изолированной медной проволкой, сечение которой, не должно превышать 6кв. мм., в качестве примера, можете использовать резиновый изоляционный провод ПВКВ. Обмотку выполняем по 15-18 витков.
Вторичную обмотку наматываем одновременно с двумя проводами, это поможет добиться более симметричной обмотки, которая в свою очередь даст одинаковое напряжение в обеих обмотках.
Автомобилистам и водителям знакома ситуация запуска автомобилей зимой, особенно если автомобильный аккумулятор "не первой свежести", и на улице далеко не плюсовая температура.
Если есть возможность к автомобилю "подвести" удлинителями сетевое напряжение, или ещё лучше, когда автомобиль находится в электрифицированном гараже, предлагается в помощь пусковое устройство.
В недавнем времени возникли проблемы с аккумуляторными батареями и нужно было придумать, как запускать автомобили своевременно и без проблем. Для этого необходимо было пусковое устройство.
Уже имеющиеся схемные решения оказались сложными и в отдалённом от Митинского радио рынка уголке, найти нужные радиоэлементы оказалось проблемно. Поэтому было разработано ниже приведённое устройство на радиоэлементах из старых советских бытовых приборов, ну конечно трансформаторы и тиристоры были из списанной военной техники.
Данное устройство рассчитывалось на эксплуатацию "высоко грамотными" специалистами, по этому часть элементов там в принципе лишние. Подобное устройство отработало в автомобильных боксах более 12 лет, и сжечь его "эксплуатационщикам" за это время не удалось.
Схема пускового устройства приведена ниже.
Принцип его работы заключается в следующем; - при подключении его к аккумулятору автомобиля оно "молчит". После того, как в момент запуска автомобиля, напряжение на аккумуляторе станет менее 10 вольт - открываются тиристоры и идёт подпитка от сети. Как только двигатель запустится, и напряжение на аккумуляторе становится выше 10 вольт, оно отключается.
В качестве трансформатора можно использовать любой подходящий, мощностью не менее 500 Ватт, и с сечением проводов вторичной обмотки не менее 2х7 кв.мм (7 кв.мм это провод диаметром 3 мм), или для мостовой схемы выпрямителя 14 кв.мм с выходным напряжением 15-18 вольт, оптимальное напряжение около 18 вольт.
Описывать порядок изготовления трансформатора не вижу смысла, нужно конкретное железо, а под него уже расчёты.
В качестве тиристоров, можно применить любые на ток не менее 80 ампер (Т-15-80, Т15-100,Т-80,Т-125, Т142-80, Т242-80,Т151-80, Т161-125 и другие), или не менее 160 ампер при мостовой схеме выпрямителя (Т15-160......Т15-250, Т16-250.....Т16-500, Т161-160, Т123-200....Т123-320,Т161-160, Т160, Т200, и другие). Диоды в мостовой схеме выпрямителя тоже должны быть рассчитаны на ток не менее чем 80 ампер (Д131-80, Д132-80, 2Д131-80,2ДЧ151-80, Д141-100, 2Д141-100,2Д151-125, В200,В7-200 и другие). Ориентироваться нужно на толстый провод торчащий из диода (в палец толщиной) или на вторую цифру в обозначении марки диода, обычно, но бывает и первая.
Вместо диодов КД105, можно применить любые выпрямительные с током не менее 0,3 А (Д226, Д237, КД209, КД208, КД202, из выпрямителя любого китайского адаптера, даже сетевые).
Стабилитрон Д814А, можно заменить на любой, но с напряжением стабилизации около 8 вольт, (Д808, 2С182,КС182, 2С482А, 2С411А, 2С180).
Транзисторы, в первом варианте вместо КТ3107 использовался КТ361 с h21э более 100, вместо КТ816 подойдет КТ814, и даже П214, также можно применить и КТ825, КТ973, КТ818. Резисторы (кроме управления тиристорами) любой мощности. Участки цепи выделенные на схеме жирными линиями должны выполняться проводниками сечением не менее 10 кв.мм., по ним будет протекать весь пусковой ток.
Вот вариант исполнения устройства на печатной плате нашим пользователем Serg_K
Данная схема с указанными номиналами и напряжениями рассчитана на 12-ти вольтовое оборудование, но она может быть использована и для 24-х вольтового, для этого необходим трансформатор с выходным напряжением 28-32 Вольт и стабилитрон Д814А необходимо заменить на два включённых последовательно Д814В, либо двух других напряжением стабилизации около 10-ти вольт (Д810,Д814В, 2С210А, 2С510А, КС510).
Проверить устройство можно так;
Подключаете на выход устройства автомобильную лампу, можно не очень мощную, напр. от габаритов, лучше поставить две последовательно или одну на 24 вольта.
Далее подключаете, соблюдая полярность, вместо АКБ к лампе - регулируемый блок питания желательно без электролитических конденсаторов на выходе.
Зарядное устройство с тиристорным регулятором в качестве регулируемого БП не подойдёт, так как оно выдаёт на выходе импульсы напряжения регулируемые по длительности, а нужно регулировать напряжение по амплитуде.
Далее включаете БП и выставляете напряжение 13в (лампа горит).
Далее включаете пусковое - ничего не должно измениться.
Далее плавно уменьшаете напряжение БП (накал лампы уменьшается) и по достижении напряжения БП в районе 10 вольт (плюс-минус вольт) - должно запуститься пусковое, т.е. накал лампы резко увеличится и на неё будет подаваться напряжение с пускового транса - 18 вольт (поэтому лампа лучше на 24В).
Дальше, если опять начать повышать напряжение БП - то пусковое должно отключиться (накал лампы уменьшиться).
Вот и вся настройка.
Из реальных конструкций, трансформатора мощностью 500 Ватт достаточно для запуска легкового автомобиля, 24-х вольтовом варианте с мощностью трансформатора 2 кВт свободно запускало седельный тягач MANN. Сетевые провода должны иметь сечение не менее 2,5 кв.мм.
Вроде всё написал.
Если возникнут какие то "непонятки" по статье, задавайте вопросы , помогу разобраться и отвечу на вопросы.
Многих интересует вопрос, как выбрать зарядно-пусковое устройство для автомобиля. Связано это с тем, что запустить двигатель в зимнюю пору для водителя довольно проблематично. В сложившейся ситуации некоторые могут подумать, что можно разогреть масло в картере. Также, как вариант, есть возможность воспользоваться помощью друга и перебросить провода с его аккумулятора. При этом некоторые обращаются за помощью к прохожим, чтобы они толкнули автомобиль.
В данном случае запуск двигателя осуществляется с толкача. В то же время на рынке имеется множество производителей, которые готовы предложить покупателям устройства зарядные и пусковые для автомобиля. По своим параметрам они довольно сильно отличаются. Во многом это связано с мощностью трансформаторов. Стоит в среднем пусковое зарядное устройство для автомобиля (цена рыночная) в районе 3 тыс. руб. Однако сделать его можно самостоятельно.
Схема обычного зарядного устройства
Схема зарядно-пускового устройства для автомобиля включается в себя блок питания, трансформатор, резисторы, стабилитроны и диоды. Электрическая катушка в нем подбирается в среднем на 5 В. При этом трансформаторы используются самые разнообразные. Наиболее распространенным типом принято считать нарастающие модификации.
Некоторые зарядные устройства дополнительно оборудуются регуляторами. При этом мощность электронной катушки можно будет переключать. Для того чтобы зарядные и пуско-зарядные устройства для аккумуляторов нормально работали, резисторы используются чаще всего полевого типа. Диоды применяются, как правило, высокочастотные.
Устройство на 6 В
Сделать зарядно-пусковое устройство для автомобиля своими руками на 6 В можно довольно просто. Для этого трансформаторы чаще всего подбирают разделительного типа. В данном случае электрическая катушка устанавливается на его верхнюю часть. Для того чтобы ее обмотка не повредилась во время эксплуатации, необходимо заранее соорудить основу для прибора. Сделать ее можно из металла либо дерева.
Если рассматривать первый вариант, то придется воспользоваться сварочным аппаратом. При этом особое внимание важно будет уделить изоляции устройства. Если рассматривать деревянную основу, то есть возможность сразу подобрать коробку необходимой величины. Верхняя часть прибора при этом должна быть съемной. Если требуется установить регулятор мощности, то лучше всего это делать в верхней части конструкции.
Как сделать зарядное на 10 В?
Электрическую катушку в данном случае следует подбирать низкочастотную. Дополнительно необходимо устанавливать в устройство стабилитрон. Во многом он поможет снизить пороговое напряжение в системе. Если во время эксплуатации зарядного устройства появляется запах гари, значит, трансформатор следует использовать более мощный. В некоторых случаях проблема может возникать из-за банального нарушения изоляции проводов.
Двухфазные устройства
Двухфазное зарядно-пусковое устройство для автомобиля на сегодняшний день является самым распространенным. Трансформаторы для него, как правило, подбираются разделительного типа. При этом электрическая катушка устанавливается непосредственно на него. В данном случае мощность трансформатора рассчитывается исходя из показателя предельного напряжения.
Блоки питания для цепи подходят на 20 В. Чтобы сделать разъем под силовой кабель, многие специалисты советуют использовать конвекционные конденсаторы. При этом зажимы можно подобрать отдельно. Стабилизаторы в данном случае целесообразнее устанавливать многоканальные. Если электронная катушка куплена качественная, то фильтры для прибора можно не подбирать.
Трехфазные модели
Сделать трехфазное зарядно-пусковое устройство для автомобиля можно, только используя трансформаторы понижающего типа. Блоки в данном случае следует подбирать как минимум на 40 В. Для повышения частоты пропускания, многие специалисты советуют устанавливать стабилитроны. По габаритам данные зарядные устройства являются довольно громоздкими.
Учитывая это, необходимо много времени уделить на сооружение каркаса для них. В данном случае его лучше всего делать из металла. При этом стенки могут быть деревянными. Для того чтобы надежно закрепить трансформатор в устройстве, многие подкладывают под него резиновую прокладку.
Применение импульсного трансформатора РР20
Импульсные трансформаторы данной серии найти в магазине не проблема. С его помощью можно изготовить только однофазное зарядно-пусковое устройство для автомобиля. Все это позволит в конечном счете обслуживать аккумуляторы емкостью до 40 А. Стабилитроны для данного трансформатора лучше подбирать аналогового типа. При этом диоды необходимо устанавливать только в парном порядке. Все это позволит стабилизировать выходное напряжение в устройстве.
В некоторых случаях модель не работает из-за того, что в электронной катушке скапливается много отрицательного заряда. Вследствие этого запуск устройства не происходит. Решить данную проблему можно, просто заменив старую катушку на новую. В этом случае необходимо сразу проверить целостность ее обмотки. Блок питания для зарядного устройства многие специалисты советуют подбирать на 20 В.
Использование трансформаторов РР22
Трансформаторы данной серии в зарядных устройствах используются только на пару с фильтрами. При этом стабилитрон устанавливается непосредственно возле электронной катушки. Для того чтобы изолировать все провода, необходимо использовать изоленту. Корпус в данном случае можно заранее изготовить из досок. Некоторые при этом оборудуют ящик ручкой. В таком случае устройство можно будет легко транспортировать. Отдельное внимание при этом необходимо уделять выходному отверстию для силового кабеля.
Подключаться он обязан в устройстве к боку питания. Для этого следует заранее предусмотреть место. Крепиться он должен довольно жестко. Выход под соединительные кабели можно делать с другой стороны. При этом зажимы для устройства нужно приобрести в магазине. Некоторые специалисты оборудуют зарядные модели переключателем. Учитывая мощность трансформатора, максимум можно будет выставлять около 12 В. Все это в конечном счете позволит обслуживать автомобильные аккумуляторы емкостью до 50 А в час.
Зарядное оборудование с трансформатором РР30
Трансформатор указанного типа работать способен только вместе в низкочастотной катушкой индуктивности. Устанавливать ее можно в верхней части. В первую очередь следует заняться каркасом для устройства. После этого подкладывается прокладка для трансформатора. Таким образом случаи пробоев тока можно минимизировать. Затем необходимо заняться подсоединением стабилитрона. В данном случае многие специалисты советуют его выбирать среди одноканальных моделей. Однако если планируется получить однофазную модификацию, можно отдать предпочтение аналоговым устройствам.
Систему фильтрации в зарядную модель устанавливать не обязательно. Однако если в сети наблюдаются резкие скачки напряжения, ее лучше все же вмонтировать. В последнюю очередь устанавливается блок вместе с силовым кабелем. На этом этапе необходимо оценить длину до источника питания. При этом зажимы для подсоединения к автомобильному аккумулятору следует приобрести отдельно.
Применение разделительных трансформаторов
Разделительные трансформаторы являются довольно громоздкими, и это следует учитывать. Для них необходимо подготавливать каркас, который способен выдержать как минимум 20 кг. Дополнительно следует позаботиться о выборе качественного резистора. В данном случае многие отдают предпочтение именно биполярным моделям. Однако полоса пропускания у них не сильно высокая. В результате устройство можно будет подключить к аккумулятору максимум на 30 А в час.
Чтобы решить эту проблему, лучше всего воспользоваться резисторами полевого типа. Стоят они на рынке довольно дорого, но оно этого стоит. Стабилитроны для модели необходимо подбирать, исходя из показателя входного напряжения. Если на обмотке трансформатора оно составляет порядком 20 В, то стабилитроны как минимуму должны быть рассчитаны на 25 В. Все это позволит избежать нежелательных сбоев. В противном случае проработать долго зарядное устройство не сможет.
Модель с трансформатором КУ2
Трансформатор данного типа отлично поможет в обслуживании автомобильных аккумуляторов емкостью до 40 А в час. В данном случае необходимо только подобать соответствующую электрическую катушку и блок питания. Транзисторы для устройства можно устанавливать аналогового типа. Чтобы исключить проблемы с перегревом обмотки, следует задуматься над приобретением фильтра. Основу для трансформатора важно делать П-образную.
При этом места она занимает не так много, да и нагрузка будет распределяться равномерно. Электрическую катушку для устройства многие подбирают высокочастотную. При этом блок питания обязан быть рассчитан как минимум на 25 В. Чтобы повысить потенциал устройства можно установить дополнительный стабилитрон непосредственно у электронной катушки. Вместе с этим, естественно, возрастет и масса агрегата.
Зарядное оборудование с трансформатором КУ5
Зарядно-пусковое устройство для автомобиля с трансформатором данного типа подходит машинам, в которых аккумулятор установлен с емкостью 60 А в час. Для того чтобы следить за работой модели, необходимо сделать в первую очередь панель, на которой будут установлены диоды. При этом за уровнем предельного напряжения можно следить путем использования измерительных устройств. Платформу для трансформатора следует делать прямоугольную.
Дополнительно важно рассчитать, что на нем будет находиться катушка индуктивности. В то время как стабилитрон можно разместить в стороне. Для того чтобы защитить внешнюю обмотку трансформатора, надо позаботиться о надежном корпусе. Деревянный ящик с толщиной досок более 2 см данную нагрузку способен выдержать.
