Зарядное ups своими руками

Зарядное ups своими руками

Делаем зарядное для АКБ из трансформатора UPS и ККМ L6561

Автор: Enemigo
Опубликовано 26.06.2018
Создано при помощи КотоРед.

В данной публикации представлен проект зарядного устройства автоаккумулятора на базе трансформатора от старого UPS APC CS500. Отличительная особенность предлагаемого устройства состоит в том, что в отличие от традиционных способов заряда АКБ: ограничение тока или напряжения, в нем применяется ограничение средней мощности отдаваемой из сети в аккумулятор. Принцип реализован за счет использования микросхемы корректора коэффициента мощности L6561, которая на выходе формирует серию импульсов тока треугольной формы, огибающая которых повторяет колебания напряжения сети (рис. 1).

Такой принцип обладает несколькими преимуществами. Во-первых, не требуются громоздкие конденсаторы фильтров на входе и на выходе устройства. Во-вторых, отбор мощности из сети происходит согласованно с колебаниями переменного напряжения т.е. обеспечивается высокий коэффициент мощности подключенной к ней нагрузки. Иными словами зарядное устройство ведет себя аналогично резистору. И, в-третьих, уменьшается нагрев как пассивных так и активных элементов схемы за счет работы в так называемом переходном режиме. Для контроля заряда применен модуль Arduino Nano, хотя можно использовать любой из доступных микроконтролеров с четырьмя портами ввода-вывода.

Принципиальная схема устройства представлена на рис 2. Устройство состоит из трех основных частей: блок ККМ, блок формирования напряжения питания элементов схемы и микроконтролер.

За основу взят выходной трансформатор блока бесперебойного питания APC CS500, включенный в обратном направлении: вторичная обмотка включена в сеть 220В, а с первичных обмоток T1, T3 отбирается энергия.

Рассмотрим работу каждого из блоков подробнее. Через диодную сборку D1 выпрямленное напряжение с T1 сглаживается конденсатором C1. Здесь конденсатор C1 служит фильтром высокочастотных помех и поэтому не требует большой емкости. Тем не менее для устойчивой работы ККМ должен быть не менее 220мкФ. Увеличение емкости C1 приводит к искажению формы напряжения на входе блока ККМ и уменьшению коэффициента мощности устройства.

Далее через делитель напряжения R6, R7 попадает на вход MULT микросхемы U1, где используеься для формирования длительности открытого состояния ключа Q1, регулирующего ток в индукторе T2. Чем выше напряжение на входе MULT тем выше пиковый ток в индукторе (хотя время открытия ключа Q1 в результате оказывается постоянным см. рис. 1). При открытии ключа Q1 ток в индукторе T2 линейно нарастает вызывая рост напряжения на токочувствительном составном резисторе R3,R16,R18,R19, которое подается на вход CS микросхемы U1, и когда оно достигает пороговой MULT ключ Q1 закрывается, а ток продолжает течь через диодную сборку D2 на выход блока ККМ заряжая конденсатор C2 или отдается в заряжаемую батарею. Цикл повторяется в момент, когда ток индуктора становится равным нулю. Этот момент определяется с помощью токочувствительной обмотки L2 индуктора T2, напряжение с которой подается на вход ZСD микросхемы U1.

Напряжение заряженного конденсатора C2 или батареи через делитель R4, R5, R21 подается на вход INV, где сравнивается с пороговым 2.5В и при его достижении генерация импульсов и передача энергии прекращается. С помощью данного входа реализовано ограничение напряжения заряда батареи.

Блок формирования напряжений питания построен на базе гасящей обмотки трансфоматора, которая при подключении трансформатора T1 к сети генерирует выпрямленное через диодный мост D3 постоянное напряжение 26В на конденсаторе C5. Далее микросхема U2 понижает это напряжение до уровня 13В, небходимого для питания микросхемы U1. Вместо микросхемы 34063 можно применить любое устройство понижения напряжения до уровня 12-18В, например, линейный стабилизатор 7812. Напряжение 26В используется для открытия ключа Q2, который служит в качестве реле, подключающего выход блока ККМ к заряжаемой батарее. Поскольку применен ключ N-типа, необходимо для его открытия подать напряжение на затвор превышающее 20В что и было сделано.

Блок управления служит для определения факта подключения батареи и момента окончания заряда. Возможности алгоритма заряда здесь ограничены лишь фантазией автора программы. С делителя R10, R11 напряжение со входа подается на АЦП вход микроконтролера, где сравнивается с пороговым. Если напряжение меньше 9В батарея неисправна или отсутствует: устройство выключено. Если понизить порог напряжения, то при попытке зарядить неисправную батарею ККМ, а соответственно и ограничение мощности, не будет работать, т.к. ток будет бесконтрольно (напряжение на выходе ККМ должно быть всегда больше чем на входе) напрямую идти через цепь D1-T2-D2-Q2 в нагрузку, что чреевато выходом указанных элементов из строя.

Если напряжение выше 9В микроконтролер подает высокий уровень на транзистор Q3, который совместно с Q4 является частью цепи развязки микроконтролера от высокого напряжения 26В. Транзистор Q4 заряжает затвор Q2 и тот отрывается, подключая батарею к блоку ККМ. Одновременно снимается низкий уровень с входа ZCD, блокирующий генерацию. Устройство начинает заряд. Ключ Q6 служит для ступенчатого изменения мощности заряда. При его отрытии средняя мощность зарядного тока увеличивается в два раза. При достижении напряжения 14.5В на АКБ энергия, запасенная в индукторе может быть избыточной для батареи поэтому ее нужно снижать к концу заряда. В алгоритме применен пороговый уровень напряжения батареи 13.8В, при котором устройство уменьшает зарядный ток в два раза.

О некоторых деталях. Полевые транзисторы Q1,Q2,Q6 SMD сняты со старой материнской платы. Подойдут любые на напряжение D-S 20-30В. Нагрев этих элементов незначительный: в момент окрытия Q1 напряжение равно 0, а в момент закрытия ток бежит через диод D2. Резисторы датчика тока R3,R16,R18,R19 мощностью от 0,5Вт. Индуктор T2 намотан двойным проводом диаметра 1мм на ферритовом кольце 26х16х15мм 9 витков. В кольце сделан пропил при помощи алмазного напильника. Ширина пропила значения не имеет, важно, чтобы кольцо было достаточно объемным и выдерживало пиковый ток 17А. Индуктивность > 1uH. Желтое кольцо фильтра из БП ATX хоть и выглядит весьма соблазнительно, но здесь не подойдет — будет греться. Обмотка L2 содержит столько же витков сколько и L1. Диаметр провода в обмотке L2 не имеет значения. Чтобы не перепутать полярность L2 следует воспользоваться правилом: тот конец намотки L2, который соответствует концу намотки L1, подключаемой к выводу 3 диода D2 подключается к резистору R2. Ноги 1 и 3 диода D2 можно подключить параллельно

О настройке. При первом настройке конденсатор C1, ключ Q1 и микроконтролер не устанавливаются. Выставляется напряжения питания 13В на конденсаторе C7. Для зарядного тока 6А движком потенциометра R7 добиться амплитуды 0,85В на ноге MULT (0,6В на вольтметре в режиме AC). После этого устанавливается ключ Q1, конденсатор C1, и движком R21 устанавливается напряжение 14.5В DC на конденсаторе C2. После этого устанавливается прошитый микроконтролер: все зарядное готово к работе.

Несмотря на сложность схемы и ее описание схема помещается на небольшой макетке размерами 8х6см.

Источник

Зарядное устройство из бесперебойника с диммером

Зарядники из старых бесперебойников я делал несколько раз, но это были совершенно безобразные поделки на скорую руку, собранные на дощечке, без регулировки и даже без предохранителя. На самоделкине даже публиковалось одно из них

Конечно, где – то в лесу, в деревне за 100 км от города севший аккумулятор, при крайней необходимости, можно пытаться заряжать от чего угодно, но для постоянного использования нужна хорошая и безопасная конструкция.

Разбираем бесперебойник и удаляем всё лишнее. Оставляем сетевой разъём с предохранителем, выходную розетку (ещё пригодится), трансформатор, выключатель.

Ещё понадобится мощный диодный мост с радиатором, конденсатор 4700 мкФ 35В, кулер от компьютера (но это не обязательно), микроамперметр (мне попался от старого кассетника), шунт примерно на 0,3 Ома и диммер. Диммер подойдёт самый обычный, используемый для регулировки света в помещениях, на 300 Ватт.

Сначала надо проверить трансформатор. Находим у него обмотку с самым большим сопротивлением. Это, скорее всего, была выходная обмотка, с напряжением 220В.

Теперь она будет входной. Подаём на неё напряжение из розетки и меряем, сколько будет на выходе.

Получилось 14,2В. переменного тока. После выпрямления на конденсаторе фильтра получится около 19В.

Димер тоже разбираем, нам нужна только его электронная начинка с регулятором.

Ну, а дальше всё просто. Уголками и винтами с гайками закрепляем все эти запчасти в корпусе и соединяем все вышеуказанные запчасти.
Схему соединений приводить нет особого смысла, потому как нет в ней ничего сложного.

Розетка, которая раньше была выходом бесперебойника, припаивается напрямую к сетевому разъёму, и теперь просто выполняет функцию удлинителя.

Димер включается в разрыв сетевого провода, последовательно с сетевым выключателем, и регулирует напряжение сети на входе трансформатора.

Выход трансформатора своими клеммами соединяется с диодным мостом, на котором есть соответствующая маркировка :

, +, и — .
Конденсатор фильтра припаивается прямо к выводам диодного моста, согласно его полярности. Сюда же припаиваются провода от вентилятора, красный плюс, черный минус. С диодного моста синий провод «минус» идет прямо на «минус» аккумулятора.

Плюсовой, коричневый провод, с диодного мота припаивается к шунту, собранному из трёх параллельно соединённых керамических резисторов сопротивлением 1 (один) Ом. В итоге получается 0,33 Ом. Мощность резисторов 5 вт. С выхода шунта коричневый провод идёт на «плюс» аккумулятора.

Провода микроамперметра припаиваются прямо к выводам шунта. Сам микроамперметр закрепляется на пластиковой передней панели с помощью термоклея. Отверстия в пластиковой панели для микроамперметра и ручки диммера делаются обычным ножом. Тем же термоклеем крепится и ручка регулятора.

Аккумулятор подключается специальными цанговыми клеммами, купленными в автомагазине по случаю.

Источник

Зарядное устройство для аккумуляторов UPS

Вы пользуетесь источниками бесперебойного питания, и у вас проблемы с их аккумуляторами?

И мне в ремонт попадают бесперебойники с севшими аккумуляторными батареями.

При севшей батарее источник бесперебойного питания (ИБП) включить в большинстве случаев невозможно. Ситуация усугубляется тем, что зарядить ее штатным зарядным устройством ИБП чаще всего нельзя.

Приходится использовать отдельные зарядные устройства. Одно из таких устройств предлагается вашему вниманию. Оно сделано из того, что было под рукой.

Работа схемы зарядного устройства

Переменное сетевое напряжение понижается трансформатором Т1, выпрямляются диодным мостом на диодах VD1 – VD4 и фильтруется электролитическим конденсатором C1.

Полученное постоянное напряжение подается на резистивный делитель с резисторами R1, R2 и R4. В верхнее плечо делителя включен переменный резистор R1. C его движка можно снимать постоянное напряжение в пределах примерно от 13 до 35 В.

С движка переменного резистора напряжение подается на эмиттерный повторитель, образованный транзистором VT1, нагрузкой которого служит резистор R3. Постоянное напряжение с резистора R3 служит входным сигналом для второго эмиттерного повторителя на составном транзисторе VT2 — VT3.

C выхода этого эмиттерного повторителя постоянное напряжение через резистор R5 подается на заряжаемый аккумулятор. Резистор R5 служит ограничителем тока при случайном замыкании выходных выводов зарядного устройства.

В качестве R1 используется многооборотный резистор, что позволяет точнее устанавливали величину зарядного напряжения. Величину зарядного напряжения можно регулировать в пределах примерно от 10 до 33 В. Это позволяет заряжать сразу два 12 В аккумулятора.

Это устройство использовалось для зарядки 12 В кислотных и VRLA аккумуляторов емкостью 5, 7, 9 и 12 А*ч.

Зачем нужны эмиттерные повторители?

Нам нужен регулируемый источник постоянного напряжения, которые должен обладать низким внутренним сопротивлением. Для справки: аккумулятор GP 1272 12 В 7,2 А*ч, широко используемый в ИБП, обладает внутренним сопротивлением около 0,023 Ом.

Наше зарядное устройство должно обладать хотя бы на порядок меньшим выходным сопротивлением. В противном случае величина зарядного напряжения будет заметно снижаться при подключении аккумулятора. Это будет из-за того, что часть напряжения, в соответствии с законом Ома, будет падать на выходном сопротивлении зарядного устройства.

Эмиттерный повторитель называется еще согласователем сопротивления.

Выходное сопротивление эмиттерного повторителя, подключенное параллельно нагрузке Rн, определяется внутренним сопротивлением источника сигнала Ri (см рис) и коэффициентом передачи h21e транзистора по току.

Чем этот коэффициент больше, тем меньше выходное сопротивление.

Источником сигнала для первого эмиттерного повторителя служит резистивный делитель R1, R2, R4.

Источником сигнала для второго эмиттерного повторителя служит резистор R3.

В качестве первого эмиттерного повторителя используется составной транзистор типа TIP122.

Составным он называется потому, что образован двумя транзисторами, смонтированными в общем корпусе.

Общий коэффициент передачи по току определяется произведением коэффициентов отдельных транзисторов.

В качестве второго эмиттерного повторителя используется составной транзистор, образованный из двух отдельных мощных транзисторов типа D209.

Конструктивное исполнение зарядного устройства

Из-за недостатка времени зарядное устройство не было смонтировано «по всем правилам». Активные элементы VD1 – VD4, VT2, VT3, VT4 установлены на общий радиатор, выдранный из неисправного компьютерного блока питания. Диодные сборки и мощные транзисторы D209 были взяты оттуда же.

Все остальное было смонтировано на куске картона. Радиатор имеет небольшие размеры, на нем установлены диоды и транзисторы, на которых рассеивается значительная мощность, поэтому он нуждается в обдуве вентилятором.

Вентилятор обдува питается напряжением, снимаемым с резистора R4 резистивного делителя через эмиттерный повторитель на составном транзисторе VT4 типа TIP122.

Используется небольшой 12 В компьютерный вентилятор. Подаваемое на него постоянное напряжение примерно равно 6 В.

При пониженном напряжении питании скорость вращения вентилятора и шум от него меньше.

В качестве диодов VD1 – VD4 используются две параллельно соединенные диодные сборки GBU605 от того же компьютерного блока питания.

В принципе, можно использовать и одну. Но запас по току не помешает…

Трансформатор Т1 – стержневой, имеет две катушки с первичными и вторичными обмотками. Первичные и вторичные обмотки катушек соединены последовательно каждая согласно схеме.

Рекомендации по применению зарядного устройства

При зарядке одиночных 12 В аккумуляторов напряжение на клеммах не должны превышать 15 вольт. При зарядке сдвоенных 12 В аккумуляторов напряжение на клеммах не должно превышать 30 вольт.

При зарядке надо контролировать ток заряда. Производители аккумуляторов рекомендуют заряжать батареи в щадящем режиме – током в 0,1 ее емкости. Таким образом, для батарей 7 А*ч ток заряда должен быть 0,7 А, для батарей 12 А*ч – 1,2 А.

Производители могут приводить и максимальные токи заряда. Так, например, для той же батареи GP1272 максимальный ток заряда не должен превышать 2,16 А.

Превышать максимальный ток заряда и напряжение не клеммах не рекомендуется во избежание сокращения срока службы аккумулятора.

Можно еще почитать:

До встречи на блоге!

Обсуждение: 7 комментариев

«обладает внутренним сопротивлением около 0,023 Ом»
Это точно? Не МегаОмы?

В даташите сказано — 23 мОм, т.е 23 миллиОм, первая буква — маленькая. Если бы было 23 МегаОм, то писали бы 23 МОм. Но аккумулятор с таким внутренним сопротивлением никому не нужен!

Самый правильный зарядный это с режимом CC/CV. Лучший вариант на микросхеме L200C, пару резисторов, диод, микруха и БП. Ток заряда в 0,1С установить, напругу же в районе от 2,23В/банку для струйной подзарядки и до 2,27В/банку для цикличной зарядки (можно и 2,3-2,35В/б и 0,3С чтоб скорей набрал емкость но тогда надо контролить время заряда с авто переключением режимов заряда и схема будет не для дилетантов). А так в режиме струйной подзарядки может месяцами болтаться и аку не поплохеет. (точное напряжение указано в даташитах либо на корпусе ака для температуры 20-25С и в зависимости от его типа)
PS/ Насчет схемы в статье.
1) Ограничения тока заряда примитивное. Либо постоянно крутить резистор либо смерится, что в начале будет ток более 1-1,2А если аккумулятор посажен в ноль.
2) Если два последовательно заряжать то не факт, что они не подгулявшие и тогда один будет в недозаряде, а второй будет уже «кипеть». Поэтому лучше только по одному заряжать.
Учитывая 1) и 2) придется сидеть над зарядным целый день и контролить…то еще занятие.
3) Выходное напряжение очень большое, по ходу в районе 35В (с транса идет 25В переменки). Стабилизатор же линейный и вся лишняя мощь уходит в тепло если заряжать только 1 аккумулятор. Поэтому в начале зарядник генерирует более 20Вт тепла и имеет КПД в районе 40%.
4) Не вижу смысла ставить высоко -вольтные и -токовые транзисторы (D209 Uke=700V, Ik=12A) когда нагрузка не более 50В и 1А WTF O_o или на вентилятор (TIP122) с током в 5А =) что это за колхоз? Вместо D209 вполне пойдут те же TIP122 (они тоже составные) а на вентилятор BD139.
И на последок, данное зарядное не имеет в себе ни одного ИОН и не является стабилизатором напряжения поэтому если сетевое напряжение будет плясать то и выходное тоже, ах да сопротивление ака в 23 мОм дано на частоте в 1кГц.

Спасибо за столь пространный комментарий. Да, схема примитивная. Но мне надо было быстро сделать зарядное устройство. Я часок прикидывал схему, часок покопался в «хламе» (который есть у любого ремонтника), часа за три наваял в железе из того, что нашел. И оно работает.
По-честному, надо было делать на контроллере — со специальными режимами заряда-разряда-десульфатации, тестирования батареи и индикацией. Задача нетривиальная. Надо потратить не менее 200 часов и более 1000 руб., платы в Китае заказывать… А то, что сильно греется — так там вентилятор от старой материнки стоит )))

Источник