Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора из блока питания компьютера.

от Do Better · 29.07.2021

Здравствуйте, дорогие дамы и уважаемые господа!

На этой странице я вкратце расскажу Вам о том, как своими руками переделать блок питания персонального компьютера в зарядное устройство для автомобильных (и не только) аккумуляторов.

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов должно обладать следующим свойством: максимальное напряжение, подводимое к аккумулятору — не более 14.4В, максимальный зарядный ток — определяется возможностями самого устройства. Именно такой способ зарядки реализуется на борту автомобиля (от генератора) в штатном режиме работы электросистемы автомобиля.

Однако, в отличие от материалов из этой статьи, мною была избрана концепция максимальной простоты доработок без использования самодельных печатных плат, транзисторов и прочих «наворотов».

Блок питания для переделки подарил мне друг, сам он его нашел где-то у себя на работе. Из надписи на этикетке можно было разобрать, что полная мощность данного блока питания составляет 230Вт, но по каналу 12В можно потреблять ток не более 8А. Вскрыв этот блок питания я обнаружил, что в нем нет микросхемы с цифрами «494» (как то было описано в предлагаемой выше статье), а основой его является микросхема UC3843. Однако, эта микросхема включена не по типовой схеме и используется только как генератор импульсов и драйвер силового транзистора с функцией защиты от сверхтоков, а функции регулятора напряжения на выходных каналах блока питания возложены на микросхему TL431, установленную на дополнительной плате:

На этой же дополнительной плате установлен подстроечный резистор, позволяющий отрегулировать выходное напряжение в узком диапазоне.

Итак, для переделки этого блока питания в зарядное устройство, сперва необходимо убрать все лишнее. Лишним является:

1. Переключатель 220 / 110В с его проводами. Эти провода просто нужно отпаять от платы. При этом наш блок всегда будет работать от напряжения 220В, что устраняет опасность его сжечь при случайном переключении этого переключателя в положение 110В;

2. Все выходные провода, за исключением одного пучка черных проводов (в пучке 4 провода) — это 0В или «общий», и одного пучка желтых проводов (в пучке 2 провода) — это «+».

Теперь необходимо сделать так, чтобы наш блок работал всегда, если включен в сеть (по умолчанию он работает только если замкнуть нужные провода в выходном пучке проводов), а также устранить действие защиты по перенапряжению, которая отключает блок, если выходное напряжение станет ВЫШЕ некоторого заданного предела. Сделать это необходимо потому, что нам нужно получить на выходе 14.4В (вместо 12), что воспринимается встроенными защитами блока как перенапряжение и он отключается.

Как оказалось, и сигнал «включение-отключение», и сигнал действия защиты по перенапряжению проходит через один и тот же оптрон, которых всего три — они связывают выходную (низковольтную) и входную (высоковольтную) части блока питания. Итак, чтобы блок всегда работал и был нечувствителен к перенапряжениям на выходе, необходимо замкнуть контакты нужного оптрона перемычкой из припоя (т. е. состояние этого оптрона будет «всегда включен»):

Теперь блок питания будет работать всегда, когда он подключен к сети и независимо от того, какое напряжение мы сделаем у него на выходе.

Далее следует установить на выходе блока, там где раньше было 12В, выходное напряжение, равное 14.4В (на холостом ходу). Поскольку только с помощью вращения подстроечного резистора, установленного на дополнительной плате блока питания, не удается установить на выходе 14.4В (он позволяет сделать только что-то где-то около 13В), необходимо заменить резистор, включенный последовательно с подстроечным, на резистор чуть меньшего номинала, а именно 2.7кОм:

Теперь диапазон настройки выходного напряжения сместился в большую сторону и стало возможным установить на выходе 14.4В.

Затем, необходимо удалить транзистор, находящийся радом с микросхемой TL431. Назначение этого транзистора неизвестно, но включен он так, что имеет возможность препятствовать работе микросхемы TL431, т. е. препятствовать стабилизации выходного напряжения на заданном уровне. Этот транзистор находился вот на этом месте:

Далее, чтобы выходное напряжение было более стабильным на холостом ходу, необходимо добавить небольшую нагрузку на выход блока по каналу +12В (который у нас будет +14.4В), и по каналу +5В (который у нас не используется). В качестве нагрузки по каналу +12В (+14.4) применен резистор 200 Ом 2Вт, а по каналу +5В — резистор 68 Ом 0.5Вт (на фото не виден, т. к. находится за дополнительной платой):

Только после установки этих резисторов, следует отрегулировать выходное напряжением на холостом ходу (без нагрузки) на уровне 14.4В.

Теперь необходимо ограничить выходной ток на допустимом для данного блока питания уровне (т. е. порядка 8А). Достигается это путем увеличения номинала резистора в первичной цепи силового трансформатора, используемого как датчик перегрузки. Для ограничения выходного тока на уровне 8…10А этот резистор необходимо заменить на резистор 0.47Ом 1Вт:

После такой замены выходной ток не превысит 8…10А даже если мы замкнем накоротко выходные провода.

Наконец, необходимо добавить часть схемы, которая будет защищать блок от подключения аккумулятора обратной полярностью (это единственная «самодельная» часть схемы). Для этого потребуется обычное автомобильное реле на 12В (с четырьмя контактами) и два диода на ток 1А (я использовал диоды 1N4007). Кроме того, для индикации того факта, что аккумулятор подключен и заряжается, потребуется светодиод в корпусе для установки на панель (зеленый) и резистор 1кОм 0.5Вт. Схема должна быть такая:

Работает следующим образом: когда к выходу подключается аккумулятор правильной полярностью, реле срабатывает за счет энергии, оставшейся в аккумуляторе, а после его срабатывания аккумулятор начинает заряжатся от блока питания через замкнутый контакт этого реле, о чем сигнализирует зажженный светодиод. Диод, включенный параллельно катушке реле, нужен для предотвращения перенапряжений на этой катушке при ее отключении, возникающих за счет ЭДС самоиндукции.

Реле приклеивается к радиатору блока питания с помощью силиконового герметика (силиконового — потому что он остается эластичным после «засыхания» и хорошо выдерживает термические нагрузки, т. е. сжатие-расширение при нагревании-охлаждении), а после «засыхания» герметика на контакты реле монтируются остальные компоненты:

Провода к аккумулятору выбраны гибкие, с сечением 2.5мм2, имеют длину примерно 1 метр и оканчиваются «крокодилами» для подключения к аккумулятору. Для закрепления этих проводов в корпусе прибора использованы две нейлоновые стяжки, продетые в отверстия радиатора (отверстия в радиаторе необходимо предварительно просверлить).

Вот, собственно, и все:

В заключении, с корпуса блока питания были удалены все этикетки и наклеена самодельная наклейка с новыми характеристиками прибора:

К недостаткам полученного зарядного устройства следует отнести отсутствие какой-либо индикации степени заряженности аккумулятора, что вносит неясность — заряжен аккумулятор или нет? Однако, на практике установлено, что за сутки (24 часа) обычный автомобильный аккумулятор емкостью 55А·ч успевает полностью зарядится.

К достоинствам можно отнести то, что с данным зарядным устройством аккумулятор может сколь угодно долго «стоять на зарядке» и ничего страшного при этом не произойдет — аккумулятор будет заряжен, но не «перезарядится» и не испортится.