Схемы зарядных устройств (с использованием LM317, LM338)
В настоящей статье мы обсудим несколько простых схем зарядных устройств, предназначенных для зарядки аккумуляторов 12 В. Эти устройства очень простые и недорогие по своей конструкции, но при
этом обладают высокой точностью в поддержании выходного напряжения и тока.
Все предложенные здесь схемы контролируют выходной ток. Это означает, что поступающий в аккумулятор ток никогда не будет выходить за предварительно определенный, фиксированный уровень.
Примечание: Если вам нужно зарядное устройство для аккумуляторов с мощным током, то ваши потребности могут быть удовлетворены данными конструкциями устройств зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов.
—Простейшее зарядное устройство для аккумуляторов 12 В
Как я неоднократно повторял во многих статьях, основным критерием безопасной зарядки аккумулятора является поддержание максимально входного напряжения, величина которого чуть ниже напряжения зарядки, указанного в спецификации аккумулятора, а также поддержание тока на уровне, не вызывающем нагрев аккумулятора.
При соблюдении этих двух условий вы можете заряжать любой аккумулятор, используя простую, приведённую схему.
В приведенной, простейшей схеме, выход трансформатора составляет 12 В. Это означает, что пиковое напряжение после выпрямления будет составлять 12 х 1.41 = 16.92 В. Хотя это несколько выше, чем 14 В, уровня полного заряда для аккумулятора, сам аккумулятор поврежден не будет.
При этом рекомендуется отключать аккумулятор, как только амперметр покажет нулевое значение напряжения.
Автоматическое отключение: Если вы хотите, чтобы приведенная выше схема обеспечивала автоматическое отключение зарядного устройства по завершению зарядки, вы легко можете добиться этого, добавив на выход биполярный транзистор, как показано ниже:
В данной схеме мы использовали общий эмиттер биполярного транзистора, к базе которого подключено 15 В. Это означает, что напряжение эмиттера никогда не опустится ниже 14 В.
А когда на контактах аккумулятора напряжение превысит 14 В, транзистор переходит в состояние обратного смещения, и просто осуществляет автоматический режим отключения. Вы можете изменять значение напряжения 15 В стабилитрона, пока не получите для аккумулятора напряжение примерно в 14.3 В.
В результате первая схема преобразуется в полностью автоматическую систему зарядки АКБ, которую несложно сделать. Кроме того, поскольку здесь не используется конденсаторный фильтр, то 16 В применяется не в качестве непрерывного напряжения постоянного тока, а скорее, как 100 Гц выключатель. Это снижает нагрузку на аккумулятор, а также предотвращает сульфатирование пластин аккумулятора.
Почему важен контроль тока?
Зарядка аккумулятора любого вида может носить критический характер, и поэтому требует уделять ей определенное внимание. Когда сила тока, заряжающего аккумулятор, значимо высокая, контроль тока становится важным фактором.
Все мы знаем, насколько «умными» являются линейные стабилизаторы LM317, и не удивительно, что эти устройства применяются в большом количестве схем и приложений, требующих точное управление мощностью.
Представленная ниже схема зарядного устройства для аккумуляторов 12В с контролем тока на базе LM317 показывает, как можно сконфигурировать LM317, используя всего лишь пару сопротивлений и источник питания в виде стандартного диодного моста для обеспечения зарядки аккумулятора 12 В со всей возможной точностью.
Как это работает?
Стабилизатор подключается в обычном режиме, когда сопротивления R1 и R2 используются для требуемой регулировки напряжения. Входная мощность подается на LM317 с обычного диодного моста. После фильтрации через конденсатор C1 напряжение составляет примерно 14 вольт. Отфильтрованный постоянный ток с напряжением в 14 В, поступает на входной контакт стабилизатора.
Контакт регулировки LM317 подключён через фиксированное сопротивление R1 и переменное сопротивление R2. Изменяя величину сопротивления R2 может плавно менять выходное напряжение, подаваемое на аккумулятор. Без подключения сопротивления Rc вся схема вела бы себя, как простой источник питания.
Однако сопротивление Rc и транзистор BC547 на указанных позициях в схеме, обеспечивают возможность воспринимать ток, поступающий в аккумулятор.
Пока этот ток остается в требуемых безопасных границах, напряжение остается на заданном уровне. Однако при повышении силы тока стабилизатор снижает напряжение, ограничивая дальнейший рост тока и гарантируя безопасность аккумулятора.
Формула для расчета Rc:
R = 0.6/I, где I — максимальная величина требуемого выходного тока.
Для оптимальной работы LM317 будет требоваться наличие теплоотвода (радиатора).
Для наблюдения за состоянием зарядки аккумулятора используется подключенный к схеме потенциометр. Как только он покажет нулевое напряжение, аккумулятор можно отсоединить от зарядного устройства и использовать по назначению.
Принципиальная схема № 1
Список элементов
Для изготовления описанной выше схемы требуются следующие элементы;
R1 = 240 Ом
R2 = 10 кОм с предварительной установкой
C1 = 1000 мкФ/25 В
Диоды = 1N4007
TR1 = 0-14 В, 1 А
Как подсоединить потенциометр к схеме с LM317 или LM338?
Следующая схема (2) показывает, как правильно подключить 3-контактный потенциометр к схеме, использующей стабилизатор напряжения LM317 или LM338. Для подключения потенциометра к схеме его центральный контакт и любой боковой контакт соединяется с выходными контактами схемы. Третий контакт потенциометра не используется.
схема 2—Компактное зарядное устройство аккумуляторов 12В на базе LM338
Интегральная схема LM 338 представляет собой выдающееся устройство, которое может быть применено в неограниченном числе возможных приложений электронных схем. Ниже мы покажем, как использовать ее для получения автоматического зарядного устройства аккумуляторов 12 В.
Почему именно ИС LM338 ?
Основной функцией этой ИС является управление напряжением, и при незначительных, простых модификациях она может быть применена для управления током.
Схема зарядного устройства аккумуляторов идеально подходит для этой ИС и мы намерены изучить одну такую схему для создания автоматического зарядного устройства аккумуляторов 12 В с использованием ИС LM338.
Обращаясь к принципиальной схеме, мы видим, что вся схема построена вокруг ИС LM301, формирующей схему управления для выполнения отключения.
LM338 настроена в качестве контроллера силы тока, и как модуль прерывающего выключателя.
Использование LM338 в качестве регулятора, а операционного усилителя в качестве компаратора
Вся работа зарядного устройства может быть проанализирована с учетом следующих соображений: LM 301 используется в качестве компаратора и её не инвертированный вход подключается к опорной точке, создаваемой делителем напряжения, состоящего из R2 и R3. Напряжение, снятое с точки соединения R3 и R4, используется для установки выходного напряжения LM338 на уровень, который несколько выше требуемого напряжения зарядки – это примерно 14 вольт.
Данное напряжение подается на заряжаемый аккумулятор через сопротивление R6, включенное в схему в качестве датчика силы тока.
Сопротивление в 500 Ом, соединяющее входные и выходные контакты LM338, гарантирует, что даже после того, как схема будет автоматически отключена, аккумулятор будет постепенно заряжаться пока он остается подключенным к выходу схемы.
Кнопка пуска (start) используется для запуска процесса зарядки после подсоединения к выходу схемы частично разряженного аккумулятора.
Выбор величины R6 позволяет получать различные скорости зарядки в зависимости от емкости аккумулятора.
Функционирования схемы (согласно объяснениям +ElectronLover)
«После того, как заряжаемый аккумулятор будет иметь полный заряд, напряжение на инвертированном входе операционного усилителя станет выше установленного напряжения на неинвертированном входе LM338. Это моментально переключит логику усилителя на низкий уровень».
Согласно моим предположениям:
V+ = VCC — 74 мВ
V- = VCC — Ток зарядки x R6
VCC= напряжение на контакте 7 усилителя
Когда аккумулятор зарядится полностью, ток зарядки уменьшается. V- становится выше, чем V+, выход усилителя снижается, включая PNP и LED.
Кроме того, поскольку R4 через диод будет соединено с заземлением, то R4 становится параллельным R1, снижая фактическое сопротивление на управляющем контакте LM338 до уровня заземления.
Напряжение (LM338) = 1.2+1.2 x Reff / (R2+R3), где Reff — это сопротивление регулирующего контакта по отношению к заземлению.
Когда Reff понижается, выходное напряжение LM338 снижается, прекращая процесс зарядки.
cxema.org — Регулируемый стабилизатор (1,25-37V) на LM317
Vin (входное напряжение): 3-40 Вольт
Vout (выходное напряжение): 1,25-37 Вольт
Выходной ток: до 1,5 Ампер
Максимальная рассеиваемая мощность: 20 Ватт
Формула для расчета выходного (Vout) напряжения: Vout = 1,25 * (1 + R2/R1)
*Сопротивления в Омах
*Значения напряжения получаем в Вольтах
Данная простая схема позволяет выпрямить переменное напряжение в постоянное благодаря диодному мосту из диодов VD1-VD4, а затем точным подстрочным резистором типа СП-3 выставить нужное вам напряжение в пределах допустимых интегральной микросхемы-стабилизатора.
В качестве выпрямительных диодов взял старые
Радиатор для отведения тепла от микросхемы 317 обязателен, даже лучше небольшой вентилятор поставить. Еще, в месте соединения подложки корпуса TO-220 микросхемы с радиатором капните немного термопасты. Степень нагрева будет зависеть от того, сколько мощности рассеивает микросхема, а также от самой нагрузки.
Микросхему LM317T я не устанавливал прямо на плату, а вывел от неё три провода, с помощью которых и соединил этот компонент с остальными. Это было сделано для того, чтобы ножки не расшатывались и вследствие чего не были переломанными, ведь данная деталь будет прикреплена к рассеивателю тепла.
Подстрочный резистор для возможности использования полного вольтажа микросхемы, то есть регулировки от 1,25 и аж до 37 Вольт устанавливаем с максимальным сопротивлением 3432 кОма (в магазине самый близкий номинал 3,3кОм.). Рекомендуемый тип резистора R2: подстрочный многооборотный (3296).
Саму микросхему-стабилизатор LM317T и подобные ей выпускает множество, если не все компании по производству электронных компонентов. Покупайте только у проверенных продавцов, потому что встречаются китайские подделки, особенно часто микросхемы LM317HV, которая рассчитана на входное напряжение аж до 57 Вольт. Опознать ненастоящую микросхему можно по железной подложке, в фейке она имеет множество царапин и неприятный серый цвет, также неправильную маркировку. Еще нужно сказать, что микросхема имеет защиту от короткого замыкания, а также перегрева, но на них сильно не рассчитывайте.
Не забываем, что данный (LM317Т) интегральный стабилизатор способен рассеивать мощность с радиатором только до 20 Ватт. Плюсами этой распространённой микросхемы являются её маленькая цена, ограничение внутреннего тока короткого замыкания, внутренняя тепловая защита
Платку можно нарисовать качественно даже обычным пергаментным маркером, а потом вытравить в растворе медного купороса/хлорного железа…
Фото готовой платы.
Как вы знаете, существует множество интегральных микросхем-стабилизаторов напряжения в разных корпусах и с различными характеристики входного и выходного напряжения и тока. Внизу я прикрепил удобную таблицу названия самых распространенных и не только микросхем и их краткие характеристики.
Печатная плата в формате lay6
С уважением, ЕГОР Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Линейный стабилизатор напряжения или тока LM317
- Цена: $1.81 за 10 шт.
Здравствуйте. Предлагаю вниманию обзор интегрального линейного регулируемого стабилизатора напряжения (или тока) LM317 по цене 18 центов за штуку. В местном магазине такой стабилизатор стоит на порядок больше, поэтому меня и заинтересовал этот лот. Решил проверить, что продаётся по такой цене и оказалось, что стабилизатор вполне качественный, но об этом ниже.
В обзоре тестирование в режиме стабилизатора напряжения и тока, а также проверка защиты от перегрева.
Заинтересовавшихся прошу…
Немного теории:
Стабилизаторы бывают линейные и импульсные.Линейный стабилизатор представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах. При большом отношении величин входного/выходного напряжений линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как большая часть мощности Pрасс = (Uin — Uout) * It рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе. Поэтому регулирующий элемент должен иметь возможность рассеивать достаточную мощность, то есть должен быть установлен на радиатор нужной площади.
Преимущество линейного стабилизатора — простота, отсутствие помех и небольшое количество используемых деталей.
Недостаток — низкий КПД, большое тепловыделение.
Импульсный стабилизатор напряжения — это стабилизатор напряжения, в котором регулирующий элемент работает в ключевом режиме, то есть бо́льшую часть времени он находится либо в режиме отсечки, когда его сопротивление максимально, либо в режиме насыщения — с минимальным сопротивлением, а значит, может рассматриваться как ключ. Плавное изменение напряжения происходит благодаря наличию интегрирующего элемента: напряжение повышается по мере накопления им энергии и снижается по мере отдачи её в нагрузку. Такой режим работы позволяет значительно снизить потери энергии, а также улучшить массогабаритные показатели, однако имеет свои особенности.
Преимущество импуль
Электронная нагрузка со стабилизатором на LM317T
Для тестирования девятивольтовых аккумуляторов в своих обзорах я использовал электронную нагрузку со стабилизацией по току на LM317T. Вот её и буду делать. Много денег не нужно. Нужно только желание, и чтобы руки росли из правильного места. Возможно, кому-то мой обзор будет интересен.В своём обзоре я тестировал девятивольтовый аккумулятор.
Одним из пунктов испытаний аккумуляторов (7.2) согласно ГОСТ является снятие разрядной характеристики.
Чтобы снять характеристику, нужна нагрузка со стабилизацией по току.
Напомню вырезки из того обзора.
Подключаю к аккумулятору нагрузку. Каждый выключатель настроен на свой ток. Выставил ток разряда. Проверил мультиметром.
Затем вольтметр мультиметра подключаю параллельно аккумулятору.
Мультиметр подключаю к компьютеру.
Полученные данные сохраняю в Microsoft Excel. В нём же строю разрядную характеристику.
Если кратко, то приблизительно было именно так.
Для изготовления нагрузки я заказал в Китае LM317T и выключатели.
Историю доставки описывать не буду. Кратко: LP00066190713638 28.02-25.05. Почта Грузии, кинули прямо в ящик.
В нём пакетик с замком.
В пакетике ровно 10 микросхем.
Смотрите даташит, если кому надо.
Корпус ТО-220. Габариты как у наших КТ805/КТ837 (для тех, кто не знает).
Вот только ножки потоньше. Экономят на всём. И каждый раз возникает сомнение в их работоспособности.
Толщина ножек 0,5мм.
Сравнил с очень распространённым в своё время транзистором.
У КТ837 толщина ножек 0,7мм. А вот толщина подложки кристалла у обоих вариантов 1мм.
Профпригоднодность проверю после сборки изделия.
Смотрим, в каком виде прислали выключатели. Тоже кратко.
Та же почта Грузии и те же почти 3 месяца ожиданий.
Партия из 10 штук.
Размером очень маленькие. У продавца габариты указаны (скажем мягко) не совсем корректно.
Один в один, как у клеевого пистолета, купленного тоже в Китае.
Но оказалось, что такой размер мне даже больше подходит, чем тот, на который рассчитывал.
Для моей самоделки крупнее и не нужны.
Измерил переходное сопротивление выключателей. Оно важно, так как через них будут коммутироваться значительные токи.
Мой прибор не уловил, что очень хорошо.
Схем токовых стабилизаторов на LM317T в Интернете много. Одна из них.
Просто приспособил под свои задачи. На каждый выключатель подобрал свой ток.
10→20→40→80→160→320→640мА. Сопротивления подгоняются под нужный ток.
125→62.5→31,3→15,6→7,8→3,9→1,95 Ом.
Фишка состоит в том, что при включении нескольких выключателей токи суммируются, и можно задать практически любой ток нагрузки.
Сопротивление резисторов рассчитывал по формуле: R=1,25/I, где I – выходной ток стабилизатора, значение которого регламентируется паспортными данными на LM317 и должно быть в диапазоне 0,01-1,5 А.
Подробно описывать процесс поиска подходящего корпуса, радиатора и сборки всего воедино, не вижу особого смысла.
Окончательный этап сборки изделия выглядит так.
Выходы подключил к клеммникам.
Два дополнительных (левых) клеммника использую для включения в цепь амперметра для контроля тока нагрузки. У них цвета перепутаны, надо будет поменять клавиши:)
Кнопка управления (разрыва) находится сверху.
Немного нагромождённая конструкция, но зато удобно.
Самоделка собрана. Перехожу к тестированию.
Сначала подогнал токи каждой переключалки (при помощи подстроечников) под запланированные.
Затем погонял под нагрузкой. Выставил на блоке питания 9В, а на нагрузке ток приблизительно 1А для проверки работоспособности LM317T.
Погонял с полчаса. Температура больше 70˚С. Довольно жёсткое испытание с учётом того, что это температура радиатора. Температура перехода намного выше.
Меня это абсолютно устраивает. Микросхема испытание выдержала. Если учесть, что рассчитываю использовать на значительно меньшие токи, то просто замечательно.
Других тестов не проводил. Думаю, того, что написано, должно хватить для правильного вывода.
На этом ВСЁ!
Кому что-то неясно, задавайте вопросы. С остальным – кидайте в личку, обязательно отвечу.
Удачи!