Комбинированный блок питания\зарядное устройство

[Easyrider83]

Easyrider83, согласен с Вами. Смотрел схемы таких зарядок. Вопрос: как сделать так, чтобы эта зарядка работала и как простой блок питания. Если я пришлю схему зарядного, сможете подсказать что там нужно изменить для этого?

Вот и вся схема.

[GDS_67]

могу ли я использовать импульсный блок питания? (в приложении 12в 2а)

[GarryZZ]

Куда то Вы товарищи не туда ушли, да еще и огородами. Никель 12В - 10 банок? Значит при полном заряде на батарее будет 15,5В. Далее, компьютерные колонки условный источник качественного звучания. Значит, для уменьшения саморазогрева стабилизатор напряжения на 12В можно поставить импульсный. Маленькая субзадача - ограничить ток заряда аккумулятора в случае, если в прошлой жизни он был разряжен до нуля.
Берем стабилизированный блок питания на 16В и 2А, с его плюса через диод в прямом включении и последовательно с ним включенный резистор 20 Ом 5Вт подаем напряжение на плюс аккумулятора. С плюса аккумулятора через диод Шоттки (30+ В, 3+ А) напряжение подаем на плюсовой вход импульсного стабилизатора на 12В 5А. От плюсового вывода блока питания к плюсовому входу стабилизатора подключаем третий диод (можно обычный на 3+ А). Также в прямом включении.
Минусы блока питания, акуумулятора и стабилизатора соединяем вместе в одной точке. К этой же точке припаиваем минусовый провод питания усилителя колонок. Плюсовый провод питания усилителя подключаем к плюсовому выходу стабилизатора.
И уж чтоб совсем перестраховаться , на выход стабилизатора припаиваем твердотельный электролит Hitano 330 мкф на 25В.

Жизнеспособна такая схема?

[GDS_67]

GarryZZ, почему при полном заряде 15,5? Не сгорит колонка от 16в?

[GarryZZ]

Потому что когда на аккумуляторе пишут номинальное напряжение 1.2В - подразумевается напряжение под нагрузкой, при протекании разрядного тока, равного максимальному для этого типа аккумуляторов. Если ток нагрузки меньше или отсутствует (меряем напряжение при отключенной нагрузке) напряжение на каждом элементе батареи будет приблизительно равно значению, определяемому химией внутри аккумулятора.
Для NiCD акк напряжение холостого хода равно 1.45-1.55В. На полсностью заряженном акке это напряжение короткое время удержится и при токе нагрузки близком к максимальному, потом будет линейно падать. Полностью разряженный никель-кадмиевый акк выдает напряжение около 1.0В. В разных источниках встречаются граничные напряжения разряда и менее 1В - 0.9 и вплоть до 0.7В. по уму нужно найти производителя аккумуляторов в инете и посмотреть до какого напряжения он советует разряжать акк в работе и в режиме периодической тренировки. Но как я понимаю после шуруповерта состояние акков условно исправное, а значит на это можно забить. Не разряжать ниже 1.в на банку, т.е. ниже 10В всю батарею из 10 элементов.

правда при 10В на акке может уже неустойчиво работать усилитель. Поэтому можно ограничиться значением 1.2В и 12В на всю батарею.

Чтобы акк заряжался - напряжение со стороны зарядного устройства должно превышать напряжение самого акка. Отсюда минимальное напряжение сетевого блока питания 1.45*10=14,5В плюс падение на съхеме ограничения тока заряда. 16В норм. Больше - нежелательно, меньше - заряд остановится раньше, чем акк зарядится полностью.

А чтобы колонка не сгорела - между акком и колонкой предлагается поставить дополнительный стабилизатор напряжения. Я предлагаю импульсный, он миниатюрный.

[GDS_67]

GarryZZ, с напряжением зарядки понятно, а как быть с током? Если заряжать по феншую, то 1\10 емкости = 360ma (15 часов), а блок питания выдает 2а. Имеет смысл увеличить силу тока так чтобы время зарядки было 8 часов (680ma), но 2а это много.

[GarryZZ]

Например вот такой сетевой блок питания. единственно, к нему подобрать в радиотоварах гнездо для втыкания вилки тип 2 или 3 (чтобы было 16В на выходе). По внешнему и внутреннему диаметру. И поставить внутрь колонки.

Импульсный стабилизатор на микросхеме XL4005 - до 30В на входе, от 2 до 30В на выходе, ток до 5А. Подстроечник накручивается так, чтобы на выходе было 12В ровно. Как дополнение для уменьшения шумов к выходу припаять электролит Hitano, вот такой.

Диоды можно взять например вот такие, правильно их скоммутировав.

[GarryZZ]

а как быть с током?

Хм. А никак. Ток течет только туда, куда ему есть дорога. То есть в точку, потенциал в которой ниже, чем в точке из которой ток может начать свое движение.
Что это значит? Диоды. условно считаем, что все диоды Шоттки, значит на каждом будет падать не более 0.5В при протекании тока. если диож квлючен в прямом направлении - ток через него будет течь. если в обратном - диож заперт и тока нет.
Аккумулятор. разряжен - напряжение 10В, заряжен - напряжение 14.5 .. 15.5В
сетевой источник питания. напряжение всегда 16В. ток течет только если напряжение на нагрузке будет ниже чем напряжение на клеммах источника питания.
Значение тока определяется сопротивлением всей цепи, по которой течет (или может течь) ток. Закон Ома. И если несколько цепей протекания тока соединены параллельно, токи в них суммируются.
у нас получаются две цепи протекания тока от источника питания: одна служит для заряда аккумулятора, вторая для питания усилителя через стабилизатор. соотношение тока, потребляемого стабилизатором и тока потребляемого усилителем приблизительно равно 12/15.5 и деленное на 0.85 (КПД стабилизатора) т.е. около 0.91*1.2 = 1.1 А. Значит по цепи питания усилителя через диод потечет ток 1.1А
Это максимальный ток, потребляемый усилителем от сетевого источника.
Второй потребитель - зарядная цепь аккумулятора, в ней мы искуственно ограничили ток для самого плохого случая самым простым способом. между точками Плюс акка и плюс источника питания в разряженном состоянии первого будет напряжение около 7 вольт. Потенциал на плюсе источника питания будет более высоким чем на плюсе акка, так что ток всегда будет течь по этой цепи только от источника в аккумулятор, заряжая его. 0.5 вольта упадет на диоде Шоттки, остальное потеряется на балластном резисторе. По закону Ома ток в этой цепи никогда не превысит заданные нами 360 мА. (Разве что вы ошибетесь и подключите источник на более высокое напряжение). И чем сильнее будет заряжаться аккумулятор, тем в большей степени будет уменьшаться ток заряда. Когда напряжение на аккумуляторе приблизится к максимальному (14.5..15.5) ток заряда снизится почти до нуля. Наступит момент, когда сетевой источник будет по этой цепи только компенсировать саморазряд аккумулятора. Пренебрежимо малым током.
Если же в какой то момент времени сетевой источник будет выдернут из сети или отключен разъем сетевого источника от колонок - на вход стабилизатора тут же потечет ток от аккумулятора. Через третий диод, на котором упадет те же 0.5 В. Ток, потребляемый стабилизатором, по мере разряда аккумулятора и снижения напряжения на нем будет понемногу расти (мощность то усилитель будет отбирать у акка все ту же).
Желательно дополнить такой минимальный комплект еще двумя вещами. первое - индикатор разрядаа аккумулятора (на светодиоде, например) и замена балластного резистора простейшей схемой ограничения зарядного тока на транзисторе, микросхеме или источнике тока. то есть впихнуть в колонку полноценное зарядное устройство, работающее от 16В и дающее нормальный режим заряда акка. Преимущество - гарантированное короткое время до полного заряда аккумулятора и отсутствие даже теоретической вероятности его перезаряда.

И да. токи от источника питания должны суммироваться, значит номинальный ток потребления будет 1.1А + 0.36А в худшем случае. Двойной запас по току - 3А. все ок. когда для источника питания указывают выходной ток - имеется в виду максимально допустимый выходной ток, при котором удерживается номинальное напряжение и сам блок питания не ломается. Так что 3А или 4А - это лучше чем 1.2 или 2А. Значит нагрузочная способность блока питания выбрана с запасом на всякие непредвиденные случайности. Просто бОльший ток - бОльшие размеры и масса блока питания. Для совсем стационарного можно было бы выбрать и блок питания на 20А 16В - он будет работать точно так же, просто будет сильно недогружен по току.

[GDS_67]

GarryZZ, становится более-менее понятно. Начертил структурную схему. Правильно ли я все понял? Пошел искать школьные учебники по физике...) (уж больно интересно)

[GarryZZ]

Если заряжать по феншую

В предлагаемой схеме аккумулятор будет использоваться в буферном режиме, то есть напряжение на входе стабилизатора будет всегда, от акка или от сетевого БП. И если сетевой БП будет подключен и воткнут в розетку - акк всегда будет подзаряжаться.

Кривая заряда будет напоминать экспоненту, то есть сначала ток заряда большой (энергии в ваттах в единицу времени будет заливаться больше), но по мере заряжания он будет снижаться (и энергии вливаться будет все меньше в каждую минуту). Это нормально, стандартный режим заряда током 0.1С за 16 часов как раз и предполагает такую стратегию. Это всякие ускоренные режимы зарядки с помощью импульсов высокого напряжения (и соответственно, импульсов повышенного тока) позволяют сократить время заряда. Но при этом очень желательно чтобы акки лежали не просто на столе а на пожаробезопасном основании. так как повышается вероятность разогрева аккумуляторов с последующим вскипанием электролита, разгерметизации и /или пожара. Поэтому простых схем быстрого заряда не бывает, микросхемы-контроллеры управляют подачей энергии и периодически меряют зарядный ток, напряжение на акке и (при возможности) контролируют температуру.
И еще в процессе контроля напряжения акка ловят так называемый "дельта-пик" - незначительное повышение напряжения на акке, когда химия отработала по максимуму, накопив внутри акка энергию, но электролит еще не закипел. После чего прекращают заряд аккумулятора.
Но именно по причине того, что такие зарядные формируют импульсы повышенного напряжения при заряде, опасно оставлять подключенными параллельно такое зарядное, акк и нагрузку. Импульсы для нагрузки могут оказаться фатальными.