Umwandeln eines Computer-Netzteils in ein Ladegerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen

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In diesem Artikel teilt der Autor seine gesammelten Erfahrungen bei der Umwandlung von Computer-Netzteilen in Ladegeräte für Blei-Säure-Batterien. Besonderes Augenmerk legt der Autor auf die Verbesserung der Ladestromanzeigeeinheit, mit der sich der Batterieladezustand und der Zeitpunkt des Ladeabschlusses ermitteln lassen.

Seit der Entwicklung eines Ladegeräts auf Basis eines Computer-Netzteils [1] wurden Dutzende ähnlicher Geräte zusammengebaut. Blöcke unterschiedlicher Bauart und Hersteller wurden neu hergestellt. Ich habe viele Fragen zur Überarbeitung und Beseitigung der Selbsterregung des Netzteils im Stromstabilisierungsmodus erhalten. Wie die Praxis gezeigt hat, kann die Anzeigeeinheit für die Ausgangsstrombegrenzung so verbessert werden, dass sie in einem Ladegerät funktioniert. Dieser Artikel ist diesen Themen gewidmet.

Bevor Sie mit der Neugestaltung des Blocks beginnen, müssen Sie dessen Design sorgfältig studieren. Der Block muss auf dem TL494CN-Chip oder seinen Analoga wie DBL494, KA7500, KR1114EU4 montiert werden. Andere Mikroschaltungen verfügen über eine Reihe von Komponenten, die eine Nacharbeit erschweren, sie aber nicht ausschließen. Als nächstes müssen Sie alle Oxidkondensatoren überprüfen. Zunächst werden Kondensatoren mit sichtbaren Defekten (aufgequollenes oder druckloses Gehäuse) ausgetauscht. Bei den übrigen wird der äquivalente Serienwiderstand gemessen und diejenigen ersetzt, bei denen er 0,2 Ohm übersteigt.

Wie in [1] beschrieben, ist es besser, den Block schrittweise zu verfeinern. Zuerst müssen Sie sicherstellen, dass es im Spannungsstabilisierungsmodus normal funktioniert. Besser ist es, wenn Sie einen LATR oder ein anderes Gerät zur Regelung der Netzspannung zur Hand haben, beispielsweise einen Transformator mit vielen Sekundärwicklungen. Die Verwendung eines solchen Transformators aus einem alten Fernseher zur Regelung der Wechselspannung wird in Artikel [2] beschrieben. Das Netzteil muss im Spannungsstabilisierungsmodus bei minimal 190 V, nominal 220 V und maximal 245 V Netzspannung sowie einem Wechsel des Laststroms vom Minimum zum Maximum überprüft werden.

Das Gerät sollte ohne Anzeichen von Selbsterregung arbeiten; Es verfügt möglicherweise nicht über einen Regelkreis für die Ausgangsspannung, daher ist es besser, ihn entweder wie im Diagramm in [1] einzuführen oder einen variablen Widerstand im Rückkopplungskreis zu installieren, beispielsweise in Reihe mit dem Widerstand R31 (siehe Diagramm in Abb . 1 in Artikel [1] ).

Fig. 1

Für das Ladegerät kann die Induktivität L1 ohne Zurückspulen belassen werden, wenn die Spannung am Ausgang des Geräts nicht weniger als 6 V beträgt, beispielsweise nur beim Aufladen von Batterien. Wenn die Spannung weniger als 6 V beträgt, kann das Gerät in den intermittierenden Modus wechseln, was sich negativ auf die Betriebsstabilität auswirkt. Daher ist es in diesem Fall besser, den Induktor gemäß den Empfehlungen von Artikel [1] neu zu spulen.

In einigen Blöcken befinden sich nach der Induktivität L1 zusätzliche Spulen im positiven Kreis der Ausgangsspannung. Sie beeinträchtigen den Betrieb des Gerätes im Stromstabilisierungsmodus. Daher müssen diese Spulen entfernt und durch Jumper ersetzt werden.

Anstelle der Diodenbaugruppe MBRB20100CT (VD15) können Sie die weit verbreiteten Gleichrichterdioden FR302 verwenden, indem Sie sie parallel schalten und auf einem gemeinsamen Kühlkörper platzieren. Für einen maximalen Strom von 6 A genügen zwei Diodenpaare.

Aufgrund der Vielfalt der Designs ist es schwierig, die Komplexität der Arbeiten vorherzusagen, um den normalen Betrieb des Geräts im Stromstabilisierungsmodus zu erreichen.

Um eine Selbsterregung zu verhindern, ist es am besten, den Kondensator C12 durch die gleiche RC-Schaltung wie R18C9 zu ersetzen. Manchmal muss man den gedruckten Leiter von Pin 16 der Mikroschaltung TL494 (DA1) abschneiden und diesen Pin über einen separaten Draht mit dem unteren Pin des Stromsensors (Widerstand R24) verbinden.

Es muss überprüft werden, wie die gemeinsame Leiterbahn mit Pin 7 des DA1-Chips verbunden ist. Wenn es während des Umbauvorgangs auseinandergerissen werden musste, verbindet man diesen Anschluss des Mikroschaltkreises am besten mit einem separaten Kabel mit dem Minuspol des Kondensators C20. Es wurde festgestellt, dass der KA7500-Chip weniger stabil ist als seine Gegenstücke. Wenn Maßnahmen zur Beseitigung der Selbsterregung erfolglos bleiben, können Sie diese Mikroschaltung daher durch TL494 oder KR1114EU4 ersetzen.

Kleinere Schwankungen in der Ausgangsspannung können durch den Betrieb des M1-Lüftermotors verursacht werden. Wenn sie unerwünscht sind, können Sie einen Widerstand mit einem Widerstand von 1...5 Ohm in Reihe mit dem Elektromotor und parallel dazu einen Kondensator mit einer Kapazität von etwa 100 μF und einer Nennspannung von 25 V schalten Bei Bedarf wird der Elektromotor von Staub gereinigt und beispielsweise mit Silikonfett PMS100 oder PMS200 geschmiert.

Um die Einstellung der Strombegrenzung beim Einrichten des Gerätes zu erleichtern, können Sie den Widerstand R26 durch einen in Reihe geschalteten Konstantwiderstand mit einem Widerstandswert von 82 Ohm und einem Trimmer von 220 Ohm ersetzen. Dies liegt daran, dass beim Einsetzen der Platine in das Gehäuse ein weiterer gemeinsamer Stromkreis durch die Befestigungsschrauben und das Gehäuse entsteht, der sich auf den Clipping-Wert auswirkt.

Überprüfen Sie das Gerät nach der Montage unbedingt noch einmal auf Selbsterregung, wenn Netzspannung und Last von Minimum auf Voll und im Stromstabilisierungsmodus von Minimum auf Nennausgangsspannung wechseln.

Wenn die Anzeige an den Elementen DA2, R33-R35, R37, HL1 im Stromstabilisierungsmodus im Labornetzteil durchaus gerechtfertigt ist, ist sie im Ladegerät nicht aussagekräftig genug. Der durch die HL1-LED angezeigte Übergang von der Stromstabilisierung zur Spannungsstabilisierung entspricht nicht dem Ende des Ladevorgangs. Viel besser ist es, den Ladestrom zu überwachen. Je kleiner es ist, desto höher ist die Akkuladung. Daher wurde die Anzeigeeinheit gemäß Abb. umgestaltet. 1. Die Elemente DA2 und HL1 bleiben übrig; ihre Bezeichnungen sind die gleichen wie in Abb. 1 In Artikel [1] wird die Nummerierung der hinzugefügten Elemente fortgesetzt. Die Widerstände R33-R35, R37 wurden entfernt.

Der Knoten ist auf demselben DA2-Chip (LM393N) aufgebaut, jetzt werden jedoch beide Komparatoren verwendet. Auf DA2.1 ist ein invertierender Verstärker mit einer Verstärkung von etwa 500 montiert. Es stellte sich heraus, dass der Komparator in dieser Funktion hervorragend funktioniert. Er verstärkt die Spannung vom Stromsensor (Widerstand R24) von ca. 10 mV auf 5 V. Diese Spannung wird an den Eingang des zweiten Komparators DA2.2 angelegt und dort mit der Referenzspannung von 5 V von Pin 14 verglichen des TL494-Chips. Steigt die Spannung am invertierenden Eingang DA2.2 über den Referenzwert, leuchtet die HL1-LED auf und signalisiert damit, dass der Akku geladen wird. Sobald die Anzeige erlischt, können Sie den Ladevorgang abschalten. Durch Bewegen des Schiebereglers des Trimmwiderstands R39 wird der Schwellenwert für den Betrieb des Indikators auf einen Strom von etwa 1 A eingestellt. Die Kapazität des Kondensators C22 ist nicht kritisch und kann im Bereich von 10 bis 100 nF liegen. Widerstand R39 - SP4-19. Der LM393N-Chip kann durch ein inländisches Analogon K1401CA3A ersetzt werden.

Die Anzeigeeinheit wurde im Zusammenhang mit dem Wunsch weiterentwickelt, den Ladezustand der Batterie zumindest annähernd erkennen zu können. Es ist nicht viel komplizierter als das vorherige und basiert auf einem LM339N Quad-Komparatorchip. Das Knotendiagramm ist in Abb. dargestellt. 2.

Fig. 2

Das Schema basiert auf [3, S. 102]. Auf dem Komparator DA2.1 ist ein invertierender Verstärker ähnlich dem in Abb. montiert. 1, jedoch mit einer Verstärkung von etwa 100. Dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators DA2.2 wird eine Referenzspannung zugeführt. Ein Teiler dieser Spannung für den Komparator DA42 wird aus den Widerständen R43 und R2.3 aufgebaut. Das Widerstandsverhältnis wird auf etwa 2:1 gewählt. Bei einem Ladestrom von mehr als 5 A überschreitet die Spannung am Ausgang des Verstärkers DA2.1 5 V. An den Ausgängen der Komparatoren DA2.2 und DA2.3 liegt ein niedriger Spannungspegel an. Es leuchtet nur die LED HL1, da die Spannung an den anderen LEDs aufgrund des Spannungsabfalls an den Dioden VD18 und VD19 geringer ist. Sobald der Ladestrom kleiner als 5 A wird, schaltet der Komparator DA2.2 und die HL1-LED erlischt und die HL2-LED leuchtet. Die HL3-LED ist aufgrund eines Spannungsabfalls an der VD19-Diode aus. Wenn der Ladestrom weniger als 1,7 A beträgt, schaltet der Komparator DA2.3 und die HL3-LED leuchtet und signalisiert das Ende des Ladevorgangs.

Geeignet sind alle Low-Power-LEDs unterschiedlicher Farbe, zum Beispiel AL307BM (rot), AL307DM (gelb) und AL307VM (grün). Beim Einrichten der Anzeigeeinheit wird der Schieberegler des Trimmwiderstands R39 so verschoben, dass die Ansprechschwelle des Komparators DA2.2 auf einen Strom von 5 A eingestellt wird. Durch Auswahl des Widerstands R42 wird die Ansprechschwelle des Komparators DA2.3 eingestellt Satz. Widerstand R39 - SP4-19. Der LM339N-Chip kann durch ein inländisches Analogon K1401CA1 ersetzt werden.

In der Anzeigeeinheit, montiert gemäß dem Diagramm in Abb. 2, aufgrund des Einflusses von Rauschen und Interferenzen ist es möglich, dass bei bestimmten Spannungswerten am Stromsensor zwei LEDs gleichzeitig leuchten. Dies kann beseitigt werden, indem eine leichte Hysterese in den Schalteigenschaften der Komparatoren DA2.2 und DA2.3 erzeugt wird, indem positive Rückkopplungskreise über 470-kOhm-Widerstände eingeführt werden, die mit dem Ausgang und dem nichtinvertierenden Eingang jedes dieser Komparatoren verbunden sind.

Fig. 3

Das Diagramm der dritten Version der Anzeigeeinheit ist in Abb. dargestellt. 3. Es ist auf einem Quad-Operationsverstärker-LM324N-Chip montiert. Bei der Entwicklung wurde ein Diagramm aus dem Buch verwendet [4, S. 77]. Der Indikator ist eine zweifarbige LED HL1. Die Spannung vom Stromsensor wird dem invertierenden Verstärker zugeführt, der auf dem Operationsverstärker DA2.1 montiert ist. Dieser Verstärker hat den gleichen Zweck und die gleiche Verstärkung wie der vorherige Knoten. Das Signal vom Verstärkerausgang durchläuft einen Tiefpassfilter R41C24, der hochfrequente Störungen unterdrückt, und wird zwei Verstärkern zugeführt: einem invertierenden Verstärker mit Operationsverstärker DA2.2 und einem nichtinvertierenden Verstärker mit Operationsverstärker DA2.3 .XNUMX.

Ein grüner HL48-LED-Kristall ist über den Widerstand R1 mit dem Ausgang des invertierenden Verstärkers verbunden. Ein roter HL49-LED-Kristall ist über den Widerstand R1 mit dem Ausgang des nichtinvertierenden Verstärkers verbunden. Die Verstärkungsfaktoren werden so gewählt, dass mit steigender Spannung am Stromsensor die Helligkeit der roten Farbe zunimmt und die Helligkeit der grünen Farbe abnimmt. Bewegen Sie beim Setup den Schieberegler des Abstimmwiderstands R39 so, dass bei einem Ladestrom von 5 A die HL1-LED nur rot leuchtet. Wenn der Ladestrom abnimmt, ändert sich die Farbe des Leuchtens sanft von Rot über Gelb und dann zu Grün. Grüne Farbe zeigt das Ende des Ladevorgangs an.

Literatur

1. Andryushkevich V. Umbau eines Computer-Netzteils in ein Labor und Ladegerät. – Radio, 2012, Nr. 3, S. 22-24.
2. Solonenko V. Autotransformator basierend auf TS-180. - Radio, 2006, Nr. 5, p. 36.
3. Shelestov IP Nützliche Schemata. - M.: "Solon-R", 1998.
4. Sihla F. LCDs, lichtemittierende und Laser-LEDs: Schaltungen und fertige Lösungen. - St. Petersburg: „BHV-Petersburg“, 2012.

Autor: V. Andryushkevich

Siehe andere Artikel Abschnitt Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen.

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