Зарядное устройство. Простое зарядное устройствоавтомат на lm317 с фиксированным током зарядки и ограничением напряжения
 Скачать 0.66 Mb.
|
|
Простое зарядное устройство-автомат на LM317 с фиксированным током зарядки и ограничением напряжения    ↑ Режим зарядки по току Мне позвонил друг и сказал, что ему нужно зарядное устройство к шуруповерту на дачу. C его слов, аккумуляторов в батарее 10 штук емкостью 1400 мА-час. Значит, требуется заряжать батарею 12 Вольт. Аккумуляторы никель-кадмиевые, для них возможны три режима зарядки: «А» — медленный, током 0,1 от ёмкости, время зарядки 14-16 часов; «Б» — сверхбыстрый, током от 1 до 4 ёмкости, время порядка 1 часа; «В» — ускоренный, током примерно 0,25 от ёмкости, время зарядки 4-6 часов. На мой взгляд, вариант «А» слишком медленный, пока батарея зарядится, или желание работать пропадет, или будет пора уезжать. Вариант «Б» рискован, велика вероятность взрыва или выхода из строя батареи, для предотвращения этого нужен контроль за температурой каждого элемента, схема должна быть сложной, лучше на микроконтроллере, для него придется писать и отлаживать программу, далеко не все аккумуляторы могут выдержать такой режим, особенно герметичные. Остается режим «В» — вечером батарея ставится на зарядку, утром аккумуляторы полностью заряжены, заряд полный, вероятность проблем минимальна. Анализ промышленных схем удивил. В них обычно нет стабилизации тока, ограничение происходит за счет сопротивления вторичной обмотки питающего трансформатора. Значит при отклонении сетевого напряжения или не будет полной зарядки, или ток значительно возрастет. У нас ток зарядки будет стабилизирован на заданном уровне, что полностью избавляет от указанных недостатков. Необходимые компоненты Трансформатор на 12В 1А. Микросхема LM317 (2 шт.) (купить на AliExpress). Диодный мост W005. Контактная колодка (2 шт.). Конденсаторы 1000 мкФ (купить на AliExpress) и 1 мкФ (купить на AliExpress). Конденсаторы 0,1 мкФ (5 шт.) (купить на AliExpress). Резистор 1 кОм (5 шт.) (купить на AliExpress). Диоды Nn007 (3 шт.). Операционный усилитель LM358 (купить на AliExpress). Шунтирующее сопротивление (проводник) 0.05 Ом (купить на AliExpress). Плата Arduino Nano (опционально) (купить на AliExpress). ЖК дисплей 16х2 (опционально) (купить на AliExpress). ↑ Критерий отключения Итак, токовый режим выбран, следующий и самый сложный этап — выбор критерия отключения зарядки. Обычно используются: • отключение по таймеру, • по достижению порогового напряжения, • по мизерному падению напряжения при полной зарядке, • по температуре батареи. Проблема в том, что в одних случаях реализация сложна, в других ненадежна. Приемлемый вариант — пороговое напряжение , но если хотя бы один элемент плохой, напряжение никогда не достигнет порогового уровня. Поэтому я рекомендую при первой зарядке проконтролировать напряжение конкретной батареи. В литературе написано, что напряжение полной зарядки на элемент составляет 1,45-1,48 В. Стабилизатор тока на lm317 | AUDIO-CXEM.RU Ток на выходе блока питания может увеличиться вследствие уменьшения сопротивления нагрузки (простой пример, короткое замыкание), также изменение тока нагрузки происходит из-за изменения напряжения питания её. Стабилизатор тока на lm317 обеспечивает стабильность тока (ограничение тока) на выходе в случаях описанных выше. Данный стабилизатор может быть применён в схемах питания светодиодов, зарядных устройствах (ЗУ), лабораторных источников питания и так далее. Если, к примеру, рассматривать светодиоды, то необходимо учитывать тот факт, что для них нужно ограничивать ток, а не напряжение. На кристалл можно подать 12В и он не сгорит, при условии, что ток будет ограничен до номинального (в зависимости от маркировки и типа светодиода). Основные технические характеристики LM317 Максимальный выходной ток 1.5А Максимальное входное напряжение 40В Выходное напряжение от 1.2В до 37В Более подробные характеристики и графики можно посмотреть в даташите на стабилизатор. Схема стабилизатора тока на lm317  Плюс данного стабилизатора в том, что он является линейным и не вносит высокочастотные помехи, например как некоторые импульсные стабилизаторы. Минусом является низкий КПД (в счёт своей линейности), и поэтому происходит значительный нагрев кристалла микросхемы. Как вы уже поняли, микросхему необходимо обеспечить хорошим радиатором. За величину тока стабилизации (ограничения) отвечает резистор R1. С помощью данного резистора можно выставить ток стабилизации, например 100мА, тогда даже при коротком замыкании на выходе схемы будет протекать ток, равный 100мА. Сопротивление резистора R1 рассчитывается по формуле: R1=1,2/Iнагрузки Изначально необходимо определиться с величиной тока стабилизации. Например, мне необходимо ограничить ток потребления светодиодов равный 100мА. Тогда, R1=1,2/0,1A=12 Ом. То есть, для ограничения тока 0,1A необходимо установить резистор R1=12 Ом. Проверим на железе… Для проверки собрал схему на макетной плате. Резистор на 12 Ом искать было лень, зацепил в параллель два по 22 Ома (были под рукой). Выставил напряжение холостого хода, равное 12В (можно выставить любое). После чего, я замкнул выход на землю, и стабилизатор LM317 ограничил ток 0,1А. Расчеты подтвердились. При увеличении или уменьшении напряжения ток остается стабильным. Резистор можно припаять на выводы микросхемы, но не стоит забывать, что через резистор протекает весь ток нагрузки, поэтому при больших токах нужен резистор повышенной мощности. Если использовать данный стабилизатор тока на LM317 в лабораторном блоке питания, то необходимо устанавливать переменный резистор проволочного типа, простой переменный резистор не выдержит токи нагрузки протекающие через него. Для ленивых представляю таблицу значений резистора R1 в зависимости от нужного тока стабилизации.
Таким образом, применив галетный переключатель и несколько резисторов, можно собрать схему регулируемого стабилизатора тока с фиксированными значениями.  Даташит на LM317 СКАЧАТЬ Похожие статьи audio-cxem.ru ↑ Схема и детали Для радиолюбительской самоделки, на мой взгляд, нужно, чтобы конструкция была: — простая, — недорогая, — из доступных деталей, — плата должна быть с простой разводкой. Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа. Желательно использовать то, что есть под рукой , что не надо искать по рынкам и магазинам. Для зарядок есть специальная микросхема L200C Читайте также: Схема регулировки двигателя на симисторе ку208г , но мне было интереснее применить КР142ЕН12 (LM317) . Трансформатор нашелся с вторичной обмоткой на 18 Вольт. Чтобы убедиться в его пригодности, было измерено напряжение под нагрузкой 300 мА, оно оказалось 16 Вольт. Это нормально, т.к. допустимо падение на 10% . Резисторы применены в основном SMD, транзистор КТ503 можно заменить практически любым той же проводимости. Для индикации я использовал сверхъяркие светодиоды неизвестной марки, поскольку они отлично светятся уже при токе 1 мА. Можно ставить любые светодиоды, но придется подобрать резисторы R6, R9 для желаемой их яркости. Линейный стабилизатор напряжения с регулировкой на LM317 и PNP транзисторе Всем привет! В данной статье я расскажу об ещё одном линейном стабилизаторе напряжения, который собрал относительно недавно. Построен он на популярной микросхеме LM317 и биполярном PNP транзисторе. Готовый модуль выглядит следующим образом:  Видео по теме: В прошлой статье я рассказал о похожем линейном стабилизаторе напряжения на TL431 и NPN транзисторах. Данная схема в отличие от вышеупомянутой содержит немного меньше деталей, и способна выдерживать более высокие токи, благодаря более мощному транзистору. Основные характеристики: • Входное напряжение до 30В (в моем варианте т.к. конденсатор на входе на 35В) • Выходное напряжение 3-25В (зависит от тока, чем больше ток, тем меньше максимальное выходное напряжение) • Ток до 9А (с транзистором TIP36C при входном напряжении 18В и выходном 12В, а вообще зависит от выбранного транзистора и рассеиваемой мощности ) • Стабилизация выходного напряжения при изменении входного • Стабилизация выходного напряжения при изменении тока нагрузки • Отсутствие защиты от КЗ • Отсутствие защиты по току Модуль собран по следующей схеме:  Пояснения по схеме: Микросхема LM317 куплена на АлиЭкспресс (скорее всего не оригинальная) имеет 3 вывода. Выводы обозначены на схеме и картинке в нижнем правом углу. Микросхема управляет мощным биполярным PNP транзистором VT1. Я для этой цели использовал TIP36С. Основные характеристики транзистора: напряжение – 100В, ток коллектора – 25А (на самом деле 8-9А, т.к. транзистор не оригинальный и куплен на АлиЭкспресс), статический коэффициент передачи тока от 10. Очень важно следить за мощностью, которую рассеивает транзистор, чтобы она не превышала 50-55 Ватт (для транзистора в корпусе ТО-247 или похожих по габаритам, а для транзисторов в корпусе ТО-220 – не более 25-30 Ватт) . Рассчитать можно по формуле: P = (U выход -U вход)*I коллектора Например входное напряжение — 18 В, мы выставили выходное напряжение — 12 В, ток у нас 9 А: Р = (18В-12В) *9А = 54 Ватт Резисторы R1, R2, R3 задают напряжение, которое наша схема будет стабилизировать. Резистор R1 берется стандартно на 240 Ом (мощность любая). Резистор R2 переменный, лучше брать в районе 2-3к Ом. Изначально я поставил на 4,7к Ом, в результате где-то в середине диапазона вращения ручки напряжение достигает максимального значения и дальше не меняется. Я припаял параллельно потенциометру резистор на 3,9к Ом, регулировка стала более плавной и стал использоваться весь диапазон вращения ручки. Резистор R3 дополнительный, служит для того, чтобы немного сдвинуть нижнюю и верхнюю границы диапазона регулировки в сторону увеличения. Общее правило: чем больше суммарное сопротивление резисторов R2 и R3, тем выше выходное напряжение. Это подтверждает формула из Даташита:  Резистор R4 служит для небольшого ограничения тока на вход микросхемы LM317. Сопротивление 10 Ом. LM317 максимально может через себя пропустить около 1А ( до 1,5А, если оригинальная). На первый взгляд мощность резистора R4 должна быть: P= I^2*R = 1*1*10 = 10 Ватт Но т.к. ток проходит ещё и через базу транзистора VT1, в обход резистора, можно взять резистор R4 и на 5Ватт. Указанные выше компоненты составляют ядро схемы, всё остальное — дополнительные элементы для улучшения стабильности и обеспечения некоторых защит. Конденсатор C2 (керамический 1-10 мкФ) – припаивается параллельно переменному резистору и улучшает стабильность регулировки.Чтобы при разряде конденсатора C2 защитить микросхему LM317 ставится диод D2. Они вместе с диодом D1 защищают микросхему и транзистор от обратного тока. Диод D3 служит для защиты схемы от ЭДС самоиндукции при питании электродвигателей. Конденсаторы C4 (электролитический 35В 470-1000 мкФ) и C5 (керамический 1-10 мкФ) образуют входной фильтр, а конденсаторы C1 (электролитический 35В 1000-3300 мкФ) и C3 (керамический 1-10 мкФ) образуют выходной фильтр. Резистор R5 на 10к Ом (мощность любая) создает небольшую нагрузку для стабильности работы схемы на холостом ходу и помогает быстрее разрядить конденсаторы в случае отключения питания схемы. Процесс сборки: Сначала всё собрал навесным монтажом и протестировал. Далее спаял схему на макетной плате в виде модуля. Добавил небольшой радиатор.  С таким радиатором схема может долго работать только на небольших токах. Для того, чтобы схема работала долго на полную мощность нужен более массивный радиатор.  LM317 и транзистор можно крепить на радиатор без изолирующих прокладок, т.к. по схеме эти выводы (выход LM317 и коллектор транзистора) соединены. Протестировал готовый модуль и проверил характеристики.  В целом схема мне понравилась: довольно простая и ток можно получить приличный. Не хватает только защит от КЗ и по току. Ну и кончено КПД не высокий и тепла выделяет не мало. Но это особенность всех подобных линейных схем, которая лично меня не очень беспокоит. Всем спасибо за внимание! Надеюсь, статья была для Вас полезной. Доставка новых самоделок на почту Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи! *Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь. usamodelkina.ru ↑ Настройка зарядного устройства Без нагрузки подстройкой R5 убедиться, что напряжение на выходе плавно регулируется около значения в 14 Вольт. Подгонкой R7, R8 добиться зажигания D6 при напряжении 14…14,2 Вольт. На печатной плате предусмотрено место для подключения SMD резисторов параллельно R7, R8 для их подгонки. При указанных на схеме номиналах, подстройка не потребовалась. Затем подстройкой R5 установить на выходе напряжение 14,4…14,5 Вольт. Подключить нагрузку, например, 20 Ом и убедиться, что ток в нагрузке примерно 300 мА. Закоротить ненадолго выход и убедиться, что оба диода гаснут, а предохранитель не перегорает. Без нагрузки должны светиться оба светодиода, при подключении аккумулятора красный светодиод гаснет. Если цепь заряда оборвана или аккумулятор заряжен полностью, красный светодиод не гаснет. Подключить аккумулятор, убедиться, что красный светодиод гаснет и зарядка проходит нормально. При приближении к полной зарядке красный диод должен загореться. Проконтролировать напряжение на полностью заряженной батарее и, при необходимости, подкорректировать резистором R5 выходное напряжение. Если напряжение заметно отличается от нормы, батарея неисправна. Надо проконтролировать состояние всех элементов батареи и заменить неисправный.    БП НА LM317 С БЛОКОМ ЗАЩИТЫ Блок питания — одно из самых важных устройств, в мастерской радиолюбителя. Тем более с батарейками и с аккумуляторами каждый раз мучиться как-то надоело. Рассмотренный здесь БП Регулирует напряжение от 1.2 вольта до 24 вольта. И нагрузку до 4 А. Для большей силы тока, было решено установить два одинаковых трансформатора. Трансформаторы подключаются параллельно. Детали для регулируемого блока питания Стабилизатор LM317 ТО-220 корпусе. Кремниевый транзистор, p-n-p КТ818. Резистор 62 Ом. Конденсатор электролитический 1 мкф*43В. Конденсатор электролитический 10 мкф*43В. Резистор 0,2 Ом 5W. Резистор 240 Ом. Подстроечный резистор 6.8 Ком. Конденсатор электролитический 2200 мкф*35В. Любой светодиод. Схема блока питания  Схема блока защиты  Схема блока выпрямителя  Детали для построения защиты от КЗ Кремниевый транзистор, n-p-n КТ819. Кремниевый транзистор, n-p-n КТ3102. Резистор 2 Ом. Резистор 1 Ком. Резистор 1 Ком. Любой светодиод. Для корпуса регулируемого блока питания, были использованы два корпуса, от обычного компьютерного блока питания. В места из под кулера, были поставлены вольтметр и амперметр. Для дополнительного охлаждения, был установлен кулер. Печатная плата была нарисована в Sprint layout v6.0.  Но можно спаять схему просто навесным монтажом. Соединяются корпуса, с помощью двух болтов. Гайки были приклеены, к крышке корпуса термо клеем. Для охлаждения стабилизатора и транзисторов был использован радиатор от компьютера, который обдувал кулер. Для удобства переноса блока питания, была прикручена ручка от шуфлядки письменного стола. В общем, получившийся блок питания очень нравится. Мощности его хватает для питания почти всех схем, проверки микросхем, и зарядки небольших аккумуляторов.  Схема ИП не нуждается в настройке, и при правильной спайке она заработает сразу. |