Защищаем схему ЗУ от переполюсовки

Зарядное устройство из компьютерного БП ATX с защитой от переполюсовки и КЗ.

Пожалуй каждый автолюбитель рано или поздно сталкивается с необходимостью подзарядить аккумулятор своего “коня”. Я много раз находил информацию, что из компьютерного блока питания можно сделать хорошую зарядку для аккумуляторов, но всегда отбрасывал эту информацию так как на переделку просто не было достаточно свободного времени и у меня была простейшая зарядка внутри которой был трансформатор, диод и амперметр :) Заряжать аккумуляторы при необходимости я мог, но вот качество этой зарядки оставляло желать лучшего.

И вот, когда появилось свободное время, я начал процесс изготовления (переделки) блока питания компьютера в зарядное устройство для автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей 62 А.Ч. Потратив несколько часов на поиски в интернете был найден ненужный, ещё рабочий блок питания (Codegen 250W) и инструкция со схемой по переделке. Сразу скажу, что суммарно процесс переделки у меня занял около двух-трёх недель, так как взятая изначально схема дорабатывалась, просчитывалась, переделывалась и настраивалась. При этом за две-три недели перечитал кучу инструкций, статей, схем по принципам работы блоков питания, работе ШИМ контроллеров, назначению ДГС и ещё тонны полезнейшей информации для общего развития. Многие элементы схемы пришлось рассчитывать самому дабы получить именно то, что мне было необходимо.

За основу была взята схема описанная в статье “Компьютерный блок питания – зарядное устройство”. Согласно инструкции для переделки подойдет практически любой компьютерный блок питания, имеющий в своей основе генератор на микросхеме TL494 (ее аналоги — КА7500 и отечественная КР1114ЕУ4).

Начальная схема переделки выглядела так:

Блок питания решено было взять Codegen 250W 250X1, вот такой:

Внутри он выглядел вот так, схема построена на необходимом мне ШИМ контроллере KA7500B:

Была найдена принципиальная схема блока питания Codegen 250W 250X1:

Огромное количество схем к компьютерным блокам питания АТХ/АТ и блокам питания к ноутбукам можно найти в моём сборнике схем к компьютерным блокам питания. В сборнике есть и данная схема.

Для начала выпаиваем с платы БП всё лишнее и заменяем некоторые детали: схемы защиты и контроля напряжений выпаиваем, конденсаторы ставим с большим напряжением, линию +3.3v выпаиваем полностью, линию -5v тоже выпаиваем. Оставляем схему управления оборотами вентилятора и для неё линию -12v на которой заменяем конденсатор на аналогичный с большим напряжением.

Для чего необходимо менять конденсаторы на аналогичные с большим напряжением? Отвечаю. Мы будем поднимать напряжение на линии +12v до +14.4v (а в процессе настройки и более), а вместе с линией +12v вырастут напряжения и на линиях +5v (примерно до +6v) и -12v (примерно до -14,4v). Стоит ещё учесть, что мы оставим стабилизацию только по линии +12v и в моменты большой нагрузки, когда ток будет около 5-6 ампер, то напряжения на остальных линиях могут ещё возрасти. Так что лучше поставить конденсаторы с более высоким запасом по напряжению на все линии.

На принципиальной схеме изменения показаны красным цветом:

Так как мне необходим максимальный ток зарядки в 5-6 ампер, то резистор R11 я установлю не 0,2 Ом, а 0,1 Ом. Но если установить его один, то он будет сильно греться, поэтому я установил параллельно три резистора 0,3 Ом 5 Ватт, общее сопротивление получилось 0,1 Ом и они практически не нагреваются даже при токах в 10 ампер.

Резистор R9 отвечает за уровень напряжения на линии +12v. Делитель напряжения R9/R3 делает напряжение на ноге 1 микросхемы равным 2.5 вольт. ШИМ контроллер будут стремиться выдать на выходе линии +12v такое напряжение, чтобы на ноге 1 было 2.5 вольта и оно сравнялось с опорным напряжением на ноге 2 (тоже 2.5 вольта), которое получается на делителе R1/R2.

Читайте также:
Блок защиты зарядных устройств своими руками

Взяв калькулятор я посчитал, что для 12 вольт на выходе зарядного устройства, R9 должен быть 11,4 КОм, а для 14,4 вольт – 14,28 КОм. В результате я решил установить один постоянный резистор на 10 КОм (обозначен как R9) и один переменный на 10КОм (обозначен как R9+), тем самым я смогу точно подстроить нужное напряжение на выходе. Изначально я установил R9+ на 1,4 КОм чтобы получить 12 вольт на выходе. Вдальнейшем я подстройкой резистора увеличу напряжение до необходимого уровня, но это уже будет на этапе тестирования готового изделия.

Для защиты от переполюсовки я изначально отказался от использования реле. Хотелось всё сделать без реле, чтобы срабатывание и сброс защиты происходил автоматически. За основу была взята схема описанная в статье “Защита от переполюсовки зарядного устройства”. Защита построена на полевом транзисторе IRFZ44N (можно использовать аналоги на напряжение от 30 вольт и ток от 40 ампер, например 40N03P или лучше 40N06).

Внимание! Ни в коем случае не устанавливайте в схему полевые транзисторы на напряжение менее 30 вольт! Дело в том, что при подключении аккумулятора обратной полярностью, на полевике будет сумма напряжений от зарядки (14.4v) и от самого аккумулятора (от 12 до 15 вольт), что в сумме будет 14.4 + 12(максимум 15) = около 28-30 вольт. Так что рекомендую устанавливать полевик более чем на 30 вольт.

В качестве шунта решено было использовать встроенный шунт в китайский LED измеритель напряжения и тока, 100V 10A. Вот такой:

Такой индикатор-измеритель можно купить в китайском интернет магазине всего за пару долларов, оплата с банковской карты, доставка посылки через обычную почту за 3-4 недели. Я заказал себе сразу несколько, чтобы они у меня были в запасе, такие индикаторы будут полезны не только в зарядке.

Изучив схему подключения этого измерителя приходим к выводу, что должен подойти и в качестве шунта и в качестве измерителя напряжения и тока. Смотрим схему подключения:

А вот и принципиальная схема измерителя:

Как можно видеть, подключить его в нашу схему защиты не составит труда. Питание берём из нашей же линии, внутри измерителя стоит собственный стабилизатор на 3 вольта для работы измерителя. Кстати, опытным путём я определил (уже на рабочем устройстве), что сопротивление шунта RX в этом измерителе где-то 0,04 Ома. А суммарное сопротивление шунта и транзисторного перехода полевика – 0,04+0,017=0,057 Ом. Этого будет немного многовато, и защита может срабатывать при меньшем токе, чем в исходной схеме. Ну ничего, немного доработаем схему увеличив порог тока, необходимого для срабатывания защиты.

Поясню мои доработки. Добавлен конденсатор 0,33 микрофарада для отключения защиты по току в начальный момент скачка тока, например при подключении ламп накаливания. Без этого конденсатора при подключении лампочки на 40 Ватт срабатывала защита, хотя ток при работе лампы был менее 4 ампер. Лампы в момент подключения потребляют огромные токи! Конденсатор подобрал опытным путём так, чтобы защита не срабатывала при подключении одной лампы, но срабатывала при подключении двух ламп по 40 ватт.

Резистор R16 добавил для того, чтобы понизить порог срабатывания защиты по току. Без этого резистора схема тоже работает, но порог определяется только значением падения напряжения на Rш и переходе транзистора VT2. При увеличении тока через эти сопротивления, на базе транзистора VT3 повышается напряжение, и когда оно станет 0,5-0,7 вольт – транзистор VT3 откроется и закроет полевой транзистор (минусовая цепь разорвётся).

  • VD1 ” зелёный ” – индикатор наличия напряжения на выходных клеммах
  • VD3 ” синий ” – индикатор срабатывания защиты
  • VD5 ” красный ” – индикатор обратного подключения аккумулятора (переполюсовки)
Читайте также:
Cхема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Все детали, что не разместились на плате старого блока питания, я изобразил на окончательной схеме:

Ну и наконец фото уже собранного зарядного устройства:

Зарядное, фото 1 Зарядное, фото 2 Зарядное, фото 3 Зарядное, фото 4 Зарядное, фото 5 Зарядное, фото 6 Зарядное, фото 7 Зарядное, фото 8 Зарядное, фото 9 Зарядное, фото 10 Зарядное, фото 11

Всем спасибо за интерес к статье. Жду критику в комментариях и советы по доработке устройства!

Защищаем схему ЗУ от переполюсовки

Текущее время: Чт сен 15, 2022 21:20:35

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Защита ЗУ от переполюсовки от “матерых” котов

Страница 2 из 5 [ Сообщений: 98 ] На страницу Пред. 1 , 2 , 3 , 4 , 5 След.

А не проще ли поставить диодный мост на выходе? Конечно будет небольшое падение напряжения и придется напряжение заряда корректировать.

_________________
Раз reset, два reset – полyчи на диске bad !
Тpанзистоp p-n-p. Plug-n-Play ?
У кого что сбоит, тот о том и говорит.

Это как это вы пришли к такому умозаключению? Выход цепляется вместо переменки. сообщение №2.

Рисунок для наглядности.

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

ИМХО ничё лучше реле с диодом в цепи ничё нет .
т.е. реле не подключит АКБ к ЗУ, пока полярность не будет верной.
взять обычное автомобильное реле – видел на 20, 30, 40, 60 и 80 Ампер
сам юзаю на 40-ка и 80-ти Амперные реле .

Вложения:
akb2.JPG [6.18 KiB]
Скачиваний: 26089

_________________
Фото постройки прототипов

Высокое качество при конкурентной стоимости позволяет DC/DC-преобразователям MORNSUN конкурировать с аналогами ведущих мировых производителей. Продукция данного бренда, такая как семейство UWTH1D, может с успехом применяться в железнодорожных приложениях. Для телекоммуникационного оборудования подходят DC/DC-преобразователи семейств VCB и VCF, для систем распределенного электропитания – малогабаритные импульсные PoL-стабилизаторы напряжения семейства K78, а для автоматизированных системах производства и робототехники, незаменима серия KUB. Есть и уникальные решения, например, миниатюрный DC/DC-конвертер B0505ST16-W5 в корпусе микросхемы, предназначенный для медицинских приборов.

Высокое качество при конкурентной стоимости позволяет DC/DC-преобразователям MORNSUN конкурировать с аналогами ведущих мировых производителей. Продукция данного бренда, такая как семейство UWTH1D, может с успехом применяться в железнодорожных приложениях. Для телекоммуникационного оборудования подходят DC/DC-преобразователи семейств VCB и VCF, для систем распределенного электропитания – малогабаритные импульсные PoL-стабилизаторы напряжения семейства K78, а для автоматизированных системах производства и робототехники, незаменима серия KUB. Есть и уникальные решения, например, миниатюрный DC/DC-конвертер B0505ST16-W5 в корпусе микросхемы, предназначенный для медицинских приборов.

АКБ реактивная нагрузка, а не активная.
При переполюсовке подключения АКБ к ЗУ, диоды не помеха – шлёпнет мама не горюй.

ИМХО ничё лучше реле с диодом в цепи ничё нет .
т.е. реле не подключит АКБ к ЗУ, пока полярность не будет верной.
взять обычное автомобильное реле – видел на 20, 30, 40, 60 и 80 Ампер
сам юзаю на 40-ка и 80-ти Амперные реле .

В данном случае реле работает от напряжения самого аккумулятора.
За исключением того случая, когда батарея разряжена ниже напряжения срабатывания реле.

А еще реле “намертво” будет держать контакт при следующем порядке:

1. Подключаем аккумулятор правильно – замыкается реле.
2. Отключаем аккумулятор, НЕ выключая зарядки – реле продолжает держать контакты.
3. Опять подключаем (например другой аккумулятор) – и тут уже от ошибки подключения нет защиты.

Я предложил всего лишь принцип, а автору нужно просто реле, диод, резистор и транзистор.
если АКБ подключить верно, то с диода пойдёт потенциал, относительно минуса,
со стороны ЗУ это уже бутет логическая единица, она ключит транзистор, транзистор реле .
если нет потенциала, значит АКБ перевернут и рэле не вкл.

1. Подключаем аккумулятор правильно – замыкается реле.
2. Отключаем аккумулятор, НЕ выключая зарядки – реле продолжает держать контакты.
3. Опять подключаем (например другой аккумулятор) – и тут уже от ошибки подключения нет защиты.

Вот поэтому в моей ЗУ-приставке, есть датчик тока,
при отключении АКБ ток = нолю -> ЗУ отключит реле

Заряжаю от 1 Вольта и токами до 50 А

Изображение

Кстате, у автора в схеме несколько принципиальных ошибок:

0. 13-ю ногу 494-й отсоединить от Vref и подключить на землю .
как говорил

правда оба такта спараллелены, но один фиг – ошибка .

1. Минус выходных конденсаторов – на землю, иначе токовый шунт будет ловить и ток чоппера.

Кстате, макс. ток заряда какой будет ? а то R14R15 – сгорят ясным пламенем, при токе выше 6,3 А .
Судя по делетелю R1R2, макс ток 4,5 А, так что вродь нормуль .

Ориг. схема только для активной нагрузки, а для ЗУ АКБ нужно:
2. Установить на выходе диод – Без выходного защитного диода чоппер будет работать криво

без защитного выходного диода, обратный ток с АКБ постоянно будет мешать работе чоппера

т.е. должно быть так:

И ещё, вместо реле защиты от переполюсовки и защитного диода можно использовать тиристор

Согласен с Вами RomanT, по поводу 13 ноги, недосмотрел. Действительно при подаче на вывод 13 опорного напряжения, триггер непосредственно управляет двумя выходными транзисторами в противофазе – двухтактный режим, а выходная частота равна половине частоты генератора. Против Datasheet не попрешь. Ваш вариант правильный – блокировать выходной сигнал, замкнув на землю вход Оut Ctrl (13) – однотактный режим и частота будет равна частоте генератора.
Конденсаторы развернул к корпусу. Если применить для защиты HEXFET,как предлагали выше, обратный ток с АКБ уже не должен мешать работе чоппера!? Вообще, изначально, схемка подбиралась для регулируемого ИП током до 3А. Источник нашелся другой, а транс остался, не пропадать-же добру. Кстати, транс по мощности ватт 180, (правда напряжение вторички 22В), так что о выходном токе в 6,5А и сопротивлении шунта надо что-то решать, хотя для зарядки автомобильной АБ хватило-бы и 5А, запаса таки хочется.
СПАСИБО за подсказки.

Кстати, транс по мощности ватт 180, (правда напряжение вторички 22В), так что о выходном токе в 6,5А, хотя для зарядки автомобильной АБ хватило-бы и 5А, запаса таки хочется.

~ 22 В при выпрямлении получится 30 Вольт, вообще для зарядки уже ~18 В достаточно .
5А для автомобильного – это маловато я бы сказал . 6.5 А только-только, так что запаса никакого .

Последний раз редактировалось RomanT Пн мар 19, 2012 15:48:04, всего редактировалось 1 раз.

С учетом выше изложеных предложений и замечаний схема с защитой приобрела такой вид.
Гляньте, может еще где ошибка закралась.

Схемы

После того как один знакомый сжег своё зарядное устройство из-за неправильно подключённого аккумулятора, мне предстояло собрать схему защиты от подобных косяков. В интернете нашлось много разнообразных схем, но остановился я на этой:

Источником этой схемы является сайт РадиоКот. После сборки схема заработала без нареканий.

Скажу сразу, что эта схема защищает от КЗ и от переполюсовки аккумулятора. При нормальном режиме, напряжение через светодиод и резистор R4 отпирает Т1 и всё напряжение с входа поступает на выход. При коротком замыкании или переполюсовке, ток импульсно резко возрастает. Падение напряжения на переходе полевика и на шунте резко увеличивается, что приводит к открытию Т2, который в свою очередь шунтирует затвор и исток. Добавочное отрицательное напряжение по отношению к истоку (падение на шунте) прикрывает VT1. Далее происходит лавинный процесс закрытия VT1. Светодиод засвечивается через открытый VT2. Схема может находиться в данном состоянии сколь угодно долго, до устранения замыкания.

Почитав разные форумы и комментарии, решил попробовать немного доработать эту схему. В разных публикациях рекомендуют разные доработки, но в основном вот так:

Итак, рекомендуют добавить стабилитрон ZD1, резистор R5 и конденсатор C2.

Стабилитрон рекомендуется установить для защиты затвора от превышения максимально допустимого напряжения.

Резистор рекомендуется установить для лучшей защиты полевого транзистора, так как в таком виде транзистор будет всегда закрыт и будет открываться только при наличии положительного напряжения на плюсовой клемме.

Конденсатор рекомендуется установить для защиты схемы от ложного срабатывания.

По результатам моего “шаманства” над схемой могу сказать следующее:

1.Стабилитрон действительно нужен, особенно если данная защита будет использоваться в трансформаторных ЗУ или БП. Например, максимальное напряжение Вашего ЗУ 18 В, а максимальное напряжение затвора 20 В. Казалось бы все ОК!, но это не так. Так как в трансформаторах есть такое явление как самоиндукция, то из-за неё в момент отключения трансформатора от сети, на вторичных обмотках будет скачок напряжения, существенно превышающий действующее напряжение. Именно этот скачок может пробить Ваш полевик. Поэтому стабилитрон надо подобрать на несколько вольт меньше чем максимальное напряжение затвора используемого Вами полевого транзистора.

2.Резистор 5, как было сказано выше, держит полевика закрытым при отсутствии положительного напряжения на плюсовой клемме. Но если установить этот резистор, то светодиод всегда будет немного светится, а при срабатывании защиты засветится ярко. От сопротивления этого резистора будет зависеть яркость постоянного свечения светодиода.

3.Конденсатор С2 рекомендовали установить для того чтобы схема не срабатывала когда не надо. В моём случае всё получилось наоборот. После установки этого конденсатора, схема начала вести себя неадекватно: светодиод подсвечивался (значит транзистор Т2 приоткрывался), полевик начинал сильно греется (так как Т2 приоткрывался то Т1 призакрывался что вызывало увеличение сопротивления перехода).

После всех этих проделок, от R5 и С2 я отказался. Оставил только стабилитрон.

И так пройдёмся по некоторым деталям.

R1 – он же шунт. От сопротивления этого резистора зависит ток срабатывания защиты. Я использовал 10 параллельно соединённых резисторов 0,1 Ом 1 Вт. В итоге получился резистор общим сопротивлением 0,01 Ом и мощностью 10 Вт. Находил информацию, что при сопротивлении 0,1 Ом защита сработает на 4-х Амперах, при 0,05 Ом ток срабатывания – 7..8 А. Но этого сам не проверял. Можно также использовать готовый шунт от старого тестера.

Т1 – полевой транзистор. Его параметры зависят от ваших потребностей. Выбирать надо с запасом и по току, и по напряжению. Например, мне нужна была защита для использования в ЗУ с максимальным напряжением 22В и током 10 А. Выбран был транзистор STP30N05(30А, 50В, 0.045 Ω). После неких манипуляций он был удачно спален (температурный пробой). На замену пришел RFP70N06 (70А,60В, 0.014Ω). Можно применить любой из серии IRFZ44,46,48 или им подобные.

Максимальное напряжение С-И Вольт

Максимальный ток С-И

Сопротивление открытого канала

При выборе транзистора рекомендовал бы обращать внимание на сопротивление открытого канала. Чем оно меньше тем будет меньший нагрев транзистора. В даташите обозначается так R DS(on) Static Drain-to-Source On-Resistance

Также не забываем обращать внимание на максимальное напряжение затвора, в даташите оно обозначается так V GS Gate-to-Source Voltage.

При срабатывании защиты, полевой транзистор не нагревается. Но в нормальном режиме, через транзистор проходит не малый ток (в моем случае до 10 А), который и нагревает транзистора. По результатам испытаний оказалось что при прохождении тока до 4А транзистор без радиатора был еле тёплый. При прохождении тока больше 4А начинался нагрев полевика (). Даже если нагрев был такой что пальцами можно было удержатся, то через 3 часа зарядки аккумулятора током 6А транзистор нагревался очень сильно. Вывод однозначный – радиатор необходим (не большой, но надо).

Стабилитрон. С ним мы уже разобрались чуть выше. В моём случае максимальное напряжение затвора транзистора составляло 20 В. Стабилитрон я установил на 18 В.

Транзистор Т2. Не критичен и может быть установлен любой подходящий по параметрам. Например: BC 174, BC 182, BC 190, BC 546, 2SD767 и т. д.

Резистор R4. Встречал описание, в котором говорится, что если установить R4 – подстроечный номиналом 10кОм, то можно в узких пределах регулировать ток срабатывания защиты. Не знаю как там у них, но мне точная регулировка не была нужна. Но все равно решил попробовать. И зачем спрашивал я себя после этого. Как регулируется ток срабатывания я не увидел, но увидел, как красиво вылетает полевой транзистор, если установить сопротивление на R4 меньше 1кОм (случайно отвертка соскользнула). Очень не советую ставить этот резистор меньше 1кОм.

Диод D1. Также не критичен и может быть установлен практически любой. Я установил 1N4148. Встречал форумы, где говорят, что не видят смысла в установке этого диода, но я его не исключал из схемы. Я себе объясняю применение этого диода так: При подаче входного напряжения, на затворе Т1 присутствует положительное напряжение, которое накапливается на емкости затвора. Из-за этой ёмкости, даже после отключения питания, транзистор остается открытым некоторое время. Время, которое транзистор остается открытым зависит от емкости его затвора, чем больше ёмкость – тем дольше он открыт. Допустим, диод D1 отсутствует. Мы к включенному ЗУ подключаем аккумулятор со случайно перепутанной полярностью. Если по какой-то причине транзистор Т2 не откроется, то будет пшик, так как на момент подключения, транзистор Т1 останется открытым из-за накопленного положительного напряжения на затворе. А вот если б диод присутствовал, то напряжение с затвора через диод ушло б на минусовую клемму аккумулятора.

После сборки, готовую защиту хотел уже устанавливать в корпус ЗУ, но вдруг подумал: А что если защита сработает тогда, когда никого рядом не будет, или кто-то будет, но так что ЗУ не попадет в поле зрения и не увидит светящийся светодиод. Решение – надо установить бузер. Бузер был применён на 12В 8мА. Изначально установил его параллельно светодиоду, но мне это не совсем понравилось, и я чуточку добавил деталей. Если защиту планируется вами применять в регулируемом БП или ЗУ с выходным напряжением от нуля, то бузер лучше установить на 5В. При этом последовательно с бузером необходимо подключить резистор, сопротивление которого надо будет подобрать.

После всего этого плата с защитой отправилась в ЗУ, где и до сих пор живёт-поживает. В результате, схема получилась вот такая:

И на конец несколько фото:

Срабатывание при КЗ.

Срабатывание при переполюсовке.

Плата в корпусе ЗУ.

Плата в корпусе ЗУ. Ближе.

В архиве есть схема, эта статья и печатка. Скачать

Напоследок хотелось бы сказать что много кто пишет что эта схема не работает, работает неправильно или ещё что-то. У меня заработала и работает вполне нормально.

Устройство защиты АКБ и ЗУ от переполюсовки

Устройство защиты от переполюсовки выполняет функцию защиты аккумуляторной батареи (АКБ) от неправильной полярности подключения АКБ к зарядному устройству (ЗУ), а также защищает и само ЗУ. Оно предназначено для совместной работы с ЗУ тиристорного типа, такого, как было опубликовано в журнале “Радио” [1]. С этим ЗУ устройство защиты неоднократно повторялось и показало хорошие результаты в работе. Устройство можно использовать и с другими ЗУ подобного типа. Схема устройства вместе со схемой ЗУ показана на рис. 1. Нумерация элементов продолжает начатую в [1].

Рис. 1. Схема устройства вместе со схемой ЗУ

ЗУ тиристорного типа до сих пор вызывают интерес из-за своей простоты и надёжности. Принцип их работы основан на том, что тиристор закрывается, когда через него прекращается ток. Устройство защиты питается от АКБ при его первом подключении к ЗУ, а в дальнейшем оно получает питание от самого ЗУ при условии, что АКБ подключена с соблюдением правильной полярности. При подключении АКБ к клеммам ХТ2.2 (+), а кХТ2.1 (-) откроется диод VD7 и включится реле К1, его контакты К1.1 подключат плюсовую клемму АКБ к ЗУ, и будет происходить зарядка. Резистор R8 ограничивает ток через обмотку реле при напряжении 15 В на выходе ЗУ.

При несоблюдении полярности подключения АКБ диод VD7 будет закрыт, а на катушку реле не будет поступать питание. Следовательно, контакты реле будут находиться в разомкнутом состоянии. О том, что АКБ подключено некорректно, просигнализирует светодиод HL1 жёлтого свечения, он включится через открывшийся диод VD8. Учитывая особенность работы тиристора, контакты реле К1.1 будут находиться в замкнутом состоянии только тогда, когда будет подключена АКБ с соблюдением полярности и через тиристор будет протекать ток. При отключении АКБ от клемм ХТ2.1 и ХТ2.2 ток через тиристор протекать не будет. Тиристор открываться не будет, поэтому обмотка реле не будет самозаблоки-рована напряжением от ЗУ.

Ещё одна особенность устройства заключается в том, что АКБ можно подключать как уже к включённому в сеть и работающему ЗУ, так и к отключённому. Даже если ЗУ уже было включено, АКБ подключена и заряжается, то при отключении АКБ и последующем некорректном его подключении на него напряжение не будет подано.

Дополнительно на плате устройства размещены элементы узла термоконтроля для принудительного охлаждения выпрямительных диодов и тиристора. Питание этого узла осуществляется от вторичной обмотки имеющегося штатного трансформатора ЗУ через свой мостовой выпрямитель VD9. Для стабилизации напряжения питания вентилятора (или двух вентиляторов) использован интегральный стабилизатор на микросхеме DA1, она размещена на ребристом алюминиевом теплоотводе. Контроль температуры и включение вентилятора осуществляют два электромеханических термостата (термореле) SK1 и SK2. Включение вентилятора происходит при температуре выше +55 о С. Одно термореле можно разместить на теплоотводе диодов VD1-VD4, а второе – на теплоотводе тиристора VS1. Светодиод HL2 зелёного свечения сигнализирует о том, что ЗУ находится в работе. Светодиод HL3 зелёного свечения сигнализирует о включённом вентиляторе охлаждения. Если светодиод HL3 светит, а вентилятор не вращается, то проблема с вентилятором.

Вольтметр подключён непосредственно к клеммам АКБ ХТ2. Желательно применить стрелочный вольтметр со шкалой 30-0-30 В. Вольтметр позволяет видеть напряжение АКБ при его подключении к клеммам ЗУ и проконтролировать остаточное напряжение АКБ перед зарядкой. Устройство работоспособно при снижении окружающей температуры до -10 о С.

Рис. 2. Чертёж печатной платы устройста

Все вновь введённые элементы размещены на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5. 2 мм, её чертёж показан на рис. 2. Для светодиодов не предусмотрены клеммы и разъёмы. Их можно вывести на переднюю панель ЗУ с помощью проводов. Силовые трассы на печатной плате шириной 3 мм необходимо усилить медным проводом сечением 1 мм 2 . Для этого можно использовать медную жилу из провода марки ПВ1 или из кабеля ВВГ, выгнуть жилу на длину усиливаемой трассы и припаять по всей длине.

Микросхему DA1 (К142ЕН8Б, К142ЕН8Д или LM7812) надо установить на теплоотвод площадью 35 см 2 . Реле – HF105F-1 на номинальное напряжение 12 В постоянного тока, сопротивление катушки – 155 Ом, ток потребления – 77 мА. Термореле – серии KSD9700 на температуру 55. 60 о С. Вольтметр и амперметр – серии М42100 (производство СССР) магнитоэлектрической системы, класс точности – 1,5. Вольтметр – со шкалой 0-30-0. Допустимо применить вольтметр со шкалой 0-30 В, амперметр с максимальным током 10 А или цифровой амперметр и/или вольтметр. Если будет применён цифровой вольтметр, он должен иметь способность измерять напряжение любой полярности и отображать знак минус. Для охлаждения диодов и тиристора можно использовать вентиляторы на напряжение питания 12 В с током потребления до 500 мА.

Для проверки работоспособности устройства на клеммы XT 1.1, XT1.2 напряжение от ЗУ не подают и амперметр не подключают. На клеммы XT2.2 и XT2.1 подают напряжение 12 В от внешнего источника питания. На клемму XT2.2 подают плюсовую полярность, на клемму XT2.1 – минусовую. При этом должно сработать реле К1 и замкнуть свои контакты, поэтому на клеммах XT1.1 и XT1.2 должно присутствовать напряжение 12 В соответствующей полярности. После этого проверяем защиту в обратной полярности. Для этого на клеммы XT2.2 и XT2.1 подают напряжение в другой полярности. Реле не должно сработать, и напряжение на клеммы XT 1. 1 и XT1.2 не поступает. Светодиод HL1 должен быть включён, сигнализируя о неправильной полярности подключения АКБ.

Проверка минимального напряжения срабатывания реле проводится для определения минимального допустимого напряжения на АКБ, при котором сработает защита от перепо-люсовки при подключении разряженной АКБ на зарядку. От внешнего регулируемого источника питания подают напряжение на клеммы XT2.2 и XT2.1 в соответствующей полярности. Уменьшая напряжение источника питания, определяют напряжение, при котором реле будет включаться, а его контакты замыкаться. Минимальное напряжение, при котором включается реле, должно быть не более 10,27 В, что соответствует напряжению 1,71 В на элемент для АКБ на 12 В. Напряжение 1,71 В на элемент – критическое напряжение разрядки для АКБ.

– XT1.1 – вход ЗУ (+), (-PA1);

– XT3.1 – T1, обмотка II;

– XT3.2 – T1, обмотка II;

– XT4.1 – термореле SK1, SK2;

– XT4.2 – термореле SK1, SK2;

– XT5.1 – вентилятор М1 (+);

– XT5.2 – вентилятор М1 (-).

Чертёж печатной платы находится здесь.

1. Воевода В. Простое тринисторное зарядное устройство. – Радио, 2001 ,№11, с. 35.

2. HF105F-1. Miniature high power relay. – URL: https://cdn.tmelectronics.ru/files/ pdf/e89a425bce17724cd69753f d3ad9f7e2/HF105F-1_en.pdf (16.01.21).

Автор: А. Ваганов, г. Новосибирск

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Защита от переполюсовки, переполярности, ошибочной, обратной, неправильной полярности, ошибки подключения. Схема. Конструкция. Перепутать, спутать плюс – минус

При разработке устройств, которые предполагается регулярно подключать и отключать от источников постоянного напряжения, имеет смысл предусмотреть защиту от переполюсовки (ошибочной полярности подключения). Люди склонны ошибаться. Если нужно включить устройство один раз, то еще как-то можно справиться, перепроверить несколько раз, но если подключение выполняется регулярно, то ошибок не избежать.

Распространенных схем защиты две:

Вашему вниманию подборки материалов:

Конструирование источников питания и преобразователей напряжения Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Выводы (in) подключаются к внешнему источнику, выводы (out) к нашему устройству.

Первая схема (A1) часто используется для защиты аккумуляторов и зарядных устройств. Вторая (A2) чаще применяется для защиты маломощных потребителей энергии и преобразователей напряжения (инверторов). Оба варианта имеют свои недостатки.

В первой схеме при включении в обратной полярности возникает мощный импульс тока, который приводит к перегоранию предохранителя. Предохранители перегорают с некоторой задержкой. При этом они соревнуются с силовым диодом в скорости выхода из строя. Если сгорает сначала предохранитель, то все нормально, если пробивает диод, то тоже ничего страшного. Но если происходит обрыв в диоде, то на схему поступает напряжение обратной полярности и выводит ее из строя. Кроме того, падение напряжения на диоде, включенном в прямом направлении, не равно нулю. Так что на схему кратковременно подается небольшое напряжение неправильной полярности. Чтобы уменьшить влияние описанных факторов в первой схеме применяются предохранители, рассчитанные на 1.5 силы максимального рабочего тока, и диоды Шоттки, рассчитанные на по крайней мере удвоенный ток сгорания предохранителя. Кроме того прямое падение напряжения на диоде Шоттки в разы меньше, чем на обычном.

Например, если наше зарядное устройство рассчитано на максимальный ток зарядки 30 А, то предохранитель должен быть на 45 А, а диод Шоттки на 90 А.

Приведенная схема лучше всего подходит для зарядных устройств, так как их выходные цепи не чувствительны к небольшому обратному напряжению. Действительно, там стоит электролитический конденсатор, рассчитанный по крайней мере на 25 вольт. Он нормально переносит напряжение обратной полярности до 5% от номинального, то есть 1.25 вольта. К нему подключен выход моста. А мост не будет проводить ток, пока напряжение не превысит 2 В.

Вторая схема вообще не соединяет входную и выходную цепи, если перепутана полярность. Если спутать плюс и минус, то реле не сработает. У этой схемы свои недостатки. Во-первых, ее нельзя использовать для зарядных устройств, рассчитанных на зарядку очень сильно разряженных аккумуляторов. Реле может просто не включиться. Во-вторых, для мощных устройств понадобится реле, рассчитанное на очень большие токи. Так инвертор 12 – 220 В 1.2 кВт может быть подключен через реле, контакты которого рассчитаны на 100 А. Использовать надежные твердотельные реле в этой схеме нельзя, так как высоко падение напряжения на таких реле (до 1.5 В). То есть будет теряться огромная мощность – 150 Вт.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Поиск, обнаружение разрывов, обрывов проводки. Найти, искать, отыскать.
Детали, сборка и наладка прибора для обнаружения скрытой проводки и ее разрывов.

Детектор, датчик, обнаружитель скрытой проводки, разрывов, обрывов. Сх.
Схема прибора для обнаружения скрытой проводки и ее разрывов для самостоятельног.

Интегральный аналог конденсатора большой емкости. Умножитель, имитатор.
Умножитель емкости. Имитатор большого конденсатора на интегральной микросхеме.

Умный дом, дача, коттедж. Мониторинг, наблюдение энергоснабжения, элек.
Система мониторинга отключения света с SMS уведомлением своими руками .

Защита от переполюсовки и КЗ зарядного устройства

Многие самодельные блоки имеют такой недостаток, как отсутствие защиты от переполюсовки питания. Даже опытный человек может по невнимательности перепутать полярность питания. И есть большая вероятность что после этого зарядное устройство придет в негодность.

В этой статье будет рассмотрено 3 варианта защит от переполюсовки, которые работают безотказно и не требуют никакой наладки.

Вариант 1

Это защита наиболее простая и отличается от аналогичных тем, что в ней не используются никакие транзисторы или микросхемы. Реле, диодная развязка – вот и все ее компоненты.

Работает схема следующим образом. Минус в схеме общий, поэтому будет рассмотрена плюсовая цепь.

Если на вход не подключен аккумулятор, то реле находится в разомкнутом состоянии. При подключении аккумулятора плюс поступает через диод VD2 на обмотку реле, вследствие чего контакт реле замыкается, и основной ток заряда протекает на аккумулятор.

Одновременно загорается зеленый светодиодный индикатор, свидетельствуя о том, что подключение правильное.

И если теперь убрать аккумулятор, то на выходе схемы будет напряжение, поскольку ток от зарядного устройства будет продолжать поступать через диод VD2 на обмотку реле.

Если перепутать полярность подключения, то диод VD2 окажется заперт и на обмотку реле не поступит питание. Реле не сработает.

В этом случае загорится красный светодиод, который нарочно подключен неправильным образом. Он будет свидетельствовать о том, что нарушена полярность подключения аккумулятора.

Диод VD1 защищает цепь от самоиндукции, которая возникает при отключении реле.

В случае внедрения такой защиты в зарядное устройство автомобильного аккумулятора, стоит взять реле на 12 В. Допустимый ток реле зависит только от мощности зарядника. В среднем стоит использовать реле на 15-20 А.

Вариант 2

Эта схема до сих пор не имеет аналогов по многим параметрам. Она одновременно защищает и от переполюсовки питания, и от короткого замыкания.

Принцип работы этой схемы следующий. При нормальном режиме работы плюс от источника питания через светодиод и резистор R9 открывает полевой транзистор, и минус через открытый переход «полевика» поступает на выход схемы к аккумулятору.

При переполюсовке или коротком замыкании ток в цепи резко возрастает, вследствие чего образуется падение напряжения на «полевике» и на шунте. Такое падение напряжение достаточно для срабатывания маломощного транзистора VT2. Открываясь, последний запирает полевой транзистор, замыкая затвор с массой. Одновременно загорается светодиод, поскольку питание для него обеспечивается открытым переходом транзистора VT2.

Из-за высокой скорости реагирования эта схема гарантированно защитит зарядное устройство при любой проблеме на выходе.

Схема очень надежна в работе и способна оставаться в состоянии защиты бесконечно долгое время.

Вариант 3

Это особо простая схема, которую даже схемой трудно назвать, поскольку в ней использовано всего 2 компонента. Это мощный диод и предохранитель. Этот вариант вполне жизнеспособен и даже применяется в промышленных масштабах.

Питание с зарядного устройства через предохранитель поступает на аккумулятор. Предохранитель подбирается исходя из максимального тока зарядки. Например, если ток 10 А, то предохранитель нужен на 12-15 А.

Диод подключен параллельно и закрыт при нормальной работе. Но если перепутать полярность, диод откроется и случится короткое замыкание.

А предохранитель – это слабое звено в этой схеме, который сгорит в тот же миг. Его после этого придется менять.

Диод следует подбирать по даташиту исходя из того, что его максимальный кратковременный ток был в несколько раз больше тока сгорания предохранителя.

Такая схема не обеспечивает стопроцентную защиту, поскольку бывали случаи, когда зарядное устройство сгорало быстрее предохранителя.

С точки зрения КПД, первая схема лучше других. Но с точки зрения универсальности и скорости реагирования, лучший вариант – это схема 2. Ну а третий вариант часто применяется в промышленных масштабах. Такой вариант защиты можно увидеть, к примеру, на любой автомагнитоле.

Все схемы, кроме последней, имеют функцию самовосстановления, то есть работа восстановится, как только будет убрано короткое замыкание или изменится полярность подключения аккумулятора.

Схемы защиты бп от переполюсовки и Кз своими руками

Аккумуляторы и батареи

Схемы защиты от КЗ

Многие самодельные блоки имеют такой недостаток, как отсутствие защиты от переполюсовки питания и от Кз (короткого замыкания). Даже опытный человек может по невнимательности перепутать полярность питания. И есть большая вероятность что после этого зарядное устройство придет в негодность.В этой статье будет рассмотрено 3 варианта схемы защиты бп от переполюсовки, которые работают безотказно и не требуют никакой наладки.

Модель защиты 1

Это схема защиты бп наиболее простая и отличается от аналогичных тем, что в ней не используются никакие транзисторы или микросхемы. Реле, диодная развязка – вот и все ее компоненты.

Работает схема следующим образом. Минус в схеме общий, поэтому будет рассмотрена плюсовая цепь.

Если на вход не подключен аккумулятор, то реле находится в разомкнутом состоянии. При подключении аккумулятора плюс поступает через диод VD2 на обмотку реле, вследствие чего контакт реле замыкается, и основной ток заряда протекает на аккумулятор.

Одновременно загорается зеленый светодиодный индикатор, свидетельствуя о том, что подключение правильное.

И если теперь убрать аккумулятор, то на выходе схемы будет напряжение, поскольку ток от зарядного устройства будет продолжать поступать через диод VD2 на обмотку реле.

Если перепутать полярность подключения, то диод VD2 окажется заперт и на обмотку реле не поступит питание. Реле не сработает.

В этом случае загорится красный светодиод, который нарочно подключен неправильным образом. Он будет свидетельствовать о том, что нарушена полярность подключения аккумулятора.

Диод VD1 защищает цепь от самоиндукции, которая возникает при отключении реле.

В случае внедрения такой защиты в зарядное устройство автомобильного аккумулятора, стоит взять реле на 12 В. Допустимый ток реле зависит только от мощности зарядника. В среднем стоит использовать реле на 15-20 А.

Схема универсальная 2

Эта схема до сих пор не имеет аналогов по многим параметрам. Она одновременно защищает и от переполюсовки питания, и от короткого замыкания.

Принцип работы этой схемы следующий. При нормальном режиме работы плюс от источника питания через светодиод и резистор R9 открывает полевой транзистор, и минус через открытый переход «полевика» поступает на выход схемы к аккумулятору.

При переполюсовке или коротком замыкании ток в цепи резко возрастает, вследствие чего образуется падение напряжения на «полевике» и на шунте. Такое падение напряжение достаточно для срабатывания маломощного транзистора VT2. Открываясь, последний запирает полевой транзистор, замыкая затвор с массой. Одновременно загорается светодиод, поскольку питание для него обеспечивается открытым переходом транзистора VT2.

Из-за высокой скорости реагирования эта схема гарантированно защитит зарядное устройство при любой проблеме на выходе.

Схема очень надежна в работе и способна оставаться в состоянии защиты бесконечно долгое время.

Вариант простой 3

Это особо простая схема, которую даже схемой трудно назвать, поскольку в ней использовано всего 2 компонента. Это мощный диод и предохранитель. Этот вариант вполне жизнеспособен и даже применяется в промышленных масштабах.

Питание с зарядного устройства через предохранитель поступает на аккумулятор. Предохранитель подбирается исходя из максимального тока зарядки. Например, если ток 10 А, то предохранитель нужен на 12-15 А.

Диод подключен параллельно и закрыт при нормальной работе. Но если перепутать полярность, диод откроется и случится короткое замыкание.

А предохранитель – это слабое звено в этой схеме, который сгорит в тот же миг. Его после этого придется менять.

Диод следует подбирать по даташиту исходя из того, что его максимальный кратковременный ток был в несколько раз больше тока сгорания предохранителя.

Такая схема не обеспечивает стопроцентную защиту, поскольку бывали случаи, когда зарядное устройство сгорало быстрее предохранителя.

Анализ схемы защиты бп

С точки зрения КПД, первая схема лучше других. Но с точки зрения универсальности и скорости реагирования, лучший вариант – это схема 2. Ну а третий вариант часто применяется в промышленных масштабах. Такой вариант защиты можно увидеть, к примеру, на любой автомагнитоле.

Все Схемы защиты бп , кроме последней, имеют функцию самовосстановления, то есть работа восстановится, как только будет убрано короткое замыкание или изменится полярность подключения аккумулятора.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: