Nabíjačka oloveného akumulátora 12V/7.2Ah

Po pokusoch s nabíjačkou 6V akumulátorov prichádza nabíjačka pre 12V akumulátory.

Pomocné obvody (indikácia prúdu a polarita pripojenej batérie) som prebral z nabíjačky 6V akumulátorov. Samotné nabíjanie som už upravil a doplnil o ochranu batérie pred vybitím. Pozrite si najprv schému a potom popis pod ňou.

1. Napájací zdroj

Striedavé napätie je cez poistku F2 privedené na usmerňovač B2. Vstupné napätie musí byť  medzi 12V až 21V striedavých, čo je 17 až 30V jednosmerných. Ak použijete 12V striedavých (17 jednosmerných), musíte mať dostatočne silný zdroj, aby pri zaťažení nekleslo jednosmerné napätie pod 15V. Nižšie napätie by mohlo znižovať nabíjací prúd. Zdroj vyrába tieto dve napätia :

• Pomocou IC1, R1 a R2 napätie 14.3V, ktoré nabíja baterku
• Pomocou IC3 napätie 12V, ktoré napája pomocné obvody

2. Nabíjanie batérie – správny prúd a napätie

Pre správne nabíjanie batérie je nutné dodržať vhodné napätie a prúd. 12V olovené akumulátory sa môžu nabíjať napätím maximálne 14.4V. Vyššie napätie už spôsobuje tvorbu plynov, čo môže narobiť veľké škody. Pre udržanie správneho výstupného napätia je použitý regulátor LM317, ktorý má cez rezistory R1 a R2 nastavené výstupné napätie na 14.3V.

Nabíjanie oloveného akumulátora sa realizuje tzv. 10 hodinovým prúdom. Čiže prúdom : 7.2Ah (kapacita batérie) / 10h = 0.72A. Nastavenie prúdu je realizované cez súčiastky R3, R4, R5 a Q1 a funguje celkom jednoducho. Prúd z akumulátora sa vracia cez rezistor R3, na ktorom vzniká úbytok napätia. Ak začne prúd stúpať nad 0.7A, vzniká na rezistore napätie 0.7V. Toto napätie začne otvárať tranzistor Q1 a ten začne skratovať rezistor R2. Tým sa zníži výstupné napätie z LM317 a teda napätie na batérii. Nižšie napätie znamená nižší nabíjací prúd. R4 je trimer, ak by bolo treba nabíjací prúd doladiť.

Ak by nastal extrém a niečo sa stalo, je tu posledná záchrana v podobe poistky F1, Ak by nastal nadprúd na dlhšiu dobu, dôjde k jej vypáleniu a prerušeniu nabíjania.

3. Ochrana proti vybitiu akumulátora pri výpadku sieťového napájania

Ak by vypadla sieť, nastal by spätný tok energie z akumulátora do zdroja. Síce to nie je veľká spotreba, ale predsa. Nabájačka ma nabíjať, nie vybíjať. Preto je použité relé K2, ktoré pripojí akumulátor k nabíjačke, len ak je zapnutá.

Poznámka : Po vypnutí zdroja zo siete zostávalo relé K2 naďalej zapnuté. Zistil som, že prúd z batérie spätne prechádza cez LM317, napája stabilizátor 7812 a ten ďalej drží relé K2 zopnuté. Preto som pred LM317 dal diódu D4 a problém zmizol.

4. Ochrana proti prepólovaniu pri pripájaní akumulátora

Upozornenie – táto ochrana funguje len do prvého správneho pripojenia akumulátora. Pre opätovnú aktiváciu je nutné nabíjačku vypnúť, nechať chvíľu vypnutú a zapnúť. Celá ochrana by sa síce dala poriešiť jednou diódou, ale to sa mi nepáčilo.

Tak som okopíroval zapojenie zo 6V nabíjačky. Po zapnutí nabíjačky je relé K1 rozopnuté. Akonáhle pripojím akumulátor v opačnej polarite, prúd prechádza cez diódu D3, optočlen OK1 a rezistor R16. Optočlen zopne cez rezistory R17 a R18 tranzistor Q3. Ten začne napájať LED diódu LED5 (ktorá sa rozsvieti) a repráčik SG1 (ktorý začne vrieskať). Relé K1 je naďalej vypnuté.

Ak však pripojím batériu správne, jej napätie prejde cez diódu D1 a rezistor R15 napájať tranzistor Q2. Ten zopne relé K1 a nabíjanie začne.

5. Indikácia nabíjacieho prúdu

Posledná prkotina na nabíjačke je indikácia nabíjacieho prúdu. Maximálny nabíjací prúd je okolo 700mA, preto som si zvolil 4 stupne : >400mA, >200mA, >100mA a >50mA. Komparátor IC2 sníma napätie z rezistora R3 (To je závislé od nabíjacieho prúdu). Podľa jeho výšky spína LED diódy LED1 až LED4, ktoré indikujú nabíjací prúd. Referenčné napätia sú vytvorené rezistormi R6 až R10.

6. Chladenie a príprava na ventilátor

Najviac tepla v nabíjačke budú vyvíjať IC1 a IC3. Tie musia mať dostatočne veľké chladiče. Aby som trochu prevetral nabíjačku, pripravil som jednoduchý obvod pre riadenia ventilátora. Ak je nabíjací prúd väčší ako 200mA, je zopnutý pin č. 14 komparátora. Ten súčasne otvorí cez rezistory R20 a R21 tranzistor Q4. Cez rezistor R22 sa otvorí tranzistor Q5 a ventilátor ide na plný výkon. Ak dôjde k poklesu nabíjacieho prúdu pod 200mA, zmenší sa aj množstvo vyvíjaného tepla. Vtedy už dôjde k vypnutiu tranzistorov Q4 a Q5. Ventilátor pôjde cez rezistor R23 na nižší výkon.

Doska plošných spojov a súbory pre program Eagle

 Ako vždy Vám prinášam schému a plošák v jednom ZIP archíve. Stačí otvoriť v programe Eagle a môžete s tým ďalej pracovať.

Nabíjačku som spravil, dal do jednej krabičky spolu s trafom.  Popri testoch som zistil, že ten ventilátor nie je potrebný. Pokiaľ dáte na IC1 a IC2 dostatočne veľký chladič a trafo nebude poddimenzované nabíjačka sa bude zohrievať len mierne. Samozrejme musí byť krabička vetraná. Trafo a chladič som umiestnil tak, aby pod aj nad ním boli vetracie otvory.