Устройство и ремонт зарядного устройства АСТРО ЗУ-3000

Устройство и ремонт зарядного устройства АСТРО ЗУ-3000

Попало как-то раз мне в руки зарядное устройство "АСТРО" ЗУ-3000. Зарядка не включалась – полностью отсутствовали признаки жизни работы.

Неисправность я нашёл довольно быстро, но мне была интересна схемотехника данного чуда, и я решил покопаться в приборе более основательно.

В результате получилось воссоздать принципиальную схему зарядного устройства АСТРО ЗУ-3000. На схеме не указаны номиналы некоторых элементов (помечены как N/A). В основном это SMD-конденсаторы. Далее схема (кликните для увеличения).

Не удивляйтесь, что на схеме отсутствует подробная разрисовка управляющей части. Как оказалось, она выполнена на базе микроконтроллера Attiny26-16SU – это, можно сказать, "моск" устройства. Также на плате управления имеется интегральный стабилизатор 78L05B в "интересном" 8-выводном планарном корпусе, который питает микроконтроллер и всю его обвязку стабилизированным напряжением 5V.

Кроме этого на плате имеется подстроечный резистор, назначение которого мне не удалось понять, но скорее он нужен для настройки выходного напряжения. Поэтому без особой нужды крутить его не советую.

Силовая часть.

Силовая часть зарядного устройства собрана на микросхеме ШИМ-контроллера TOP225YN. У этой микросхемы всего 3 вывода. S – это исток, D – сток. Названия аналогичны обозначениям полевого транзистора, что не удивительно, ведь силовая часть микросхемы реализована на MOSFET-транзисторе. Вывод C – это вывод управления (control).

Если взглянуть на типовую схему включения микросхем TOP221-227 (серия TOPSwitch-Ⅱ) из фирменного даташита, то становится ясно, что она мало чем отличается от схемы силовой части зарядки АСТРО ЗУ-3000.

Пробежимся по наиболее интересным элементам схемы.

Защитные элементы схемы.

В первичной цепи 220V установлен NTC-резистор с маркировкой 13S100L (10 Ом, 4А). Это терморезистор (термистор), который снижает своё сопротивление при нагреве. Назначение его в том, чтобы снизить пусковой ток во время включения устройства.

Как только тумблер SA1 замыкает цепь, электролитические конденсаторы C3 и C4 начинают быстро заряжаться. Это может вызвать пробой элементов диодного моста VD1-VD4 (S1M). В момент включения NTC-резистор "холодный" — его ещё не успел разогреть бросок тока, но уже через несколько секунд он разогревается от проходящего тока и его сопротивление уменьшается. При этом конденсаторы С3, С4 уже заряжены, и схема работает в нормальном режиме.

На схеме также указан диод VD5 — 1,5KE200A. На самом деле это непростой диод, а супрессор (он же защитный диод). Он защищает MOSFET-транзистор внутри микросхемы TOP225YN от опасных всплесков напряжения, которые могут "вышибить" полевик.

В качестве защиты от переполюсовки — неправильного подключения зажимов к клеммам аккумулятора — установлен диод VD10 (FR607) и плавкий предохранитель FU2. Если перепутать полярность подключения, то ток от АКБ пойдёт через диод VD10, который в таком случае будет включен в прямом направлении. Из-за броска тока предохранитель FU2 должен перегореть и цепь будет разорвана. При этом, если после этого подключить АКБ заново, то засветится светодиод HL1, который указывает на то, что предохранитель FU2 сработал.

В некоторых случаях при переполюсовке, диод FR607 «пробивает», так как сам он рассчитан на прямой ток 6А (I_AV), а в результате переполюсовки через него может пойти ток и в 10А.

Элементы обратной связи и управления.

В цепи управления используется оптопара 4N35. Она включена в цепь обратной связи импульсного источника питания, которая управляет работой схемы. Для стабилизации выходного напряжения используется стабилитрон VD11 (BZX15) стабилизируется выходное напряжение. Но так как это зарядное устройство, а не блок питания, в схему вводится ещё и схема управления на микроконтроллере, о которой говорилось выше. Схема управления подключается к стабилитрону VD11. Тем самым управляющая схема может менять режим работы микросхемы TOP225YN через оптопару DA2. На печатной плате схемы управления также можно найти SMD-транзистор. Он-то как раз и подключен к стабилитрону VD11.

Для того чтобы микроконтроллер мог "замерить" ток в выходной цепи, используется датчик тока R8. Он представляет собой пластинку из высокоомного сплава.

Сопротивление этой пластинки около 0,03-0,1 Ом, а мощность около 2W. Нередки случаи, что при плохом охлаждении эта пластинка-датчик перегорает, и зарядное устройство перестаёт работать.

Для принудительного охлаждения активных элементов схемы используется вентилятор FAN (12V 0,14A). Так как выходное напряжение зарядного устройства может достигать 16V, последовательно с вентилятором включена цепь из резисторов R4, R5. Они гасят излишки напряжения.

Ремонт зарядного устройства.

Особое внимание уделю сдвоенному диоду Шоттки VD9 (MBR20100CT). Именно из-за него зарядка попала в ремонт. Со слов владелеца, к выходу зарядного устройства случайно была подключена завышенная нагрузка. Видимо из-за этого по цепи пошёл ток, превышающий номинальный.Поэтому диод VD9 просто "вышибло". При проверке диода оказалось, что один из диодов сборки пробит.

Чем можно заменить сдвоенный диод MBR20100CT? Я заменил оригинальным (подойдёт также MBR20200CT), но если под рукой нет нужного диода, то можно попробовать заменить его на F12C10, F12C15 или F12C20. Такие и аналогичные сдвоенные диоды есть в выходных выпрямителях компьютерных блоков питания.

Правда стоит учесть, что максимальный прямой ток (I_F) такого диода – 12 ампер (6А на каждый диод), а MBR20100CT рассчитан на 20A (10А на каждый диод). Но по идее максимальный зарядный ток для АСТРО ЗУ-3000 – это 6А, поэтому можно попробовать заменить и на F12C20. Также стоит обратить внимание на то, что обратное напряжение для диода MBR20100CT – 100V.

Для однополупериодных выпрямителей диод лучше выбирать с обратным напряжением в 3 раза большим, чем выходное напряжение. Таким образом, если зарядное устройство выдаёт максимум на выходе 16V, то диод надо подобрать с обратным напряжением 48V и более. Как видим, в схему установлен диод с существенным запасом по обратному напряжению (V_RRM).

Как известно, диоды Шоттки весьма чувствительны к превышению обратного напряжения, поэтому подбирать замену неисправному диоду стоит внимательно и лучше, чтобы новый диод был с "запасом" по таким параметрам диодов, как обратное напряжение (V_RRM) и прямой ток (I_F).

Диод выпрямителя MBR20100CT и ШИМ-контроллер TOP225YN закреплены на радиаторе заклёпками. Это может затруднить замену этих элементов при ремонте. Поэтому можно высверлить шляпку заклёпки сверлом по металлу подходящего диаметра. Я это сделал с помощью щуруповёрта в режиме дрели. При установке новых деталей, места теплового контакта лучше смазать теплопроводной пастой КТП-8, а вместо заклёпок использовать болты.

Скачать руководство по эксплуатации "Импульсное зарядное устройство АСТРО ЗУ-3000, 3001, 3002, 3003, 3004, 3005".

Вариант 1

Это защита наиболее простая и отличается от аналогичных тем, что в ней не используются никакие транзисторы или микросхемы. Реле, диодная развязка – вот и все ее компоненты.

Работает схема следующим образом. Минус в схеме общий, поэтому будет рассмотрена плюсовая цепь.

Если на вход не подключен аккумулятор, то реле находится в разомкнутом состоянии. При подключении аккумулятора плюс поступает через диод VD2 на обмотку реле, вследствие чего контакт реле замыкается, и основной ток заряда протекает на аккумулятор.

Одновременно загорается зеленый светодиодный индикатор, свидетельствуя о том, что подключение правильное.

И если теперь убрать аккумулятор, то на выходе схемы будет напряжение, поскольку ток от зарядного устройства будет продолжать поступать через диод VD2 на обмотку реле.

Если перепутать полярность подключения, то диод VD2 окажется заперт и на обмотку реле не поступит питание. Реле не сработает.

В этом случае загорится красный светодиод, который нарочно подключен неправильным образом. Он будет свидетельствовать о том, что нарушена полярность подключения аккумулятора.

Диод VD1 защищает цепь от самоиндукции, которая возникает при отключении реле.

В случае внедрения такой защиты в зарядное устройство автомобильного аккумулятора, стоит взять реле на 12 В. Допустимый ток реле зависит только от мощности зарядника. В среднем стоит использовать реле на 15-20 А.

Зарядное для шуруповерта схема

Обычный шуруповерт может иметь аккумуляторы различного типа, все они отличаются по характеристикам. Соответственно и зарядки к ним нужны разные — для свинцовых, литиевых, никелевых аккумуляторов и других. Перед тем как собирать или чинить зарядное устройство, необходимо обязательно определиться с его типом, условиями использования. Это важно, так как некоторые шуруповерты нельзя использовать при низких температурах, другие не выдерживают длительной эксплуатации. Вопрос, как сделать зарядное устройство для шуруповерта своими руками, стоит не так часто. Сегодня в продаже можно найти разнообразные варианты зарядок, предназначенных как для конкретных моделей, так и универсальных. Но при работе на даче или строительной площадке, когда ближайший магазин далеко, а инструмент нужен сейчас, может потребоваться собрать самому зарядное устройство. Схема сборки несложная и ниже мы выложим несколько вариантов.

Зарядное устройство для шуруповёрта на микроконтроллере

Схема собранна для корректной зарядки аккумуляторов шуруповёрта, вся схема умещается в штатный корпус, имеется световая и звуковая сигнализация, начала и окончания заряда, схема собрана на основе PIC12F629.

После включения включаются и гаснут оба светодиода, при этом звучит сигнал, (тест индикации и звука). Затем начинает мигать красный светодиод, когда светодиод горит идёт зарядка, когда погашен контроль напряжения на аккумуляторе.

После достижения напряжения полного заряда на аккумуляторе,перестает мигать красный светодиод и включается зелёный, при этом звучит сигнал, сообщающий о том что зарядка окончена. Уровень напряжения полного заряда устанавливаетя переменным резистором.

Напряжение, которое должно быть на полностью зараженном аккумуляторе, устанавливается переменным резистором. Входное напряжение = напряжение которое должно быть на полностью зараженном аккумуляторе +1 вольт. Транзистор любой полевой с P-каналом, подходящий по току.

Что необходимо сделать для зарядки 14 в аккумуляторов? Подать на вход 15-16 вольт, и установить переменным резистором порог срабатывания отключения зарядки при 14,4 вольт.

Зарядка происходит импульсами, импульсы зарядки индицируются светодиодом «заряд», в промежутках между импульсами происходит контроль напряжения на аккумуляторе, по достижение нужного напряжение подаётся звуковой сигнал, и начинает мигать светодиод «заряд окончен».

Зарядное устройство для дрели-шуруповерта

Схема выдает напряжение 18 вольт. Если заряжать аккумуляторы на 14.4 вольт, нужно будет подобрать резистором зарядный ток.

Схема импульсного разрядно-зарядного устройства Ni-Cd аккумуляторов для шуруповёрта

Зарядное устройство представляет собой трансформаторный, не стабилизированный источник питания, ограничение тока заряда осуществляется за счет насыщения трансформатора. Напряжение на выходе трансформатора примерно 14V.

Очень простое ЗУ для шуруповерта

А это вариант схемы простейшего зарядного устройства для шуруповерта, когда не хочется усложнять конструкцию лишними радиоэлементами. Те, кто хоть немного разбираются соберут данную схему очень быстро. По крайней мере данное зарядное устройство более простое и удобное в отличии от штатных. Естественно, что речь идет о дешевых моделях. В этой схеме регулировка зарядного тока АКБ производится резистором R10.

Как сделать зарядное устройство для аккумулятора 12 В своими руками

Покупать гаджет необязательно, его легко создать своими руками. Существует несколько схем разной степени сложности, среди которых найдется самая понятная для воспроизводства.

Трансформаторные зарядные устройства

При создании самодельных зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов схемы визуально кажутся весьма сложными, трудоемкими, однако при наличии среднего уровня знаний в радио-, электротехнике претворить их в жизнь вполне реально.

Вот пример ЗУ с регулируемой силой тока за счет периода задержки открывания тринистора:

Для автоотключения устройства по окончании зарядки предусмотрена следующая электрическая цепь:

Предварительно стоит определиться, с помощью резистора или тринистора будет собираться ЗУ. Первый вариант более простой, однако коэффициент полезного действия у него ниже, ограничение по емкости заряжаемого аккумулятора составляет 45 А · ч, во втором случае потребуется пайка, прибор будет громоздким, энергозатратным, но надежным, устойчивым к длительным нагрузкам.

Схема с резистором

Питание: трансформатор с 2 обмотками, причем вторичная задает напряжение на выход.

Выпрямитель: мост из 4 диодов.

Регулировка тока: реостат, гасящий избыточную мощность (подойдет любой, в том числе советский).

Резисторы в указанных условиях не подойдут, поскольку нагрузка системы намного выше их предельной в несколько раз.

Повысить КПД, а также придать устройству универсальность позволит автоконтроль заряда и батарея из конденсаторов.

Так, аппаратное отключение происходит за счет пары «реле — переменный резистор», по достижении установленного уровня мощность перестает подаваться, что отображается на амперметре.

Конденсаторная батарея решает проблему контроля за амперажем, поступающим в АКБ, балансирует его. За счет изменения количества конденсаторов, их силы и комбинации выстраивается система, регулирующая подачу 1—15 А, дополнительно установленные тумблеры помогут упростить взаимодействие пользователя с прибором.

Интересующимся импульсными ЗУ важно понимать, что данная схема самая сложная в изготовлении, хотя имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• предел нагрузки 400 Вт, иначе максимальная емкость заряжаемой АКБ 200 А · ч;
• компактность (готовое устройство по размеру сопоставимо с коробкой от смартфона);
• отсутствие потребности в дополнительном охлаждении;
• дешевле покупных аналогов больше чем в 200 раз;
• высокий коэффициент полезного действия.

Принцип действия системы заключается в преобразовании переменного тока типовой сети в постоянный, а затем в импульсы. Уменьшение размеров устройства возможно благодаря высокой амплитуде и частоте преобразования. Получается, что преобразование напряжения идет в два этапа: сначала в диодном мостике, потом в трансформаторе, который и заряжает агрегат.

Подходящие контроллеры: IR2153, TL494, LM317, укомплектованный собственной защитой от замыкания. Диоды-выпрямители стандартные, соединены мостом с 4А и 400 В обратного напряжения. Конденсатор С1 от 47 до 470 мкФ и 350 В, что влечет за собой фоновый шум при установке рядом с радио или смартфонами. Многоканальные транзисторы ставятся на радиаторы.

Упростит задачу по созданию ЗУ источник питания от домашнего ПК.

Зарядное устройство из компьютерного блока питания своими руками

Зарядник небольшой мощности несложно собрать на основе компьютерного БП.

• из него удаляются бесполезные элементы: переключатель 220/110 В, провода, за исключением желтых, 4 черных;
• спаиваются контакты оптрона, защищающего блок от перенапряжения, что обеспечивает постоянную работу от сети;
• заменяется резистор, последовательно соединенный в цепи с подстроечным, на аналогичный, но с сопротивлением 2,7 кОм на микросхеме TL431 для увеличения напряжения;
• добавляются резисторы: первый — 200 Ом / 2 Вт на выход 12 В, второй — 68 Ом / 0,5 Вт на плюс и на минус, чтобы закрепить вольтаж в 14,5 В;
• меняется резистор в первичной цепи обмотки силового трансформатора на более мощный в зависимости от модели АКБ для ограничения выходящей силы тока.

Отдельно нужно защитить агрегат от неправильного подключения, для этого реле с 4 клеммами, 2 диода 1N4007, резистор 1 кОм и светодиод соединяются в цепь согласно рисунку.

Последний этап — монтаж схемы к радиатору БП, подключение проводов с медным сердечником от 2,5 мм диаметром и «крокодилов» к ним.

Схожим способом изготавливается ЗУ из бесперебойника (ИБП), которое представлено на видео:

Простая зарядка в экстренной ситуации

В случае, когда автоаккумулятор сел, но купить зарядное устройство нет возможности, легко сделать самоделку, которая восстановит минимальный заряд в течение ночи, чтобы утром завести машину.

Первый вариант схемы состоит:

• из зарядки для ноутбука,
• салонной лампочки.

• из 1—3 ламп накаливания мощностью 100—150 ватт (увеличение их количества позволит нарастить силу тока);
• выпрямительного диода 1N4007 (получить его можно из энергосберегающей лампы).

Внутренний плюсовой контакт соединяется с АКБ через дополнительные элементы (лампы, диоды в зависимости от выбранного набора), минусовой контакт — внутренний. Такой тип генерирует 0,5—2 ампер, однако чем выше нагруженность сети, тем выше шанс короткого замыкания, который выведет литиевый аккумулятор из строя.

Если не удалось сохранить ресурс АКБ, его всегда легко восполнить с помощью зарядного устройства. ЗУ продается, но куда интереснее сэкономить и сделать его своими руками, тем более что схемы для него имеются разного уровня сложности.

Действующие схемы

Общая структура

Несмотря на кажущуюся сложность, данная структура довольно проста в создании. Фактически она состоит из нескольких законченных систем. Если вы не чувствуете в себе уверенности, которая позволит вам её собрать. Можно упразднить некоторые элементы, сохранив при этом большую часть производительности.

К примеру, можно исключить из данного рисунка все элементы, которые отвечают за автоматическое отключение. Это позволит в значительной мере упростить процесс радиотехнических работ.

В качестве защиты зарядного устройства от неправильного подключения полюсов используется реле. В таком случае при неправильном подключении диод не пропустит ток, и схема сохранит свою работоспособность.

При условии, что все контакты подключены правильно, ток поступает на клеммы и устройство обеспечивает питание автомобильной батареи. Систему защиты такого типа можно использовать с тиристорным и транзисторным оборудованием.

Балластные конденсаторы

Когда вы делаете зарядную систему конденсаторного типа — особое внимание нужно уделить радиотехнической структуре, отвечающей за стабилизацию силы тока. Лучше всего организовать её работу при помощи последовательного включения первичной обмотки T1 и конденсаторов С4-С9.

Важно! Увеличение ёмкости конденсатора позволяет добиться роста мощности тока.

На рисунке выше представлена полностью готовая электротехническая структура, способная зарядить батарею. Единственное, что нужно — это диодный мост. Правда, стоит отметить, что надёжность данной система крайне низкая. Малейшее нарушение контакта приводит к поломке трансформатора.

Номинал конденсатора напрямую зависит от заряда батареи, зависимость следующая:

• 0,5 А — 1 мкF;
• 1 А — 3, 4 мкF;
• 2 А — 8 мкF;
• 4 А — 16 мкF;
• 8 А — 32 мкF.

Конденсаторы лучше всего подключать группами параллельно друг другу. В качестве переключателя можно задействовать двухгалетный аппарат. Иногда инженеры в своих схемах используют тумблеры.

Прописные истины

Напоследок добавим еще несколько простых советов, которые пригодятся автолюбителю при обслуживании аккумулятора.

• Чем меньшую силу тока Вы установите, тем бережнее будет процесс зарядки аккумулятора.
• Зимой зарядку аккумулятора нужно проводить при разрядке на 25%, летом – на 50%.
• Периодически контролируйте процесс зарядки. Если возникнет проблема, нужно прервать работу зарядного устройства и выяснить причину.

У современных устройств на дисплей выводится сообщение об ошибке (обычно с кодовым обозначением), поэтому Вы легко сможете устранить ее причину. Вот несколько наиболее частых примеров:

Надеемся, что наша статья помогла Вам разобраться в том, как правильно зарядить аккумулятор в домашних условиях с помощью зарядного устройства. Теперь и Вы сможете применять наши рекомендации на практике и делиться опытом с другими автолюбителями. А если Вы еще не приобрели зарядное устройство для автомобиля, самое время купить его в нашем интернет-магазине!

Зарядное устройство с автоматическим отключением. Схема

Схема работы

Обычно полный зарядный потенциал никель-кадмиевого элемента составляет 1,2 В. Активизируйте бистабильный режим нажатием переключателя S1 и отрегулируйте токметр VR1 на ток 60 мА через амперметр.

Теперь снимите амперметр и подключите перемычку между его точками «a» и «b». Подсоедините положительную выходную клемму батарей к эмиттеру pnp-транзистора T1. База транзистора T1 поддерживается на уровне 2,9 В с помощью регулировки расходомера VR2. Выход транзистора T1 дважды инвертируется npn-транзисторами T2 и T3.

Таким образом, когда батареи полностью заряжены до 3 × 1,2 В = 3,6 В, напряжение выше, чем это, заставляет транзистор T1 проводить. Транзистор T2 также проводит, и транзистор T3 отключается. Пороговый уровень таймера 555 достигает 6 В, что превышает 2/3 × VCC = 2/3 × 6 = 4 В, чтобы отключить таймер.

Во время зарядки пороговый уровень таймера удерживается на низком уровне. Зеленый светодиод (LED1) светится во время зарядки батарей и гаснет при достижении полной зарядки.

Обратите внимание, что эта схема может использоваться только для никель-кадмиевых аккумуляторов на 1,2 В, 600 мАч, которым для полной зарядки требуется ток 60 мА в течение 15 часов.