Основой бытовой питающей сети является переменное напряжение 220В. Оно преобразуется в разнообразные пониженные уровни. Однако для питания многих приборов и устройств необходимо постоянное и стабильное напряжение. Основой преобразования служит диодный мост, установленный в схему стабилизатора после понижающего трансформатора.
Принцип работы диодного моста
Природа переменного напряжения такова, что оно по принципу волны меняет плюсовой всплеск на минусовой. Но для работы приборов с постоянным источником питания такой переворот недопустим. Требуется выпрямитель, а, возможно, и стабилизатор. Мост, как заправский регулировщик
направляет положительную полуволну в одну сторону, а отрицательную - в другую. Создавая, таким образом, сортирующий фильтр на пути прохождения переменного тока. На выходе диодного моста получаются периодические пульсации соответствующей полярности, а для их первичного сглаживания применяют электролитический конденсатор большой ёмкости.
Устройство выпрямителя и схема подключения
На сегодняшний день не придумано ничего лучшего для полноценного выпрямления напряжения, чем обычный диодный мост. Он максимально передаёт габаритную мощность трансформатора. Работая с обеими полуволнами переменного напряжения, диодный мост выгодно отличается от однополупериодных выпрямителей.
Следуя из названия, собран мост из 4 или 6 диодов. Это зависит от подключения к однофазной или трёхфазной сети. Они имеют одинаковые электрические характеристики
и соединены особым образом. Полупроводники, чем собственно и являются диоды, перенаправляют разноимённые полупериоды переменного напряжения на «плюсовой» или «минусовой» выводы. Создавая, таким образом, разность потенциалов на одноимённых выводах. Диоды, соответственно, и преобразовывают напряжение с выводов подключённого трансформатора.
Выпускаемый в форме одной детали, мост имеет 4 вывода:
- «~» - вход переменного напряжения;
- «+» - положительный выход потенциала;
- «–» - отрицательный выход потенциала.
Моноблок обладает значительными положительными достоинствами. Собранный в едином корпусе, он обеспечивает одинаковый тепловой режим работы всех его компонентов. Это стабилизирует характеристики диодов
, включённых в его состав. Облегчается монтаж на печатную плату, и, соответственно, удешевляется весь процесс сборки.
Однако надо отметить и недостаток, вытекающий из применения единого корпуса. При выходе из строя одного диода требуется замена всей детали, исключая возможность удаления одного элемента.
Область применения
Электронные схемы питаются в основном постоянным напряжением. Компьютеры, например, используют потенциал в 5 вольт, а для ремонта электронных устройств применяются блоки питания на 12 и 24 вольта. Даже заряжая, уже привычный, смартфон для выпрямления напряжения используется всё те же 4 полупроводника. В автомобиле генератор вырабатывает трёхфазное переменное напряжение, и для дальнейшего применения его необходимо выпрямить и стабилизировать. Любое преобразование напряжения требует применения диодных мостов.
Самостоятельное изготовление
Начинающие радиолюбители часто сталкиваются с вопросом электропитания своих поделок. Часто приходится изготавливать блок питания своими руками. Однако не все знают как сделать диодный мост
и при этом правильно подключить его к схеме стабилизатора. Следует подробно остановиться на этой задаче и способе её решения.
Диод - это полупроводник с двумя электродами. Они называются анод и катод. Преследуя цель сделать мост и правильно собрать его схему, необходимо взять 4 одинаковых выпрямительных диода. Проверить, по справочнику, соответствие проходящего тока и параметры расчётной мощности. Правильный подбор послужит основой надёжной работы выпрямителя.
Следующим шагом будет сборка отдельных элементов в диодный мост. Необходимо взять 2 диода и соединить анод одного с катодом другого. Сделать то же самое с оставшимися полупроводниками. Образовались две одинаковые пары со свободными электродами. Далее, соединяем катод одной сборки с соответствующим выводом второй. Повторим эту процедуру с оставшимися анодами. В итоге получится квадрат, в углах которого образовались следующие соединения:
- анод, катод - вход одного провода переменного напряжения;
- анод, анод - выход отрицательного потенциала;
- катод, анод - вход второго провода переменного напряжения;
- катод, катод - выход положительного потенциала.
Таким образом, получилась классическая схема диодного моста. Осталось подать переменное напряжение с трансформатора и снимать практически постоянное. Однако пульсации на выходе диодного моста могут повлиять на работу подключённого устройства. Для сглаживания подобных всплесков применяются фильтры и электролитические конденсаторы большой ёмкости. Создавая более стабильное питание, необходимо использовать схемы стабилизаторов, подключаемых к выходу диодного моста.
Как сделать диодный мост для преобразования переменного напряжения в постоянное, однофазный и трехфазный диодный мост. Ниже классическая схема однофазного диодного моста.
Как видно на рисунке соединены четыре диода, на вход подается переменное напряжение, а на выходе уже плюс и минус. Сам диод это полупроводниковый элемент, который может через себя пропускать только напряжение с определенным значением. В одну сторону диод может пропускать через себя только минусовое напряжение, а плюс не может, а в обратную наоборот. Ниже диод и его обозначение в схемах. Через анод может пропускаться только минус, а через катод только плюс.
>
Переменное напряжение это такое напряжение где с определенной частотой меняется плюс с минусом. Например частота нашей сети 220вольт равна 50герц, то-есть 50 раз за секунду меняется полярность напряжения с минуса на плюс и обратно. Чтобы выпрямить напряжение, направить плюс на один провод, а плюс на другой нужны два диода. Один подключаетя анодом, второй катодом, таким образом когда на проводе появляется минус, то он идет по первому диоду, а второй минус не пропускает, а когда на проводе появится плюс, то наоборот первый диод плюс не пропускает, а второй пропускает. Ниже схема принципа работы.
>
Для выпрямления, а точнее распределения плюса и минуса в переменном напряжении нужны всего два диода на один провод. Если провода два то соответственно по два диода на провод, всего четыре и схема соединения выглядит ромбиком. Если три провода, то шесть диодов, по два на провод и того получится трехфазный диодный мост. Ниже схема соединения трехфазного диодного моста.
>
Диодный мост как видно из картинок очень прост, это простейшее устройство для преобразования переменного напряжения от трансформаторов или генераторов в постоянное. Переменное напряжение имеет частоту смены напряжения с плюса на минус и обратно, поэтому эти пульсации передаются и после диодного моста. Чтобы сгладить пульсации если это нужно ставят конденсатор. Конденсатор ставят параллельно, то-есть одним концом к плюсу на выходе, а вторым концом к плюсу. Конденсатор здесь служит как миниатюрный аккумулятор. Он заряжается и во время паузы между импульсами питает нагрузку разряжаясь, таким образом пульсации становятся незаметными, и если вы подсоединяете например светодиод, то он не будет мерцать и в другая электроника будет правильно работать. Ниже схема с конденсатором.
>
Также хочу отметить что напряжение пропущенное через диод немного понижается, для диода Шоттки это около 0,3-0,4вольта. Таким образом можно диодами понижать напряжение, скажем 10 последовательно соединенных диодов понизят напряжение на 3-4вольта. Нагреваются диоды именно из-за падения напряжения, скажем через диод идет ток силой 2ампера, падение 0,4вольта, 0,4*2=0,8ватт, таким образом на тепло уходит 0,8ватт энергии. А если 20ампер пойдет через мощный диод, то потери на нагрев будут уже 8ватт.
Почти вся электронная аппаратура для своей работы требует определённую величину постоянного напряжения. В электрический сети передаётся синусоидальный сигнал с частотой 50 Гц. Для преобразования сигнала используется свойство полупроводниковых элементов пропускать ток только в одном направлении, а в другом блокировать его прохождение. В качестве преобразователя применяется схема диодного моста, позволяющая получать на выходе сигнал постоянной величины.
Физические свойства p-n перехода
Главным элементом, использующимся при создании выпрямительного узла, является диод. В основе его работы лежит электронно-дырочный переход (p-n).
Общепринятое определение гласит: p-n переход - это область пространства, находящаяся на границе соединения двух полупроводников разного типа. В этом пространстве образуется переход n-типа в p-тип. Значение проводимости зависит от атомного строения материала, а именно от того, насколько прочно атомы удерживают электроны. Атомы в полупроводниках располагаются в виде решётки, а электроны привязаны к ним электрохимическими силами. Сам по себе такой материал является диэлектриком. Он или плохо проводит ток, или не проводит его совсем. Но если в решётку добавить атомы определённых элементов (легирование), физические свойства такого материала кардинально изменяются.
Примешанные атомы начинают образовывать, в зависимости от своей природы, свободные электроны или дырки. Образованный избыток электронов формирует отрицательный заряд, а дырок - положительный.
Избыток заряда одного знака заставляет носителей отталкиваться друг от друга, в то время как область с противоположным зарядом стремится притянуть их к себе. Электрон, перемещаясь, занимает свободное место, дырку. При этом на его старом месте также образовывается дырка. В результате чего создаётся два потока движения зарядов: один основной, а другой обратный. Материал с отрицательным зарядом в качестве основных носителей использует электроны, его называют полупроводником n-типа, а с положительным зарядом, использующим дырки, p-типа. В полупроводниках обоих типов неосновные заряды образуют ток, обратный движению основных зарядов.
В радиоэлектронике из материалов для создания p-n перехода используется германий и кремний. При легировании кристаллов этих веществ образуется полупроводник с различной проводимостью. Например, введение бора приводит к появлению свободных дырок и образованию p-типа проводимости. Добавление фосфора, наоборот, создаст электроны, и полупроводник станет n-типа.
Принцип работы диода
Диод - это полупроводниковый прибор, имеющий малое сопротивление для тока в одном направлении, и препятствующий его прохождению в обратном. Физически диод состоит из одного p-n перехода. Конструктивно представляет собой элемент, содержащий два вывода. Вывод, подключённый к p-области, называется анодом, а соединённый с n-областью - катодом.
При работе диода существует три его состояния:
- сигнал на выводах отсутствует;
- он находится под действием прямого потенциала;
- он находится под действием обратного потенциала.
Прямым потенциалом называется такой сигнал, когда плюсовой полюс источника питания подключён к области p-типа полупроводника, другими словами, полярность внешнего напряжения совпадает с полярностью основных носителей. При обратном потенциале отрицательный полюс подключён к p-области, а положительный к n.
В области соединения материала n- и p-типа существует потенциальный барьер. Он образуется контактной разностью потенциалов и находится в уравновешенном состоянии. Высота барьера не превышает десятые доли вольта и препятствует продвижению носителей заряда вглубь материала.
Если к прибору подключено прямое напряжение, то величина потенциального барьера уменьшается и он практически не оказывает сопротивление протеканию тока. Его величина возрастает и зависит только сопротивления p- и n- области. При прикладывании обратного потенциала, величина барьера увеличивается, так как из n-области уходят электроны, а из p-области дырки. Слои обедняются и сопротивление барьера прохождению тока возрастает.
Основным показателем элемента является вольт-амперная характеристика. Она показывает зависимость между приложенным к нему потенциалом и током, протекающим через него. Представляется эта характеристика в виде графика, на котором указывается прямой и обратный ток.
Схема простого выпрямителя
Синусоидальное напряжение представляет собой периодический сигнал, изменяющийся во времени. С математической точки зрения он описывается функцией, в которой начало координат соответствует времени равным нулю. Сигнал состоит из двух полуволн. Находящаяся полуволна в верхней части координат относительно нуля называется положительным полупериодом, а в нижней части - отрицательным.
При подаче переменного напряжения на диод через подключённую к его выводам нагрузку, начинает протекать ток. Этот ток обусловлен тем, что в момент поступления положительного полупериода входного сигнала диод открывается. В этом случае к аноду прикладывается положительный потенциал, а к катоду отрицательный. При смене волны на отрицательный полупериод диод запирается, так как меняется полярность сигнала на его выводах.
Таким образом, получается, что диод как бы отрезает отрицательную полуволну, не пропуская её на нагрузку и на ней появляется пульсирующий ток только одной полярности. В зависимости от частоты приложенного напряжения, а для промышленных сетей она составляет 50 Гц, изменяется и расстояние между импульсами. Такого вида ток называется выпрямленным, а сам процесс -однополупериодным выпрямлением.
Выпрямляя сигнал, используя один диод, можно питать нагрузку, не предъявляющую особых требований к качеству напряжения. Например, нить накала. Но если запитать, например, приёмник, то появится низкочастотный гул, источником которого и будет промежуток, возникающий между импульсами. В некоторой мере для избавления от недостатков однополупериодного выпрямления совместно с диодом применяется параллельно включённый нагрузке конденсатор. Этот конденсатор будет заряжаться при поступлении импульсов и разряжаться при их отсутствии на нагрузку. А значит, чем больше значение ёмкости конденсатора, тем ток на нагрузке будет более сглажен.
Но наибольшего качества сигнала возможно достичь, если использовать для выпрямления одновременно две полуволны. Устройство, позволяющее это реализовать, получило название диодный мост, или по-другому - выпрямительный.
Такое устройство представляет собой электрический прибор, служащий для преобразования переменного тока в постоянный. Словосочетание «диодный мост» образуется из слова «диод», что предполагает использование в нём диодов. Схема диодного моста выпрямителя зависит от сети переменного тока, к которой он подключается. Сеть может быть:
- однофазной;
- трёхфазной.
В зависимости от этого и выпрямительный мост называется мостом Гретца или выпрямителем Ларионова. В первом случае используется четыре диода, а во втором прибор собирается уже на шести.
Первая схема выпрямительного прибора собиралась на радиолампах и считалась сложным и дорогим решением. Но с развитием полупроводниковой техники диодный мост полностью вытеснил альтернативные способы выпрямления сигнала. Вместо диодов редко, но ещё применяются селеновые столбы.
Конструкции и характеристики прибора
Конструктивно выпрямительный мост выполняется из набора отдельных диодов или литого корпуса, имеющего четыре вывода. Корпус может быть плоского или цилиндрического вида. По принятому стандарту, значками на корпусе прибора отмечаются выводы подключения переменного напряжения и выходного постоянного сигнала. Выпрямители, имеющие корпус с отверстием, предназначены для крепления на радиатор. Основными характеристиками выпрямительного моста являются:
- Наибольшее прямое напряжение . Это максимальная величина, при которой параметры прибора не выходят за границы допустимых.
- Наибольшее допустимое обратное напряжение . Это максимальное импульсное напряжение, при котором мост длительно и надёжно работает.
- Наибольший рабочий ток выпрямления . Обозначает средний ток, протекающий через мост.
- Максимальная частота . Частота подаваемого на мост напряжения, при которой прибор работает эффективно и не превышает допустимый нагрев.
Превышение значений характеристик выпрямителя приводит к резкому сокращению срока его службы или пробою p-n переходов. Необходимо отметить такой момент, что все параметры диодов указываются для температуры окружающей среды 20 градусов. К недостаткам применения мостовой схемы выпрямления относят большее падение напряжения, по сравнению с однополупериодной схемой, и более низкое значение коэффициента полезного действия. Для уменьшения величины потерь и снижения нагрева мосты часто изготавливают с применением быстрых диодов Шотки.
Схема подключения устройства
На электрических схемах и печатных платах диодный выпрямитель обозначается в виде значка диода или латинскими буквами. Если выпрямитель собран из отдельных диодов, то рядом с каждым ставится обозначение VD и цифра, обозначающая порядковый номер диода в схеме. Редко используются надписи VDS или BD.
Диодный выпрямитель может подключаться напрямую к сети 220 вольт или после понижающего трансформатора, но схема включения его остаётся неизменной.
При поступлении сигнала в каждом из полупериодов ток сможет протекать только через свою пару диодов, а противоположная пара будет для него заперта. Для положительного полупериода открытыми будут VD2 и VD3, а для отрицательного VD1 и VD4. В итоге на выходе получится постоянный сигнал, но его частота пульсации будет увеличена в два раза. Для того чтобы уменьшить пульсацию выходного сигнала, используется, как и в случае с одним диодом, параллельное включение конденсатора С1. Такой конденсатор ещё называют сглаживающим.
Но случается так, что диодный мост ставится не только в переменную сеть, но и подключается в уже выпрямленную. Для чего нужен диодный мост в такой цепи, станет понятно, если обратить внимание в каких схемах используется такое его включение. Эти схемы связаны с использованием чувствительных радиоэлементов к переполюсовке питания. Использование моста позволяет осуществить простую, но эффективную защиту «от дурака». В случае ошибочного подключения полярности питания радиоэлементы, установленные за мостом, не выйдут из строя.
Проверка на работоспособность
Такой тип электронного прибора можно проверить, не выпаивая из схемы, так как в конструкциях устройств никакое его шунтирование не используется. В случае выпрямителя, собранного из диодов, проверяется каждый диод в отдельности. А в случае с монолитным корпусом измерения проводятся на всех четырёх его выводах.
Суть проверки сводится к прозвонке мультиметром диодов на короткое замыкание. Для этого выполняются следующие действия:
- Мультиметр переключается в режим позвонки диодов или сопротивления.
- Штекер одного провода (чёрного) вставляется в общее гнездо тестера, а второго (красного) в гнездо проверки сопротивления.
- Щупом, подключённым чёрным проводом, дотроньтесь до первой ножки, а щупом красного провода до третьего вывода. Тестер должен показать бесконечность, а если поменять полярность проводов, то мультиметр покажет сопротивление перехода.
- Минус тестера подается на четвёртую ногу, а плюс на третью. Мультиметр покажет сопротивление, при смене полярности бесконечность.
- Минус на первую ногу, плюс на вторую. Тестер покажет открытый переход, при смене – закрытый.
Такие показания тестера говорят об исправности выпрямителя. В случае отсутствия мультиметра можно воспользоваться обычным вольтметром. Но при этом придётся подать питание на схему и замерить напряжение на сглаживающем конденсаторе. Его величина должна превышать входное в 1,4 раза.
Очень часто возникает проблема с зарядкой автомобильного аккумулятора, при этом зарядное устройство под рукой не имеется, как же быть в этом случае. Сегодня я решил напечатать эту статью, где намерен пояснить все известные способы зарядки автомобильного аккумулятора, интересно правда. Поехали!
СПОСОБ ПЕРВЫЙ - ЛАМПА И ДИОД
Снимок13Это один из наиболее простых способов зарядки, поскольку «зарядное устройство» по идее состоит из двух компонентов - обыкновенной лампы накаливания и выпрямительного диода. Основной недостаток данной зарядки заключается в том, что диод срезает только нижний полупериод, следовательно на выходе устройства у нас не полностью постоянный ток, но зарядить таким током автомобильный аккумулятор можно!
Лампочка - самая обыкновенная, можно взять лампу 40/60/100 ватт, чем мощнее лампа, тем больше ток на выходе, по идее лампа тут только для токогашения.
Диод, как уже сказал для выпрямления переменного напряжения, он обязательно должен быть мощным, при этом должен быть рассчитан на обратное напряжение не менее 400 Вольт! Ток диода должен быть более 10А! это обязательное условие, очень советую диод установить на теплоотвод, возможно придется его дополнительно охлаждать.
И на рисунке вариант с одним диодом, правда в этом случае ток будет в 2 раза меньше, следовательно время зарядки увеличиться (со 150 Ватной лампочкой, подсевший аккумулятор достаточно зарядить 5-10 часов, чтобы завести автомобиль даже в мороз)
Для увеличения тока заряда можно лампу накаливания заменить другой, более мощной нагрузкой - обогреватель, кипятильник и т.п.
СПОСОБ ВТОРОЙ - КИПЯТИЛЬНИК
Этот способ работает по тому же принципу, что и первый, за исключением того, что на выходе данного зарядного устройство ток полностью постоянный.
Основная нагрузка - кипятильник, при желании можно заменить лампой, как в первом варианте.
Диодный мост можно взять готовый, который можно найти в компьютерных блоках питания. ОБЯЗАТЕЛЬНО использовать диодный мост с обратным напряжением не менее 400Вольт с током НЕ МЕНЕЕ 5 Ампер, готовый мост установить на теплоотвод, поскольку он будет довольно сильно перегреваться.
Мост можно также собрать из 4-х мощных выпрямительных диодов, при этом напряжение и ток диодов должен быть таким, как в случае использования моста. Вообще, старайтесь использовать мощный выпрямитель, на столько мощный, на сколько это возможно, лишняя мощность никогда не помешает.
НЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ мощные диодные сборки ШОТТКИ от компьютерных блоков питания, они очень мощные, но обратное напряжение этих диодов порядка 50-60 Вольт, поэтому они сгорят.
СПОСОБ ТРЕТИЙ - КОНДЕНСАТОР
Этот способ мне нравиться больше всех, использование гасящего конденсатора делает процесс заряда более безопасным, а из емкости конденсатора определяется ток заряда. Ток заряда легко определить по формуле
I = 2 * pi * f * C * U,
где U - напряжение в сети (Вольт), C - емкость гасящего конденсатора (мкФ), f - частота переменного тока (Гц)
Для зарядки автомобильного АКБ нужно иметь довольно большой ток (десятая часть емкости аккумулятора, например - для АКБ 60 А, ток заряда должен быть 6А), но для получения такого тока нам понадобиться целая батарея из конденсаторов, поэтому ограничимся током 1,3-1,4А, для этого, емкость конденсатора должна быть в районе 20мкФ.
Конденсатор обязательно нужен пленочный, с минимальным рабочим напряжением не менее 250 Вольт, отличный вариант конденсаторы типа МБГО отечественного производства.
Зарядное устройство 12в аккумулятора своими руками
Это зарядное устройство я сделал для зарядки автомобильных аккумуляторов, выходное напряжение 14.5 вольт, максимальный ток заряда 6 А. Но им можно заряжать и другие аккумуляторы, например литий-ионные, так как выходное напряжение и выходной ток можно регулировать в широких пределах. Основные компоненты зарядного устройства были куплены на сайте АлиЭкспресс.
Вот эти компоненты:
Еще потребуется электролитический конденсатор 2200 мкФ на 50 В, трансформатор для зарядного устройства ТС-180-2 (как распаивать трансформатор ТС-180-2 посмотрите в этой статье), провода, сетевая вилка, предохранители, радиатор для диодного моста, крокодилы. Трансформатор можно использовать другой, мощностью не менее 150 Вт (для зарядного тока 6 А), вторичная обмотка должна быть рассчитана на ток 10 А и выдавать напряжение 15 – 20 вольт. Диодный мост можно набрать из отдельных диодов, рассчитанных на ток не менее 10А, например Д242А.
Провода в зарядном устройстве должны быть толстые и короткие. Диодный мост нужно закрепить на большой радиатор. Необходимо нарастить радиаторы DC-DC преобразователя, или использовать для охлаждения вентилятор.
Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора
Сборка зарядного устройства
Подсоедините шнур с сетевой вилкой и предохранителем к первичной обмотке трансформатора ТС-180-2, установите диодный мост на радиатор, соедините диодный мост и вторичную обмотку трансформатора. Припаяйте конденсатор к плюсовому и минусовому выводам диодного моста.
Подключите трансформатор к сети 220 вольт и произведите замеры напряжений мультиметром. У меня получились такие результаты:
- Переменное напряжение на выводах вторичной обмотки 14.3 вольта (напряжение в сети 228 вольт).
- Постоянное напряжение после диодного моста и конденсатора 18.4 вольта (без нагрузки).
Руководствуясь схемой, соедините с диодным мостом DC-DC понижающий преобразователь и вольтамперметр.
Настройка выходного напряжения и зарядного тока
На плате DC-DC преобразователя установлены два подстроечных резистора, один позволяет установить максимальное выходное напряжение, другим можно выставить максимальный зарядный ток.
Включите зарядное устройство в сеть (к выходным проводам ничего не подсоединено), индикатор будет показывать напряжение на выходе устройства, и ток равный нулю. Потенциометром напряжения установите на выходе 5 вольт. Замкните между собой выходные провода, потенциометром тока установите ток короткого замыкания 6 А. Затем устраните короткое замыкание, разъединив выходные провода и потенциометром напряжения, установите на выходе 14.5 вольт.
Защита от переполюсовки
Данное зарядное устройство не боится короткого замыкания на выходе, но при переполюсовке может выйти из строя. Для защиты от переполюсовки, в разрыв плюсового провода идущего к аккумулятору можно установить мощный диод Шоттки. Такие диоды имеют малое падение напряжения при прямом включении. С такой защитой, если перепутать полярность при подключении аккумулятора, ток протекать не будет. Правда этот диод нужно будет установить на радиатор, так как через него при заряде будет протекать большой ток.
Подходящие диодные сборки применяются в компьютерных блоках питания. В такой сборке находятся два диода Шоттки с общим катодом, их нужно будет запараллелить. Для нашего зарядного устройства подойдут диоды с током не менее 15 А.
Нужно учитывать, что в таких сборках катод соединен с корпусом, поэтому эти диоды нужно устанавливать на радиатор через изолирующую прокладку.
Необходимо еще раз отрегулировать верхний предел напряжения, с учетом падения напряжения на диодах защиты. Для этого, потенциометром напряжения на плате DC-DC преобразователя нужно выставить 14.5 вольт измеряемых мультиметром непосредственно на выходных клеммах зарядного устройства.
Как заряжать аккумулятор
Протрите аккумулятор тряпицей смоченной в растворе соды, затем насухо. Выверните пробки и проконтролируйте уровень электролита, если необходимо, долейте дистиллированную воду. Пробки во время заряда должны быть вывернуты. Внутрь аккумулятора не должны попадать мусор и грязь. Помещение, в котором происходит заряд аккумулятора должно хорошо проветриваться.
Подключите аккумулятор к зарядному устройству и включите устройство в сеть. Во время заряда напряжение будет постепенно расти до 14.5 вольт, ток будет со временем уменьшаться. Аккумулятор можно условно считать заряженным, когда зарядный ток упадет до 0.6 – 0.7 А.
Зарядное устройство для автомобиля
Внимание! Схема данного ЗУ предназначена для быстрой зарядки вашего аккумулятора в критических случаях, когда надо срочно куда-то ехать через 2-3 часа. Не используйте ее для повседневного обращения, так как заряд идет постоянным напряжением, что не самый лучший режим зарядки для вашего акума. При перезаряде начинает «кипеть» электролит и в окружающее пространство начинают выделяться ядовитые пары.
Однажды в студеную зимнюю пору
Я из дому вышел, был сильный мороз!
Сажусь я в машину и ключик вставляю
Машина не с места
Ведь акум то сдох!
Знакомая ситуация, не так ли? 😉 Думаю, все автолюбители попадали в такую неприятную ситуацию. Есть два выхода: завести машину с заряженного акума соседской машины (если сосед не против), на жаргоне автолюбителей это звучит как «прикурить». Ну и второй выход — это зарядить акум. Зарядные устройства стоят не очень то и дешево. Их цена начинается с 1000 рублей. Если у вас жмет карман от денег, то проблема решена. Когда я попал в такую ситуацию, когда машина не завелась, то понял, что мне срочно нужно зарядное устройство. Но у меня не было лишней тысячи рублей на покупку зарядного устройства. В инете нашел очень простую схему, и решил собрать зарядник собственными силами. Схему трансформатора я упростил. Обмотки со второй колонны обозначаются со штрихом.
F1 и F2 — это плавкие предохранители. F2 нужен для защиты от короткого замыкания на выходе цепи, а F1 — от превышении напряжения в сети.
И вот что у меня получилось.
Теперь обо всем по порядку. Силовой трансформатор марки ТС-160 можно и ТС-180 можно выдергнуть со старых черно-белых телевизоров «Рекорд», но такового я не нашел и пошел в радиомагаз. Давайте разглядим его поближе.
Лепестки. куда паяются выводы обмоток транса.
А вот здесь прямо на трансе есть табличка, на каких лепестках какое напряжение выходит. Это значит, что при подаче на лепесток № 1 и 8 подать 220 Вольт, то на лепестках №3 и 6 мы получим 33 Вольта и максимальную силу тока в нагрузку 0,33 Ампера и тд. Но нас больше всего интересуют обмотки №13 и 14. На них мы можем получить 6,55 Вольт и максимальную силу тока 7,5 Ампер.
Для того, чтобы заряжать аккумулятор нам как раз потребуется большая сила тока. Но напряжение то у нас маленькое. Акум выдает 12 Вольт, но для того, чтобы его зарядить, напряжение зарядки должно превышать напряжение акума. 6,55 Вольт здесь никак не сгодится. Зарядник нам должен выдавать 13-16 Вольт. Поэтому мы прибегаем к очень хитрому решению. Как вы заметили, транс состоит из двух колон. Каждая колонна дублирует другую колонну. Места, где выходят выводы обмоток, пронумерованы. Для того, чтобы увеличить напряжение, нам нужно просто-напросто соединить два источника напряжения последовательно. Для этого соединяем обмотки 13 и 13′ и снимаем напряжение с обмоток 14 и 14′. 6,55 + 6,55 = 13,1 Вольт. Вот такое переменное напряжение мы получим. Теперь нам надо его выпрямить, то есть превратить в постоянный ток. Собираем Диодный мост на мощных диодах, потому как через них будет проходить приличная сила тока. Для этого нам потребуются диоды Д242А. Через них может течь прямой ток до 10 Ампер, что идеально подходит к нашему самопальному заряднику:-). Также можно отдельно купить диодный мост сразу модулем. В самый раз подойдет диодный мост КВРС5010, который можно купить на Али по этой ссылке или в ближайшем радиомагазине.
Как проверить диоды на работоспособность, думаю помнят все, кто не помнит — сюда.
Немного теории. Полностью посаженный акум обладает низким напряжением. По мере зарядки напряжение стает все больше и больше. Следовательно по Закону Ома у нас сила тока в цепи в самом начале зарядки будет очень большая, а потом все меньше и меньше. А так как диоды включены в цепь, то и через них будет проходить большая сила тока в самом начале зарядки. Согласно Закону Джоуля-Ленца будет происходить нагрев диодов. Поэтому, чтобы их не спалить, нужно отнимать от них тепло и рассеивать в окружающем пространстве. Для этого нам нужны радиаторы. В качестве радиатора я раздраконил нерабочий комповский блок питания и использовал его жестяной корпус.
Не забудьте подключить амперметр последовательно нагрузке. Мой амперметр без шунта. поэтому все показания я делю на 10.
Зачем нам амперметр? Для того, чтобы узнать, зарядился ли наш акум или нет. Когда акум полностью разряжен, он начинает жрать (слово «кушать» думаю здесь неуместно) ток. Жрет он порядка 4-5 Ампер. По мере зарядки он кушает все меньше и меньше силы тока. Поэтому, когда стрелка прибора покажет на 1 Ампер (в моем случае на шкале 10), то акум можно считать заряженным. Все гениально и просто:-).
Выводим две зацеплялки для клемм акума с нашего зарядника, в нашем магазе радио они стоят 6 руб за штуку, но я советую взять покачественнее, так как эти быстро ломаются. При зарядке не путайте полярность. Лучше как-нибудь пометить зацеплялки или взять разных цветов.
Если все правильно собрано, то на зацеплялках мы должны увидеть вот такую форму сигнала (по идее верхушки должны быть сглажены, так как синусоида). но разве что-то предъявишь нашему провайдеру электричества))). В первый раз видите что-то подобное? Бегом сюда!
Импульсы постоянного напряжения лучше заряжают акум, чем чистый постоянный ток. А как получить чистый постоянный из переменного описано в статье Как получить из переменного напряжения постоянное.
Ниже на фото акум почти уже заряжен. Замеряем его потребляемую силу тока. 1,43 Ампера.
Оставим еще чуток на зарядку
Не поленитсь доработать свое устройство плавкими предохранителями. Номиналы предохранителей на схеме. Так как транс такого рода считается силовым, то при замыкании вторичной обмотки, которую мы вывели на зарядку акума, сила тока будет бешенной и возникнет так называемое Короткое замыкание. У Вас махом начнет плавиться изоляция и даже провода, что может привести к печальным последствиям. Не проверяйте на искру напряжение на зацеплялках зарядника. По возможности не оставляйте без присмотра сей девайс. Ну да, дешево и сердито;-). Можно при большом желании доработать этот зарядник. Поставить защиту от КЗ, самовыключение при полной зарядке акума и тд. По себестоимости такой зардяник получился на 300 руб и 5 часов свободного времени на сборку. Зато теперь даже в самый лютый мороз можно спокойно завести машинку с полностью заряженным акумом.
Тех, кого заинтересовала теория зарядных устройств (ЗУ), а также схемы нормальных ЗУ, то в обязательном порядке качаем эту книжку по этой ссылке. Ее можно назвать библией по зарядным устройствам.
Читайте также на сайте:
Особенности работы моего ветрогенератора
Анемометр — измеритель скорости ветра
Сколько энергии дают солнечные батареи 400Вт
Контроллер ФОТОН 150-50
Попытка восстановления клеммы аккумулятора
Защита аккумулятора от глубоких разрядов
Контроллер фотон как DC-DC преобразователь
Автоматы защиты от КЗ в солнечной электростанции
Модернизация и обновление электростанции весна 2017
ИБП CyberPower CPS 600 E бесперебойник с чистым синусом
Устройство плавного пуска, запуск холодильника от инвертора
Где я покупаю неодимовые магниты
Состав и устройство моей солнечной электростанции
Сколько нужно солнечных батарей для холодильника?
Выгодны ли солнечные батареи?
Ветрогенератор на основе асинхронного двигателя с деревянным винтом
Подборка ваттметров постоянного тока с алиэкспресс
Как сделать диодный мост
Как сделать диодный мост для преобразования переменного напряжения в постоянное, однофазный и трехфазный диодный мост. Ниже классическая схема однофазного диодного моста.
Как видно на рисунке соединены четыре диода, на вход подается переменное напряжение, а на выходе уже плюс и минус. Сам диод это полупроводниковый элемент, который может через себя пропускать только напряжение с определенным значением. В одну сторону диод может пропускать через себя только минусовое напряжение, а плюс не может, а в обратную наоборот. Ниже диод и его обозначение в схемах. Через анод может пропускаться только минус, а через катод только плюс.
Переменное напряжение это такое напряжение где с определенной частотой меняется плюс с минусом. Например частота нашей сети 220вольт равна 50герц, то-есть 50 раз за секунду меняется полярность напряжения с минуса на плюс и обратно. Чтобы выпрямить напряжение, направить плюс на один провод, а плюс на другой нужны два диода. Один подключаетя анодом, второй катодом, таким образом когда на проводе появляется минус, то он идет по первому диоду, а второй минус не пропускает, а когда на проводе появится плюс, то наоборот первый диод плюс не пропускает, а второй пропускает. Ниже схема принципа работы.
Для выпрямления, а точнее распределения плюса и минуса в переменном напряжении нужны всего два диода на один провод. Если провода два то соответственно по два диода на провод, всего четыре и схема соединения выглядит ромбиком. Если три провода, то шесть диодов, по два на провод и того получится трехфазный диодный мост. Ниже схема соединения трехфазного диодного моста.
Диодный мост как видно из картинок очень прост, это простейшее устройство для преобразования переменного напряжения от трансформаторов или генераторов в постоянное. Переменное напряжение имеет частоту смены напряжения с плюса на минус и обратно, поэтому эти пульсации передаются и после диодного моста. Чтобы сгладить пульсации если это нужно ставят конденсатор. Конденсатор ставят параллельно, то-есть одним концом к плюсу на выходе, а вторым концом к плюсу. Конденсатор здесь служит как миниатюрный аккумулятор. Он заряжается и во время паузы между импульсами питает нагрузку разряжаясь, таким образом пульсации становятся незаметными, и если вы подсоединяете например светодиод, то он не будет мерцать и в другая электроника будет правильно работать. Ниже схема с конденсатором.
Также хочу отметить что напряжение пропущенное через диод немного понижается, для диода Шоттки это около 0,3-0,4вольта. Таким образом можно диодами понижать напряжение, скажем 10 последовательно соединенных диодов понизят напряжение на 3-4вольта. Нагреваются диоды именно из-за падения напряжения, скажем через диод идет ток силой 2ампера, падение 0,4вольта, 0,4*2=0,8ватт, таким образом на тепло уходит 0,8ватт энергии. А если 20ампер пойдет через мощный диод, то потери на нагрев будут уже 8ватт.
Е-ветерок.ру Ветрогенератор своими руками
Энергия ветра и солнца — 2013г. Контакты: Google+ / Вконтакте
Лада Приора Хэтчбек Ракета › Бортжурнал › Зарядное устройство своими руками
Купил сегодня тестер и сел паять зарядник из останков сабвуфера раскуроченого ранее. Немного теории для тех кто решит повторить. Зарядное устройство. Он же блок питания по сути состоит из двух модулей. Первый это трансформатор, его задача понизить напряжение до необходимых в нашем случает 12 вольт. Второй это диодный мост, нужен он для того чтоб переменное напряжение преобразовать в постоянное. Можно конечно все усложнить и наставить всяких фильтров лампочек и приборов. Но мы этого делать не будем ибо лень.
Берем трансформатор. Первое что нам нужно найти первичную обмотку. На нее мы будет подавать 220 в из розетки. Ставим тестер в режим измерения сопротивления. И прозванивает все провода. Находим ту пару которая дает самое большее сопротивление. Это и есть первичная обмотка. Далее прозваниваем остальные пары и запоминаем/записываем что с чем звонилось.
После того как нашли все пары подаем на первичную обмотку 220 в. Переводим тестер в режим измерения переменного напряжения и меряем сколько вольт на вторичных обмотках. В моем случае на всех парах было 12 в. Взял одну с самыми толстыми проводами остальные обрезал и заизолировал
с этим закончили переходим к диодному мосту.
Выпаял из платы сабвуфера 4 диода
скрутил вместе в диодный мост и пропаял соединения
Схема диодного моста и график изменения структуры синусоиды
вот что получилось у меня
осталось все соединить и проверить на работоспособность
То что получилось у меня
Включаем в сеть замеряем напряжение. Слева относительно последнего фото на диодном мосту будет минус. Справа плюс. Напаеваем туда провода которые в дальнейшем будем сажать на плюс и минус нашего акб.
Один из проводов на акб желательно пустить через лампочку чтоб убереч акб от передоза электричества
Вот что получилось в итоге
И последнее испытание с подключенной светодиодной лентой
Небольшая и простая схема, составленная из четырех диодов и используемая для преобразования переменного тока в постоянный называется диодный мост. В отличие от ранее рассмотренной из одного диода и пропускающего ток только в один полупериод, мостовая схема дает возможность пропускать ток в течение обоих полупериодов. Достаточно часто, их делают в виде небольших сборок и микросборок помещенных обычно в пластмассовый корпус.
Обычно его отображают включением четырех диодов в общую мостовую схему, как показано в левой части рисунка ниже: здесь, диоды служат как бы плечами выпрямительного моста. Такое условное обозначение можно часто увидеть в старых радиолюбительских журналах. Однако, теперь его чаще обозначают в виде ромба, внутри которого расположен значок, говорящий только о полярность выходного напряжения.
Диодный мост принципы работы |
Для лучшего понимания работы и закрепления теоретического материала рассмотрим работу на практическом примере низковольтного выпрямителя. В нем, с применением четырех диодов, во время каждой полуволны переменного напряжения работают поочередно только два активных радиокомпонента противоположных плеч моста, соединенных между собой не только последовательно, но и встречно по отношению ко второй паре.
Переменное напряжение следует на вход схемы. Когда на верхнем, в соответствии со схемой точки вторичной обмотки появится положительный полупериод переменного синусоидального напряжения, ток идет через третий диод, нагрузку, второй диод и к нижней точки вторичной обмотки. Элементы VD1 и VD4 в этот момент заперты и ток через них не проходит.
В течение другой полуволны синусоидального напряжения, когда плюс будет на нижнем выводе вторичной обмотки трансформатора, ток проходит через VD4, нагрузку, VD1 и к верхней точки вторичной обмотки. В этот момент VD2 и VD3 закрыты и ток через них не пройдет.
В результате, как мы видим на диаграмме "В", что несмотря на периодическую смену полярности напряжения на обмотке трансформатора, а через нагрузку диодного моста идет ток только одного направления. В таком выпрямителе максимальный КПД, так как используются два полупериода переменного тока из двух, поэтому этот тип выпрямителя получил название мостовой двухполупериодный.
Думаю теперь понятно что работа этой схемы по сравнению с выпрямлением напряжения одним диодом намного эффективней:
Удвоилась частота пульсаций выпрямленного напряжения; Уменьшились интервалы между импульсами, среднее значение напряжения постоянного тока примерно того же уровня, что и переменное со вторичной обмотки трансформатора.
Как проверить диодный мост |
