Как сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Во время эксплуатации автомобиля нередко возникает ситуация, когда аккумуляторную батарею (АКБ) приходится снимать и заряжать стационарным зарядным устройством (ЗУ). Его, конечно же, можно купить, а возможно сделать своими руками. В этой статье рассмотрим несколько обычных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора, которые несложно повторить даже начинающему радиотехнику.

Требования к зарядке АКБ

Прежде чем сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, рассмотрим требования, предъявляемые к зарядке АКБ.

1. Зарядный ток не должен превышать рекомендованный производителем батареи. Если зарядный ток не указан (неизвестен), то он не должен превышать 10 % от принятой ёмкости аккумулятора.
2. В конце процесса зарядки ток желательно уменьшить, чтобы избежать «закипания» электролита.
3. Недопустима перезарядка АКБ. Как только напряжение на клеммах заряжаемой батареи достигнет значения 13,8 ± 0,15 В, зарядку стоит прекратить. Это будет существенно для AGM и гелевых батарей.
4. При пропадании сетевого напряжения не должна происходить разрядка батареи через зарядное устройство. Глубокий разряд для свинцовой АКБ губителен.

Исходя из вышесказанного, определяем требования к зарядному устройству:

1. Должно обеспечивать регулировку зарядного тока.
2. Потребуется наличие встроенных измерительных приборов – амперметра и вольтметра, – позволяющих контролировать ток заряда и напряжение на клеммах АКБ.
3. Обязательно наличие цепей, предотвращающих разряд АКБ через зарядное устройство при пропадании сетевого напряжения.

Полезно. Первый и второй пункты могут выполняться оператором вручную, но существуют и автоматические ЗУ, самостоятельно регулирующие ток во время зарядки и отключающие батарею, как только она полностью зарядится. Третий пункт должен выполняться независимо от сложности схемы ЗУ.

Как сделать самодельное зарядное устройство для АКБ

А теперь рассмотрим несколько схем разной сложности, которые отвечают вышеперечисленным требованиям к ЗУ и не особо сложны для повторения.

Простой “зарядник” с гасящими конденсаторами

Это несложное устройство позволяет заряжать аккумуляторы ёмкостью до 100 А·ч произвольным током, который регулируется в интервале 1–10 А с шагом 1 А, что будет достаточно для качественного обслуживания любого автомобильного аккумулятора.

Схема простого зарядного устройства с гасящими конденсаторами

В ЗУ встроен понижающий трансформатор Тр1, сетевое напряжение на него подаётся через блок гасящих конденсаторов С1-С4. Каждый из конденсаторов имеет собственный переключатель, включающий его в цепь питания трансформатора. Ёмкости конденсаторов подстроены таким образом, что переключатели S1–S4 имеют вес 1, 2, 4, 8 А соответственно.

Комбинируя положения переключателей, можно выбрать произвольный ток зарядки в диапазоне 1-10 А, с шагом 1 А. К примеру, если необходимо выставить ток 6 А, то нужно замкнуть переключатели S3 и S2. Ток в 5 А обеспечит включение переключателей S3 и S1.

Пониженное трансформатором напряжение подаётся на диодный мост, выпрямляется и выходит на клеммы Х3 и Х4, к которым подключается заряжаемая батарея. Ток зарядки измеряют амперметром PA1, а вольтметр PV1 выдаёт напряжение на клеммах батареи. Цепей защиты от разряда батареи через зарядное устройство в случае пропадания сетевого напряжения в этой схеме ЗУ нет, поскольку их роль исполняет диодный мост.

О деталях. Конденсаторы С1–С4 подбирают неполярные типа МБГО, МБГП, МБЧГ, КБГ-МН, МБМ или МБГЧ с рабочим напряжением не менее 300 В для МБГЧ и КБГ-МН и не более 600 В для приборов остальных типов.

Категорически недопустимо использование электролитических конденсаторов, даже если они рассчитаны на соответствующее напряжение. “Электролит” — полярный прибор, работающий только в цепях постоянного тока. При подключении в цепь переменного тока он просто взорвётся.

Вместо диодов Д242 можно применять любые другие, выдерживающие ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 25 В. Подходят, например, диоды Д214 или германиевые Д305. При любых условиях их нужно поставить на радиаторы. Трансформатор Тр1 обычный сетевой с выходным напряжением 24–26 В, способный обеспечить хотя бы полуторный зарядный ток. Приборы PA1 и PV2 — амперметр с пределом измерения 10–15 А и вольтметр на напряжение 20 В соответственно.

Указанное зарядное устройство можно применять и для зарядки батарей с другим напряжением (например, 6-вольтовых), но здесь необходимо учитывать, что «вес» тумблеров S1–S4 будет другой, и придётся определяться по амперметру.

Прибор для зарядки и тренировки аккумулятора

Это самодельное зарядное устройство заряжает аккумулятор пульсирующим током, причём в паузах между импульсами зарядки батарея разряжается током порядка 0,5 А. Это позволяет не только качественно зарядить батарею, но и успешно бороться с сульфатацией пластин, осуществляя тренировку АКБ. Зарядный ток в импульсе может достигать 10 А, регулировка тока плавная.

Сетевое напряжение понижается трансформатором Т1 до величины 25 В и подаётся на однополупериодный выпрямитель, собранный на диодах D1 и D2, включенных параллельно для увеличения мощности. Регулировка тока происходит при помощи ключа, встроенного на транзисторе VТ1, включенного в минусовую цепь зарядки. Степень открытия транзистора, а значит, и зарядный ток — регулируется с помощью переменного резистора R1. Питание резистор получает от простейшего параметрического стабилизатора R1, D3.

По окончании каждого положительного полупериода диоды запираются, и до начала следующего — батарея разряжается через балластный резистор R4. Ток разрядки фиксированный и, как было сказано выше, составляет 500 мА. Зарядный ток контролируется при помощи амперметра PA1, а напряжение на батарее вольтметром PV1.

Для предупреждения глубокого разряда батареи через балластный резистор при пропадании сетевого напряжения введён узел защиты, собранный на реле К1. Пока зарядное устройство работает, его обмотка находится под напряжением, а контакты К1.1 и К1.2 (включены параллельно для увеличения мощности) подключают батарею к ЗУ.  При пропадании сетевого напряжения реле отпускает, и его контакты отключают заряжаемый аккумулятор.

О деталях. На месте Т1 может работать любой силовой трансформатор, выдающий 22–25 В при токе в 5 А. Диоды D1 D2 — любые десятиамперные, выдерживающие обратное напряжение не ниже 40 В. Они установлены на общий радиатор. VТ1 — транзистор серии КТ827 с любой буквой. Его тоже нужно поставить на радиатор. Если корпус прибора металлический, то в качестве радиатора может выступать и он.

Стабилитрон D3 — любой маломощный с напряжением стабилизации 7,5–12 В. Резисторы R3 и R4 — С5-16МВ и ПЭВ-15 соответственно. В качестве К1 используется реле переменного тока РПУ-0 на напряжение срабатывания 24 В. Каждая группа его контактов выдерживает ток до 6 А.

 Полезно. При необходимости можно применять реле постоянного тока, но тогда его обмотку придётся подключить к схеме через выпрямительный мост.

Зарядное устройство для АКБ с ШИМ-регулировкой тока

Эта схема способна обеспечить зарядный ток до 6 А и выделяется небольшими габаритами, поскольку использует широтно-импульсный метод регулирования (ШИМ), а управляющий током зарядки транзистор работает в ключевом режиме, что существенно снижает рассеиваемую на нём мощность.

Электросхема зарядного устройства с ШИМ

Задающий генератор блока регулировки тока собран на элементах DD1.1, DD1.2 микросхемы К561ЛА7, элементы DD1.3, DD1.4 — буферные. Частота генератора — 13 кГц, скважность плавно регулируется с помощью переменного резистора R3. С генератора сигнал поступает на регулирующий элемент — мощный полевой транзистор VT1, работающий в ключевом режиме.

В зависимости от положения движка переменного резистора отношение времени открытия транзистора к его закрытому состоянию меняется, а значит, изменяется и средний ток зарядки батареи, который можно контролировать при помощи амперметра PA1.

Питание микросхема получает от простейшего параметрического стабилизатора, собранного на элементах R1, VD4. Сам стабилизатор подключен к выпрямительному мосту, обеспечивающему напряжение зарядки. Из соображений компактности, диодный мост собран на полупроводниках Шоттки с незначительным падением напряжения. Лампа EL1 — индикаторная.

О деталях. Вторичная обмотка трансформатора Т1 должна обеспечивать ток 6–7 А при напряжении 16–20 В. Если использовать трансформатор, у вторичной обмотки которого есть отвод от середины, то выпрямитель можно собрать по схеме, приведённой ниже, сократив число выпрямительных диодов вдвое.

В мостовом выпрямителе используется диодная сборка VD1.1 VD1.2 и два отдельных диода VD3 и VD4. Все элементы установлены на общий радиатор 160х45 мм через слюдяные прокладки. При необходимости диоды Шоттки можно заменить обычными выпрямительными, но габариты устройства при этом увеличатся, поскольку понадобится радиатор большего размера. При замене необходимо учитывать, что диоды должны выдерживать ток 10 А и обратное напряжение не менее 40 В.

Если зарядный ток не будет превышать 5 А, то транзистор VT1 устанавливать на радиатор не нужно. При большем токе понадобится радиатор — медная или алюминиевая пластина размером 50х50х1 мм.

В качестве амперметра используется индикатор записи магнитофона М476/2, включенный параллельно с шунтом. Шунт представляет собой кусок медного обмоточного провода ПЭВ-2 1,5, намотанный на оправку диаметром 8 мм. Количество витков — 16, сопротивление — около 0,1 Ом.

Зарядное устройство с фазоимпульсной регулировкой

Это мощное зарядное устройство славится тем, что собрано из доступных советских деталей, которые наверняка найдутся у любого радиотехника. Прибор обеспечивает плавную регулировку тока в пределах 0 … 10 А и пригоден для зарядки аккумуляторов ёмкостью до 100 А·ч.

Схема зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов с фазоимпульсной регулировкой

Это обычный тиристорный регулятор напряжения с фазоимпульсным управлением. Роль элемента управления выполняет аналог однопереходного транзистора, сделанный на двух биполярных приборах VT1 и VT2. Изменяя сопротивление переменного резистора R1, мы меняем время задержки открывания тиристора относительно начала полупериода, а значит, и ток зарядки, который контролируется по показаниям амперметра PA1. Для измерения напряжения на клеммах батареи служит прибор PV1. Питается устройство от мостового выпрямителя VD1–VD4, подключенного к понижающему трансформатору Т1.

О деталях. Вместо заданного на схеме тиристора КУ202В можно использовать КУ202 с буквами Г–Е, а также более мощные Т-160 и Т-250. Диоды VD1–VD4 — обычные выпрямительные с обратным напряжением не менее 40 В и выдерживающие ток 10 А. Подойдут, например, Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213 и т. п.

Тиристор и выпрямительные диоды необходимо установить на радиаторы с эффективной площадью рассеяния 100 см² каждый. Если используется мощный тиристор серии «Т», то на радиатор его ставить не нужно. В качестве Т1 можно использовать любой силовой трансформатор, обеспечивающий ток 10 А при напряжении 18–22 В. Отлично подойдёт, к примеру ТН-61, имеющий три обмотки по 6,3 В при токе 8 А. Этого вполне достаточно для зарядки батареи ёмкостью до 80 А·ч.

Транзистор КТ361А можно заменить на КТ361б – КТ361Е, КТ502В, КТ3107А, КТ501Ж – КТ501К, КТ502Г. На месте VT2 может работать КТ315А-КТ315Д, КТ3102А, КТ312Б. Вместо диода КД 105Д подойдут КД105Г, КД105В, Д226 (с любым индексом). Измерительный прибор PA1 — амперметр с пределом измерения 10–15 А или микроамперметр с соответствующим шунтом. PV1 — вольтметр с пределом измерения 15–20 В.

Зарядное устройство с регулировкой по высокому напряжению (по первичной обмотке)

Это устройство отличается от предыдущих тем, что тиристорный регулятор зарядного тока расположен в цепи первичной обмотки силового трансформатора. При помощи этого ЗУ можно заряжать батареи током до 6 А. Поскольку коммутируемые токи по напряжению 220 В будут намного меньше, чем по низкому, радиатор регулирующему элементу не нужен. Кроме того, амперметр PA1 не имеет громоздкого шунта, а значит, устройство получается несколько компактнее.

В этой схеме используется всё тот же фазоимпульсный метод. Поскольку тиристор не может работать в цепях переменного тока, он включен через диодный мост  VD1–VD4. Управляет тиристором однопереходный транзистор VT1. Задержка его открывания от начала полупериода зависит от положения движка переменного резистора R5. Именно им и регулируется зарядный ток.

В момент открытия тиристор шунтирует диодный мост, и всё сетевое напряжение прикладывается к первичной обмотке T1. При этом со вторичной обмотки снимается напряжение определённой величины (0–20 В, в зависимости от положения движка переменного резистора R5) и, пройдя через выпрямитель VD5–VD8, поступает на клеммы заряжаемого аккумулятора. Узел измерения тока собран на микроамперметре, зашунтированном резистором R1. Резистор R2 служит для калибровки прибора. Лампа HL1 — индикаторная.

О деталях. На месте VD1–VD4 могут работать диоды Д231–Д234, Д245, Д247 с любым буквенным индексом, КД202 с буквами К, М, Р. Радиаторы им, как и тиристору, не нужны. Вместо германиевых Д305 в низковольтном выпрямителе можно использовать Д231–Д233 без буквенного индекса или с буквой А. Их придётся установить на радиаторы с площадью поверхности 100 см².

Конденсатор С1 должен иметь по возможности меньший ТКЕ, иначе при прогреве устройства зарядный ток «поплывёт». Подойдут конденсаторы типа К73-17 или К73-24. Трансформатор Т1 должен обеспечивать на вторичной обмотке напряжение 18–22 В при токе нагрузки 6–7 А. Микроамперметр (PA1) можно взять любой с током полного отклонения 100 мкА.

Важно! Все элементы зарядного устройства, включенные в цепь первичной обмотки, во время работы прибора находятся под опасным для жизни напряжением. Перед любой перепайкой или изменением схемы обязательно отключаем конструкцию от сети, а на шток переменного резистора R5 надеваем ручку из изоляционного материала.

Автоматическое зарядное устройство из драйвера для светодиодных лент

Драйвер для питания светодиодных лент, если он достаточно мощный (не менее 100 Вт), — готовое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Единственное, что нас не устраивает — это выходное напряжение. Драйвер выдаёт 12 вольт, конечное напряжение зарядки свинцово-кислотного аккумулятора — 13,8 В. Если учесть падение напряжения на зарядных проводах, то нам нужно заставить выдавать блок питания 14,0–14,4 вольта (зависит от толщины проводов). Этим и займёмся.

Для эксперимента возьмём драйвер мощностью 110 Вт — он сможет развить зарядный ток в 7,6 А — более чем достаточно для любого автомобильного аккумулятора. Взглянем на типовую схему драйвера китайского производства:

Нас интересует подстроечный резистор P1 (справа вверху на блоке «Выпрямитель 12 В»). Подключаем к выходу устройства вольтметр, само устройство подключаем к сети. Небольшой отвёрткой вращаем ползунок подстроечного резистора (на плате он обозначен “VR”), пытаясь поднять напряжение до 14,0–14,4 В. Скорее всего, сделать это не удастся — слишком велика разница. На нашем блоке напряжение удалось вытянуть лишь до 13,26 В.

Тут есть два варианта:

1. Заменить подстроечный резистор другим, большего номинала.
2. Заменить постоянный резистор R37, стоящий в делителе, другим, меньшего номинала.

Воспользуемся вторым вариантом. Но тут возникает непредвиденная проблема — нумерация элементов на нашем блоке и на схеме не совпадают. «Пляшем» от подстроечного резистора, разбираясь в дорожках, и выясняем, что на нашей плате этот резистор обозначен “R30”.

На схеме он имеет номинал 2,2 кОм, но мы рисковать не будем, поскольку схема явно не родная — выпаиваем его и измеряем сопротивление омметром. Результат — 5 кОм.

Берём переменный резистор того же номинала, впаиваем на место R30, выводим движок на максимальное сопротивление и включаем блок питания в сеть. Постепенно уменьшая сопротивление, устанавливаем необходимую величину выходного напряжения.

Здесь оно несколько выше нужного, но позже мы подгоним его более точно штатным подстроечным резистором VR.

Важно! Движок переменного резистора крутим очень осторожно, стараясь не поднимать напряжение выше 15 В, поскольку сглаживающие конденсаторы в фильтре драйвера рассчитаны на максимальное напряжение в 16 В.

Выпаиваем переменный резистор, измеряем его сопротивление.

Такого номинала не существует, устанавливаем ближайший — 4,6 кОм. Снова включаем устройство, штатным подстроечным резистором VR выставляем выходное напряжение 14,0– 14,4 В. Собираем блок — и у нас в руках готовое зарядное устройство со стабилизированным выходным напряжением.

Особая прелесть такого решения состоит в том, что устройство является автоматическим и никогда не перезарядит батарею, даже если мы забудем вовремя снять её с зарядки. Идеальное решение для AGM и гелевых батарей, которые очень боятся перезаряда.

Зарядное устройство из блока питания ПК

Это устройство тоже является автоматическим — оно, как и предыдущая конструкция, не даст перезарядить аккумуляторную батарею, поскольку работает в режиме стабилизации напряжения и по окончании зарядки ток через аккумулятор падает до 0. Доработке будет подвергаться блок питания персонального компьютера, собранный на ШИМ-микросхеме TL494 или её аналогах, список которых приведён в табличке ниже.

Аналоги микросхемы TL494 

Итак, разбираем блок, вынимаем из корпуса плату. Из платы выпаиваем все питающие провода, кроме зеленого. Он служит для запуска БП материнской платой. Нам подобное управление не нужно, а потому этот провод мы просто припаиваем к площадкам, к которым раньше припаивались чёрные провода (иначе говоря — замыкаем на минус), чтобы блок питания запускался сразу после подачи на него 220 В.

Теперь к площадкам, к которым подпаивались жёлтые и чёрные провода, припаиваем два толстых провода с «крокодилами» для подключения к аккумулятору. Тот, который подпаивается вместо жёлтых, будет плюсовым, а вместо чёрных — минусовым.

Теперь нужно заставить БП выдавать вместо 12 В нужные для зарядки свинцового аккумулятора 13,8–14 В (14,4 с учётом падения напряжения на проводах под нагрузкой). Делаем это точно так же, как и в предыдущей конструкции, — заменой резистора на прибор другого номинала.

Находим первый вывод микросхемы TL494 или её аналога, ориентируясь по ключу-выемке на корпусе прибора. На фото ниже первый вывод помечен красной, а сам ключ — зелёными стрелками.

Переворачиваем плату и по дорожке, ведущей от этого вывода, определяем, что к нему подпаяны три резистора. Нас интересует тот, который вторым выводом подключен к шине +12 В. На фото ниже он помечен красным лаком.

Номинал этого резистора нужно изменить (увеличить), но на сколько? Выпаиваем его и замеряем сопротивление. В нашем случае сопротивление составило 38 кОм. Берём переменный резистор примерно вчетверо большего номинала, выставляем движком сопротивление 38 кОм и впаиваем его вместо того, который выпаяли. Плавно увеличивая сопротивление, выставляем выходное напряжение на значение 14,4 В.

Важно! Для каждого блока питания номинал этого резистора будет разный, т. к. схемы и детали в блоках разные, но алгоритм изменения напряжения один для всех. При поднятии напряжения свыше 15 В, может быть сорвана генерация ШИМ. После этого блок придётся перезагружать, предварительно уменьшив сопротивление переменного резистора.

Выпаиваем переменный резистор, измеряем его сопротивление, подбираем постоянный ближайшего номинала, впаиваем. Проверяем наше зарядное устройство, нагрузив его лампочкой от автомобильной фары и контролируя выходное напряжение под нагрузкой. Оно должно остаться практически тем же — 14 В.

Как заряжать аккумулятор от самодельного устройства

Зарядка аккумулятора самодельным устройством ничем не отличается от зарядки промышленным прибором.

1. Выводим регулятор тока в «0».
2. Подключаем заряжаемый аккумулятор к клеммам ЗУ.
3. Подаём питание на ЗУ.
4. Устанавливаем необходимый ток зарядки.
5. При напряжении 13,2–13,4 В на клеммах батареи уменьшаем ток вдвое.
6. При напряжении на клеммах 13,8 В выводим регулятор тока в «0», выключаем питание ЗУ, отключаем аккумулятор.

Вот в принципе и всё о самодельных зарядных устройствах. Прочитав этот материал, мы без труда сможем подобрать наиболее подходящую схему зарядного устройства и повторить её.

Как сделать зарядное устройство для телефона от прикуривателя — Х схем с инструкцией для самостоятельной сборки

Схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов на тиристорах

Как сделать нагрузочную вилку для проверки аккумуляторов

Обзор зарядного устройства Вымпел 20 производства Орион

Обзор зарядного Вымпел 150 с советами по ремонту своими руками