Чаще всего зарядные устройства (ЗУ) «погибают» не от плохой схемотехники и небрежной сборки, а от человеческого фактора. Основные ошибки при пользовании прибором — неправильное подключение (переполюсовка) и замыкание выходных наконечников (КЗ). В этой статье мы рассмотрим схемы защиты от переполюсовки и КЗ зарядного устройства. Эти узлы можно собрать самостоятельно и оснастить ими зарядку.
Простые, но надежные схемы на реле
Реле — электромеханический коммутационный прибор. На его базе можно собрать простейшие схемы защиты, не лишенные недостатков, но легкость сборки с лихвой их перекрывает.
От КЗ
Схема простая, собрать ее сможет каждый имеющий минимальные познания в электронике и умеющий держать в руках паяльник.
Схема работает следующим образом. Будем считать, что зарядное устройство подключено и включено в сеть. Реле К1 обесточено, его контакты К1.1 разомкнуты, напряжение на выход не поступает. Подключаем аккумулятор. Его напряжение поступит на обмотку реле, и оно сработает. Контакты К1.1 замкнутся. Напряжение с зарядного устройства поступит на батарею, начнется ее заряд. Если теперь устроить короткое замыкание, то напряжение на обмотке реле упадет, и оно отпустит. Контакты К1.1 разомкнутся, ЗУ будет отключено от нагрузки.
Если же выходные клеммы нечаянно замкнуть в процессе работы до подключения к АКБ, то ничего не произойдет. До подключения к батарее напряжения на выходе нет. Кнопка SB1 служит для принудительного включения реле. Она понадобится, если батарея сильно разряжена и ее напряжения недостаточно для срабатывания реле.
Важно! Если нажать на кнопку при закороченных контактах, то ее ждут большие проблемы, поскольку ток короткого замыкания потечет через нее. Впрочем, вряд ли вы будете жать на кнопку, не подключив предварительно аккумулятор. Тем не менее имеет смысл между ЗУ и узлом поставить предохранитель соответствующего номинала именно для такой ситуации.
В схеме можно использовать любое реле на рабочее напряжение 12 В, контакты которого способны выдержать зарядный ток с запасом. Если у реле несколько групп нормально разомкнутых контактов, то их соединяют параллельно. Кнопка тоже должна выдерживать зарядный ток с запасом. Подойдет, к примеру, такая:
От переполюсовки и КЗ
Переполюсовка – более серьезная ситуация, чем КЗ, поскольку в этом случае мы получаем короткое замыкание при удвоенном напряжении. Эта схема защищает зарядное устройство как от переполюсовки, так и от замыкания выходных клемм зарядного устройства.
Работает узел следующим образом. Будем считать, что зарядное устройство подключено и включено в сеть. Реле К1 обесточено, его контакты К1.1 разомкнуты, напряжение на выход не поступает. Светодиоды LED1 и LED2 не светятся. Подключаем аккумулятор. Если полярность соблюдена, то напряжение с батареи через диод D2 поступит на обмотку реле К1 и оно сработает. При этом загорится светодиод LED2. LED1 погашен, так как включен в обратной полярности. Контакты К1.1 замыкаются, напряжение с зарядного устройства поступает на АКБ, она заряжается.
При коротком замыкании напряжение на обмотке реле падает, оно отпускает и контакты К1.1 размыкаются. Зарядное устройство отключается от аварийной линии. Если же выходные клеммы будут нечаянно замкнуты в процессе работы до подключения к АКБ, то ничего не произойдет. До подключения к батарее напряжения на выходе нет.
Подключим батарею неправильно. Напряжение с нее на реле не поступит, поскольку диод D2 закроется. При этом загорится светодиод LED1 «Переполюсовка». LED2 будет погашен. Контакты К1.1 останутся разомкнутыми, зарядное устройство не подключится к АКБ. Диод D1 служит для подавления напряжения самоиндукции обмотки реле при его переключении, которое может сжечь диод D2.
Важно! От напряжения самоиндукции пострадают и остальные диоды, включая светоизлучающие. Так что экономить на D1 не стоит.
В схеме можно использовать любое реле на рабочее напряжение 12 В, контакты которого выдержат зарядный ток с запасом. Если у реле несколько групп нормально разомкнутых контактов, соедините их параллельно. Подойдут любые индикаторные светодиоды. Желательно, чтобы они были разного цвета свечения – LED1 – красный, LED2 – зеленый. Диоды D2-D4 – любые выпрямительные маломощные на обратное напряжение не ниже 40 В. D1 должен выдерживать напряжение не ниже 100 В. Подойдут, к примеру, 1N4148. Резисторы – тоже любые.
Варианты защит на полупроводниковых компонентах
На одном диоде
Узел простой и состоит из одного диода.
Если подключить аккумулятор правильно, то через диод D1 потечет ток от ЗУ. Батарея начнет заряжаться. При неправильном подключении аккумулятора зарядка не начнется, так как диод D1 окажется заперт обратным напряжением батареи. Для этого узла нужно подбирать диод, выдерживающий зарядный ток с запасом, и на обратное напряжение не ниже 40 В. Хороший вариант — несколько однотипных диодов, включенных параллельно. При этом их допустимые токи будут складываться. Полупроводники, если запас небольшой, придется установить на один общий радиатор. Изолировать их от радиатора не нужно.
Важно! На диоде будет падать напряжение. Чтобы свести его к минимуму, лучше использовать диоды с барьером Шоттки. Для ваших целей отлично подойдут сборки, состоящие из двух диодов Шоттки. К примеру, MBRF20U200CTA 200 В 20 А. Катоды у них уже соединены, вам останется соединить аноды. Радиатор нужен, хотя и не такой большой, как для обычных.
Диод и предохранитель
Предыдущая схема, как было замечено выше, имеет хоть и небольшой, но недостаток — на диоде падает напряжение. Эта схема такого минуса лишена. Кроме того, диод в ней будет работать только при переполюсовке, и то короткое время. Это избавит нас от громоздкого радиатора.
Если батарея подключена правильно, то диод D1 заперт и не мешает нормальной зарядке, проходящей через предохранитель F1. Если подключить батарею неправильно, то диод откроется, и через него потечет ток практически короткого замыкания, который сожжет предохранитель. ЗУ мешать этому процессу не будет, поскольку при подключении АКБ на нем выставляется минимальное напряжение и ток.
В узле устанавливается предохранитель, долговременно выдерживающий зарядный ток. Диод должен выдерживать ток, который однозначно сожжет предохранитель. Обратное напряжение диода то же — не ниже 40 В.
На транзисторах
Эта схема, отличающаяся высоким быстродействием и надежностью, неоднократно повторялась автолюбителями. Единственное, она сложнее предыдущих, требует большего количества элементов и знаний электроники. Узел защищает зарядное устройство и от переполюсовки, и от короткого замыкания.
Работает схема следующим образом. При правильном подключении батареи плюс от зарядного устройства через светодиод LED1 и резистор R4 поступает на затвор транзистора Т1 и он открывается. Минус ЗУ поступает через низкоомный резистор R1 на АКБ и она заряжается. При этом светодиод не светится, поскольку ток через него слишком мал.
При переполюсовке или коротком замыкании ток в минусовой цепи резко возрастает, вследствие чего образуется большое падение напряжения на R1 и переход исток-сток транзистора Т1. Этого напряжения достаточно для открытия транзистора Т2. Открывшись, он запитает Т1, замыкая его затвор с истоком через низкоомный резистор R1. Одновременно загорается светодиод LED1 «Авария». Теперь он получает полное питание через открывшийся транзистор Т2 и резистор R4.
На месте Т2 может работать любой кремниевый транзистор соответствующей структуры. D1 — любой маломощный выпрямительный. Светодиод – тоже любой индикаторный, желательно красного цвета. Резистор R1 изготовлен из обрезка медного обмоточного провода диаметром 1 мм. Если схема собрана правильно, то начинает работать сразу и в налаживании не нуждается.
На заметку. Если Т2 выбран с малым коэффициентом передачи, возможно, придется уменьшить номинал резистора R3.
Вот и все о защите зарядного устройства от переполюсовки и короткого замыкания. Схемы несложные, но надежно защитят зарядное устройство от ваших ошибок.
Сейчас читают:
