Мощное импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Схема импульсного блока питания на IR2151-IR2153 Инструкция по изготовлению импульсного ЗУ своими руками

Достаточно простая схема лабораторного источника питания или зарядного устройства, например, для аккумулятора. Реализуется достаточно просто, что видно уже из схемы. Уникальной особенностью схемы является тот факт, что возможна регулировка не только по напряжению, но и по току, чем не обладают даже многие покупные зарядные устройства.

Схема построена на 4х транзисторах, основную роль играет силовой транзистор V4 (см. схему) в данном случае взят 2N3055, который вполне можно заменить на отечественный аналог КТ803. В общем, именно от этого транзистора в итоге будет зависеть выходная мощность устройства и возможный максимальный ток, поэтому если вам будут необходимы более значительные токи достаточно заменить V4 на более мощный транзистор. Понятно, что силовой транзистор в обязательном порядке устанавливается на теплоотвод.

Еще одной особенность такого зарядного устройства – это его экономичность, все элементы вам обойдутся в 100-200 рублей. При использовании показанного в схеме транзистора 2N3055 или его отечественного аналога КТ803, ток можно разогнать до 6 А. Хотя сам транзистор по своим характеристикам потянет и 15 А, но нагружать до такой степени не советуем. Ограничительный резистор R2 номиналом в 1 Ом берется мощностью не менее 5 Вт, остальным резисторам 0,25 Вт вполне достаточно.

Пока мы рассмотрели только часть схемы, отвечающую за регулировку напряжения и тока. Однако понятно, что устройство надо чем-то запитывать, тем более постоянным напряжением, поэтому необходим источник питания способный выдавать достаточную выходную мощность, с постоянным напряжением до 16 В, и током до 10 А. В принципе для питания от сети 220В, 50 Гц было бы достаточно смотать понижающий трансформатор и поставить на его выходе мост. Однако даже поверхностный подсчет показывает, что трансформатор нужен мощностью до 200 Вт.

Сердечник для него можно достать из старых ламповых телевизоров, но не у всех есть такая возможность, а если покупать, то обойдется он весьма недешево. Плюс использование подобной схемы сильно увеличит габариты самого прибора. Поэтому для уменьшения габаритов трансформатора, будем использовать представленную схему импульсного блока питания увеличивающего частоту до 50 кГц, что в итоге приводит к уменьшению габаритов выходного трансформатора.

Единственное, но трансформатор брали с компьютерного блока питания разработанный на двухполярное напряжение, нам понятно достаточно одной полярности. Номиналы и типы элементов указаны на схеме.

В схеме есть защита от КЗ, при ее срабатывании загорается светодиод, что также очень полезно при работе с источником. При намотке выходного трансформатора первичная обмотка состоит из 37 витков проводом сечением не менее 0,5 мм?, вторичная 6 витков сечением не менее 2,5 мм?, можно смотать тремя жилами проводом 0,8 мм?. Сердечник можно взять с любого компьютерного блока питания. Диоды выпрямительного моста на выходе должны быть высокочастотными, советуем взять КД213.

Для регулировки тока ограничения (срабатывания защиты) достаточно менять номинал резистора R10 чем меньше его значение, тем больше будет ток срабатывания защиты и наоборот. Все задействованные в схеме транзисторы необходимо устанавливать на отдельные теплоотводы или изолировать их друг от друга.

После первого выпрямительного моста, фильтрующие конденсаторы должны быть номиналом от 100 до 470 мкФ с допустимыми значениями напряжения до 400 В.

Импульсный блок питания на IR2151-IR2153

Плюс любого импульсного блока питания состоит в том что не требуется намотки или покупки громоздкого трансформатора.А требуется всего лишь трансформатор с несколькими витками.Данный блок питания сделать самому несложно и требует немного деталей. И основа,это то что блок питания на микросхеме IR2151

Характерной чертой этого блока питания является его простота и повторяемость. Схема содержит малое количество компонентов и хорошо себя зарекомендовала на протяжении более двух лет. В качестве импульсного трансформатора используется типовой понижающий трансформатор из компьютерного блока питания.

На входе стоит PTC термистор – полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом, который резко увеличивает свое сопротивление, когда превышена некоторая характеристическая температура TRef. Защищает силовые ключи в момент включения на время зарядки конденсаторов.

Диодный мост на входе для выпрямления сетевого напряжения на ток 10А. Использована диодная сборка типа "вертикалка", но можно использовать диодную сборку типа "табуретка".

Пара конденсаторов на входе берется из расчета 1 мкф на 1 Вт. В нашем случае конденсаторы "вытянут" нагрузку в 220Вт.

Гасящее сопротивление в цепи питания драйвера мощностью 2 Вт. Предпочтение отдано отечественным резисторам типа МЛТ-2.

Драйвер IR2151 – для управления затворами полевых транзисторов, работающих под напряжением до 600В. Возможная замена на IR2152, IR2153. Если в названии есть индекс "D", например IR2153D, то диод FR107 в обвязке драйвера не нужен. Драйвер поочередно открывает затворы полевых транзисторов с частотой, задаваемой элементами на ножках Rt и Ct.

Полевые транзисторы используются предпочтительно фирмы IR . Выбирают на напряжение не менее 400В и с минимальным сопротивлением в открытом состоянии. Чем меньше сопротивление, тем меньше нагрев и выше КПД. Можно рекомендовать IRF740, IRF840 и пр. Справочник по полевым транзисторам фирмы IR на русском языке можно скачать здесь. Внимание! Фланцы полевых транзисторов не закорачивать; при монтаже на радиатор использовать изоляционные прокладки и шайбы-втулки.

Трансформатор типовой понижающий из блока питания компьютера. Как правило, цоколевка соответствует приведенной на схеме. В этой схеме работают и самодельные трансформаторы, намотанные на ферритовых торах. Расчет самодельных трансформаторов ведется на частоту преобразования 100 кГц и половину выпрямленного напряжения (310/2 = 155В).

При выборе трансформатора следует брать такой, у которого на родной плате закорочены вывода так, как это показано на схеме. Это важно. Иначе вам следует закротить как это сделано на плате, из которой вы демонтируете трансформатор.

Диоды на выходе с временем восстановления не более 100 нс. Этим требованиям отвечают диоды из семейства HER (High Efficiency Rectifier – высоко-эффективные выпрямительные). Не путать с диодами Шоттки.

Емкость на выходе – буферная емкость. Не следует устанавливать емкость более 10000 мкф .

Печатная плата

Практика показала, что в данном приложении не требуется специальной организации обратной связи, индуктивных фильтров по питанию, снабберов и прочих "наворотов", присущих импульсным преобразователям. Так или иначе, в звуке на слух не ощущается типичных дефектов, свойственных "плохому питанию" (фон и посторонние звуки).

В работе полевые транзисторы не сильно нагреваются.

Для них достаточно пассивного охлаждения. Полевые транзисторы фирмы IR очень устойчивы к тепловому разрушению и работают вплоть до температуры 150?С. Но это не означает, что их следует эксплуатировать в таком критическом режиме. Для таких случаев потребуется организация активного охлаждения, а по-простому, установить вентилятор.

Как и любое устройство, этот блок питания требует внимательной и аккуратной сборки, правильной установки полярных элементов и осторожности при работе с сетевым напряжением. После ВЫключения данного блока питания в его цепях не остается опасного напряжения. Правильно собранный блок питания не нуждается в настройке и налаживании.

У каждого автолюбителя есть для АКБ 12 В. Все эти старые зарядки с различным успехом работают и выполняют свои функции, но есть у них общий недостаток - слишком большие габариты и вес. Это не удивительно, ведь один только силовой трансформатор на 200 ватт может весить до 5 кг. Поэтому и задумал собрать импульсное зарядное для автоаккумулятора. На просторах инета, точнее на форуме Kazus нашел схему этого ЗУ.

Схема принципиальная ЗУ - клик для увеличения размера

Собрал, работает прекрасно! Заряжал автомобильный аккумулятор, настроил зарядник на 14.8 в и на ток около 6 А, перезаряда или недозаряда нет, при достижении и напряжения на клемах аккумулятора 14.8 в, ток зарядки падает автоматически. Также заряжал гелиевый свинцовый аккумулятор от бесперебойника ПК - нормально. Замыканий на выходе данный зарядник не боится. А вот от переполюсации надо защиту делать, сам сделал на реле.

Печатная плата, даташиты на некоторые радиоэлементы и другие файлы смотрите на форуме.

В общем всем советую его сделать, так как у этого ЗУ много преимуществ: малые размеры, база радиоэлементов не дефицит, многое можно купить и в том числе готовый импульсный трансформатор. Сам его приобрёл в интернет магазине - прислали быстро и дёшево. Оговорюсь сразу, вместо диода Шоттки VD6 (термостабилизация), поставил просто сопротивление на 100 Ом, зарядное и с ним работает прекрасно! Схему собрал и испытал: Demo .

Неплохая и интересная схема качественного зарядного устройства на основе микросхемы IR2153, самотактируемого полумостового драйвера, которая довольно часто используется в электронных балластах энергосберегающих ламп.

Схема работает от сети переменного напряжения 220 Вольт, ее выходная мощность около 250 ватт, а это около 20 Ампер при 14 Вольтах выходного напряжения, чего вполне достаточно для зарядки автомобильных аккумуляторов.

На входе имеется сетевой фильтр, и защита от бросков напряжения и перегруза блока питания. Термистор защищает ключи во время начального момента включения схемы в сеть 220 Вольт. Затем сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом.

Через ограничительное сопротивление 47 кОм напряжение проходит на микросхему генератора. Импульсы определенной частоты следуют на затворы высоковольтных ключей, которые срабатывая пропуская напряжение в сетевую обмотку трансформатора. На вторичной обмотке мы имеем требуемое для заряда аккумуляторов напряжение.

Выходное напряжение ЗУ зависит от количества витков во вторичной обмотке и рабочей частоты генератора. Но частоту не следует поднимать выше 80кГц, оптимально 50-60кГц.

Высоковольтные ключи IRF740 или IRF840. Меняя емкость конденсаторов во входной цепи можно увеличить или уменьшить выходную мощность зарядного устройства, при необходимости можно достичь 600 ваттной мощности. Но нужны конденсаторы 680 мкФ и мощный диодного мост.

Трансформатор можно взять готовый из компьютерного блока питания. А можно и его сделать самому. Первичная обмотка содержит 40 витков провода диаметром 0,8 мм, затем накладываем слой изоляции наматываем вторичную обмотку - где то 3,5-4 витка из довольно толстого провода или использовать многожильный провод.

После выпрямителя в схеме установлен фильтрующий конденсатор, емкость не более 2000 мкФ.

На выходе необходимо поставить импульсные диоды с током не менее 10-30А, обычные сразу сгорят.

Внимание схема ЗУ не имеет защиты от короткого замыкания и сразу выйдет из строя, если такое произойдет.

Еще один вариант схемы зарядного устройства на микросхеме IR2153

Диодный мост состоит из любых выпрямительных диодов с током не менее 2А, можно и больше и с обратным напряжением 400 Вольт, можно использовать готовый диодный мост из старого компьютерного блока питания в нем обратное напряжение 600 Вольт при токе 6 А.

Для обеспечения требуемых параметров питания микросхемы необходимо взять сопротивление 45-55 кОм с мощностью 2 ватт, если таких не можете найти, соедините последовательно несколько маломощных резисторов.

Недавно под заказ попросили сделать высоковольтный генератор. Сейчас некоторые спросят себя - какое отношение имеет высоковольтный генератор к зарядному устройству? Должен заметить, что один из самых простых импульсных зарядников можно построить на базе приведенной схемы и в качестве наглядной демонстрации я решил собрать

инвертор на макете и изучить все основные достоинства и недостатки данного инвертора.

Автоэлектрика. Мощное импульсное зарядное устройство для АКБ.

Ранее, я уже выкладывал статью про зарядное устройство на основе полумостового инвертора на драйвере IR2153, в этой статье тот же драйвер, только чуть иная схематика, без использования емкостей полумоста, так, как с ними было много вопросов и многие просили схему без конденсаторов.

Но без конденсаторов и тут не обошлось, он нужен для сглаживания помех и бросков после сетевого выпрямителя, емкость я подобрал 220 мкФ, но можно и меньше - от 47 мкФ, напряжение 450 Вольт в моем случае, но можно ограничиться 330-400 Вольт.

Диодный мост можно собрать из любых выпрямительных диодов с током не менее 2А (желательно в районе 4-6А и более) и с обратным напряжением не менее 400 Вольт, в моем случае был использован готовый диодный мост из компьютерного блока питания, обратное напряжение 600 Вольт при токе 6 Ампер - то, что надо!

Напомню, что это самый простой вариант подключения микросхемы и самый простой ИБП от сети 220 Вольт, который может вообще существовать, если хотите долговечное зарядное устройство, то схему придется доработать.

Для обеспечения нужных параметров питания микросхемы использован резистор 45-55кОм с мощностью 2 ватт, если таковых нет, то можно подключить последовательно 2-3 резисторов, конечное сопротивление которых, будет в пределе указанного.

Диод от 1-ой к 8-ой ножке микросхемы должен быть с током не менее 1 А и с обратным напряжением не ниже 300 Вольт, в моем случае был использован быстрый диод на 1000 Вольт 3 Ампер, но он не критичен, можно использовать диоды HER107, HER207, HER307, FR207 (на крайняк), UF4007 и т.п.

Полевые транзисторы нужны высоковольтные, типа IRF840 или IRF740. Трансформатор был взят готовый, от компьютерного блока питания. На входе питания стоят два пленочных конденсатора до и после дросселя, дроссель взят готовый, он имеет две одинаковые обмотки (независимые друг от друга) каждая по 15 витков провода 0,7мм.

Термистор, предохранитель, резистор на входе - тут только для защиты схемы от резких бросков напряжения, не советую их убрать, но схема и без них прекрасно работает. Выпрямляется выходное напряжение мощным сдвоенным диодом, который тоже можно найти в компьютерном блоке питания.

На выходах трансформатора образуется разное напряжение (3,3/5/12Вольт). Шину 12 Вольт найти очень легко, обычно это два вывода с одного края, нужную обмотку найти легко, если использовать галогенную лампу на 12 Вольт, судя по свечению можно сделать вывод о напряжении.

Готовый блок можно дополнить регулятором мощности и защитой от перегруза и короткого замыкания и получить полноценное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, напомню, что ток с шины 12 Вольт доходит до 8-12 Ампер, зависит от конкретного типа трансформатора.