Требования к зарядке АКБ

Прежде чем сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, рассмотрим требования, предъявляемые к зарядке АКБ.

1. Зарядный ток не должен превышать рекомендованный производителем батареи. Если зарядный ток не указан (неизвестен), то он не должен превышать 10 % от принятой ёмкости аккумулятора.
2. В конце процесса зарядки ток желательно уменьшить, чтобы избежать «закипания» электролита.
3. Недопустима перезарядка АКБ. Как только напряжение на клеммах заряжаемой батареи достигнет значения 13,8 ± 0,15 В, зарядку стоит прекратить. Это будет существенно для AGM и гелевых батарей.
4. При пропадании сетевого напряжения не должна происходить разрядка батареи через зарядное устройство. Глубокий разряд для свинцовой АКБ губителен.

Исходя из вышесказанного, определяем требования к зарядному устройству:

1. Должно обеспечивать регулировку зарядного тока.
2. Потребуется наличие встроенных измерительных приборов – амперметра и вольтметра, – позволяющих контролировать ток заряда и напряжение на клеммах АКБ.
3. Обязательно наличие цепей, предотвращающих разряд АКБ через зарядное устройство при пропадании сетевого напряжения.

Полезно. Первый и второй пункты могут выполняться оператором вручную, но существуют и автоматические ЗУ, самостоятельно регулирующие ток во время зарядки и отключающие батарею, как только она полностью зарядится. Третий пункт должен выполняться независимо от сложности схемы ЗУ.

Как сделать самодельное зарядное устройство для АКБ

А теперь рассмотрим несколько схем разной сложности, которые отвечают вышеперечисленным требованиям к ЗУ и не особо сложны для повторения.

Простой “зарядник” с гасящими конденсаторами

Это несложное устройство позволяет заряжать аккумуляторы ёмкостью до 100 А·ч произвольным током, который регулируется в интервале 1–10 А с шагом 1 А, что будет достаточно для качественного обслуживания любого автомобильного аккумулятора.

  

Схема простого зарядного устройства с гасящими конденсаторами

В ЗУ встроен понижающий трансформатор Тр1, сетевое напряжение на него подаётся через блок гасящих конденсаторов С1-С4. Каждый из конденсаторов имеет собственный переключатель, включающий его в цепь питания трансформатора. Ёмкости конденсаторов подстроены таким образом, что переключатели S1–S4 имеют вес 1, 2, 4, 8 А соответственно.

Комбинируя положения переключателей, можно выбрать произвольный ток зарядки в диапазоне 1-10 А, с шагом 1 А. К примеру, если необходимо выставить ток 6 А, то нужно замкнуть переключатели S3 и S2. Ток в 5 А обеспечит включение переключателей S3 и S1.

Пониженное трансформатором напряжение подаётся на диодный мост, выпрямляется и выходит на клеммы Х3 и Х4, к которым подключается заряжаемая батарея. Ток зарядки измеряют амперметром PA1, а вольтметр PV1 выдаёт напряжение на клеммах батареи. Цепей защиты от разряда батареи через зарядное устройство в случае пропадания сетевого напряжения в этой схеме ЗУ нет, поскольку их роль исполняет диодный мост.

О деталях. Конденсаторы С1–С4 подбирают неполярные типа МБГО, МБГП, МБЧГ, КБГ-МН, МБМ или МБГЧ с рабочим напряжением не менее 300 В для МБГЧ и КБГ-МН и не более 600 В для приборов остальных типов.

Категорически недопустимо использование электролитических конденсаторов, даже если они рассчитаны на соответствующее напряжение. “Электролит” — полярный прибор, работающий только в цепях постоянного тока. При подключении в цепь переменного тока он просто взорвётся.

Вместо диодов Д242 можно применять любые другие, выдерживающие ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 25 В. Подходят, например, диоды Д214 или германиевые Д305. При любых условиях их нужно поставить на радиаторы. Трансформатор Тр1 обычный сетевой с выходным напряжением 24–26 В, способный обеспечить хотя бы полуторный зарядный ток. Приборы PA1 и PV2 — амперметр с пределом измерения 10–15 А и вольтметр на напряжение 20 В соответственно.

Указанное зарядное устройство можно применять и для зарядки батарей с другим напряжением (например, 6-вольтовых), но здесь необходимо учитывать, что «вес» тумблеров S1–S4 будет другой, и придётся определяться по амперметру.

Прибор для зарядки и тренировки аккумулятора

Это самодельное зарядное устройство заряжает аккумулятор пульсирующим током, причём в паузах между импульсами зарядки батарея разряжается током порядка 0,5 А. Это позволяет не только качественно зарядить батарею, но и успешно бороться с сульфатацией пластин, осуществляя тренировку АКБ. Зарядный ток в импульсе может достигать 10 А, регулировка тока плавная.

Сетевое напряжение понижается трансформатором Т1 до величины 25 В и подаётся на однополупериодный выпрямитель, собранный на диодах D1 и D2, включенных параллельно для увеличения мощности. Регулировка тока происходит при помощи ключа, встроенного на транзисторе VТ1, включенного в минусовую цепь зарядки. Степень открытия транзистора, а значит, и зарядный ток — регулируется с помощью переменного резистора R1. Питание резистор получает от простейшего параметрического стабилизатора R1, D3.

По окончании каждого положительного полупериода диоды запираются, и до начала следующего — батарея разряжается через балластный резистор R4. Ток разрядки фиксированный и, как было сказано выше, составляет 500 мА. Зарядный ток контролируется при помощи амперметра PA1, а напряжение на батарее вольтметром PV1.

Мнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Задать вопрос Контролируя зарядный ток, необходимо учитывать, что его часть (около 10 %) течёт через балластный резистор R4. Кроме того, прибор показывает усреднённое значение, тогда как зарядка батареи производится только в половину периода. Поэтому, к примеру, при импульсном зарядном токе в 5 А амперметр с учётом потерь на R4 покажет 1,8 А.

Для предупреждения глубокого разряда батареи через балластный резистор при пропадании сетевого напряжения введён узел защиты, собранный на реле К1. Пока зарядное устройство работает, его обмотка находится под напряжением, а контакты К1.1 и К1.2 (включены параллельно для увеличения мощности) подключают батарею к ЗУ.  При пропадании сетевого напряжения реле отпускает, и его контакты отключают заряжаемый аккумулятор.

О деталях. На месте Т1 может работать любой силовой трансформатор, выдающий 22–25 В при токе в 5 А. Диоды D1 D2 — любые десятиамперные, выдерживающие обратное напряжение не ниже 40 В. Они установлены на общий радиатор. VТ1 — транзистор серии КТ827 с любой буквой. Его тоже нужно поставить на радиатор. Если корпус прибора металлический, то в качестве радиатора может выступать и он.

Стабилитрон D3 — любой маломощный с напряжением стабилизации 7,5–12 В. Резисторы R3 и R4 — С5-16МВ и ПЭВ-15 соответственно. В качестве К1 используется реле переменного тока РПУ-0 на напряжение срабатывания 24 В. Каждая группа его контактов выдерживает ток до 6 А.

 Полезно. При необходимости можно применять реле постоянного тока, но тогда его обмотку придётся подключить к схеме через выпрямительный мост.

Зарядное устройство для АКБ с ШИМ-регулировкой тока

Эта схема способна обеспечить зарядный ток до 6 А и выделяется небольшими габаритами, поскольку использует широтно-импульсный метод регулирования (ШИМ), а управляющий током зарядки транзистор работает в ключевом режиме, что существенно снижает рассеиваемую на нём мощность.

Электросхема зарядного устройства с ШИМ

Задающий генератор блока регулировки тока собран на элементах DD1.1, DD1.2 микросхемы К561ЛА7, элементы DD1.3, DD1.4 — буферные. Частота генератора — 13 кГц, скважность плавно регулируется с помощью переменного резистора R3. С генератора сигнал поступает на регулирующий элемент — мощный полевой транзистор VT1, работающий в ключевом режиме.

В зависимости от положения движка переменного резистора отношение времени открытия транзистора к его закрытому состоянию меняется, а значит, изменяется и средний ток зарядки батареи, который можно контролировать при помощи амперметра PA1.

Питание микросхема получает от простейшего параметрического стабилизатора, собранного на элементах R1, VD4. Сам стабилизатор подключен к выпрямительному мосту, обеспечивающему напряжение зарядки. Из соображений компактности, диодный мост собран на полупроводниках Шоттки с незначительным падением напряжения. Лампа EL1 — индикаторная.

О деталях. Вторичная обмотка трансформатора Т1 должна обеспечивать ток 6–7 А при напряжении 16–20 В. Если использовать трансформатор, у вторичной обмотки которого есть отвод от середины, то выпрямитель можно собрать по схеме, приведённой ниже, сократив число выпрямительных диодов вдвое.

В мостовом выпрямителе используется диодная сборка VD1.1 VD1.2 и два отдельных диода VD3 и VD4. Все элементы установлены на общий радиатор 160х45 мм через слюдяные прокладки. При необходимости диоды Шоттки можно заменить обычными выпрямительными, но габариты устройства при этом увеличатся, поскольку понадобится радиатор большего размера. При замене необходимо учитывать, что диоды должны выдерживать ток 10 А и обратное напряжение не менее 40 В.

Если зарядный ток не будет превышать 5 А, то транзистор VT1 устанавливать на радиатор не нужно. При большем токе понадобится радиатор — медная или алюминиевая пластина размером 50х50х1 мм.

В качестве амперметра используется индикатор записи магнитофона М476/2, включенный параллельно с шунтом. Шунт представляет собой кусок медного обмоточного провода ПЭВ-2 1,5, намотанный на оправку диаметром 8 мм. Количество витков — 16, сопротивление — около 0,1 Ом.

Зарядное устройство с фазоимпульсной регулировкой

Это мощное зарядное устройство славится тем, что собрано из доступных советских деталей, которые наверняка найдутся у любого радиотехника. Прибор обеспечивает плавную регулировку тока в пределах 0 … 10 А и пригоден для зарядки аккумуляторов ёмкостью до 100 А·ч.

Схема зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов с фазоимпульсной регулировкой

Это обычный тиристорный регулятор напряжения с фазоимпульсным управлением. Роль элемента управления выполняет аналог однопереходного транзистора, сделанный на двух биполярных приборах VT1 и VT2. Изменяя сопротивление переменного резистора R1, мы меняем время задержки открывания тиристора относительно начала полупериода, а значит, и ток зарядки, который контролируется по показаниям амперметра PA1. Для измерения напряжения на клеммах батареи служит прибор PV1. Питается устройство от мостового выпрямителя VD1–VD4, подключенного к понижающему трансформатору Т1.

О деталях. Вместо заданного на схеме тиристора КУ202В можно использовать КУ202 с буквами Г–Е, а также более мощные Т-160 и Т-250. Диоды VD1–VD4 — обычные выпрямительные с обратным напряжением не менее 40 В и выдерживающие ток 10 А. Подойдут, например, Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213 и т. п.

Тиристор и выпрямительные диоды необходимо установить на радиаторы с эффективной площадью рассеяния 100 см2 каждый. Если используется мощный тиристор серии «Т», то на радиатор его ставить не нужно. В качестве Т1 можно использовать любой силовой трансформатор, обеспечивающий ток 10 А при напряжении 18–22 В. Отлично подойдёт, к примеру ТН-61, имеющий три обмотки по 6,3 В при токе 8 А. Этого вполне достаточно для зарядки батареи ёмкостью до 80 А·ч.

Транзистор КТ361А можно заменить на КТ361б – КТ361Е, КТ502В, КТ3107А, КТ501Ж – КТ501К, КТ502Г. На месте VT2 может работать КТ315А-КТ315Д, КТ3102А, КТ312Б. Вместо диода КД 105Д подойдут КД105Г, КД105В, Д226 (с любым индексом). Измерительный прибор PA1 — амперметр с пределом измерения 10–15 А или микроамперметр с соответствующим шунтом. PV1 — вольтметр с пределом измерения 15–20 В.

Зарядное устройство с регулировкой по высокому напряжению (по первичной обмотке)

Это устройство отличается от предыдущих тем, что тиристорный регулятор зарядного тока расположен в цепи первичной обмотки силового трансформатора. При помощи этого ЗУ можно заряжать батареи током до 6 А. Поскольку коммутируемые токи по напряжению 220 В будут намного меньше, чем по низкому, радиатор регулирующему элементу не нужен. Кроме того, амперметр PA1 не имеет громоздкого шунта, а значит, устройство получается несколько компактнее.

В этой схеме используется всё тот же фазоимпульсный метод. Поскольку тиристор не может работать в цепях переменного тока, он включен через диодный мост  VD1–VD4. Управляет тиристором однопереходный транзистор VT1. Задержка его открывания от начала полупериода зависит от положения движка переменного резистора R5. Именно им и регулируется зарядный ток.

В момент открытия тиристор шунтирует диодный мост, и всё сетевое напряжение прикладывается к первичной обмотке T1. При этом со вторичной обмотки снимается напряжение определённой величины (0–20 В, в зависимости от положения движка переменного резистора R5) и, пройдя через выпрямитель VD5–VD8, поступает на клеммы заряжаемого аккумулятора. Узел измерения тока собран на микроамперметре, зашунтированном резистором R1. Резистор R2 служит для калибровки прибора. Лампа HL1 — индикаторная.

Мнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Задать вопрос Вольтметра это зарядное устройство не имеет, поэтому контролировать напряжение на клеммах заряжаемого аккумулятора придётся внешним вольтметром, к примеру, тестером. Впрочем, ничего не мешает просто встроить вольтметр в прибор.

О деталях. На месте VD1–VD4 могут работать диоды Д231–Д234, Д245, Д247 с любым буквенным индексом, КД202 с буквами К, М, Р. Радиаторы им, как и тиристору, не нужны. Вместо германиевых Д305 в низковольтном выпрямителе можно использовать Д231–Д233 без буквенного индекса или с буквой А. Их придётся установить на радиаторы с площадью поверхности 100 см2.

Конденсатор С1 должен иметь по возможности меньший ТКЕ, иначе при прогреве устройства зарядный ток «поплывёт». Подойдут конденсаторы типа К73-17 или К73-24. Трансформатор Т1 должен обеспечивать на вторичной обмотке напряжение 18–22 В при токе нагрузки 6–7 А. Микроамперметр (PA1) можно взять любой с током полного отклонения 100 мкА.

Важно! Все элементы зарядного устройства, включенные в цепь первичной обмотки, во время работы прибора находятся под опасным для жизни напряжением. Перед любой перепайкой или изменением схемы обязательно отключаем конструкцию от сети, а на шток переменного резистора R5 надеваем ручку из изоляционного материала.

Автоматическое зарядное устройство из драйвера для светодиодных лент

Драйвер для питания светодиодных лент, если он достаточно мощный (не менее 100 Вт), — готовое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Единственное, что нас не устраивает — это выходное напряжение. Драйвер выдаёт 12 вольт, конечное напряжение зарядки свинцово-кислотного аккумулятора — 13,8 В. Если учесть падение напряжения на зарядных проводах, то нам нужно заставить выдавать блок питания 14,0–14,4 вольта (зависит от толщины проводов). Этим и займёмся.

Для эксперимента возьмём драйвер мощностью 110 Вт — он сможет развить зарядный ток в 7,6 А — более чем достаточно для любого автомобильного аккумулятора. Взглянем на типовую схему драйвера китайского производства:

Нас интересует подстроечный резистор P1 (справа вверху на блоке «Выпрямитель 12 В»). Подключаем к выходу устройства вольтметр, само устройство подключаем к сети. Небольшой отвёрткой вращаем ползунок подстроечного резистора (на плате он обозначен “VR”), пытаясь поднять напряжение до 14,0–14,4 В. Скорее всего, сделать это не удастся — слишком велика разница. На нашем блоке напряжение удалось вытянуть лишь до 13,26 В.

Тут есть два варианта:

1. Заменить подстроечный резистор другим, большего номинала.
2. Заменить постоянный резистор R37, стоящий в делителе, другим, меньшего номинала.

Воспользуемся вторым вариантом. Но тут возникает непредвиденная проблема — нумерация элементов на нашем блоке и на схеме не совпадают. «Пляшем» от подстроечного резистора, разбираясь в дорожках, и выясняем, что на нашей плате этот резистор обозначен “R30”.

На схеме он имеет номинал 2,2 кОм, но мы рисковать не будем, поскольку схема явно не родная — выпаиваем его и измеряем сопротивление омметром. Результат — 5 кОм.

Берём переменный резистор того же номинала, впаиваем на место R30, выводим движок на максимальное сопротивление и включаем блок питания в сеть. Постепенно уменьшая сопротивление, устанавливаем необходимую величину выходного напряжения.

Здесь оно несколько выше нужного, но позже мы подгоним его более точно штатным подстроечным резистором VR.

Важно! Движок переменного резистора крутим очень осторожно, стараясь не поднимать напряжение выше 15 В, поскольку сглаживающие конденсаторы в фильтре драйвера рассчитаны на максимальное напряжение в 16 В.

Выпаиваем переменный резистор, измеряем его сопротивление.

Такого номинала не существует, устанавливаем ближайший — 4,6 кОм. Снова включаем устройство, штатным подстроечным резистором VR выставляем выходное напряжение 14,0– 14,4 В. Собираем блок — и у нас в руках готовое зарядное устройство со стабилизированным выходным напряжением.

Особая прелесть такого решения состоит в том, что устройство является автоматическим и никогда не перезарядит батарею, даже если мы забудем вовремя снять её с зарядки. Идеальное решение для AGM и гелевых батарей, которые очень боятся перезаряда.

Зарядное устройство из блока питания ПК

Это устройство тоже является автоматическим — оно, как и предыдущая конструкция, не даст перезарядить аккумуляторную батарею, поскольку работает в режиме стабилизации напряжения и по окончании зарядки ток через аккумулятор падает до 0. Доработке будет подвергаться блок питания персонального компьютера, собранный на ШИМ-микросхеме TL494 или её аналогах, список которых приведён в табличке ниже.

Аналоги микросхемы TL494 

Прибор	Описание		Прибор	Описание
GL494	Зарубежный полный аналог		M5T494P	Зарубежный полный аналог
IR9494N		MB3759
MB3759		UA494PC
NE5561		UC494
UPC494		UC494CN
XR494		UPC494C
ECG1729		MB3759
IR3M02		UA494DM
IR9494		IR9494
MB3759		MB3759
UPC494C		1114ЕУ3	Отечественный полный аналог
UA494DC		1114ЕУ4
ECG1729		1114ЕУЗ
HA11794		К1114ЕУ3
IR3M02		КР1114ЕУ4

Итак, разбираем блок, вынимаем из корпуса плату. Из платы выпаиваем все питающие провода, кроме зеленого. Он служит для запуска БП материнской платой. Нам подобное управление не нужно, а потому этот провод мы просто припаиваем к площадкам, к которым раньше припаивались чёрные провода (иначе говоря — замыкаем на минус), чтобы блок питания запускался сразу после подачи на него 220 В.

Теперь к площадкам, к которым подпаивались жёлтые и чёрные провода, припаиваем два толстых провода с «крокодилами» для подключения к аккумулятору. Тот, который подпаивается вместо жёлтых, будет плюсовым, а вместо чёрных — минусовым.

Теперь нужно заставить БП выдавать вместо 12 В нужные для зарядки свинцового аккумулятора 13,8–14 В (14,4 с учётом падения напряжения на проводах под нагрузкой). Делаем это точно так же, как и в предыдущей конструкции, — заменой резистора на прибор другого номинала.

Находим первый вывод микросхемы TL494 или её аналога, ориентируясь по ключу-выемке на корпусе прибора. На фото ниже первый вывод помечен красной, а сам ключ — зелёными стрелками.

Переворачиваем плату и по дорожке, ведущей от этого вывода, определяем, что к нему подпаяны три резистора. Нас интересует тот, который вторым выводом подключен к шине +12 В. На фото ниже он помечен красным лаком.

Номинал этого резистора нужно изменить (увеличить), но на сколько? Выпаиваем его и замеряем сопротивление. В нашем случае сопротивление составило 38 кОм. Берём переменный резистор примерно вчетверо большего номинала, выставляем движком сопротивление 38 кОм и впаиваем его вместо того, который выпаяли. Плавно увеличивая сопротивление, выставляем выходное напряжение на значение 14,4 В.

Важно! Для каждого блока питания номинал этого резистора будет разный, т. к. схемы и детали в блоках разные, но алгоритм изменения напряжения один для всех. При поднятии напряжения свыше 15 В, может быть сорвана генерация ШИМ. После этого блок придётся перезагружать, предварительно уменьшив сопротивление переменного резистора.

Выпаиваем переменный резистор, измеряем его сопротивление, подбираем постоянный ближайшего номинала, впаиваем. Проверяем наше зарядное устройство, нагрузив его лампочкой от автомобильной фары и контролируя выходное напряжение под нагрузкой. Оно должно остаться практически тем же — 14 В.

Порядок сборки зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

По рассмотреть, как сделать зарядное устройство для авто. Для новичка вполне подойдет эта схема. Она была рассмотрена ранее. Как ее усовершенствовать – написано выше.

Для начала понадобится раздобыть трансформатор. В радиоаппаратуре и старых магнитофонах можно найти неплохой ТС-180-2. Он состоит из 4 обмоток. Нужно соединить на первичке выводы 1 и 1, а на вторичке 9 номера. То есть, если соединить 4 обмотки в 2 последовательно, получится двухобмоточный трансформатор с напряжением в 13,6 вольт, что и требуется для нормальной работы ЗУ. К выводам № 2 нужно припаять сетевой шнур.

Как подключить зарядное устройство к аккумулятору автомобиля? Просто нужно диодный мост соединить проводами с 10 выводами. В разрыв стоит поставить амперметр с ограничением 15 ампер.

В цепь амперметра подпаивается регулятор напряжения. Между выводами с трансформатора нужно поставить вольтметр.

Чтобы защитить автоматическое зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов, нужно поставить предохранители. Один со стороны АКБ (10 А), второй на входе в трансформатор (0,5А).

Не стоит сразу ставить высокий ток. Для перестраховки на зарядном устройстве нужно ставить невысокий ток (от 1А), а затем постепенно повышать до 9-10А. Когда АКБ будет заряжен, амперметр будет показывать около 1 ампера. Это значит, что зарядное устройство можно отключать.

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Как часто автовладельцы не могут завести четырехколесного любимца из-за отсутствия заряда в аккумуляторе? Конечно, если этот казус приключился в гараже возле зарядного агрегата или поблизости есть друг с автомобилем, готовый помочь запустить стартер, особых проблем не предвидится.

Куда хуже обстоят дела, если ни первый, ни второй вариант вы реализовать не можете, особенно от этого страдают автомобилисты, не имеющие возможности приобрести дорогостоящее зарядное заводского производства. Но и в этом случае можно найти решение, если сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками.

Преимущества и недостатки самодельного устройства

Главным преимуществом самодельного зарядного устройства является его дешевизна, даже если вы не имеете всех необходимых деталей, экономия будет ощутимой. Также значительным плюсом является возможность использования ненужных приборов и устройств в качестве источника материалов для самодельного ЗУ.

К недостаткам самодельной зарядки аккумуляторов следует отнести несовершенство в эксплуатации. Увы, но модель не может самостоятельно отключаться при достижении максимального заряда, поэтому вам придется контролировать этот процесс или дополнить изобретение самодельной автоматикой, что под силу опытным радиолюбителям.

Параметры устройства

Как вам хорошо известно, вся сеть в авто питается низким напряжением 12В постоянного тока, но уровень зарядки автомобильного аккумулятора должен находиться в диапазоне от 13 до 15В.

Ток заряда на выходе устройства должен составлять порядка 10% от емкости источника питания. Если ток окажется меньше, заряд все равно будет происходить, но процедура продлиться гораздо дольше.

Поэтому выбор элементов для зарядного устройства должен отталкиваться от рабочих параметров конкретной модели свинцовых АКБ и сети, к которой оно будет подключаться.

Что нужно для ЗУ?

Конструктивно зарядное устройство включает в себя такие элементы:

• Главным элементом является двухобмоточный трансформатор, если у вас имеется агрегат с большим числом обмоток, можно использовать и его, но остальные катушки окажутся незадействованными. Помимо классических вполне подойдут и импульсные трансформаторы, взятые из китайской электроники.
• Так как напряжение на выходе из трансформатора получится переменным, а для подзарядки аккумулятора требуется постоянное, вам понадобится выпрямитель. В данном примере мы соберем его самостоятельно из четырех диодов, но если у вас имеется подходящая модель, можете установить ее.
• В зависимости от расстояния и величины вторичного напряжения, вам могут пригодиться соединительные провода, а для самостоятельной намотки еще и медный проводник в лаковой изоляции.
• Амперметр и вольтметр для контроля основных величин на выходе, их можно проверять и обычным мультиметром, но это потребует излишних затрат времени, поэтому куда проще установить стационарные приборы.
  
  Рис. 1: измерение с помощью мультиметра
• Автоматика отключения может выполняться посредством реле напряжения или тока. Реагирует на заполнение емкости батареи и отключает автоматическое ЗУ. Вместе с реле можно установить автомобильную лампочку или светодиод для регистрации окончания заряда.
• Переменный резистор или переключатель для регулировки тока во вторичной цепи зарядного агрегата. Необходим, если вы собираетесь использовать зарядное устройство для аккумуляторов разного типа или если вам сложно рассчитать рабочие параметры и их придется подстраивать.

Рис. 2: Пример установки регулировочного резистора

Если вы собираетесь зарядить аккумулятор  одни раз, можно использовать только первые три элемента, для постоянного использования будет удобнее иметь, хотя бы контрольные приборы.

   Но, прежде чем собрать все это в единую конструкцию, вам необходимо убедиться, что параметры зарядного устройства после сборки будут соответствовать вашим потребностям.

Первым, что должно соответствовать, является трансформатор зарядного приспособления.

Если трансформатор не подходит

Далеко не всегда в гараже или дома вы встретите именно такой трансформатор, который будет питаться от 220В и выдавать на выходных клеммах 13 – 15В. Большинство моделей, используемых в обиходе, действительно имеют первичную катушку на 220В, но на выходе может быть любой  номинал. Чтобы это исправить вам потребуется изготовить новую вторичку.

• Для начала пересчитайте коэффициент трансформации по формуле: U1/U2 = N1/N2 ,
• где U1 и U2 – напряжение на первичной и вторичной обмотке соответственно;
•  N1 и N2 – количество витков в первичке и вторичке соответственно.

К примеру, электрическая машина используется в качестве блока питания на 42В, а вы хотите получить для зарядного устройства 14В. Следовательно, вам необходимо при 480 витках в первичке, сделать 31 виток на вторичке зарядного.

Этого можно добиться как путем сокращения числа витков, удалив лишние, так и путем намотки новой. Но первый вариант не  всегда подходит, так как сечение обмотки трансформатора может не выдержать силу тока с меньшим числом витков.

1. U1*I1 = U2*I2 , 
2. Где U1 и U2 – напряжение на первичной и вторичной обмотке, I 1 и I 2 – ток, протекающий  в первичке и вторичке.
3. Как видите, с понижением числа витков и напряжения на вторичной обмотке сила тока в ней пропорционально возрастет. Как правило, запаса по сечению не хватает, поэтому после определения силы тока под нее подбирают новый проводник из данных таблицы:
4. Таблица: выбор сечения, в зависимости от протекающего тока

Медный проводник	Алюминиевый проводник
Сечение  жил. мм2	Ток, А	Сечение  жил. мм2	Ток, А
0,5	11	—	—
0,75	15	—	—
1	17	—	—
1.5	19	2,5	22
2.5	27	4	28
4	38	6	36
6	46	10	50
10	70	16	60
16	80	25	85

Если расчетная величина тока на выходе зарядного устройства превышает нужные 10% от емкости аккумулятора, в цепь обязательно включается токоограничивающий резистор, величина которого подбирается пропорционально излишку тока.

Простое зарядное устройство для АКБ на основе тиристора

По сути, речь идёт о тиристорном регуляторе. В прилагаемой схеме нет блока защиты, контрольного модуля и иных наворотов. Простота и минимальное количество деталей обусловили популярность этой несложной конструкции.

Возникает вопрос: не проще ли приобрести готовое устройство на тиристорах в магазине? Вроде бы, так и нужно поступить. Но у заводских недорогих ЗУ есть некоторые проблемы. Например, ток настраивается солидным переключателем, элементарно убавляющим либо прибавляющим витки в обмотке II трансформатора. Благодаря этому ток возрастает или падает. Получается грубо, ступенчато. А более качественное ЗУ стоит достаточно дорого. Поэтому имеет смысл сделать простое зарядное устройство своими руками. Плюсы:

• доступность электронных компонентов и невысокая их стоимость;
• лёгкость в поиске требуемой схемы (через интернет);
• плавность регулировки тока зарядки (диапазон 1010 ампер);
• использование импульсного тока, продлевающего эксплуатационный срок аккумулятора;
• простая наладка;
• стабильное функционирование.

Принцип работы схемы и подбор деталей

Перед вами фазоимпульсный регулятор, где главными элементами являются тиристоры. Под текстом – доступная схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора:

Электронные компоненты зарядного устройства для автомобиля, которое вы хотите собрать своими руками, с учётом обозначения:

• С1 – от 047 до 1 мкФ на 63 В;
• R1 сопротивлением 6,8 кОм (Р = 0,25 Вт);
• R2 на 300 Ом;
• R3 на 3,3 кОм;
• R4: 110 Ом;
• R5: 15 кОм;
• R6: 50 Ом;
• R7 на 150 Ом мощностью 2 Вт;
• VD1 – диод импульсного типа, обратное напряжение от 50 В;
• VS1 – тиристор Т-160, 250 или КУ202;
• транзисторы с прямым переходом КТ315 или им подобные (КТ3107 и т. д.);
• транзисторы с обратным переходом КТ361, КТ 3102 и т. п.;
• FU1: предохранитель на 10 А (подойдёт деталь на 15–20 А, с запасом).

На тиристор воздействуют компоненты VT1 и VT2. Затем в работу вступает диод, защищающий цепь от скачков напряжения, возникающих на VS1. R5 в самодельном зарядном устройстве для аккумулятора «вычисляет» I = 1/10 ёмкости. При 60 А/ч используется зарядка в 6 А. Чтобы знать точно, на контактах, ведущим к заряжаемому изделию, желательно вставить амперметр. Это позволит держать контроль над процессом.

Теперь о питании. Схема самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора подразумевает применение трансформатора, выдающего от 18 до 22 В. При большем значении сопротивление R7 увеличьте до 200 Ом. Не забудьте элементы моста на диодах закрепить на охлаждающих алюминиевых радиаторах (применяйте специальную пасту). Стоит отметить: использование диодов старого образца типа Д242 подразумевает их установку на радиатор через изолирующие прокладки-шайбы. Номинал предохранителя должен соответствовать применяемому току. Если это до 6 А, то для FU1 вполне достаточно 6,3 А. Ниже – схема для зарядных устройств для автомобильного аккумулятора (обратная сторона печатной платы):

Помимо предохранителя, существуют электронные способы гарантии от замыкания и перепутывания полюсов, что ведёт к выходу из строя ЗУ. Например, у вас имеется изделие, где уже невозможно различить «плюс», «минус». Тогда поможет специальная схема, сигнализирующая о неправильном подключении клемм. Её нужно включать последовательно между АКБ и ЗУ:

Используемые детали:

• R1 и R2 – резисторы сопротивлением по 510 Ом;
• VD1 и МВ2 – диоды (например, 1N4148 или ему подобные);
• VD3 и МВ4 (можно не устанавливать);
• реле любое на 12 В и 15 А (можно вытащить из отслужившего своё UPS);
• светодиоды любые.

Схема работает просто. При соблюдении полярности заряд, ещё имеющийся в батарее, замкнёт контакты реле, процесс начнётся, что подтвердит загоревшийся зелёный светодиод. Если же контакты перепутаны, зажжётся красный сигнализатор. Ниже – печатная плата устройства, защищающего от несоблюдения полярности при зарядке:

Принципиальная схема автомобильного зарядного устройства

При кажущейся сложности, схема самодельного зарядного устройства простая и состоит всего из нескольких законченных функциональных узлов.

Если схема для повторения Вам показалась сложной, то можно собрать более простую, работающую на таком же принципе, но без функции автоматического отключения при полной зарядке аккумулятора.

Схема ограничителя тока на балластных конденсаторах

В конденсаторном автомобильном зарядном устройстве регулировка величины и стабилизация силы тока заряда аккумулятора обеспечивается за счет включения последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора Т1 балластных конденсаторов С4-С9. Чем больше емкость конденсатора, тем больше будет ток заряда аккумулятора.

Практически это законченный вариант зарядного устройства, можно подключить после диодного моста аккумулятор и зарядить его, но надежность такой схемы низкая. Если нарушится контакт с клеммами аккумулятора, то конденсаторы могут выйти из строя.

Емкость конденсаторов, которая зависит от величины тока и напряжения на вторичной обмотке трансформатора, можно приблизительно определить по формуле, но легче ориентироваться по данным таблицы.

Таблица емкости конденсаторов в зависимости от величины тока заряда аккумулятораТок заряда аккумулятора, А

Номинал конденсатора, мкF

0,5	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0
1,0	3,4	8,0	12,0	16,0	20,0	24,0	28,0	32,0	36,0

Для регулировки тока, чтобы сократить количество конденсаторов, их можно подключать параллельно группами. У меня переключение осуществляется с помощью двух галетного переключателя, но можно поставить несколько тумблеров.

Схема защиты от ошибочного подключения полюсов аккумулятора

Схема защиты от переполюсовки зарядного устройства при неправильном подключении аккумулятора к выводам выполнена на реле Р3. Если аккумулятор подключен неправильно, диод VD13 не пропускает ток, реле обесточено, контакты реле К3.1 разомкнуты и ток не поступает на клеммы аккумулятора. При правильном подключении реле срабатывает, контакты К3.1 замыкаются, и аккумулятор подключается к схеме зарядки. Такую схему защиты от переполюсовки можно использовать с любым зарядным устройством, как транзисторным, так и тиристорным. Ее достаточно включить в разрыв проводов, с помощью которых аккумулятор подключается к зарядному устройству.

Схема измерения тока и напряжения зарядки аккумулятора

Благодаря наличию переключателя S3 на схеме выше, при зарядке аккумулятора есть возможность контролировать не только величину тока зарядки, но и напряжение. При верхнем положении S3, измеряется ток, при нижнем – напряжение. Если зарядное устройство не подключено к электросети, то вольтметр покажет напряжение аккумулятора, а когда идет зарядка аккумулятора, то напряжение зарядки. В качестве головки применен микроамперметр М24 с электромагнитной системой. R17 шунтирует головку в режиме измерения тока, а R18 служит делителем при измерении напряжения.

Схема автоматического отключения ЗУ при полной зарядке аккумулятора

Для питания операционного усилителя и создания опорного напряжения применена микросхема стабилизатора DA1 типа 142ЕН8Г на 9В. Микросхема это выбрана не случайно. При изменении температуры корпуса микросхемы на 10º, выходное напряжение изменяется не более чем на сотые доли вольта.

Система автоматического отключения зарядки при достижении напряжения 15,6 В выполнена на половинке микросхемы А1.1. Вывод 4 микросхемы подключен к делителю напряжения R7, R8 с которого на него подается опорное напряжение 4,5 В. Вывод 4 микросхемы подключен к другому делителю на резисторах R4-R6, резистор R5 подстроечный для установки порога срабатывания автомата. Величиной резистора R9 задается порог включения зарядного устройства 12,54 В. Благодаря применению диода VD7 и резистора R9, обеспечивается необходимый гистерезис между напряжением включения и отключения заряда аккумулятора.

Работает схема следующим образом. При подключении к зарядному устройству автомобильного аккумулятора, напряжение на клеммах которого меньше 16,5 В, на выводе 2 микросхемы А1.1 устанавливается напряжение достаточное для открывания транзистора VT1, транзистор открывается и реле P1 срабатывает, подключая контактами К1.1 к электросети через блок конденсаторов первичную обмотку трансформатора и начинается зарядка аккумулятора.

Как только напряжение заряда достигнет 16,5 В, напряжение на выходе А1.1 уменьшится до величины, недостаточной для поддержания транзистора VT1 в открытом состоянии. Реле отключится и контакты К1.1 подключат трансформатор через конденсатор дежурного режима С4, при котором ток заряда будет равен 0,5 А. В таком состоянии схема зарядного устройства будет находиться, пока напряжение на аккумуляторе не уменьшится до 12,54 В. Как только напряжение установится равным 12,54 В, опять включится реле и зарядка пойдет заданным током. Предусмотрена возможность, в случае необходимости, переключателем S2 отключить систему автоматического регулирования.

Таким образом, система автоматического слежения за зарядкой аккумулятора, исключит возможность перезаряда аккумулятора. Аккумулятор можно оставить подключенным к включенному зарядному устройству хоть на целый год. Такой режим актуален для автолюбителей, которые ездят только в летнее время. После окончания сезона автопробега можно подключить аккумулятор к зарядному устройству и выключить только весной. Даже если в электросети пропадет напряжение, при его появлении зарядное устройство продолжит заряжать аккумулятор в штатном режиме

Принцип работы схемы автоматического отключения зарядного устройства в случае превышения напряжения из-за отсутствия нагрузки, собранной на второй половинке операционного усилителя А1.2, такой же. Только порог полного отключения зарядного устройства от питающей сети выбран 19 В. Если напряжение зарядки менее 19 В, на выходе 8 микросхемы А1.2 напряжение достаточное, для удержания транзистора VT2 в открытом состоянии, при котором на реле P2 подано напряжение. Как только напряжение зарядки превысит 19 В, транзистор закроется, реле отпустит контакты К2.1 и подача напряжения на зарядное устройство полностью прекратится. Как только будет подключен аккумулятор, он запитает схему автоматики, и зарядное устройство сразу вернется в рабочее состояние.