Простейшее и наилучшее зарядное устройство.

После некоторых игр внуков, возникла необходимость сделать зарядное устройство для аккумулятора для моей скутеретты. «Родной» аккум (FT4L-BS - 12V 4А/ч) требует ток заряда не более 0,4 А/ч.

Это и было основным пунктом технического задания. После изучения предлагаемых конструкций на рынке и, беглого, теории (http://www.kuppol.ru/infozarbat.html) пришел к выводу, что нужно сделать полный автомат отвечающий всем требованиям к современной зарядке.
*Ссылка обязательна к прочтению иначе возникнут непонятки в осознании далее изложенного.
Рынок предлагает простенькие китайские поделки за 50 $ с набором деталей не дороже 5 $. Или приличные «всеядные» устройства по цене 800$. Ни тот, ни другой вариант меня не устраивают.
Второй пункт ТЗ - конструкция должна быть повторяемой умеющим держать паяльник.
Сразу же хочу поставить в известность, что на авторство частей схемы я не претендую. Все «изъято» из инета, перелопачено под имеющиеся детали, сложено в «кучку», подобрано, минимизировано и макетировано.
Перебор возможных вариантов привел меня к следующей схеме устройства и печатке:

«Выродилась» такая схема и такая печатка.
Печатка – вид со стороны деталей. Хотя без разницы, зеркальное отражение ничего не изменит.
Печатная плата сделана без привязки к мосту, микросхеме, переключателям, предохранителям, светодиодам. Во первых – так проще. Во вторых – нет привязки к конструкции корпуса. Эти детали соединять буду жгутом. Для распайки жгута предусмотрены ламельки по периметру платы.
Размеры приведенной картинки 1:1 если задать разрешение 300 dpi.

Устройство имеет следующие временнЫе графики:

Каждый из режимов имеет световую индикацию. Все детали, кроме основной микросхемы, имеют широкий спектр заменимости. Всё дешево. Мне всё – бесплатно из накопленных запасов. L200C приобретена за 75 руб. в ближайшей лавке. Зарядное устройство полностью автоматическое, а режимы зарядки соответствует режимам, которые советуют производители аккумуляторов. Режим I . ●●● Зарядка постоянным током; Режим II. ●●● Зарядка постоянным напряжением 14.8В; Режим III. ●●● - это доводка "капельным" током и напряжением 13.7В. Так же, режим длительного хранения.

И так, «что есть что» в этой схеме и за что оно отвечает? (Приведенные «цифры и факты» - исключительно для аккумуляторов U=12 В, I=3-7А/ч. На таких и испытывался макет.

Составные части схемы:

1. Блок питания устройства и источник тока для заряда.
Трансформатор – любой, обеспечивающий переменное напряжение 14,5 В min при нагрузке током 1 А. А. Чем больше будет это напряжение, тем больше будет греться L200C. Меньшее напряжение – не обеспечит режимов заряда и не позволит осуществлять описанную ниже методику настройки устройства.
Диоды – лучше Шотки (малое прямое сопротивление).

2. L200C – специализированная микросхема обеспечивающая реализацию моей (и разработчика) задумки.

3. Транзисторы - компаратор для снижения выходного напряжения с 14,8В до 13,7В при достижении убывающего тока зарядки до значения примерно 0,2...0,3 от максимального на этапе I.

4. Управляемый стабилизатор в схеме пороговой индикации.

5. Для исключения «грехов» переплюсовки воткнул диод FR307 параллельно батарее. Последовательный диод – исключает аварию при отключенной сети.

Настройка режимов работы:

110* кОм - подбирается для гашения зеленого светодиода при Uвых больше 14,8 В.
Ri (2 х 1Om) - определяет ток заряда.
Ru1 - выставить на выходе 13,6...13,8В без нагрузки.
Ru2 - подобрать для достижения на выходе 14,6...14,8В без нагрузки при закороченных К и Э КТ502
Rz - выставить 0,5В между базой КТ502 и верхним по схеме выводом этого резистора. Определяет ток зарядки, при котором устройство переходит из режима II в режим III. Для исключения возбуда на границе режимов II и III нужно более точно подбирать Rz именно при достижении этой точки заряда.

Красный – индикатор подключения устройства в сеть.
Желтый + Зеленый - индикатор режимов I. Зеленый - загорается на время режима I, анализа и затем гаснет (устройство переходит в режим II) - если подключен заряженный аккумулятор.
Зеленый – индикатор режима III и подключения аккумулятора без сети или полной зарядки аккумулятора. Эта часть схемы предназначена для четкого порогового режима зажигания светодиода. Порог переключения составляет всего 0,15 В. Т.е. можно отрегулировать так, что зеленый загорится только при полной зарядке (напряжении менее 14, 8 В).

Ну и результат. На приведенной картинке аккумулятор после полного заряда. Устройство переключилось в режим капельного долговременного поддержания аккумулятора (режим хранения ●●●). U=13,73 V.

.............................................................................................................................................................
Теперь немного информации для творческих личностей.

Уже после изготовления выше озвученного нашел не менее интересный материал. Моё зарядное меня устраивает, а для начинающих изготовление может информация и сгодится.

Радиохобби №4/99 ст.19 по материалам из Elektor Electronics №5/99,с26-31
Свинцовые аккумуляторы SLA согласно спецификации изготовителей (Yuasa, Kobe,Sonnenschein,Varta) требуют для предотвращения вскипания кислоты, сульфатации и обеспечения максимальной емкости специального алгоритма зарядки. В первой фазе (около 5 часов) зарядка производится током от 0,2С до 0,3С Ампер, где С-емкость аккумулятора в Ампер-часах. При этом ему передается 70% номинальной емкости. Оставшиеся 30% емкости заряжаются во второй фазе, в которой аккамулятор подключен к постоянному напряжению, при котором к каждому элементу батареи приложено 2,3В (стандартный режим, 5 часов) или 2,45В (ускоренный, 3 часа). После этого начинается третья фаза "спящей" подзарядки, в которой аккумулятор неограниченное время подключен к постоянному напряжению, при котором на каждый элемент приходится 2,25В. Такой алгоритм применен в источниках бесперебойного питания и обеспечивает постоянную 100% готовность аккумуляторной батареи.
Зарядное устройство, разработанное К. Валравеном, пригодно для зарядки свинцовых SLA аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 6 или 12В и емкостью до 30 Ампер-часов. Номиналы элементов для 6-вольтового варианта указаны в скобках. В первой фазе зарядки устройство работает как генератор тока, равного 0,45/R6. Сопротивление этого резистора для аккумуляторов разной емкости (С) необходимо вибрать исходя из R6=0,45I= 0,45x0,2C=0,09, а R4=25/C, где размерность сопротивления в Омах, тока-Амперах, емкости- Ампер-часах. При этом значительный ток, протекая по R4, обеспечивает открытым Т1, который через R3 шунтирует R5, входящий в делитель, задающий выходное напряжение. Режим первой фазы индицируется свечением HL2. По мере зарядки напряжение на аккумуляторе возрастает, а ток зарядки падает, поскольку стабилизатор IC1 отрегулирован тримером P1 на выходное напряжение (без нагрузки и при принудительно закороченных выводах К-Э Т1) 14,4В (для 6-вольтового варианта на 7,2В). Это обеспечивает плавный автоматический переход к второй фазе зарядки, в конце которой ток снижается до 0,02С, падение напряжения на R4 уже становится недостаточно для поддержания открытым Т1, и он закрыватся, отрывая R3 от "земли" и исключая R3 из делителя, задающего выходное напряжение стабилизатора IC1. Напряжение на выходе устройства понижается с 14,4 до 13,8В (в 6-вольтовом варианте с 7,2 до 6,9В), а прекращение свечения HL2 сигнализирует конец зарядки и переход в режим "спящей" подзарядки.

......................................................................................................................................................................

Еще одно не менее интересное, но, так-же, простое устройство:

ЗУ само снижает ток по окончанию зарядки и загорается зеленый светодиод. Прошу учесть, что светодиод индицирует не окончание заряда АКБ, а его ПРИБЛИЖЕНИЕ. Т.е. после загорания светодиода рекомендуется оставить аккумудятор подключенным к ЗУ еще на пару часом min. . Перезаряда можете не боятся, так как микросхема сама ограничивает ток.
Настройка устройства:
Резистором 5kO выставляете выходное напряжение 14,8V (если ЗУ входит состав какого-либо другого устройства, для подзарядки резервного аккумулятора, то выходное напряжение выставляется 13,8V).
Резистором 10 kOm выставляется порог свечения зеленого светодиода, т.е. Напряжение при котором аккумулятор можно считать заряженным.
Выходной ток регулируется подбором низкоомных резисторов. Ориентировочно расчетное значение этого резистора R=0,4/Iз
Прошу обратить внимание что на выходе стоит диод, защищающий от переполюсовки.

Дерзайте, господа творческие личности!