Cześć,
Chciałem się z Wami podzielić pomysłem na wykonanie całkiem porządniej ładowarki akumulatorów ołowiowych motocyklowych i samochodowych tanim kosztem, na bazie zasilacza impulsowego 14 V / 4.5 A. Wykorzystać można praktycznie każdy zasilacz w konfiguracji flyback o napięciu wyjściowym 12 V ... 15 V. Niestety do przerobienia nie nadają się zasilacze do laptopów, o napięciu wyjściowym 19.5 V. Moja przeróbka to taka bardziej idea - modyfikacja będzie wyglądała różnie w zależności od konkretnego zasilacza, różne mogą być maksymalne wartości prądów ładowania.
Cechy ładowarki:
- napięcie graniczne: 14.2 V
- minimalne napięcie wyjściowe (rozładowanego akumulatora) 6 V
- prąd ładowania: przełączany 0.8 A / 3.5 A
- koszta: zasilacz - 10 zł, rezystor 0.82 Ohm / 0.5 W, rezystor 0.22 Ohm / 5 W, przełącznik wytrzymujący 5 A, pomniejsze elementy z zasobów (rezystory przewlekane, diody LED: zielona i czerwona, tranzystor NPN).
- dioda czerwona wskazuje ładowanie akumulatora, zielona zaś osiągnięcie napięcia granicznego (naładowanie)
Zaznaczam, że w układzie zasilacza sieciowego występują napięcia niebezpieczne dla zdrowia i życia. Nietrudno też o pożar, albo o eksplozję kondensatorów (wystarczy niedolutowanie transoptora). Za podobną przeróbkę powinni się brać wyłącznie doświadczeni elektronicy, którzy i tak są w stanie wszystkie obliczenia, modyfikację i adaptację do posiadanego zasilacza dokonać samemu, a mój opis potraktują jako inspirację.
Typowy schemat zasilacza sieciowego flyback:
Układ zmodyfikowany:
Modyfikacja dotyczy wyłącznie elementów po stronie wtórnej cewki.
Idea opiera się na korekcji (jeżeli potrzeba) napięcia wyjściowego zasilacza, dodania ogranicznika prądu oraz diod informujących o trybie pracy ładowarki.
Etapy przeróbki:
1) dobranie napięcia wyjściowego
Zasilacze sieciowe bardzo często, do stabilizacji napięcia wyjściowego, wykorzystują układ TL431. Napięcie wyjściowe ustala dzielnik R1 i R2, gdzie napięcie na R2 wynosi zawsze 2.5 V. Napięcie wyjściowe (w trybie stabilizacji napięcia, akumulator naładowany) wynosi 2.5 V * (1 + R1 / R2). Celem uzyskania napięcia 14.2 V, jeżeli zasilacz daje 12 V, trzeba zwiększyć R1, albo zmniejszyć R2. Mój zasilacz daje 14.1 V, postanowiłem zatem nie modyfikować dzielnika.
2) dodanie diody zielonej LED i rezystora R4 równolegle do LED transoptora.
W trybie stabilizacji napięcia, TL431 manipuluje prądem LED transoptora, by uzyskać stabilizację. Jeżeli napięcie na wyjściu jest za niskie - TL431 jest zatkany, i przez LED transoptora prąd nie płynie. Umieszczenie w szereg LED zielonej, daje informację o osiągnięciu trybu stabilizacji napięcia, czyli naładowania akumulatora. Niestety, w trakcie normalnej pracy prąd LED transoptora wynosi tylko około 0.5 mA, czyli zielona LED świeci słabo. Żeby wywołać jaśniejsze świecenie, równolegle do LED transoptora dołączyłem rezystor przewlekany R4 o wartości 220 Ohm. Podnosi on prąd zielonego LED do około 4...5 mA. Trzeba pamiętać o starannym montażu diody świecącej. Jeżeli dioda nam się rozewrze przy odłączonym akumulatorze, to układ ulegnie uszkodzeniu - najprawdopodobniej eksplodują kondensatory elektrolityczne na wyjściu.
3) dodanie pętli ograniczenia prądu
Normalnie, za ograniczenie prądu odpowiada układ scalony sterujący pracą konwertera, mierzący w każdym cyklu prąd źródła tranzystora kluczującego. Jeżeli na wyjściu jest silne przeciążenie, np. zwarcie, to kontroler nie jest w stanie sam się zasilić z uzwojenia pomocniczego (działa ono zależnie od uzwojenia wtórnego) i układ "cyka" próbując się uruchomić. W układzie ładowania akumulatora, tryb ograniczenia prądowego ma znaczenie kluczowe - trzeba zatem układ ograniczenia prądu zmodyfikować, i sprawić, by ten tryb ograniczenia prądu stał się trybem normalnym, zamiast awaryjnym. W tym celu dodałem elementy: R5 (rezystor mocy), R6 (około 1 kOhm, zabezpieczenie bazy tranzystora w przypadku zwarcia wyjścia), tranzystor T1 i LED czerwoną. Wartość ograniczenia prądu równa jest ~ 0.65 V / R5. U mnie R5 to domyślnie 0.82 Ohm (0.75...0.8 A), z dołączanym równolegle za pomocą przełącznika, rezystorem 0.22 Ohm/5 W (wówczas 3.5 A). Rezystory dość mocno się grzeją - co jest największą wadą zastosowanego rozwiązania. Zamiast ograniczenia z pojedynczym tranzystorem, można użyć wzmacniacza operacyjnego, albo lustra prądowego. Póki co, mój układ jednak działa - jeżeli mnie zirytuje, to poprawię, a Wam dam znać co zmieniłem. Czerwona LED, w szereg z LED transoptora, informuje o aktywacji ograniczenia prądowego. Czerwona i zielona LED działają alternatywnie (poza napięciami bliskimi 14.2 V - wówczas świecą obie).
Na wstępie napisałem, że do przeróbki nie nadają się zasilacze dające 19.5 V na wyjściu. Ma to związek z napięciem wytwarzanym za pomocą uzwojenia pomocniczego i samopodtrzymaniem pracy urządzenia. Kiedy obniżymy napięcie z 19.5 do 14.2 V (wg. metody opisanej na początku), to również zmniejszymy pomocnicze napięcie zasilające układ kontrolera przetwornicy. Przy 14.2 na wyjściu układ będzie działał dobrze, ale obniżenie napięcia poniżej 10...12 V (głęboko, albo nawet tylko średnio rozładowany akumulator), spowodujemy, że przetwornica nie będzie w stanie wystartować. U mnie startuje od 6 V - czyli mam spory zapas.
Uwagi i możliwości poprawy układu:
1) grzanie się rezystorów od ograniczenia prądowego,
2) niestabilna praca w trybie ograniczenia prądu, objawiająca się słyszalnym piszczeniem rdzenia i tętnieniami prądu na poziomie 2...3 %. Niestabilność i tętnienia prądu są niegroźne, aczkolwiek piszczenie jest trochę irytujące. Celem ustabilizowania układu, trzeba dodać kompensację pętli sprzężenia zwrotnego, podobnie, jak to ma miejsce przy stabilizacji napięcia.
3) zrobienie napisów w okolicach przełącznika prądu i diod.
Zdaję sobie sprawę, że układ w środku nie jest zbyt estetyczny, ale powstał na szybko i małym kosztem. Jak na razie działa
Wszelkie uwagi są mile widziane.
Pozdrawiam i zachęcam do komentowania,
Fimek
PS. Ograniczenie prądu można by skorygować po stronie tranzystora kluczującego, w końcu ono i tak tam się znajduje. Ma to jednak swoje wady:
1) są tam szybkie sygnały, co prawdopodobnie wyklucza zmianę prądu ładowania przełącznikiem (bo układ stanie się się zbyt rozwlekły i może działać niestabilnie). Przy okazji przełącznik bedzie połączony z siecią. Trzeba pamiętać o rezystorach o małych pasożytach (raczej odpadają rezystory drutowe).
2) znika nam łatwa możliwość dołączenia czerwonej diody informującej o ładowaniu akumulatora. Można to jednak obejść, dołączając równolegle do wyjścia woltomierz (moduł, około 10 zł na portalu aukcyjnym).
Uwzgledniwszy powyższe, może się jednak okazać, że takie rozwiązanie, charakteryzujące się wyższa sprawnością, będzie trochę lepsze i pozwoli nam wykorzystać pełniej możliwości zasilacza.
PS2. Schemat poprawiłem.
Fajne? Ranking DIY
