В статье описаны простые зарядные устройства для свинцовокислотных аккумуляторных батарей, в том числе автомобильных.
В последние годы в различной аппаратуре стали применять необслуживаемые (гелевые) свинцово-кислотные аккумуляторные батареи напряжением 6 В, состоящие из трёх аккумуляторов. Их применяют в переносных фонарях-светильниках, электронных игрушках, источниках бесперебойного питания и т. д. Да и в лаборатории радиолюбителя их можно встретить весьма часто. Если такие батареи используются нерегулярно, их следует хранить в заряженном состоянии.
В зависимости от режима работы напряжение на свинцово-кислотных батареях необходимо поддерживать в определённых пределах. Так, например, для батареи RB640BS ёмкостью 4,5 А ч напряжение в случае циклического использования должно быть в пределах 7,2...7,5 В, для резервного использования - 6,75...6,9 В. Максимальный ток зарядки при этом не должен превышать 1,35 A.
Микросхемы стабилизаторов напряжения серии 7809 выпускаются в двух основных вариантах: с допуском на выходное напряжение 9 В ±2 % (выходное напряжение в пределах 8,82...9,18 В) и ±4 % (8,64...9,36 В). Они обеспечивают максимальный ток нагрузки 1 А (некоторые модификации - до 1,5 А). Стабилизаторы снабжены узлами защиты от превышения тока и перегрева, что делает их весьма привлекательными для применения в зарядных устройствах.
Выходное напряжение стабилизатора 7809 можно уменьшить подключением к выходу двух или трёх диодов серии 1N400х или 1N540х, чтобы получить необходимое значение для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 6 В. Типовые значения падения напряжения на диодах серий 1N400х и 1N540х в зависимости от тока приведены в таблице.
Ток, А | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,75 | 1 | 1,5 | 2 |
Падение напряжения на диодах серии 1N400x | 0,7 | 0,8 | 0,83 | 0,85 | 0,87 | 0,94 | 0,95 | - | - |
Падение напряжения на диодах серии 1N540X | 0,65 | 0,68 | 0,7 | 0,71 | 0,72 | 0,73 | 0,75 | 0,8 | 0,82 |
Схема зарядного устройства для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей номинальным напряжением 6 В на микросхемах 7809 показана на рис. 1.
Рис. 1
Оно содержит четыре стабилизатора DA1-DA4, к выходам которых для уменьшения напряжения подключены последовательно соединённые резистор и два диода. К разъёмам XS10- XS13 подключают заряжаемые свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. К контактам XS2, XS3 (и соответственно XS4-XS9) можно подключить вольтметр для измерения зарядного тока. Поскольку сопротивление резисторов R3- R6 выбрано 1 Ом, показания вольтметра в вольтах (милливольтах) численно равны току в амперах (миллиамперах).
К разъёму XS1 можно подключить нагрузку для питания нестабилизиро-ванным напряжением. Если нагрузку подключить к разъёму XS14, зарядное устройство можно использовать как источник бесперебойного питания. В штатном режиме, при наличии сетевого напряжения, нагрузка питается от зарядного устройства. Аккумуляторные батареи заряжаются, и поскольку ток ограничен стабилизаторами на уровне 1 А, нет опасности перегрузки батарей.
Когда напряжение в сети пропадёт, нагрузка будет питаться от аккумуляторных батарей через диоды VD5, VD8, VD11, VD14.
Светодиод HL1 сигнализирует о наличии напряжения на выходе выпрямителя на диодах VD1, VD2.
Понижающий трансформатор Т1 должен обеспечивать напряжение холостого хода на вторичных обмотках 2х(12,5...14,5) В и ток нагрузки не менее 3 А. Диоды VD1, VD2 рассчитаны на этот ток. Диоды VD3-VD14 могут быть серий 1N400х или 1N540х или любые другие, допускающие прямой ток не менее зарядного тока аккумуляторных батарей. Кроме того, применимы диоды Шотки, например, 1N5819 (допустимый прямой ток 1 A, обратное напряжение 40 В) или 1N5822 (3 A, 40 В).
Стабилизаторы DA1-DA4 устанавливают на общий теплоотвод. Ёмкость конденсатора C4 можно увеличить до 6800-10000 мкФ.
Налаживание устройства сводится к подборке диодов, подключаемых к выходу стабилизаторов, и их числа для установки необходимого напряжения на аккумуляторных батареях.
Аналогичное зарядное устройство можно собрать для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей напряжением 12 В. В этом случае используют стабилизаторы серии 7815. Обычно автомобильные батареи заряжают током 4... 6 А, напряжение на них в полностью заряженном состоянии около 14,5...15 В.
Рис. 2
На рис. 2 приведена схема простого устройства, способного заряжать и поддерживать в заряженном состоянии такие батареи.
Трансформатор Т1 понижает напряжение сети до 19...20 В, которое затем выпрямляет диодный мост VD1-VD4 и сглаживают конденсаторы С2-С7. Вторичная обмотка трансформатора и диоды выпрямителя должны быть рассчитаны на ток зарядки аккумуляторной батареи.
Собственно зарядное устройство собрано на стабилизаторах DA1-DA5, включённых параллельно. Резисторы R3-R7, подключённые к выходам стабилизаторов, выравнивают зарядный ток. Выходное сопротивление стабилизаторов не превышает 0,03 Ом. Поскольку сопротивление резисторов в десять раз больше, можно считать, что все цепи из стабилизатора и резистора имеют одинаковое выходное сопротивление.
Микросхемы стабилизаторов серии 7815 выпускаются в трёх основных модификациях: с допуском на выходное напряжение 15 В ±2 %(выходное напряжение в пределах 14,7...15,3 В), ±4% (14,4...15,6 В), ±5% (14,25...15,75 В). Все они могут быть использованы в зарядном устройстве, но стабилизаторы с допуском ±2 % более предпочтительны.
Заряжаемую аккумуляторную батарею подключают к разъёму XS1. Светодиод HL1 сигнализирует о наличии напряжения на выходе зарядного устройства. При необходимости напряжение на заряжаемой батарее можно уменьшить. Для этого размыкают контакты выключателя SA2, подключая последовательно с батареей диод VD6. Если этого не требуется, диод и выключатель не устанавливают. Диод VD5 защищает стабилизаторы в случае пропадания сетевого напряжения при подключённой батарее.
Диоды FR602 (VD1-VD4) можно заменить любыми выпрямительными с допустимым прямым током не менее 5 А и обратным напряжением не менее 50 В, подойдут, например, HER602. Диод Шотки SR1640 (VD6) заменим на SR3020.
Выходной ток зарядного устройства ограничен стабилизаторами DA1-DA5. Максимальная рассеиваемая ими мощность зависит от состояния заряжаемой аккумуляторной батареи и может быть значительной, поэтому все микросхемы устанавливают на общий теплоотвод площадью не менее 200 см2.
Правильно собранное из исправных деталей зарядное устройство не требует налаживания.
Автор: П. Петров, г. София, Болгария