Схема защиты блока питания и зарядных устройств. Схема умной защиты акб от переполюсовки Защита бп от переполюсовки

Разделы сайта

Выбор редакции:

Предлагаемое вниманию читателей зарядное устройство не имеет каких-либо специфических особенностей и построено по давно зарекомендовавшей себя схеме. Ввиду того, что большинство автолюбителей любит "высекать искру" из зарядного устройства, а это ведет к выходу из строя некоторых его элементов, и было предложено установить защиту от короткого замыкания.

Принцип работы зарядного устройства

При включении аппарата тумблером SA1 на фазоимпульсный генератор VT1, VT2 подается напряжение, ограниченное стабилитроном VD5. С выхода генератора импульсы управления поступают на управляющий электрод тиристора VS2. Переменный резистор R6 служит для плавной установки уровня зарядного тока. Если произошло короткое замыкание или неправильно подключены полюса аккумулятора, происходит увеличение напряжения на резисторе R12. Затем открывается стабилитрон VD8 и тиристор VS1. Тиристор шунтирует конденсатор С1, определяющий частоту импульсов генератора. Прекращается подача импульсов управления на тиристор VS2. Зарядный ток прекращается. Для контроля зарядного тока используется микроамперметр Р1 в режиме вольтметра. Он измеряет падение напряжения на резисторе R12, который служит в качестве датчика тока для схемы защиты от КЗ. Падение напряжения на этом резисторе прямопропорционально значению протекающего через него тока. Микроамперметр в этой схеме измерения тока надежно защищен резистором R13 и даже при зашкаливании не выйдет из строя.

Схему управления с защитой монтируют на плате любым видом монтажа (кто что предпочитает). При правильном монтаже и исправных деталях устройство работоспособно сразу после включения.

Принципиальная схема зарядного устройства

Конструкция
Зарядное устройство собирается в любом удобном по размеру корпусе. Корпус должен иметь достаточное количество вентиляционных отверстий для охлаждения устройства во время длительной работы. На лицевой панели размещаются прибор Р1, резистор R6, тумблер SA1, предохранители FU1 и FU2, сигнальная лампа HL1. Выходные гнезда-зажимы (клеммы) устанавливаются по желанию конструктора. На концы проводов припаивают зажимы типа "крокодил" соответствующих размеров для подключения к полюсам аккумулятора. Зажимы должны быть разного цвета во избежание возможных ошибок при подключении. На лицевую панель возле каждого элемента наносится соответствующая надпись.

Используемые детали особого дефицита не представляют. В качестве силового трансформатора используется ТС-180 от старого черно-белого телевизора. Трансформатор аккуратно разбирают и сматывают все вторичные обмотки. Затем наматывают на каждую половину проводом диаметром 1,4...1,5 мм в любой изоляции по 34 витка. Трансформатор собирают. Обмотки включают последовательно и проверяют вольтметром переменного тока. Напряжение должно быть в пределах 20...22 В.

Детали
Конденсаторы: С1 - МБМ, К73П-3, К73-17; С2, СЗ - К50-12, К50-35 и др.
Резисторы (кроме R12) типа МЛТ-0,25. R1 - МЛТ-2,0, R2 - МЛТ-1,0, R6 - СП1, СП2, СП2-1 и др. Резистор R12 представляет собой отрезок нихромового провода диаметром 0,8...1,5 мм.

Сигнальная лампа HL1 -МН6,ЗхО,26. Прибор Р1 - микроамперметр на ток не более 300 мА.

Диоды моста VD1 ...VD4 - Д242, Д243, КД213 и др. диоды закрепляются на радиаторах из алюминия или дюралевого сплава. Площадь одной стороны не менее 49 см2 (размер 7x7 см) для одного диода при токе 10 А. Диоды VD6, VD7 - Д220, Д223 и другие кремниевые с 11обр не менее 50 В. Стабилитроны VD5 - типов Д814Б, В, Г, Д (не критично), VD8 - КС133, 139, 147, 151,156 (не критично).Тиристор VS1 - типа КУ201 с любой буквой. Тиристор VS2 типа КУ202 от буквы Б и дальше, Т25 и др. Тиристор установлен на радиаторе площадью одной стороны 100 см2 (размер 10x10 см). Транзисторы VT1 - КТ361, КТ209 и т.п., VT2 - КТ315, КТ201 и т.п.

Резистор R13 в цепях микроамперметра подбирают в зависимости от типа использованной головки. Вместо него временно впаивают переменный резистор сопротивлением 33 кОм и устанавливают стрелку прибора на конечную отметку шкалы при токе 10 А. Затем измеряют (предварительно отпаяв один провод)сопротивление и вместо него впаивают постоянный резистор. В случае применения прибора магнитоэлектрической системы шкала будет линейной.

В. И. Журавлев, г. Ефремов

Только вот имеется в ней такой небольшой недостаток, эта схема не умеет распознавать степень разряженности аккумулятора, что дает возможность подключать даже убитые АКБ(замкнутые, рассыпавшиеся и т.д.), ли ж бы хватало напряжения замкнуть контакты реле. А это может привести к ужасным последствиям, и пожар не самое страшное!

И вот совсем недавно пришла мне в голову умная схема защиты от переполюсовки, которая сумела бы определять, можно ли заряжать этот аккумулятор или нет и сохранила предыдущий параметр определения правильности подключения клемм к Аккумулятору

На самом дел все просто, схема просто определяет какое напряжение на АКБ, то есть степень зарядки, и если оно соответствует нужным пределам, то замыкает контакты реле и пускает ток заряда!

Из схемы видно что это обычный компаратор на ОУ сравнивающий опорное напряжение собранное на цепи R7-VD3, с напряжением АКБ. И если напряжение на неинв.(+) входе поднимается чуть выше чем на инве.(-), транзистор VT1 включает реле.
Настраивается все очень просто. На клемму + АКБ подается напряжение 10.5-11В(напряжение разряженного, рабочего АКБ) удобно и с помощью построечного резистора R4(в сторону увеличения сопротивления) выставляем момент, когда щелкнет релюха K1. На этом настройка заканчивается:) Кстати удобно использовать для настройки

Данная схема собрана на ОУ не зря, поскольку на втором ОУ можно собрать еще одно устройство, я его еже не придумал, но наработки уже есть. К примеру на второи ОУ можно сделать устройство которое будет показывать что все подключено верно
Но если у вас нет возможности ждать, и не хочется тратить попросту операционик, то могу предложить схему чуть проще и с таким же принципом работы

Многие не знают, но TL431 –это обычный компаратор, и для сравнивания напряжения внутри него уже присутствует ИОН 2,5В. Поэтому вместо кучи обвязки вокруг ОУ можно использовать TL431 с одним единственным резисторным делителем, напряжение на котором должно быть чуть больше 2.5В, что бы реле включилось:)

У этой схемы есть еще одно преимущество, ее можно с успехом использовать и для 6В АКБ. Для этого надо заменить реле на 5В, и два резистора R1 и R3 примерно на половину.

Способ настройки такой же самый как и в предыдущей схеме, только на клемму +АКБ для 6В напряжение надо подавать в районе 5-5.5В

Все, с такой защитой можно не боятся что ваш АКБ, ну если ему “торба”, просто взорвется. Поэтому удачи с повторением схемы.

Удачи вам с повторением и жду ваших вопросов в комментариях

Для безопасной, качественной и надежной зарядки любых типов аккумуляторов, рекомендую

Что бы не пропустить последние обновления в мастерской, подписывайтесь на обновления в Вконтакте или Одноклассниках , так же можно подписаться на обновления по электронной почте в колонке справа

Не хочется вникать в рутины радиоэлектроники? Рекомендую обратить внимание на предложения наших китайских друзей. За вполне приемлемую цену можно приобрести довольно таки качественные зарядные устройства

Простенькое зарядное устройство с светодиодным индикатором зарядки, зеленый батарея заряжается, красный батарея заряжена.

Есть защита от короткого замыкания, есть защита от переполюсовки. Отлично подойдет для зарядки Мото АКБ емкостью до 20А\ч, АКБ 9А\ч зарядит за 7 часов, 20А\ч — за 16 часов. Цена на это зарядное всего 403 рубля,доставка бесплатна

Этот тип зарядного способен автоматически заряжать практически любые типы автомобильных и мото аккумуляторов 12В до 80А\Ч. Имеет уникальный способ зарядки в три этапа: 1. Зарядка постоянным током, 2. Зарядка постоянным напряжением, 3. Капельная дозарядка до 100%.
На передней панеле два индикатора, первый указывает напряжение и процент зарядки, второй указывает ток зарядки.
Довольно качественный прибор для домашних нужд, цена всего 781,96 руб, доставка бесплатна. На момент написания этих строк количество заказов 1392, оценка 4,8 из 5. Евровилку

Зарядное устройство для самых разнообразных типов аккумуляторов 12-24В с током до 10А и пиковым током 12А. Умеет заряжать Гелиевые АКБ и СА\СА. Технология зарядки как и у предыдущего в три этапа. Зарядное устройство способно заряжать как в автоматическом режиме, так и в ручном. На панеле есть ЖК индикатор указывающий напряжение, ток заряда и процент зарядки.

Хороший прибор если вам надо заряжать все возможные типы АКБ любых емкостей, аж до 150А\ч

Цена на это чудо 1 625 рублей, доставка бесплатна. На момент написания этих строк количество заказов 23, оценка 4,7 из 5. При заказе не забудьте указать Евровилку

Если какой то товар стал недоступен, пожалуйста напишите в комментарий внизу страницы.

Знает, что обратное подключение полярности аккумулятора может повредить или зарядное устройство, или сам аккумулятор. Но далеко не все (особенно простые) автомобильные ЗУ имеют систему слежения за такими делами, поэтом чтоб не пришлось в случае чего идти на автобазар и выкладывать 5000 рублей за новый АКБ, в интернете была найдена схема защиты на базе Мосфета.

Схема платы защиты АКБ от КЗ и переполюсовки

После нескольких экспериментов схема модернизировалась и улучшилась, став более безопасной для батареи. Рабочий диапазон этого блока защиты 0-30 В, 0-15 А. Мосфет не требует охлаждения. При токе 15 А на нем выделяется около 2 Вт.

Защита аккумулятора авто 12В — схема

Если выходное напряжение ниже напряжения отключения, схема выключится и будет отображена ошибка. Что касается контактов АКБ, перенапряжение на них произойдет не раньше, чем на резисторах R1 и R2. Это немедленно отключит MOSFET за время порядка нескольких микросекунд, чего недостаточно для нанесения вреда аккумулятору неправильным током или напряжением.

Работа устройства защиты для АКБ

При настройке сначала устанавливаем максимальное напряжение отключения резисторами R1 и R2. Дефектный диод или ключ в преобразователе могут вызвать перенапряжение и повредить потребитель.

Резисторы R3 и R4 отвечают за минимальное напряжение отключения. Общая идея — не перегревать полевой МОП-транзистор при напряжении питания ниже 5 В. Также можете установить указанное напряжение — в этом случае схема защитит источник питания от перегрузки.

Например есть источник питания 12 В. Установите минимальное напряжение отключения 10 В. Падение напряжения на источнике питания ниже 10 В приведет к немедленному отключению. Пока нагрузка не будет отключена, MOSFET будет отключен, а зуммер активен. Зуммер здесь сообщает об ошибке подключения (короткое замыкание, переполюсовка, перенапряжение, низкое напряжение).

Защита отключится автоматически при отключении приемника тока. Конденсатор C1 поддерживает питание затвора MOSFET до тех пор, пока на приемнике тока (подключенной батарее) не будет достигнуто минимальное напряжение отсечки.

Предельное напряжение отключения, как опция, защищает приемник тока от поврежденного источника питания. Цель этого не состоит в том, чтобы отключить батарею после достижения предполагаемого напряжения. Для этого используется система стабилизации напряжения источника питания.

Редакция « » уверена, что этот проект кому-то пригодиться. Было собрано несколько плат и все они прекрасно работают.

Для питания своих устройств на этапе отладки, использую обычные зарядки от телефона, припаяв им к выходу bls разъём.

Чтобы отличить плюс от минуса, надпиливаю один из выводов, но по невнимательности всё равно бывает ошибаюсь и подключаю выводы неправильно. О последствиях переполюсовки рассказывать не буду, расскажу лучше как этого избежать. Но для начала пару слов о том, что такое переполюсовка, обычно у устройства, которое питается постоянным током два вывода, к одному из них подключается положительный вывод источника питания, к другому отрицательный. Но никто не мешает(если, конечно же производитель не позаботилися об этом)подключить их наоборот, такое подключение выводов и называют переполюсовкой.

Самый простой способ защититься от переполюсовки - это включить последовательно диод, тогда при ошибке подключения ток не потечёт.

Этот способ работает, но у него есть два недостатка: первый - это большое падение напряжения на диоде, порядка 0.7 вольта, что недопустимо для низковольтных цепей(3.3 и 5 вольт), второй - это мощность, которую он рассеивает. Так как через этот диод протекает ток, питающий всё устройство, то на нём рассеивается большая мощность, которая выделяется в виде тепла. Допустим, наше устройство потребляет 1А тогда мощность которую будет рассеивать диод равна.

Немного улучшить ситуацию можно используя диод Шоттки, который обладает меньшим падением напряжения, порядка 0.4 вольта, но для низковольтных цепей такое решение всё равно не подходит.

Получается, что идеальный для наших целей элемент должен обладать низким сопротивлением, тогда и падение напряжения на нём будет малым. И такой элемент существует, конечно же, это полевой транзистор, сопротивление канала современных mosfet"ов составляет миллиомы или десятки миллиом.

Давайте вернёмся к низковольтной цепи, которая питается от 5V и в которую мы так и не смогли пристроить диод. Полевой транзистор возьмём из серии IRLML, которая управляется логическим уровнем, а именно IRLML_6401 , сопротивление открытого канала, у которого 50 миллиом , а пороговое напряжение открытия VGS(th) от -0.4V до -0.95V .

На схеме видно, что напряжение затвор-исток гораздо ниже порогового, указанного в даташите и можно быть уверенным, что транзистор откроется.

При токе 1А падение напряжения на транзисторе составит 0.05V против 0.4V на диоде Шоттки, что вполне приемлемо.

Но это лишь одна сторона медали, если использовать данную схему при высоких напряжениях, то у неё появляется недостаток - это малое напряжение пробоя затвор - исток, поэтому для применения в высоковольтных цепях схему надо немного усложнить, как показано ниже.

Таким образом, мы с помощью стабилитрона ограничили напряжение затвор - исток, тем самым защитив транзистор, а излишки напряжения упадут на резисторе.

Как оказалось, производители электронных компонентов знают про этот трюк, и выпускают уже готовые сборки, например CSD25201W15 , которые состоят из mosfet"a, стабилитрона и резистора.

Подобные сборки используются в четвёртом и пятом iphone для защиты usb входа, ниже часть схемы, найденная в интернете.

Существует еще один способ защиты от переполюсовки и заключается он в том, что параллельно нагрузке ставится диод, а на входе последовательно ставится предохранитель. При соблюдении полярности ток через диод не течёт, при переполюсовке ток начинает течь по цепи диод - предохранитель и так как ток ни чем не ограничен предохранитель должен сгореть.

Выше был описан идеальный сценарий, на самом деле может быть и наоборот, раньше сгорит диод и тут вопрос в том, уйдёт ли он в обрыв сгорая или нет.
Пока ток течёт через диод, к схеме приложено напряжение обратной полярности равное падению напряжения на диоде(иногда чтобы уменьшить его используют диод Шоттки), но если диод уходит в обрыв, к схеме прикладывается полное напряжение питания, но обратной полярности, то есть происходит переполюсовка и схема выходит из строя. Советовать этот способ не стал бы, но знать о нём нужно и дело тут не столько в самом способе(можно взять диод максимальный ток которого в два раза превышает ток предохранителя и предохранитель, который сгорает при кратковременном броске тока(flink )), сколько в качестве современных электронных компонентов, которые зачастую неизвестного происхождения.

Схема 100% рабочая!!!

После того как один знакомый сжег своё из-за неправильно подключённого аккумулятора, мне предстояло собрать схему защиты от подобных косяков. В интернете нашлось много разнообразных схем, но остановился я на этой:

Источником этой схемы является сайт РадиоКот. После сборки схема заработала без нареканий.

Скажу сразу, что эта схема защищает от КЗ и от переполюсовки аккумулятора. При нормальном режиме, напряжение через светодиод и резистор R4 отпирает Т1 и всё напряжение с входа поступает на выход. При коротком замыкании или переполюсовке, ток импульсно резко возрастает. Падение напряжения на переходе полевика и на шунте резко увеличивается, что приводит к открытию Т2, который в свою очередь шунтирует затвор и исток. Добавочное отрицательное напряжение по отношению к истоку (падение на шунте) прикрывает VT1. Далее происходит лавинный процесс закрытия VT1. Светодиод засвечивается через открытый VT2. Схема может находиться в данном состоянии сколь угодно долго, до устранения замыкания.

Почитав разные форумы и комментарии, решил попробовать немного доработать эту схему. В разных публикациях рекомендуют разные доработки, но в основном вот так:

Резистор рекомендуется установить для лучшей защиты полевого транзистора, так как в таком виде транзистор будет всегда закрыт и будет открываться только при наличии положительного напряжения на плюсовой клемме.

По результатам моего “шаманства” над схемой могу сказать следующее:

1.Стабилитрон действительно нужен, особенно если данная защита будет использоваться в трансформаторных ЗУ или БП. Например, максимальное напряжение Вашего ЗУ 18 В, а максимальное напряжение затвора 20 В. Казалось бы все ОК!, но это не так. Так как в трансформаторах есть такое явление как самоиндукция, то из-за неё в момент отключения трансформатора от сети, на вторичных обмотках будет скачок напряжения, существенно превышающий действующее напряжение. Именно этот скачок может пробить Ваш полевик. Поэтому стабилитрон надо подобрать на несколько вольт меньше чем максимальное напряжение затвора используемого Вами полевого транзистора.

2.Резистор 5, как было сказано выше, держит полевика закрытым при отсутствии положительного напряжения на плюсовой клемме. Но если установить этот резистор, то светодиод всегда будет немного светится, а при срабатывании защиты засветится ярко. От сопротивления этого резистора будет зависеть яркость постоянного свечения светодиода.

3.Конденсатор С2 рекомендовали установить для того чтобы схема не срабатывала когда не надо. В моём случае всё получилось наоборот. После установки этого конденсатора, схема начала вести себя неадекватно: светодиод подсвечивался (значит транзистор Т2 приоткрывался), полевик начинал сильно греется (так как Т2 приоткрывался то Т1 призакрывался что вызывало увеличение сопротивления перехода).

После всех этих проделок, от R5 и С2 я отказался. Оставил только стабилитрон.

И так пройдёмся по некоторым деталям.

R1 - он же шунт. От сопротивления этого резистора зависит ток срабатывания защиты. Я использовал 10 параллельно соединённых резисторов 0,1 Ом 1 Вт. В итоге получился резистор общим сопротивлением 0,01 Ом и мощностью 10 Вт. Находил информацию, что при сопротивлении 0,1 Ом защита сработает на 4-х Амперах, при 0,05 Ом ток срабатывания - 7..8 А. Но этого сам не проверял. Можно также использовать готовый шунт от старого тестера.

Т1 - полевой транзистор. Его параметры зависят от ваших потребностей. Выбирать надо с запасом и по току, и по напряжению. Например, мне нужна была защита для использования в ЗУ с максимальным напряжением 22В и током 10 А. Выбран был транзистор STP30N05(30А, 50В, 0.045 Ω). После неких манипуляций он был удачно спален (температурный пробой). На замену пришел RFP70N06 (70А,60В, 0.014Ω). Можно применить любой из серии IRFZ44,46,48 или им подобные.

Транзистор	Максимальное напряжение С-И Вольт	Максимальный ток С-И Ампер	Максимальная Мощность Ватт	Сопротивление открытого канала Ом
IRF3205		110	200	0,008
STP75NF75			300	0,011
IRF1010E			170	0,012
SUB85N06			250	0,0052
SUP75N05(06)			158	0,007
IRFZ48N			140	0,016
BUZ100			250	0,018
IRL3705N			170	0,01
IRF2807			150	0,013
IRL2505		104	200	0,008

При выборе транзистора рекомендовал бы обращать внимание на сопротивление открытого канала. Чем оно меньше тем будет меньший нагрев транзистора. В даташите обозначается так R DS(on) - Static Drain-to-Source On-Resistance

Также не забываем обращать внимание на максимальное напряжение затвора, в даташите оно обозначается так V GS - Gate-to-Source Voltage.

При срабатывании защиты, полевой транзистор не нагревается. Но в нормальном режиме, через транзистор проходит не малый ток (в моем случае до 10 А), который и нагревает транзистора. По результатам испытаний оказалось что при прохождении тока до 4А транзистор без радиатора был еле тёплый. При прохождении тока больше 4А начинался нагрев полевика (). Даже если нагрев был такой что пальцами можно было удержатся, то через 3 часа зарядки аккумулятора током 6А транзистор нагревался очень сильно. Вывод однозначный - радиатор необходим (не большой, но надо).

Стабилитрон. С ним мы уже разобрались чуть выше. В моём случае максимальное напряжение затвора транзистора составляло 20 В. Стабилитрон я установил на 18 В.

Транзистор Т2. Не критичен и может быть установлен любой подходящий по параметрам. Например: BC 174, BC 182, BC 190, BC 546, 2SD767 и т. д.

Резистор R4. Встречал описание, в котором говорится, что если установить R4 - подстроечный номиналом 10кОм, то можно в узких пределах регулировать ток срабатывания защиты. Не знаю как там у них, но мне точная регулировка не была нужна. Но все равно решил попробовать. И зачем спрашивал я себя после этого. Как регулируется ток срабатывания я не увидел, но увидел, как красиво вылетает полевой транзистор, если установить сопротивление на R4 меньше 1кОм (случайно отвертка соскользнула). Очень не советую ставить этот резистор меньше 1кОм.

Диод D1. Также не критичен и может быть установлен практически любой. Я установил 1N4148. Встречал форумы, где говорят, что не видят смысла в установке этого диода, но я его не исключал из схемы. Я себе объясняю применение этого диода так: При подаче входного напряжения, на затворе Т1 присутствует положительное напряжение, которое накапливается на емкости затвора. Из-за этой ёмкости, даже после отключения питания, транзистор остается открытым некоторое время. Время, которое транзистор остается открытым зависит от емкости его затвора, чем больше ёмкость - тем дольше он открыт. Допустим, диод D1 отсутствует. Мы к включенному ЗУ подключаем аккумулятор со случайно перепутанной полярностью. Если по какой-то причине транзистор Т2 не откроется, то будет пшик, так как на момент подключения, транзистор Т1 останется открытым из-за накопленного положительного напряжения на затворе. А вот если б диод присутствовал, то напряжение с затвора через диод ушло б на минусовую клемму аккумулятора.

После сборки, готовую защиту хотел уже устанавливать в корпус ЗУ, но вдруг подумал: А что если защита сработает тогда, когда никого рядом не будет, или кто-то будет, но так что ЗУ не попадет в поле зрения и не увидит светящийся светодиод??? Решение - надо установить бузер. Бузер был применён на 12В 8мА. Изначально установил его параллельно светодиоду, но мне это не совсем понравилось, и я чуточку добавил деталей. Если защиту планируется вами применять в регулируемом БП или ЗУ с выходным напряжением от нуля, то бузер лучше установить на 5В. При этом последовательно с бузером необходимо подключить резистор, сопротивление которого надо будет подобрать.

После всего этого плата с защитой отправилась в ЗУ, где и до сих пор живёт-поживает. В результате, схема получилась вот такая:

И на конец несколько фото:

Срабатывание при КЗ.

Срабатывание при переполюсовке.

Просто плата.

Плата в корпусе ЗУ.

Плата в корпусе ЗУ. Ближе.

В архиве есть схема, эта статья и печатка.

Напоследок хотелось бы сказать что много кто пишет что эта схема не работает, работает неправильно или ещё что-то. У меня заработала и работает вполне нормально.

Всем удачи в повторении!!!

Читайте:

Способы оплаты штрафа гаи Штраф гаи без комиссии Деньги из воздуха, или как обмануть государство на десятки миллионов Обзор комикса «Новый Призрачный Гонщик Читать комикс совершенно новый призрачный гонщик Гудит гидроусилитель руля Звуковые сигнализаторы автомобиля Звуковой сигнал на поворотники своими руками

Читайте: