Меню

Зарядные устройства с ограничением напряжения заряда

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).
Читайте также:  Виды понижающих трансформаторов напряжения

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

Зарядка аккумулятора или как правильно зарядить разрядившийсяаккумулятор

Стоит отметить что старые аккумуляторы (5-ти летки) не стоит заряжать, или реанимировать какими либо дедушкиными способами. Во первых — это бесполезно, или даст только кратковременный эффект, второе — небезопасно. Срок его жизни подходит к концу, и будет разумней его отнести в утилизацию.

Требования к зарядному устройству. Батареи, исключающие долив воды, должны заряжаться только устройствами с автоматическим поддержанием зарядного напряжения, и желательно автоматическим ограничением тока заряда. Естественно, СОБЛЮДАЙТЕ ПОЛЯРНОСТЬ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА И АКБ! ТО ЕСТЬ «ПЛЮС» к «ПЛЮСУ», «МИНУС» к «МИНУСУ»! (ведь не в каждом зарядном устройстве присутствует «защита от дурака»)

НЕ ЗАБЫВАЙТЕ ЧТО ПОМЕЩЕНИЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ВЕНТЕЛИРУЕМЫМ, потому что газы, выделяющиеся при этом вредны для здоровья, а так же выделяется арсин, сернистый газ, хлористый водород, который при смешивании с кислородом в определённой пропорции образует взрывоопасную смесь (ну, если вдруг вы дома захотели устроить станцию по зарядке аккумуляторов, и одновременно ставите дюжину АКБ на зарядку :))))

Затраты на приобретение автоматического зарядного устройства не оправданы, поэтому лучше поискать ГДЕ можно им разово воспользоваться. Хороший прибор определит состояние аккумулятора и подберет необходимый ток заряда. Отличное зарядное устройство на просторах интернета будет стоить в районе 6-8 килорублей, например как это ctek.ru/podbor.php?dev_id=105. И не забудьте очистить аккумулятор от грязи, прежде чем, экспериментировать с ним. Грязь на аккумуляторе будет проводить ток (шунтировать цепь заряда), что, совсем, нехорошо. А также, батарея начинает более-менее принимать заряд лишь только после прогрева электролита до положительной температуры, поэтому с мороза принеся домой аккумулятор дайте ему «отстоятся», или отогрется кому как понятнее.

Разница между обслуживаемыми и не обслуживаемыми — в доступности пробок для заливания электролита. Разработчики сделали так, чтобы в этом не было необходимости. Тем не менее, в не обслуживаемом есть возможность снять крышку и добраться до пробок. Вот только смысла, как правило — нет. Его хватает на срок эксплуатации. Да, в любом не обслуживаемом аккумуляторе по бокам должны быть дырочки для отвода газов и для нормализации давления.

НЕЛЬЗЯ допускать, чтобы в процессе зарядки необслуживаемой АКБ напряжение на ее клеммах повышалось более чем до 15,5 вольт.

Дело здесь в физике процесса. Батарея сама возьмет столько тока, сколько требуется ей для заряда. Именно для заряда. То, что Вы будете в нее пихать сверх того, путем повышения напряжения, она отправит по большей части на электролиз воды, которая есть в составе электролита, и еще немного — на разогрев. То есть она просто будет разлагать воду на кислород и водород за Ваш счет. Дистиллированная вода не дефицит. Но в необслуживаемую батарею ее добавить нельзя. Количество электролита будет снижаться необратимо, и плотность его тоже будет повышаться необратимо (вода ушла, а кислота осталась!)

Есть еще одна опасность — если Ваша АКБ разряжена сильно (т.н. «глубокий разряд») и вся кислота ушла в пластины, то начинать ее заряжать сразу номинальным током зарядки НЕЛЬЗЯ. Между пластинами — вода и Вы просто займетесь ее электролизом.

Поэтому в случае зарядки АКБ током в десятки ампер, в короткий срок, заряд «облепит» ее поверхность и не даст электролиту проникнуть в толщу пластин . А в случае зарядки малым током — единицы ампер — восстановит заряд по всей толщине пластины. Термин «заряд» — здесь несколько формален — это характер распределения сульфата свинца по толщине пластины.

Читайте также:  Вольтметр при разомкнутой цепи показывает напряжение

1) Определение зарядного тока. Зарядный ток не должен превышать 1/10 емкости батареи. Например, если вас интересует как зарядить аккумулятор автомобиля 12 В 55 А/ч, то обязательно учтите, что ток заряда не должен превышать 5,5 А. В случае, если аккумулятор разряжен глубоко, требуется заряжать её небольшим током (1,5 – 2,0 А). Если Вы уверены, что глубокого разряда АКБ не было — подключайте ее к зарядному устройству соблюдая полярность (см выше). Зарядное усторойство (ЗУ) должно быть в выключенном положении. Если на устройстве есть регулятор напряжения — установите его на минимальное напряжение. Включайте зарядное устройство. Установите напряжение зарядки 14,4В. Процесс пошел.

2) В процессе зарядки ток будет снижаться. Процесс закончится, когда при напряжении на клеммах 14,4В ток упадет до 200mA (т.е. 0,2А). Перезарядить или повредить батарею таким напряжением невозможно. Просто ток заряда снизится до величины тока саморазряда АКБ.

ВАЖНО: Безопасным для батареи можно считать ток, численно равный в Амперах порядка 1/20 ее емкости в Ампер/Часах, то есть, для АКБ на 55 Ач это ток 2,75А. Опасным можно считать ток, превышающий 1/5 ее емкости в Ампер/часах, то есть, для АКБ на 55 Ач это ток 11А. Строго говоря, когда ей можно, она сама «съест» и больше — но только на определенных режимах и от тех же 14,4В на ее клеммах. А вот если Вы станете ручкой зарядного устройства повышать это напряжение и разгоните его так, что через батарею полезет 11А — это будут, скорее всего, уже далеко не 14,4В… ЗАПРЕЩАЕТСЯ! Номинальным током зарядки традиционно уже полвека считают ток, равный 1/10 емкости АКБ в Ампер/часах, то есть, для АКБ на 55 Ач это ток 5,5А. Для необслуживаемых батарей основной характеристикой зарядки надо считать не ток, а НАПРЯЖЕНИЕ. Ток помогает оценить процесс, протекающий в батарее.

3) В случае глубокого разряда заряжать АКБ в этом случае надо пониженным напряжением (12В.13В), и при этом надо следить за тем, чтобы ток в начале заряда не превысил ту самую 1/20 ее емкости в Ампер/часах (в принципе, это должно произойти автоматически, в отличие от ситуации, когда сразу на клеммы подают 14,4 В). Будет больше — еще сильнее снижайте напряжение. Понемногу ток будет расти — это нормально. Это кислота вылезает из глубины пластин наружу, сульфат свинца даёт приток кислоты, плотность электролита повышается, АКБ заряжается. Когда ток поднимется до 1/10 емкости АКБ, или даже больше, а совсем хорошо — когда он после этого подъема даже начнет снижаться — тогда можно переходить на описанный выше процесс заряда, т.е. ставить напряжение 14,4В.

Теперь дополнительная информация

для сомневающихся, типа «почему батареи, исключающие долив воды, должны заряжаться только устройствами с автоматическим поддержанием зарядного напряжения?»

При заряде этим методом (заряд при постоянстве напряжения ) степень заряженности АКБ по окончании заряда напрямую зависит от величины зарядного напряжения, которое обеспечивает зарядное устройство. Так, например, за 24 часа непрерывного заряда при напряжении 14,4 В 12-вольтовая батарея зарядится на 75-85%, при напряжении 15 В — на 85-90%, а при напряжении 16 В — на 95-97%. Полностью зарядить батарею в течение 20-24 часов можно при напряжении зарядного устройства 16,3-16,4 В. Поэтому в НАШЕМ случае (батарея не обслуживаемая) для удовлетворительного (на 90-95%) заряда современных необслуживаемых батарей с помощью выпускаемых промышленностью зарядных устройств, имеющих максимальное зарядное напряжение 14,4-14,5 В, потребуется более суток. А для полной зарядки батареи данного типа потребуется большее время, чем для зарядки малообслуживаемой или обычной. В начале процесса зарядки сила тока порой достигает 40-50А, в связи с чем все зарядные устройства должны быть снабжены схемами, ограничивающими зарядный ток в пределах 20-25А. Длительность зарядки зависит от степени разряженности и может занять до ТРЕХ дней.

Как определить степень заряженности не обслуживаемого аккумулятора и его плотность

Это скорее всего невозможно точно на 100% определить. Можно лишь с некоторой степенью вероятности, или приблизительно. Способ определение степени заряженности по напряжению справедлив только для аккумуляторов находившихся в стационарном состоянии не менее 8 часов. Измерение необходимо производить не ранее чем через 8 часов после выключения двигателя. У полностью заряженной батареи величина составляет 12,7 — 12,9 Вольт при температуре +20…+25 °С.

НЕ ДОПУСКАЕТСЯ эксплуатация батарей как в режиме НЕДОЗАРЯДА, т.е. при напряжении борт сети ниже 13,9 Вольт, так и в режиме ПЕРЕЗАРЯДА, т.е. при наряжении борт сети выше 14,4 Вольт. Поэтому не реже одного раза в 2 месяца проверяйте уровень зарядного напряжения.

АКБ любит жить полностью заряженной и в холоде (у холодной АКБ меньше саморазряд). Если поставить заряженную АКБ на постоянный подзаряд током, равным току ее саморазряда — она будет в любой момент заряжена на 100%, и никакого вреда ей от такого времяпрепровождения не будет. А вот на машине необслуживаемую батарею лучше иметь заряженной процентов на 90 или 95. Тогда, если вдруг случиться скачок напряжения в бортсети (отказ реле регулятора или еще что) она, как конденсатор, имеет шансы «сожрать» этот выброс. Причем без большого вреда для себя, и спасая при этом электронику, которая в противном случае начнет пускать дым.

Если у Вашей машины генератор и реле-регулятор исправны — то в бортсети у Вас никогда не будет больше 15,1В (до такой величины позволяют задирать напряжение цепи термокомпенсации реле-регуляторов в холодную погоду). Поэтому заботясь об АКБ, не забывайте периодически проверять генератор и реле-регулятор.

Читайте также:  Intel core i7 8700k напряжение

И помните! — Опыт растет прямо пропорционально количеству оборудования, выведенного из строя…

Источник



Простое зарядное устройство-автомат на LM317 с фиксированным током зарядки и ограничением напряжения

Режим зарядки по току

Мне позвонил друг и сказал, что ему нужно зарядное устройство к шуруповерту на дачу. C его слов, аккумуляторов в батарее 10 штук емкостью 1400 мА-час. Значит, требуется заряжать батарею 12 Вольт. Аккумуляторы никель-кадмиевые, для них возможны три режима зарядки:
«А» — медленный, током 0,1 от ёмкости, время зарядки 14-16 часов;
«Б» — сверхбыстрый, током от 1 до 4 ёмкости, время порядка 1 часа;
«В» — ускоренный, током примерно 0,25 от ёмкости, время зарядки 4-6 часов.

На мой взгляд, вариант «А» слишком медленный, пока батарея зарядится, или желание работать пропадет, или будет пора уезжать.

Вариант «Б» рискован, велика вероятность взрыва или выхода из строя батареи, для предотвращения этого нужен контроль за температурой каждого элемента, схема должна быть сложной, лучше на микроконтроллере, для него придется писать и отлаживать программу, далеко не все аккумуляторы могут выдержать такой режим, особенно герметичные.

Остается режим «В» — вечером батарея ставится на зарядку, утром аккумуляторы полностью заряжены, заряд полный, вероятность проблем минимальна.

Анализ промышленных схем удивил. В них обычно нет стабилизации тока, ограничение происходит за счет сопротивления вторичной обмотки питающего трансформатора. Значит при отклонении сетевого напряжения или не будет полной зарядки, или ток значительно возрастет.
У нас ток зарядки будет стабилизирован на заданном уровне, что полностью избавляет от указанных недостатков.

Критерий отключения

Итак, токовый режим выбран, следующий и самый сложный этап — выбор критерия отключения зарядки.
Обычно используются:
• отключение по таймеру,
• по достижению порогового напряжения,
• по мизерному падению напряжения при полной зарядке,
• по температуре батареи.

Проблема в том, что в одних случаях реализация сложна, в других ненадежна. Приемлемый вариант — пороговое напряжение, но если хотя бы один элемент плохой, напряжение никогда не достигнет порогового уровня. Поэтому я рекомендую при первой зарядке проконтролировать напряжение конкретной батареи.
В литературе написано, что напряжение полной зарядки на элемент составляет 1,45-1,48 В.

Индикация режимов

Для удобства эксплуатации необходима индикация. Я исходил из того, что нужен контроль включения в сеть, исправности устройства, контроль цепи зарядки, состояния аккумуляторной батареи.

Считаю, что звуковая сигнализация не нужна — она может запиликать ночью, да и зарядное устройство должно работать так, чтобы батарея могла оставаться в зарядном устройстве без вреда. По этой же причине таймер не обязателен.

Схема и детали

Для радиолюбительской самоделки, на мой взгляд, нужно, чтобы конструкция была:
— простая,
— недорогая,
— из доступных деталей,
— плата должна быть с простой разводкой.

Желательно использовать то, что есть под рукой , что не надо искать по рынкам и магазинам. Для зарядок есть специальная микросхема L200C, но мне было интереснее применить КР142ЕН12 (LM317).

Трансформатор нашелся с вторичной обмоткой на 18 Вольт. Чтобы убедиться в его пригодности, было измерено напряжение под нагрузкой 300 мА, оно оказалось 16 Вольт. Это нормально, т.к. допустимо падение на 10% .

Резисторы применены в основном SMD, транзистор КТ503 можно заменить практически любым той же проводимости.

Для индикации я использовал сверхъяркие светодиоды неизвестной марки, поскольку они отлично светятся уже при токе 1 мА.
Можно ставить любые светодиоды, но придется подобрать резисторы R6, R9 для желаемой их яркости.

Настройка зарядного устройства

Без нагрузки подстройкой R5 убедиться, что напряжение на выходе плавно регулируется около значения в 14 Вольт. Подгонкой R7, R8 добиться зажигания D6 при напряжении 14…14,2 Вольт. На печатной плате предусмотрено место для подключения SMD резисторов параллельно R7, R8 для их подгонки. При указанных на схеме номиналах, подстройка не потребовалась.

Затем подстройкой R5 установить на выходе напряжение 14,4…14,5 Вольт. Подключить нагрузку, например, 20 Ом и убедиться, что ток в нагрузке примерно 300 мА. Закоротить ненадолго выход и убедиться, что оба диода гаснут, а предохранитель не перегорает.
Без нагрузки должны светиться оба светодиода, при подключении аккумулятора красный светодиод гаснет.
Если цепь заряда оборвана или аккумулятор заряжен полностью, красный светодиод не гаснет.

Подключить аккумулятор, убедиться, что красный светодиод гаснет и зарядка проходит нормально. При приближении к полной зарядке красный диод должен загореться. Проконтролировать напряжение на полностью заряженной батарее и, при необходимости, подкорректировать резистором R5 выходное напряжение. Если напряжение заметно отличается от нормы, батарея неисправна. Надо проконтролировать состояние всех элементов батареи и заменить неисправный.

Выбор радиатора

Размеры теплоотвода зависят от разницы между входным и выходным напряжением и тока стабилизации, поэтому желательно не завышать напряжение вторичной обмотки трансформатора, излишнее напряжение приводит к перегреву. На фото показан настроечный радиатор, он будет заменен на пластину «по месту».
Корпус не делался т. к. это проблема заказчика. При его изготовлении надо обеспечить хорошую вентиляцию.

Заключение

Устройство позволяет изменять зарядный ток до 1,5 А. Надо следить, чтобы тепловая мощность КР142ЕН12 (LM317) не была превышена. Напряжение аккумуляторной батареи может быть 6, 12, 18, 24 Вольта. При этом может понадобиться замена некоторых резисторов и дополнительная настройка.

Для изменения зарядного тока при одном напряжении удобно подключать шунты параллельно R2 через переключатель.

При настройке и испытаниях заряжалась батарея из десяти никель-кадмиевых элементов емкостью 7 А-час. Время зарядки пропорционально увеличилось, но батарея зарядилась полностью.

Источник