Защита от переполюсовки и к.з. зарядного устройства
Надо было разработать портативное зарядное устройство З.У. для зарядки 12V АКБ в полевых условиях. То есть, заряжать один аккумулятор от другого. Причем, зарядный ток — до 15 А. В полевых условиях, в темноте и на морозе перепутать полярность — проще простого. Хотелось сделать так, чтобы при неправильной полярности ничего не перегорало, а просто гудел зуммер.
Самая простая известная схема защиты — с предохранителем.
Если предохранитель сгорит — на морозе его не заменишь!
Кроме того, при неправильной полярности на выход З.У. придёт целых — 0.9 Вольт!
Вот так перегорает предохранитель Tesla 20A в схеме с 2-мя диодами шоттки VS42CTQ030. В течение 25 mS на З.У. приходит — 0.9 Вольт! Осциллограф подключен к точке А
Большинство микросхем не выдерживает обратной полярности более — 0.6 Вольт. Скорее всего, З.У. при этом выйдет из строя. Хотя и без особого дыма:)
Схема на реле меня тоже не устроила.
Реле включится, если правильно подключить аккумулятор. Просто, дёшево и сердито. Кроме одного но! Если подключить АКБ правильно, а потом снова подключить АКБ, не отключая З.У. НЕПРАВИЛЬНО — то всё сгорит! Ведь, пока З.У. включено, реле уже не отпустит.
Часто можно встретить и другую схему:
Однако, в ней присутствует шунт. При токе 15А потери на шунте будут значительными. А для портативного устройства каждый ватт на вес золота!
Нам нужен был общий КПД 94…96%. Без применения принудительной вентиляции З.У.
Давайте теперь посмотрим мою схему:
Работает она следующим образом: На вход (точкаА) приходит напряжение от З.У. которое ограничено по току до 15А, +10…+15 V. От него питается дифференциальный компаратор DA1 через диод VD2. На положительном входе компаратора всегда +0.1V (определяется диодами VD1 и делителем R2, R3). Пока АКБ не подключена, на отрицательном входе компаратора 0v и силовой ключ VT1 закрыт.
Когда АКБ подключена правильно, и напряжение на ней более 4V, стабилитрон VD4 открывается. На отрицательном входе компаратора появляется +0.2V > +0.1V и силовой ключ VT1 открывается. Начинается заряд батареи.
Если теперь отключить АКБ и поменять её полярность, то на отрицательном входе компаратора появляется -0.2V и силовой ключ VT1 закроется.
Защита за 0.3 mS отключит батарею от З.У., и минус на него не придет. На входе компаратора будет только -0.2V, что допустимо на неограниченное время. Как видим, никаких шунтов в этой схеме нет! В момент переполюсовки или К.З. питание компаратора обеспечивается за счёт конденсатора С2 и он всегда остаётся “в сознании”.
Подсоединяем осциллограф. Одиночная синхронизация по спаду напряжения на выходе защиты. Подключаем АКБ сначала правильно (зарядка пошла), а потом неправильно.
Жёлтый луч — выход устройства защиты.(точка В) Мы видим, что при переполюсовке ПЛЮС меняется на МИНУС.
Синий луч — показывает напряжение на входе устройства защиты.(точкаА) При переполюсовке оно всегда остается положительным. З.У. не выходит из строя. Зуммер издаёт звуковой сигнал.
Аналогично защита срабатывает и при К.З. Правда звука зуммера при этом нет.
Диоды VD5 и VD6 ограничивают нежелательные выбросы напряжения (+30…-15V) при соединении и отсоединении проводов. L-образный фильтр С4, С5 — обязательный атрибут на выходе в соответствии со стандартами автомобильной промышленности.
Все детали, используемые в этой схеме — миниатюрные SMD 0805. Потери на силовом ключе VT1 минимальные — Rds(ON) = 2.4 mOhm, поэтому на печатной плате защита много места не занимает. (выделена красным)
В качестве VT1 можно использовать любые MOSFET P канал. V(ds) = -40…-60V; Vgs = -1.5…-2.5V logic level; Ciss +7
Комментарии ( 16 )
Аналогично защита срабатывает и при К.З. Правда звука зуммера при этом нет.
параллельно силовому ключу предусмотрен байпас — на фото — розовое реле с внешним управлением
А зачем реле, если можно подать открывающий сигнал прямо на мосфет?
Зарядное в целом будешь описывать или коммерческая разработка?
Зарядное устройство на фото используется в том числе и для заряда суперконденсаторов с нуля вольт. Поэтому режим К.З. для него не является аварийным. Как раз для этого режима, чтобы не усложнять схему, применяется байпас. Также можно «поднять» и полностью «убитый» аккумулятор с нуля. В этих режимах на точках А и В напряжение будет около 0 вольт и управлять МОСФЕТОМ не так просто. Для случая штатной зарядки аккумуляторов с 5V до 15V Ваши предложения совершенно правильные.
Само зарядное устройство описать можно, если к этой теме есть интерес. Схема большая и придётся её делить на части: силовая часть, цепи защиты, управление зарядным током от МК, блок индикации, EMI и борьба за КПД.
В этих режимах на точках А и В напряжение будет около 0 вольт и управлять МОСФЕТОМ не так просто.
Логично. Но если оно используется в составе зарядного — можно использовать и собственное питание зарядника. Релюшка же откуда-то питается.
А схема в целом — лично мне интересно.
Банки обычно заряжают током 1/10*С, т.е. 15А на шунте подразумевают зарядку аккума емкостью 150А*ч. У меня на дизеле стоит дай бог 90, а на пузотёрке — 55.
Лично я бы лучше усложнил схему на реле, чем горсть экзотических диодов искал.
Т.Е. навороты у вас за пределами любительских схем. И при всех плюсах, вроде подъема аккума с нуля (а как тут с полярностью быть, из-за которой забракована релейная схема? воткнут банку не той полярностью и что дальше?) штучный экземпляр девайса проще купить, чем повторить
Поделки своими руками для автолюбителей
Защита от переполюсовки за 5 минут для зарядного устройства.
Многие зарядные устройства, особенно самодельные, как правило, не имеют защиты от переполюсовки, вот сегодня мы и сделаем самую простую защиту практически для любого блока питания, а по надежности не уступающую дорогим.
Защитой от переполюсовки я считаю должно быть оснащено любое зарядное устройство, дабы защитить его хоть немного от нашей не внимательности. Я думаю, что любой автолюбитель, когда ставит аккумулятор на зарядку хоть раз да перепутывал провода.
Итак, что нам потребуется для создания этой защиты.
Это обыкновенное, автомобильное 4-х контактное реле на 12 вольт.
Пару диодов 1N4007 или идентичные, да тут практически подойдут любые, которые у вас найдутся.
Светодиод с резистором, — это для индикации, чтобы видеть, что устройство у нас подключено правильно.
Схема показана ниже.
Работает она следующим образом. Наше реле будет находиться в разомкнутом состоянии до подключения автомобильного аккумулятора на зарядку. Как только мы подключим аккумулятор, плюс поступит на обмотку реле через диод VD2, сработает обмотка реле и замкнёт контакты К1.1, через которые будет протекать основной ток заряда. Одновременно с этим загорится светодиод, который будет сигнализировать о том, что всё подключено правильно.
А вот если перепутать полярность подключения, то диод VD2 будет заперт и соответственно на обмотке реле не будет питания, в этом случаи наша схема будет молчать.
Пояится схема навесным монтажом, так как, чтобы делать плату, ну просто очень мало деталей, но это не говорит о том, что вы НЕ можете спаять красивее и аккуратнее, а возможно и вставить сразу эту защиту на основную плату к зарядному устройству. Здесь каждый делает, так как ему удобно, главное чтобы конечный результат вам самим нравился.
Защита от переполюсовки зарядного устройства
Дата: 23.10.2015 // 0 Комментариев
Защита от переполюсовки зарядного устройства вещь очень полезная, а иногда и необходимая. Случайно неправильно подключенная автомобильная АКБ может напрочь угробить зарядное или АКБ. Для защиты от «дурака» на практике применяют основные три вида защиты: схемы на тиристоре, простая защита с помощью реле и схема от переполюсовки на полевом транзисторе.
Защита от переполюсовки зарядного устройства на реле или тиристоре имеют свои недостатки. Схемы на тиристоре довольно практичные и простые, но имеют потери напряжения на самом тиристоре около 2В, а в некоторых автомобильных зарядных при использовании такой схемы уже нечем будет заряжать АКБ. Защита от переполюсовки на реле имеет инертность, что тоже не всегда хорошо, а полностью разряженная батарея может не запустить реле. При сборке зарядного устройства из блока питания компьютера рационально применять схему на полевике.
Схема защиты зарядного устройства
Рассмотрим поближе схему защиты от переполюсовки на полевом транзисторе. Потери напряжения на полевом транзисторе минимальные, а время срабатывания не более 1мкСек.
Работает схема вот таким образом. При правильном подключении полевой транзистор открыт, и весь ток поступает на выход схемы. При коротком замыкании, перегрузке, или переполюсовке падение напряжения на шунте и полевом транзисторе достаточно, что бы сработал маломощный биполярный транзистор. Когда транзистор сработал, он замыкает затвор полевого транзистора на землю, закрывая его полностью.
Через открытый переход маломощного транзистора поступает питание на светодиод. Параллельно светодиоду можно подключить бузер с генератором для звуковой индикации.
При срабатывании защиты полевой транзистор не греется, схема в таком состоянии может находиться довольно долго, пока не устранится короткое замыкание. От сопротивления шунта зависит ток срабатывания защиты.
Защита от переполюсовки зарядного устройства своими руками
Вот таким вот получился блок защиты от переполюсовки зарядного устройства.
Используемый полевой транзистор — IRFZ44N (можно заменить любым аналогом). Маломощный транзистор BC239C (или другой n-p-n аналог). Диод — 1N4007.
Шунт использовался от старого китайского мультиметра, защита при таком шунте срабатывает при токе 10А.
Тест с почти максимальной нагрузкой.
Имитация короткого замыкания.
Как видим эта защита зарядного устройства спасает не только от переполюсовки, но и от короткого замыкания или перегрузки. При использовании данной схемы в трансформаторных зарядных устройствах необходимо исключить скачки напряжение и как можно лучше его сгладить.
Демонстрация работы защиты.
Кому интересен вариант печатки защиты от переполюсовки на полевике, плату в формате lay может скачать в конце статьи. В качестве шунтов в ней используются два резистора по 0,1 Ом; 5 Вт (при таких значениях защита срабатывает при токе 11-12 А). При желании можно самостоятельно дополнить плату бузером с генератором или оставить, как есть.
Блок защиты зарядных устройств
Владельцы автомобилей хорошо знают, что автомобильный аккумулятор (особенно зимой) может откинуть копыта в самый неподходящий момент. Сегодня имеются множество разновидностей зарядных устройств, которые можно купить почти в любом магазине электроники, но я как радиолюбитель, купить не советую, поскольку если аппарат промышленного образца, это совсем не означает, что он качественный, к тому же довольно хорошее и долговечное зарядное устройство можно изготовить за пару часов из подручного хлама.
Многие промышленные зарядники имеют функцию контроля заряда и защиту от перегруза и короткого замыкания – последняя является очень нужной функцией, если вздумали собрать для себя хороший зарядник. О конструкции мощного импульсного зарядного устройства поговорим в следующих статьях, а сейчас хочу поделиться схемой блока защиты от коротких замыканий и перегруза зарядного устройства.
Сама схема состоит из нескольких компонентов, которые не критичны и подлежат замене. Полевой транзистор (в ходе работы никак не перегревается, поэтому теплоотвод ему не нужен) – серии IRFZ44/40/46/48/24 – можно использовать любой из указанных транзисторов, цоколевка у них полностью одинаковая. Ток , при котором должна срабатывать защита устанавливаем подбором номинала резистора 0,01 Ом (резистор шунта).
Если резистор на 0,1 Ом, то защита сработает при токе 4 Ампер, при двух параллельных резисторах 0,1 Ом (сопротивление 0,05 Ом) защита сработает при токе 7-8 Ампер).
Для нормального процесса зарядки АКБ скажем на 60А/ч, нужно зарядное устройство с током 6 Ампер – оптимальный номинал тока зарядного устройства, это десятая часть емкости заряжаемой аккумуляторной батареи.
В качестве шунта использовать резисторы на 5 Ватт, хотя ставил и на 2 ватт, но они могут перегреваться. Светодиодный индикатор светиться, если блок ушел в защиту (кз или перегруз на выходе). Переменным резистором можно настроить на нужный ток в узких пределах (более точная настройка). При наличии такого блока, ваше зарядное устройство надежно защищено от любых видов замыканий на выходе.