l

Ładowarka akumulatorów ołowiowo-kwasowych 12V

     Po  włączeniu  ładowarki  (do  sieci  230V)  nie  ma napięcia na zaciskach  wyjściowych.  Aby  rozpoczął  się  proces  ładowania
należy podłączyć akumulator o SEM nie mniejszej niż 10V. Po przyłączeniu zacisków do akumulatora następuje samoczynny
start ładowarki (zasilacza). Pierwsza faza to ładowanie stałym prądem który można regulować potencjometrem. Gdy napięcie
akumulatora  osiągnie  14,8V  (+/- tolerancja)  nastąpi  przełączenie  pracy  na  fazę  drugą.  Faza  druga  to  podtrzymanie  stanu
naładowania  akumulatora  poprzez  utrzymywanie  go  pod  napięciem  13,8V  - prąd  nie  jest  ograniczany  (ale  nie  może
przekroczyć prądu ustawionego potencjometrem). W tej fazie akumulator może być pozostawiony na dowolnie długi czas. Po
odpięciu akumulatora ładowarka wyłącza się. W związku z tym zwarcie zacisków wyjściowych nie powoduje żadnej reakcji.
     Podpięcie  wyłączonej  ładowarki  do  akumulatora  spowoduje  pracę  wentylatora  oraz  przepływ  prądu  przez  rezystory
obciążające  w  gałęzi  12V  (patrz  niżej).  Włączenie  zasilania  podczas  takiego  stanu  nie  spowoduje  automatycznego  startu
ładowarki - nie rozpocznie się proces ładowania. Należy odłączyć akumulator i przyłączyć ponownie.

Schemat

wykaz części

płytka drukowana

(zip)

    Z bocznika włączonego w przewód plusowy pobierane jest napięcie, które jest proporcjonalne do prądu płynącego przez tez
przewód.  Napięcie  to  (maks.  0,25V  dla  10A)  jest  wzmacniane  poprzez  układ  WO  - tranzystor  pnp  (WO  - wzmacniacz
operacyjny).  Wzmocnienie  określone  jest  przez  stosunek  rezystancji  R2/R1  (czyli  x10).  Wzmacniacz  operacyjny  U1D  ma
wzmocnienie regulowane potencjometrem w granicach x2 do x20 (około). WO U1A służy jako wtórnik separujący. Ponieważ
regulacja  odbywa  się  do  napięcia  referencyjnego  TL494  (5V),  więc  minimalne  całkowite  wzmocnienie  wynoszące  x20
stabilizuje prąd o wartości 10A a maksymalne x200 - prąd 1A. Kondensator C1 i rezystor R7 tworzą filtr dolnoprzepustowy -
bez niego pętla regulacyjna wzbudza się i słychać świerszczenie przetwornicy.
     Konfigurację  wzmacniacza U1D  wybrałem  ze  względu  na bezpieczeństwo  - przerwa w  ścieżce  potencjometru  spowoduje
stabilizację  prądu  na jakiejś  minimalnej  wartości,  gdyż  w  tym  wypadku  WO  U1D  będzie  działał  jako  komparator.  Gdyby
potencjometr włączyć w gałąź z R4 to rozwarcie P1 stabilizowałoby prąd 20A (czego zasilacz mógłby nie wytrzymać). Trzecia
możliwa konfiguracja to WO U1D pracujący ze stałym wzmocnieniem a regulacja prądu doprowadzona z suwaka P1 do nóżki
12  U1.  Sam  potencjometr  włączony  podobnie  jak  regulacja głośności  we  wzmacniaczach  audio.  Tu  sytuacja byłaby  jeszcze
gorsza gdyby P1 dostał przerwy na ścieżce od strony R2 - masa na nóżce 12 U1 to praca zasilacza na pełnej i niekontrolowanej
mocy. A wiadomo jakie są "telpodowskie" potencjometry.
    Dioda D3 ogranicza spadek napięcia na kondensatorze C1 w czasie gdy zasilacz nie pracuje. Krótszy czas doładowania C1
podczas  startu  ogranicza impuls  prądowy  przy  włączeniu.  WO  U2B  to  komparator  naładowania akumulatora.  W  czasie  fazy
pierwszej na jego wyjściu jest 0V (no prawie 0). Poprzez diodę D4 blokuje on wtórnik U1B, który wraz z rezystorami R10 i R9
jest  odpowiedzialny  za utrzymywanie  napięcia potrzymania (13,8V)  na akumulatorze.  Po  osiągnięciu  napięcia naładowania
akumulatora następuje  przerzut  komparatora do  stanu  wysokiego  na wyjściu  - rezystor  R13  wymusza dużą  histerezę.  Zostaje
odblokowany U1B i od tego momentu ładowanie przechodzi w fazę drugą. Zapala się dioda DL2 a gaśnie DL1.
     U2A  jest  odpowiedzialny  za włączenie  zasilacza powyżej  10V  i  wyłączenie  poniżej  tegoż  napięcia.  U2D  to  komparator
wyłączenia - gdy  po  odłączeniu  przewodów  od  akumulatora układ  kontroli  prądu  (lub  napięcia)  będzie  chciał  utrzymać  stały
prąd  (lub  napięcie)  nastąpi  wzrost  napięcia na wolnych  przewodach  wyjściowych  i  powyżej  17V  zadziała komparator  U2D
podając za pośrednictwem Q2 napięcie 5V na nóżkę 4 TL494 co spowoduje natychmiastowe wyłączenie zasilacza. Ponieważ
R19  ustala głęboką  histerezę,  to  napięcie  w  zasilaczu  musi  spaść  poniżej  8V  aby  ponownie  przerzucić  wyjście  U2D  w  stan
wysoki. Dodatkowo diody D6 i D8 realizują funkcję AND dwóch komparatorów U2A i U2D, tak więc poniżej 10V zasilacz już
będzie  wyłączony  poprzez  U2A.  Ostatni  komparator  U2C  steruje  diodą  DL1  oznaczającą  ładowanie  akumulatora  w  fazie

Opisana tu ładowarka wykorzystuje pecetowy zasilacz

ATX do ładowania akumulatora. Wiąże się to z
przeróbką zasilacza oraz dodaniem układu stabilizacji
prądu.

Parametry ładowarki:

zakres prądu wyjściowego: 1 - 10A
końcowe napięcie ładowania: 14,8V
napięcie potrzymania: 13,8V
automatyczny start po podłączeniu akumulatora
(napięcie załączenia 10V)
odporność na zwarcie na wyjściu
zabezpieczenie przed odwrotnym podłączeniem
zacisków do akumulatora (opcja)

DZIAŁANIE ŁADOWARKI

ZASADA DZIAŁANIA

Strona 1 z 4

2012-01-21

pierwszej.
    Dioda DL3 i rezystor R26 sygnalizują włączenie ładowarki do sieci 230V. Rezystor R26 należy zamontować ponad innymi
elementami lub od strony druku w rurce izolacyjnej.
     Jeszcze  słowo  o  zabezpieczeniu  przed  odwrotnym  podłączeniem  przewodów  do  akumulatora.  Ponieważ  taka  "czynność"
może  spowodować  poważne  uszkodzenia  zasilacza  (i  ładowarki)  warto  dodać  diodę  i  bezpiecznik  tak  jak  to  pokazano  na
schemacie.  Można  również  dodać  diodę  (taką  jak  ta  zabezpieczająca)  szeregowo  pomiędzy  boczniki  a  amperomierz  aby
rozwiązać problem zaniku zasilania podczas ładowania (nie jest ona pokazana na schemacie).
    Amperomierz jest elementem opcjonalnym - można również dorobić skalę do potencjometru i nakleić na obudowę.

    Będzie potrzebny sprawny zasilacz ATX na kontrolerze TL494. Jeśli jest niesprawny, to należy go naprawić ;-) Moc nie jest
istotna  (oczywiście  co  najmniej  200W).  Na  początek  należy  wyjąć  płytkę  zasilacza  z  obudowy  - jeśli  przewody  sieciowe  są
wlutowane w płytkę to trzeba je odlutować. Tak samo postąpić z wentylatorem. W miejsce gdzie dochodzi zasilanie sieciowe
należy dolutować przewód sieciowy (zakończony wtyczką). Ułatwi to testowanie i uruchamianie ładowarki.
    Bardzo ważne jest aby napięcie zasilające TL494 nie przekraczało 30V (nóżka 12). W sprawnym zasilaczu wynosi ono 20-
25V.  Jeśli  jest  wyższe  od  25V  należy  wstawić  kondensator  C5  (na  mojej  płytce  automatyki)  na  wyższe  napięcie  pracy.  Jeśli
napięcie  referencyjne  TL494  (nóżka  14)  wykracza  poza  zakres  4,9-5,1V  napięcia  przełączania  komparatorów  (a  więc  i
parametry ładowania) mogą się trochę różnić od podanych. Rozwiązaniem jest wymiana TL494 na inny egzemplarz.

Konstrukcja zasilacza nie jest standardowa, ale też nie ma zbyt wiele różnic. Rysunek pokazuje fragment otoczenia TL494.

tutaj cały schemat

, i

drugi nieco inny

     Zasilacz  ma  przeważnie  zabezpieczenie  nadnapięciowe  i  nadprądowe.  Są  dwa  wyjścia:  odcięcie  zabezpieczeń  albo
przeliczenie  na  wyższe  napięcia.  Ponieważ  to  drugie  może  być  dosyć  skomplikowane  to  zostaje  pierwsza  możliwość.
Zabezpieczenie przeważnie działa na nóżce 4 TL494, zwiększając napięcie na niej (można to sprawdzić woltomierzem). Na tej
samej  nóżce  jest  też  zrealizowana  funkcja  włączania  i  wyłączania  zasilacza  - napięcie  wyższe  niż  4V  wyłącza  zasilacz.  Tak
więc na nóżce 4 należy zostawić tylko rezystor 10k do masy - większość zabezpieczeń przestanie działać.

Na początek należy odciąć (lub odlutować) wszystkie przewody wyjściowe (wtyczki zasilania HDD i płyty głównej). Potem

można  usunąć  przetwornicę  3,3V  - wszystkie  elementy.  Gałąź  5V  Stan-by  (z  dodatkowego  trafo)  również  można  usunąć.  W
niektórych "oszczędnych" wersjach zasilaczy może brakować rezystorów obciążających wyjścia. W takim wypadku należy je
dołożyć, gdyż przy małych prądach zasilacz może wariować. Przetestowane przeze mnie wartości to:
        330om, 2W dla gałęzi 12V
        100om, 2W dla gałęzi 5V

Teraz przychodzi czas na modernizację otoczenia TL494. Nóżkę 1 odciąć odizolować (przeciąć ścieżkę albo wylutować
elementy). Następnie należy usunąć rezystor od nóżki 2 do masy i odciąć inne przyłączenia do niej z wyjątkiem obwodu RC z
nóżki 3. Na nóżce 2 ma być pełne napięcie referencyjne (nóżka 14). Nóżka 3 jak na schemacie powyżej. Natomiast do nóżki 4
zostawić przyłączony tylko rezystor ściągający do masy (nie więcej niż 10k).
Następnie trzeba zamontować bocznik prądowy (cztery równolegle połączone rezystory) - gdy przetwornica 3,3V została
usunięta to zadanie robi się proste (jest dużo miejsca). I ostatnia rzecz to wstawić rezystor od 22 do 100 omów 2W w szereg z
wentylatorem, aby obniżyć jego napięcie pracy o mniej więcej 3-5V (chyba wiadomo dlaczego).

    Wreszcie przychodzi czas na to czego elektronicy nie bardzo lubią - dopasowanie obudowy  ;-)  Czyli wiercenie otworu na
potencjometr,  LEDy  i  amperomierz  (jeśli  będzie)  oraz  bezpiecznik  jeśli  zostanie  użyta  oprawa  przykręcana  do  obudowy.
Zakładam,  że  wszystkie  podzespoły  i  płytka  ładowarki  są  już  gotowe  i  czekają  na  zamontowanie.  Blachę  obudowy  trzeba
wygiąć od  pionu  (45st.  wystarczy),  wytrasować,  wypunktować  i  powiercić. Najgorzej  jest  z  amperomierzem  - tu  pilniczek  w
dłoń i trzeba wypiłować odpowiedni otwór.

Potem montaż wszystkiego w całość. Sądzę, że schemat i zdjęcia wyjaśniają wszystko. Jak nie to email do mnie powinien
działać...
Dodam jeszcze, że przewody wyjściowe mają być o przekroju co najmniej 2,5mm

, ale polecam 4mm

i nie dłuższe niż 50cm

(na przewód) ze względu na spadek napięcia, przykład: 10A, 50cm, 4mm

= 0,1V. Niby niedużo, ale jest dwa przewody, czyli

0,2V + tolerancja elementów (rezystorów) + bezpiecznik (tak, tak!) i napięcie końcowe może się różnić od 14,8V. Ktoś

OPIS ZMIAN W ZASILACZU

Strona 2 z 4

2012-01-21

dociekliwy być może zauważy, że dzielnik R11/R12 ustala napięcie końcowe na 15V, ale z powodów opisanych wyżej
wychodzi mniej więcej założone 14,8V.

No i wreszcie przychodzi czas na uruchomienie:

OSTROŻNIE

i z

ROZWAGĄ

Uruchomienie można (a może należy?) przeprowadzić "na stole". Podłączyć zasilanie ok. 20V do J6, napięcie 5V do J5,

zasilacz regulowany do J8 i przetestować działanie układu włączania i wyłączania zasilacza ATX sprawdzając napięcie na J4.
Potem można sprawdzić działanie wzmacniacza napięcia z boczników podając na J1 i J2 odpowiednie napięcie (np. z
potencjometru - suwak do J2) i mierząc wzmocnienie na nóżce 1 wzmacniacza U1. Gdy wszystko "gra" można zamontować
płytkę w zasilaczu.
Po włączeniu do 230V powinna zaświecić się zielona dioda "zasilanie". Po podpięciu akumulatora powinno rozpocząć się
ładowanie.

Teraz trochę zdjęć mojej ładowarki:

Już kilka osób zrobiło ładowarkę wg tej przeróbki, czasem z moją pomocą. Powodzenia!

Wnętrze ładowarki

Podłączenie sterowania do TL494

Na pierwszym planie boczniki, dalej amperomierz,

bezpiecznik a w tle oryginalna dioda od przetwornicy 3,3V.

Na górze płytka automatyki.

Ładowarka w akcji - prąd ładowania maksymalny: 10A,

niestety amperomierz jest tylko do 8A

Strona 3 z 4

2012-01-21