Схемы простых мощных зарядных устройств для аккумуляторов.

Трансформаторные ЗУ для автомобильных аккумуляторов с высоким КПД: простейшие на гасящих конденсаторах, а также импульсные на тиристорах, симисторах и мощных полевых транзисторах.

Для начала давайте разомнёмся и забудем про такой параметр, как КПД. Предположим, что есть острое желание зарядить автомобильный АКБ, но нет возможности ввиду полного отсутствия зарядки. Также сделаем предположение, что в хозяйстве затерялись: лампа накаливания на 220 вольт, диодный мост с допустимым током, превышающим ток, при котором мы будем заряжать аккумулятор, либо, на худой конец, просто силовой (выпрямительный) диод с таким же допустимым током и максимальным обратным напряжением — не менее 300В.

Рис.1

Спаяв схему, приведённую на Рис.1 слева, и озадачившись соблюдением техники безопасности, а также полярности подключения ЗУ к АКБ, получаем вполне себе работоспособное устройство, обеспечивающее нормированный и постоянный ток заряда подопечного аккумулятора.
Поскольку 220 вольт — это действующее значение переменного напряжения сети, то силу тока, протекающую через АКБ можно рассчитать по простой формуле:
Iзар(А) = Pламп(Вт) / (220 — Uакб)(В) ≈ Pламп(Вт) / 220(В) .
Параллельное соединение двух ламп — удваивает зарядный ток, трёх — утраивает и т. д. до разумной бесконечности.
Схема, изображённая на Рис.1 справа, выдаёт ток, вдвое меньший по сравнению с предыдущей.
Большим преимуществом приведённых схем является возможность зарядки любых аккумуляторов, независимо от собственных значений их напряжений.

Ещё одна простая и бюджетная схема зарядного устройства для аккумулятора с рабочим напряжением 12 или 6 В и электрической ёмкостью от 10 до 120 А/ч представлена на Рис.2.

Рис.2

Устройство состоит из понижающего трансформатора Т1 и мощного выпрямителя, собранного на диодах VD2-VD5. Установка зарядного тока производится переключателями S2-S5, при помощи которых в цепь питания первичной обмотки трансформатора подключаются гасящие конденсаторы C1-C4.
Благодаря кратному «весу» каждого переключателя, различные комбинации позволяют ступенчато регулировать ток зарядки в пределах 1–15 А с шагом 1 А. Этого достаточно для выбора оптимального тока зарядки.

В конструкции можно использовать любой силовой трансформатор мощностью около 300 Вт, в том числе и самодельный. Он должен выдавать на вторичной обмотке напряжение 22–24 В при токе до 10–15 А. На месте VD2-VD5 подойдут любые выпрямительные диоды, выдерживающие прямой ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В. Подойдут Д214 или Д242. Их следует установить через изолирующие прокладки на радиатор с площадью рассеяния не менее 300 кв. см.

Конденсаторы С2-С5 обязательно должны быть неполярные бумажные с рабочим напряжением не ниже 300 В. Подойдут, к примеру, МБЧГ, КБГ-МН, МБГО, МБГП, МБМ, МБГЧ. Подобные конденсаторы, имеющие форму кубиков, широко использовались как фазосдвигающие для электромоторов бытовой техники. В качестве PU1 использован вольтметр постоянного тока типа М5−2 с пределом измерения 30 В. PA1 — амперметр того же типа с пределом измерения 30 А.

В данной схеме высокий показатель КПД достигнут за счёт применения в качестве токозадающих элементов конденсаторов, которые, как известно, имеют реактивную проводимость и не выделяют на себе тепловой мощности.
Далее будут приведены импульсные (ключевые) зарядные устройства, построенные по другому принципу, но также отличающиеся низким собственным энергопотреблением.

Одними из первых импульсных ЗУ, появившихся на рынке, были тиристорные устройства.
Вообще, тиристор — это прибор достаточно капризный и требующий для надёжной работы соблюдения определённого набора условий. Именно поэтому — большинство простейших схем, приведённых в различных источниках, грешат не очень стабильной работой и необходимостью подбора элементов.

Из числа удачных простых разработок можно привести схему тиристорного зарядного устройства из книги уважаемого Т. Ходасевича «Зарядные устройства», многократно повторённую многочисленной радиолюбительской братвой и изображённую на Рис.3.

Рис.3

Вот что пишет автор:

Зарядное устройство позволяет заряжать авто аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы.
Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, содействует продлению срока службы батареи.
Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от — 35 °С до + 35°С.

Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мост VDI. VD4.
Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VTI, VT2. Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.
Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

Конденсатор С2 — К73-11, ёмкостью от 0,47 до 1 мкФ, или К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.
Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б — КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж — KT50IK, а КТ315Л — на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307. Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или Д226 с любым буквенным индексом.
Переменный резистор R1 — СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.
Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Его можно сделать самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.
Предохранитель F1 — плавкий, но удобно применять и сетевой автомат на 10 А либо автомобильный биметаллический на такой же ток. Диоды VD1. VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).
Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью возле 100 см*. Для улучшения теплового контакта устройств с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.
Вместо тиристора КУ202В подойдут КУ202Г — КУ202Е. Проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.
В приборе может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.
Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (к примеру, при 24. 26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом).

Несмотря на популярность и работоспособность приведённый схемы, при функционировании устройства многие отмечают нехарактерное гудение трансформатора на частотах, отличных от 100 Гц. Связано это с отсутствием чётких и быстрых фронтов/спадов у сигналов, поступающих на управляющий вход тиристора при его включении/выключении, что в свою очередь создаёт условия для возникновения процессов генерации в нагрузке.

Несколько лучше и надёжнее работают импульсные зарядные устройства, в которых коммутирующий элемент выполнен на симметричном (двухполярном) аналоге тиристора — симисторе.
На Рис.4 приведена схема подобного устройства из вышеупомянутой книги Т. Ходасевича.

Рис.4

Описываемое ниже простое зарядное устройство имеет широкие пределы регулирования зарядного тока — практически от 0 до 10А и может быть использовано для зарядки различных аккумуляторов на напряжение 12В.
В основу устройства положен симисторный регулятор с маломощным диодным мостом VD1-VD4 и резисторами R3 и R5. После подключения устройства к сети при плюсовом её полупериоде начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединённые резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде — через те же R1 и R2, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется лишь полярность его зарядки. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод симистора VS1.При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.
Общеизвестно, что управление симистором посредством короткого импульса имеет тот недостаток, что при индуктивной или высокоомной активной нагрузке анодный ток прибора может не успеть достигнуть значения тока удержания за время действия управляющего импульса.
Одной из мер по устранению этого недостатка является включение параллельно нагрузке резистора. В описываемом зарядном устройстве такими резисторами являются резисторы R3 и R5, которые в зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения поочерёдно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора.
Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5, VD6. Этот же резистор формирует импульсы разрядного тока, которые продлевают срок службы АКБ.

Вместо резистора R6 можно установить лампу накаливания на напряжение 12В мощностью 10Вт.
При изготовлении трансформатора задаются следующими параметрами: напряжением на вторичной обмотке 20В при токе 10А.

Несколько упростить описанное выше устройство можно применив в его высоковольтной части динистор (Рис.5).

Рис.5

Данную схему с диаграммами мы подробно рассмотрели на странице ссылка на страницу. Поэтому повторяться не буду, скажу лишь, что наличие снабберной цепи, показанной на схеме синим цветом — обязательно. В качестве нагрузки выступает первичная обмотка сетевого трансформатора.

В современных зарядных устройствах в качестве переключающего (регулирующего) элемента практически повсеместно используются мощные полевые транзисторы. Одно из подобных устройств было подробно описано в журнале Радио №5 2011г на странице 44.

Блок управления зарядным устройством представляет собой импульсный генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2 (см. схему на рис. 6) и позволяющий регулировать скважность импульсов, буферный усилитель — инвертор на элементах DD1.3 и DD1.4 и переключающий регулирующий элемент — полевой транзистор VT1.
При указанных на схеме номиналах элементов частота генератора — около 13 кГц. Так как сопротивление открытого канала транзистора VT1 очень мало (0,017 0м) и работает он в переключательном режиме, при токе зарядки до 5 А транзистор практически не нагревается — рассеиваемая тепловая мощность не превышает 0,55 Вт.
В качестве понижающего использован сетевой трансформатор габаритной мощностью 150 Вт с вторичной обмоткой, обеспечивающей постоянное напряжение 16. 17 В на конденсаторе С1 и зарядный ток до 6 А.
Выпрямительный мост собран на диодах Шоттки, VD1 — сдвоенный SBL4045PT, a VD2 и VD3 — одиночные 10TQ045.
Если вторичную обмотку сетевого трансформатора намотать с отводом от середины, число диодов в выпрямителе и тепловыделение от них можно уменьшить вдвое.
Чертёж платы представлен на Рис.7.

Описанный узел управления также можно использовать в осветительных и нагревательных приборах, для изменения частоты вращения коллекторных электродвигателей. При этом питающее напряжение устройств можно варьировать в широких пределах, определяемых максимально допустимыми параметрами для переключательного транзистора и, конечно же, выпрямителя. В частности, используемый в узле транзистор IRFZ46N имеет максимальную рассеиваемую мощность 107 Вт, максимальный ток через канал 53 А, максимальное напряжение сток—исток 55 В. Возможна его замена транзистором IRFZ44N.
Предлагаемое устройство позволяет регулировать мощность от нуля до максимального значения, а регулирующий транзистор не нуждается в эффективном отведении тепла при увеличении тока нагрузки до 5 А.

В результате длительной или неправильной эксплуатации автомобильных аккумуляторов пластины их могут сульфатироваться, что приводит к их деградации и последующему выходу из строя. Известен способ восстановления таких батарей методом заряда их «ассиметричным» током. При этом соотношение зарядного и разрядного тока выбирается 10:1 (оптимальный режим). Этот режим позволяет не только восстанавливать засульфатированные батареи аккумуляторов, но и проводить профилактическую обработку исправных.

На Рис.8 приведено простое зарядное устройство, рассчитанное на использование вышеописанного способа. Схема обеспечивает импульсный зарядный ток до 10 А (используется для ускоренного заряда). Для восстановления и тренировки аккумуляторов лучше устанавливать импульсный зарядный ток 5 А. При этом ток разряда будет 0,5 А. Разрядный ток определяется величиной номинала резистора R4.
Схема выполнена так, что заряд аккумулятора производится импульсами тока в течение одной половины периода сетевого напряжения, когда напряжение на выходе схемы превысит напряжение на аккумуляторе. В течение второго полупериода диоды VD1, VD2 закрыты и аккумулятор разряжается через нагрузочное сопротивление R4.
Значение зарядного тока устанавливается регулятором R2 по амперметру. Учитывая, что при зарядке батареи часть тока протекает и через резистор R4 (10%), то показания амперметра РА1 должны соответствовать 1,8 А (для импульсного зарядного тока 5 А), так как амперметр показывает усредненное значение тока за период времени, а заряд производится в течение половины периода.
В схеме предусмотрена защита аккумулятора от неконтролируемого разряда в случае случайного исчезновения сетевого напряжения. В этом случае реле К1 своими контактами разомкнет цепь подключения аккумулятора. Реле К1 применено типа РПУ-0 с рабочим напряжением обмотки 24 В или на меньшее напряжение, но при этом последовательно с обмоткой включается ограничительный резистор.

Для устройства можно использовать трансформатор мощностью не менее 150 Вт с напряжением во вторичной обмотке 22. 25 В.
Измерительный прибор РА1 подойдет со шкалой 0. 5 А (0. 3 А), например М42100. Транзистор VT1 устанавливаются на радиатор площадью не менее 200 кв. см, в качестве которого удобно использовать металлический корпус конструкции зарядного устройства.

Источник

Типы быстрых зарядок и нюансы используемых кабелей

Любительский

Содержание

Содержание

Современные смартфоны потребляют намного больше энергии, чем их предшественники: больше быстродействие, больше экран, больше памяти, GPS, Bluetooth, Wi-Fi. Все это прекрасно, однако емкости аккумуляторов за прогрессом не поспевают. В результате многие современные смартфоны держат заряд не более суток. Рано или поздно вы забываете поставить вечером гаджет на зарядку, а утром понимаете, что через 15 минут выходить из дома, а заряда — «на донышке». Что делать? Бежать покупать портативный аккумулятор или можно что-то сделать за эти 15 минут?

Как долго должен заряжаться аккумулятор?

Так получилось, что USB стал стандартом для зарядных устройств всех гаджетов. Но разрабатывался этот стандарт, во-первых, давно, во-вторых, совсем не для этого.

Стандарт USB был разработан еще в 1996 году. Устройства тех лет, питающиеся от разъема USB, зачастую не имели контроллеров питания и могли просто сгореть, получив большой ток. Поэтому в стандарте вплоть до версии 2.0 максимальный ток составлял 500 мА, поэтому заряда смартфона с батарейкой емкостью в 3000 мАч требовалось 7-8 часов, хотя сам аккумулятор вполне мог бы потреблять 1,5 А и зарядиться за 2-3 часа.

Именно поэтому зарядка, идущая в комплекте с гаджетом, зачастую заряжает его намного быстрее — она просто выдает повышенный ток, рассчитанный на конкретный аккумулятор.

Сам стандарт разрабатывался для передачи данных, а не для питания. Разъемы и кабели USB не предназначены для больших токов, так что производители гаджетов столкнулись с неприятностями, начав выпускать такие зарядки с токами до 5А и более. Провода кабеля USB довольно тонкие, сопротивление их высоко. Но с увеличением тока падение напряжения на кабеле и его нагрев стали довольно существенными. Кроме того, появились случаи перегрева тонких контактов разъема. Поэтому большинство обычных зарядный устройств дают на выходе до 2А, а зарядка по-прежнему длится часами.

Что такое быстрая зарядка?

Это зарядка токами 1С и выше, то есть токами, кратными емкости аккумулятора. Например, 1А для емкости 1000 м·Ач и так далее. Поначалу такой режим считался крайне неблагоприятным для литий-ионных батарей. Но со временем ситуация изменилась — зарядка током 1С уже не вызывает заметного снижения ресурса у современных аккумуляторов, а зарядка током в 2С приводит к потере примерно 20 % емкости через 500–800 циклов заряда-разряда. Да, если пользоваться быстрой зарядкой ежедневно, через пару лет вы заметите падение емкости. Но вряд ли из-за этого стоит отказываться от возможности зарядить телефон за полчаса.

Чтобы не было потерь на тонких проводах, режимы быстрой зарядки используют повышенное напряжение в кабеле. ЗУ может выдавать напряжение до 20В, а в гаджете оно понизится до требуемых 5В с соответствующим увеличением тока. Например, если ЗУ обеспечивает напряжение 20В и ток 2А, то на аккумуляторе будут 5В и 8А.

Для сохранения совместимости со старыми ЗУ и компьютерными USB, новым зарядным устройствам пришлось «поумнеть» — теперь они не сразу выдают максимальные ток и напряжение, а только после получения запроса от гаджета. К сожалению, способы «общения» ЗУ и гаджета у каждого производителя свои.

Типы быстрой зарядки

Quick Charge — стандарт компании Qualcomm, поддерживается устройствами, собранными на базе чипсетов Snapdragon, начиная с 2013 г. Максимальный поддерживаемый ток — 3А и 5A в версии 4, напряжение может меняться от 3,6 до 20 В, а также до 22 в версии 3 и до 21 в 4+. Стандарт теоретически обеспечивает до 100 Вт мощности, но практически такая мощность устройствами не поддерживается, а штатные ЗУ выдают всего 18 Вт. Контроль температуры в стандарт не вписан, так что нередки случаи перегрева при быстрой зарядке. Сейчас большинство производителей смартфонов обеспечивают контроль температуры при использовании QC. А стандарт QC 4 имеет полную поддержку протокола Power Delivery.

Adaptive Fast Charging компании Samsung основан на Quick Charge 2 и частично с ним совместим, поэтому заряжать его от ЗУ с поддержкой QC 2 можно, но зарядка идет медленнее, чем от штатного. Контроль температуры есть, так что зарядка безопасна.

Motorola Turbopower компанией Lenovo так же разработан на основе стандарта Quick Charge 2, с которым полностью совместим. Отличия незначительны, основное заключается не в самом стандарте, а в наличии штатного ЗУ Motorola на 25 Вт против 18 Вт у поддерживающих QC 2. По скорости зарядки уступает QC и PD последних версий.

Huawei Super Charge применяется на устройствах Huawei и тоже основан на Quick Charge 2. Напряжение может достигать 5В, ток — 5А, давая в итоге максимальную мощность 25 Вт. По скорости зарядки уступает QC и PD последних версий.

Pump Express разработан компанией MediaTek и поддерживается гаджетами, собранными на базе SoC этого производителя. Он также основан на Quick Charge 2, и полностью с ним совместим. Его мощность ограничена 15 Вт, поэтому на емких аккумуляторах он покажет меньшую скорость зарядки по сравнению с другими стандартами. Зато в Pump Express есть контроль температуры аккумулятора, что значительно повышает безопасность зарядки.

Быстрая зарядка Apple совместима с Power Delivery. ЗУ Apple может выдавать до 87 Вт, что позволяет быстро зарядить не только все модели iPhone, начиная с 8, но и емкие аккумуляторы iPad Pro и MacBook 12.

Oppo Vooc (и основанный на ней Dash Charge) выбиваются из остального ряда — это оригинальные, ни с чем не совместимые стандарты. Используются на устройствах OnePlus и Oppo. Зарядное устройство выдает до 25 Вт мощности. Из-за несовместимости стандартов быстрая зарядка осуществима только с помощью оригинальных зарядного устройства и кабеля.

Power Delivery — наиболее перспективный стандарт быстрой зарядки, разработанный консорциумом USB в 2015 году. Стандарт поддерживает напряжения питания до 20 В и ток до 3А, что в итоге дает до 60 Вт мощности. А наиболее перспективным он считается из-за того, что «встроен» в новый стандарт USB 3.1 и теперь любые устройства, использующие разъем Type-C, должны либо поддерживать Power Delivery, либо смириться с недовольством пользователей, пытающихся заряжать гаджеты от ЗУ с поддержкой PD. Apple и Qualcomm уже выбрали первый вариант.

USB 3.1 + Power Delivery = некоторые проблемы

Теперь «умным и быстрым» ЗУ может быть любое устройство, поддерживающее USB 3.1. Заряжаемое устройство определит возможности заряжающего порта, измерив сопротивление между парой контактов разъема — CC и Vbus. Если порт может выдать максимум 0,9 А, как обычный порт USB 3.0, сопротивление будет равно 56 кОм, 22 кОм «скажут» гаджету, что ЗУ может выдать до 1,5 А, а 10 кОм — 3А.

Но как быть с кабелями-переходниками с Type-C на USB 2.0? У первого — 24 контакта, у второго — всего 4, а тех, между которыми ЗУ должно выставлять сигнальное сопротивление, просто нет. Консорциум USB решил встраивать резисторы прямо внутрь кабеля: 10 кОм в кабеля для мощных ЗУ, 22 кОм — для ЗУ с выходным током 1,5 А, ну и для 0,9 А — 56 кОм.

А если перепутать? Чаще всего — ЗУ не даст максимального тока и зарядка будет идти в разы дольше. Если же ЗУ попытается дать гаджету ток больше, чем оно способно, то может выйти из строя, а в худшем случае — испортить и гаджет.

Масла в огонь подлили китайцы, начав засовывать резисторы 10 кОм во все кабели-переходники с Type-C на USB 2.0. В том числе и в дешевые тонкожильные, неспособные выдержать те 3А, которые он якобы должен пропускать.

Чтобы всем стало совсем «весело», консорциум USB регламентировал установку в кабели Type-C маркирующей микросхемы eMarker, информирующей оба подключенных к нему устройства о возможностях кабеля. Проблема в том, что дорогостоящий кабель с микросхемой eMarker может быстро сгореть на паре ЗУ–гаджет, поддерживающей какой-нибудь стандарт быстрой зарядки, отличной от Power Delivery. eMarker питается от 5В, а тот же QickCharge 2 и все основанные на нем протоколы запросто могут поднять напряжение питающей линии до 18 В.

Вывод один — не используйте для быстрой зарядки «случайные» кабели. Это особенно важно для кабелей с разъемами Type-C, но актуально и для старых разъемов: невооруженным глазом не заметить, что у кабеля сечение жил меньше и разъем контактирует неплотно. В результате зарядка будет идти намного дольше, и это еще не самое худшее: возникающий из-за искрения контактов нагрев может привести к повреждению разъема или вообще к воспламенению прилегающего пластика. Настоятельно рекомендуется не пользоваться для зарядки «чужими» проводами, пусть они и выглядят подходящими.

Источник



Как выбрать сетевое зарядное устройство

Большинство современных мобильных устройств питаются от аккумуляторов, для зарядки которых используются сетевые зарядные устройства. И хотя к большинству гаджетов ЗУ идут в комплекте, необходимость в покупке еще одной зарядки возникает не так уж и редко: штатная зарядка может потеряться или сломаться, а некоторые гаджеты вообще не имеют ЗУ в комплекте. Однако по какой бы причине вам ни понадобилось новое сетевое зарядное устройство, следует иметь в виду, что «подходящего» к гаджету разъема ЗУ недостаточно. Следует убедиться, что остальные характеристики зарядки также соответствуют параметрам заряжаемого устройства.

Характеристики сетевых зарядных устройств

Разъем подключения — первое, что определяет совместимость зарядного устройства с заряжаемым. К счастью, времена, когда каждый производитель снабжал свои гаджеты уникальным разъемом, потихоньку уходят в прошлое, и большинство современных устройств используют разъем USB или его варианты — mini USB, micro USB, USB Type-C. ЗУ для таких гаджетов, как правило, имеют разъем USB и — по необходимости — съемный кабель в комплекте, являющийся переходником на другие разъемы того же стандарта. Хотя встречаются и зарядки с разъемом типа micro USB или USB Type-C на корпусе или на несъемном кабеле — но никакого преимущества это им не дает, наоборот, делает их менее универсальными.

Встречаются зарядные устройства с несколькими разъемами USB — от двух до восьми. Такими можно заряжать несколько устройств одновременно, но имейте в виду, что выходной ток на порт в этом случае может быть меньше суммарного максимального выходного тока. Если подключить к ЗУ с максимальным выходным током в 1000 мА два устройства, заряжающиеся таким током, оба они «получат» только по 500 мА (даже если для него заявлен выходной ток на порт в те же 1000 мА) и будут заряжаться вдвое дольше. Выходной ток на порт может быть равен максимальному, только когда к нему подключено лишь одно устройство, «забирающее» максимальный ток.

Из остальных распространенных разъемов можно отметить разве только 8-pin Lightning, использующийся на мобильных устройствах Apple с 2012 года.

При желании еще можно найти зарядные устройства для старых гаджетов — 20-pin разъемы для смартфонов Samsung, 30-pin разъемы для гаджетов Apple до 2012 года, 18-pin разъемы для смартфонов LG и так далее, но выбор их невелик, и в скором времени следует ожидать их полного исчезновения с полок магазинов.

Также встречаются ЗУ с цилиндрическими разъемами типа DJK или jack, такие разъемы питания используются во множестве различной электроаппаратуры. Особенность подбора такого зарядного устройства в том, что общепринятого стандарта у них нет, каждое устройство, использующее такой разъем, может иметь различные параметры зарядки, которые следует тщательно соблюсти. При покупке ЗУ с таким разъемом следует убедиться, что расположение полюсов, сила тока и напряжение на нем в точности соответствуют указанным в руководстве по эксплуатации заряжаемого устройства (или хотя бы на его корпусе). Несоблюдение этого требования может привести к выходу из строя как зарядки, так и заряжаемого гаджета.

Сила тока у зарядного устройства с разъемом lightning может быть любой — все устройства Apple снабжены контроллером заряда и просто не возьмут ток больший, чем необходимо. Другое дело, что ток меньший, чем может потреблять устройство, увеличит время зарядки. И к примеру, iPad mini 1-го поколения, заряжающийся током 0,15 А, можно заряжать и от ЗУ с выходным током 2,4 А — на процесс зарядки это не повлияет. Обычный iPad от «телефонной» зарядки с выходным током 1 А тоже будет заряжаться — но вдвое дольше обычного. Различные устройства Apple могут заряжаться токами от 0,15 до 2,4 А.

То же относится и к зарядным устройствам с разъемом USB — контроллер заряда смартфона защитит его при подключении к слишком мощному ЗУ. В обратном случае — при подключении к «слабой» зарядке устройства, способного заряжаться высоким током — время зарядки возрастет.

Грубо говоря, и с портом Lightning, и с портом USB зарядное устройство для смартфона лучше брать с током хотя бы от 2 А. Многие современные смартфоны могут заряжаться током в 3 А, а гаджеты покрупнее спокойно «берут» 4-5 А. Большинство прочих устройств, заряжаемых от USB, также имеют контроллер зарядки и «не боятся» высоких токов, однако для полной уверенности лучше все же свериться с руководством по эксплуатации и не заряжать током выше указанного в нём.

Напряжение на круглом разъеме типа DJK или jack может быть разным и должно соответствовать требованиям заряжаемого устройства.

А вот с разъемами Lightning и USB всё сложнее. Стандартное напряжение для этих разъемов — 5 В. Однако в интеллектуальных режимах быстрой зарядки напряжение может подниматься до 20 В. Происходит это автоматически, без участия пользователя: контроллер заряжаемого устройства, используя протокол быстрой зарядки, устанавливает на зарядном устройстве нужный режим. Это позволяет сократить время зарядки в несколько раз и производители утверждают, что такие режимы не приводят к сильному сокращению срока службы аккумуляторов.

Проблема в том, что некоторые кабели не являются просто «кусками меди» — в них встроены согласующие резисторы (кабели USB 2 — USB Type-C), а иногда и управляющие микросхемы (кабели Lightning, USB 3.1). Поэтому категорически рекомендуется для режимов быстрой зарядки использовать только «родные» кабели, идущие в комплекте с устройством. Использование непроверенных кабелей для быстрой зарядки может привести к повреждению как кабеля, так и зарядного устройства или самого смартфона.

Существует множество стандартов быстрой зарядки, и для их работы необходимо, чтобы и ЗУ, и заряжаемое устройство поддерживали один стандарт. Поэтому, если вы планируете применять приобретаемое зарядное устройство для быстрой зарядки гаджета, убедитесь, что оно поддерживает нужный стандарт:

• Adaptive Fast Charging применяется для зарядки гаджетов компании Samsung с 2015 года. Используется, в основном, в топовых моделях линеек S, Note, A и некоторых других;
• Huawei Fast Charge и Huawei Super Charge, как видно из названия стандарта, применяется на устройствах Huawei;
• Pump Express разработан компанией MediaTek и поддерживается современными смартфонами, собранными на базе SoC этого производителя — к таковым относятся многие китайские смартфоны;
• Quick Charge — стандарт компании Qualcomm, поддерживается устройствами, собранными на базе чипсетов Snapdragon, начиная с 2013 года.
• Spreadtrum Fast Charge Protocol, соответственно, поддерживается на чипсетах Spreadtrum.
• Power Delivery — наиболее перспективный протокол быстрой зарядки, разработанный консорциумом USB в 2015 году. На настоящий момент используется гаджетами Apple, Xiaomi, Sony и др. Quick Charge версии 4.0 также полностью совместим с Power Delivery.
• VoltiQ — «урезанный» стандарт Quick Charge, позволяющий менять только ток зарядки (но не напряжение). Стандарт поддерживается производителем зарядок Tronsmart и был разработан в 2014 году для устранения перегрева первых смартфонов, использующих стандарт Quick Charge 2.0. Зарядка с использованием VoltiQ чуть медленнее, чем с QuickCharge, но безопаснее для старых смартфонов (особенно на базе Snapdragon 810).

Варианты выбора сетевых зарядных устройств

Зарядное устройство с разъемом USB — наиболее универсальный вид «зарядок» на сегодняшний день — большинство мобильных устройств либо могут заряжаться от этого разъема, либо имеют переходник на него.

Зарядные устройства с разъемом Lightning предназначены для зарядки гаджетов Apple.

Если вы хотите заряжать одновременно несколько устройств, выбирайте среди ЗУ с несколькими портами.

Чтобы ускорить зарядку гаджета, воспользуйтесь ЗУ с поддержкой быстрой зарядки — только убедитесь, что ваш гаджет поддерживает тот же стандарт и используйте «родной» кабель.

Для зарядки гаджетов с аккумуляторами большой емкости (планшетов, ноутбуков) выбирайте среди ЗУ большой мощности — они способны «давать» большой ток и напряжение.

Источник

Вы здесь:
1. Главная
2. Электрооборудование

Из этой статьи вы узнаете, как выбрать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.

Мы рассмотрим, какие виды зарядных устройств для автомобильных АКБ существуют в мире, по каким критериям их нужно подбирать, и разберемся с дополнительными функциями.

Содержание:

1. Классификация по методу зарядки
2. На какие типы подразделяются зарядные устройства
3. Плюсы и минусы каждого типа
4. Дополнительные функции
5. Какие еще бывают виды аккумуляторных зарядных устройств
6. Дополнительные функции

Классификация по методу зарядки

Зарядное устройство заряжает АКБ, подключаясь как промежуточное звено к сети бытового электропитания.

Переменный ток в 220 В выпрямляется, его напряжение понижается, и некоторые другие характеристики так же модифицируются под «требования» автомобильного аккумулятора.

Но зарядные устройства для автомобильных аккумуляторных батарей в первую очередь различаются по способу зарядки.

Они классифицируются на аппараты:

• постоянного тока;
• постоянного напряжения;
• аппараты, в которых реализован комбинированный метод.

Это означает, что устройство заряжает АКБ (аккумуляторную батарею) либо постоянным током, либо постоянным напряжением, либо может использовать любой из этих методов.

Каждый метод имеет свои функциональные особенности, плюсы и минусы.

Зарядка постоянным током

Это наиболее быстрый режим заряжания автомобильного аккумулятора. Используется постоянный ток, который должен быть равен 10% от емкости аккумулятора в амперчасах.

Если он будет ниже — аккумулятор будет заряжаться слишком долго или не зарядится вообще, если выше — АКБ может выйти из строя.

Автоматические зарядники постоянного тока устанавливают зарядный ток в зависимости от емкости АКБ самостоятельно, но на дешевых моделях, как правило, нет верньеров, позволяющих контролировать и регулировать ток.

Поэтому, если есть возможность, стоит приобрести зарядное устройство не только с функцией автоматической зарядки по току, но и с ручным регулятором, чтобы иметь возможность выставить ток зарядки самостоятельно.

Кроме того, за процессом зарядки нужно следить, т. к., несмотря на функцию автоматического отключения, которой снабжены почти все современные зарядники, превышение времени заряжания может привести к тому, что батарея «вскипит».

Зарядка постоянным током не очень хорошо сказывается на аккумуляторе, поэтому прибегать к этому методу часто не рекомендуется.

Важно: выбирая устройство зарядки при помощи постоянного тока, стоит присмотреться к тем, у которых есть режим десульфатации. Этот режим позволяет полностью восстанавливать емкость аккумулятора, долгое время (год и больше) стоявшего без дела.

Зарядка постоянным напряжением

Метод постоянного напряжения — наиболее длительный, но и наиболее оптимальный для банок аккумулятора способ зарядить их. Здесь используется режим, в котором напряжение постоянно, но вот ток зарядки падает пропорционально оставшейся емкости аккумулятора.

Что это значит на практике? Допустим, полная емкость аккумулятора — 100% заряда. Зарядка идет постоянным напряжением 12-13 В.

При этом ток зарядки уменьшается по мере «наполнения» АКБ. Когда он заряжен на 99%, то ток уменьшается до 1% от исходного значения. Когда уровень заряда достигает 100%, ток падает до нуля.

Такой способ позволяет продлить срок службы АКБ, но сеанс «заправки» на несколько часов дольше, чем при методе заряжания постоянным током.

Поэтому такое устройство хуже подходит для экстренных ситуаций.

Комбинированный метод

Комбинированный метод предусматривает в работе «смену режимов». То есть зарядка идет вначале постоянным током, а потом, когда банки АКБ заряжены уже на 50-60%, аппарат автоматически переключает режим на зарядку постоянным напряжением.

Комбинированный способ дает возможность восстанавливать работоспособность аккумулятора быстро, но в ьто же время в щадящем режиме, что позволяет сохранить его ресурс работы.

Такой способ позволяет продлить срок службы старых аккумуляторов и не загубить раньше времени новые.

Все «комбинированные» зарядные устройства относятся к импульсному типу (что это такое — читайте ниже) и снабжены микропроцессорным блоком управления.

На какие типы подразделяются зарядные устройства

Существует два основных вида аппаратов для зарядки АКБ:

• зарядно-предпусковые.
• пуско-зарядные.

Зарядно-предпусковое устройство

Зарядно-предпусковые агрегаты предпочтительнее в тех случаях, когда нет возможности (технической или по жизненным обстоятельствам) снять аккумулятор с автомобиля.

Такое техническое условие иногда встречается на сверх-современных, напичканных электроникой автомобилях (обычно снабженных автоматической КПП), которые крайне не рекомендуется полностью обесточивать.

Зарядно-предпусковое устройство заряжает батарею относительно небольшим током и/или напряжением. Зарядка может занимать длительное время, но зато АКБ не нужно снимать и нести домой.

Достаточно подключить «крокодилы» от зарядника к клеммам батареи, а его самого включить в бытовую электросеть. Это оптимальное решение для гаража.

Пуско-зарядное устройство

Пуско-зарядные аппараты значительно мощнее. Они могут работать как в режиме подзарядки, так и в режиме полного восстановления энергетического сердца автомобиля.

Но для использования последней опции аккумулятор обязательно нужно отсоединить от систеы бортового электропитания, иначе мощный импульс от пускового зарядника может сжечь чувствительные электронные схемы автомобиля.

Есть у них и третья опция — собственно пуск мотора. Зарядно-пусковой аппарат может осуществить запуск двигателя машины, если аккумулятор внезапно сел «в ноль», времени на подзарядку нет, а ехать надо.

В этом случае контакты бортовой сети снимаются с клемм аккумулятора и подсоединяются к контактам зарядника. После проворота стартера и начала работы двигателя система запитывается от бортового генератора, т. е. переходит в автономный режим. Можно подключать АКБ обратно: он зарядится во время движения.

Плюсы и минусы каждого типа

Плюсы зарядно-предпускового устройства:

• малая масса и габариты.
• полностью автоматический режим работы.
• автономность (не у всех устройств).

Некоторые модели представляют собой «повер-банки», то есть аккумуляторы для аккумуляторов. Они вообще не нуждаются в подключении в розетку, их можно возить с собой в багажнике на экстренный случай. Но такие модели — редкость, большинство все же «розеточные».

Автоматический режим работы означает принцип «включил и забыл». Модель с нужным количеством ручных настроек вы можете подобрать по собственному вкусу — есть полностью автоматические, с одной-единственной кнопкой «вкл-выкл», а есть снабженные ручными регуляторами тока и напряжения.

Минус у таких устройств только один: они не в состоянии восстановить заряд в АКБ, который упал до нуля (например, при хранении зимой в неотапливаемом помещении). Либо же заряжать «обнулившуюся» батарею они будут долго, около суток, в зависимости от собственной мощности и ее емкости.

Зарядно-предпусковые устройства могут помочь, если уровень напряжения на клеммах батареи упал не более чем на 50-60%.

То есть, к примеру, если «аккум» легкового автомобиля, который должен выдавать 13 В, выдает 6-7 В.

Плюсы зарядно-пусковых агрегатов:

• возможность экстренного запуска автомобиля с «обнулившейся» АКБ.
• возможность полностью зарядить батарею, емкость которой упала до нуля.
• возможность работать в режиме подзарядки, как аппараты попроще.
• необходимый уровень автоматизации — полностью автоматическое устройство или с ручными настройками — автовладелец может выбрать сам.

Минусы этих аппаратов:

• значительные габариты и масса.
• повышенная стоимость.
• сложность в настройке (не у всех устройств).
• они работают только от бытовой или промышленной сети.

Какие еще бывают виды аккумуляторных зарядных устройств

По принципу действия все ЗУ (зарядные устройства) делятся на трансформаторные и импульсные.

Трансформаторные ЗУ используют для выпрямления тока и понижения частоты трансформаторный блок. Это наиболее древний класс зарядников, который отличается повышенной мощностью и надежностью. ЗУ, используемые для промышленной зарядки АКБ (например, в точка, осуществляющих такую услугу), часто именно трансформаторного типа.

По сути своей такое ЗУ — это обыкновенный блок питания на понижающем трансформаторе с выходным напряжением 6, 12 или 24 В. Можно устанавливать различные значения выходного тока.

Его плюсы — простота, ремонтопригодность, надежность, возможность ручной регулировки тока и напряжения. Также это устройство не выдает радиопомех.

Минусы — сложность автоматизации (по техническим причинам полностью автоматическим такое ЗУ не бывает), большие габариты и масса. Процесс зарядки АКБ нуждается в контроле со стороны владельца, т. к. автоотключение ЗУ либо отсутствует, либо недостаточно надежно.

Отметим, что современные трансформаторные ЗУ снабжены всеми необходимыми системами защиты — от перегрева, от переполюсовки клемм и т. п.

Импульсные ЗУ, по сути, представляют собой такие же блоки питания, но управляемые сложными электронными схемами. По принципу действия они схожи со сварочными аппаратами инверторного типа.

Это устройство понижает напряжение с помощью импульсного трансформатора, который значительно компактнее и меньше по массе, чем обычный.

Импульсный трансформатор конструктивно сильно отличается от обыкновенного и имеет совершенно другие рабочие характеристики, в частности ВАХ (вольт-амперную характеристику).

Кроме трансформатора, в составе импульсного ЗУ присутствуют:

• выпрямитель;
• стабилизатор тока;
• контрольно-управляющая плата;
• средства индикации.

Обратите внимание: импульсные ЗУ — полностью цифровые устройства, и индикация у них цифровая, тогда как на трансформаторных чаще всего — аналоговая (дисплеи со стрелками).

Импульсники — более современные устройства, чем ЗУ трансформаторного типа. Они бывают как предпусковыми, так и пусковыми. Можно найти аппарат с любым типом зарядки — постоянным током, напряжением либо комбинацией этих методов.

Их преимущества:

• высокая степень автоматизации;
• высокий КПД — до 98%;
• универсальность;
• низкая стоимость (массовое производство сильно снижает цену электронных компонентов);
• широкий выбор;
• полный комплект элементов защиты от всех возможных проблем — перегрева, переполюсовки, «от дурака» и т. п.;
• небольшая масса и габариты.

Но у них есть и недостатки. Главными минусами импульсников считаются:

• сложность ремонта;
• создание радиопомех при работе (для большинства автолюбителей — некритично).

В принципе, больше недостатков у импульсников нет.

Дополнительные функции

Многие ЗУ имеют ряд дополнительных функций, призванных облегчить жизнь пользователя. Разберем главные из них.

Защита от переполюсовки

Переполюсовка — это неправильное подключение зарядного устройства к аккумулятору: минусовый контакт к плюсовой клемме и положительный, соответственно, к минусу. Это опасная ошибка, которая может привести к тому, что и само ЗУ, и аккумуляторная батарея выйдут из строя. Поэтому защита от переполюсовки необходима каждому современному заряднику.

Она бывает 3-х типов:

• на тиристоре;
• на реле;
• на полевом транзисторе.

Тиристорная схема «забирает» для своей работы около 2 В от выходного напряжения, что заставляет изменять выходные параметры. В некоторых зарядниках, к примеру, для АКБ мотоцикла, которые должны выдавать всего 6-7 В, тиристорную схему применять нецелесообразно.

Реле не приводит к потерям по току и напряжения, но схема с реле всегда «вторичного» действия — чтобы реле сработало, импульс должен пройти. Поэтому оно не всегда успевает включиться и защитить зарядное устройство. Кроме того, реле не сработает, если батарея посажена «в ноль».

Поэтому наиболее оптимальный тип защиты — на транзисторе-полевике. Она лишена вышеперечисленных недостатков.

Если у вашего зарядного устройства нет защиты от переполюсовки — его можно изготовить своими руками при наличии определенных навыков радиомонтажника.

Защита от короткого замыкания

Защита от короткого замыкания необходима для того, чтобы ЗУ не вышло из строя при внезапной неисправности в сети — или от того, что на клеммы подключенного к нему аккумулятора случайно упал гаечный ключ и соединил их напрямую.

Обдумывая, какое зарядное устройство выбрать, нужно учесть, что оно обязательно должно иметь защиту от КЗ. К слову, это все импульсные устройства и многие из трансформаторных.

Защита реализована путем включения в электронную цепь зарядника автоматической схемы, которая мгновенно размыкает выходную цепь при коротком замыкании и обесточивает систему.

Варианты исполнения могут базироваться на электрореле и современных автоматических выключателях (действующих по тому же принципу, что и автоматы в домашнем электрощитке). Последние предпочтительней, т. к. реле имеет традиционную проблему с «запаздыванием».

Помимо вышеперечисленных, качественное зарядное устройство для аккумулятора должно иметь следующие уровни защиты:

1. От перегрузки при работе.

2. От перегрева.

3. От избыточного зарядного тока и напряжения.

4. От перезаряда.

В любой из вышеозначенных ситуаций прибор должен мгновенно выключаться. Кроме того, для пусковых ЗУ обязательна встроенная защита бортовой сети (и особенно — компьютера автомобиля) при пуске.

Источник