Зарядное устройство из компьютерного блока питания

В статье приведена схема и методика переделки блока питания (БП) от отслужившего свой век ПК в мощное устройство для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, практически любой емкости, зарядным током до 12 А. Работа по переделке БП проста и может быть проведена даже начинающим радиолюбителем, а само устройство получается недорогим и удобным в использовании. Внешний вид зарядного устройства, изготовленного из блока питания для ПК, показан на фото 1, а вид его со снятой крышкой – на фото 2.

Для переделки подойдет любой исправный компьютерный блок питания ATX или AT мощностью 350 Вт и более, собранный на микросхеме (МС) TL494 или ее аналоге (например, KA7500). Переделка осуществляется в соответствии с принципиальной схемой рис.1.

Выводы 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 и 12 микросхемы TL494 БП не трогаем, оставляем как есть все элементы и цепи, к ним подключенные. Все элементы и цепи, подсоединенные непосредственно к остальным выводам, следует удалить. При этом очень важно не переусердствовать. Находящиеся рядом на плате микросхемы операционного усилителя (например, LM339), компаратора (LM393 или другие) и элементы их обвязки пока оставляем, так как, удаляя все подряд из-за сложной разводки печатной платы и плотности компонентов, можно удалить и нужные элементы.
На образующиеся свободные места вокруг МС TL494 легко умещаются все «новые» компоненты согласно схеме рис.1. Ненужные дорожки следует перерезать. Для начала все соединения можно выполнить навесным монтажом, и, только убедившись в полной работоспособности блока, можно окончательно удалить ненужные элементы и привести монтаж в «нормальный» вид.

Рассмотрим назначение элементов, установленных на плате. R3, R4, R5 – делитель образцового напряжения (+5 В), которое поступает с вывода 14 МС TL494. Переменный резистор R3 – регулятор выходного напряжение. Причем чем больше напряжение на выводе 2 МС TL494, тем больше выходное напряжение БП. При указанных на схеме номиналах диапазон изменения выходного напряжения 11…14,5 В.

Регулировка напряжения осуществляется через первый усилитель ошибки микросхемы TL494 (выводы 1 и 2). Узел ограничения выходного тока выполнен на втором усилителе ошибки этой МС (выводы 15 и 16). Переменным резистором R8 можно устанавливать ток зарядки (в авторском варианте от 2,3 до 12,3 А). При подключении нагрузки к выходной цепи на датчике тока R10 возникает падение напряжения, которое поступает на вход 15 TL494. В качестве датчика тока применен шунт от любого неисправного мультиметра, диаметром 2 мм и длиной около 20 мм, материал которого, как правило, манганин.

Сопротивление шунта около 0,01 Ом. Если датчик тока R10 будет иметь меньшее сопротивление, то возрастет значение максимального выходной тока, и наоборот. Установленный переменным резистором выходной ток стабилен, и ток короткого замыкания будет равен установленному значению, в нашем случае от 2 до 12 А. Цепь R11С4 обеспечивает плавный, без перегрузок, пуск силового узла.

На компараторе DA2 типа LP311P собран узел индикации режима стабилизации тока. Если ток нагрузки превышает установленный уровень, то напряжение на выводе 2 DA2 становится меньше, чем образцовое на выводе 3 этой МС, на выходе компаратора появляется низкий уровень, и светодиод LED 1 зажигается. В режиме стабилизации напряжения светодиод погашен.

Следует также удалить все выходные цепи: 3,3 В, +5 В, –12 В и –5 В, оставив цепи, связанные с +12 В. Затем нужно обязательно заменить фильтрующий конденсатор выпрямителя 12 В аналогичным, но на большее напряжение, лучше 35 В, емкостью 3300 мкФ и более. Можно установить параллельно несколько. Место для них есть. Что касается диодной сборки, если она рассчитана на ток меньше 16 А, то ее лучше заменить другой от более мощного БП. Как правило, установлены сборки F12C20, F16C20, F20C20, где цифры 12, 16, 20 означают максимальный выпрямленный ток, а 20 в конце – обратное напряжение 200 В.

Далее нужно перемотать дроссель L1, удалить все прежние обмотки и намотать новую обмотку около 20 витков провода диаметром 1,5…2 мм, распределив витки по всему магнитопроводу. Кстати, обмотки для +5 В и +3,3 В выполнены проводом подходящего сечения, можно использовать его, спаяв несколько проводников вместе для получения нужной длины. Резистором R9 задается необходимая величина минимального тока нагрузки для правильной работы фильтра L1C3.

Необходимые напряжения для питания микросхем +15 В и +5 В поступают от собственного источника питания дежурного режима БП. От него же можно питать и вентилятор, подобрав ограничительный резистор 100…440 Ом для уменьшения шума.

Для контроля выходного напряжения зарядного устройства необходим вольтметр цифровой или стрелочный. Автор использовал самодельный цифровой вольтметр, собранный по классической схеме на микроконтроллере DD1 типа PIC16F676. В вольтметре использованы три одноразрядных индикатора с общим анодом HG1–HG3 типа GPD-05212.

Подстроечным резистором R19 устанавливают показания вольтметра по показаниям эталонного вольтметра. Файл прошивки для программирования микроконтроллера вольтметра можно скачать по этой ссылке.

Для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей нужно установить выходное напряжение блока 13,9 В и требуемый зарядный ток (из расчета 1/10 емкости), после этого подать напряжение на батарею переключателем (тумблером) SB1, который обеспечит открывание ключа на мощном полевом транзисторе VT1 IRF3703, сопротивление канала которого 2,8 мОм, максимальное напряжение сток-исток 30 В, а ток стока до 76 А. Эти параметры позволяют устанавливать его без радиатора.

В процессе настройки потенциометром R13 следует добиться свечения светодиода в режиме стабилизации тока. Если в процессе работы блок издает свистящие звуки, то необходимо подобрать конденсатор С1, так как происходит самовозбуждение в режиме стабилизации напряжения или конденсатор С2, если слышен писк в режиме стабилизации тока.

Для контроля регулировки тока при настройке блока к его выходу последовательно следует подключить амперметр (до 20 А) и нагрузить блок мощными низкоомными резисторами. Добившись нужных значений, можно изготовить шкалу с делениями и установить ее на регулятор тока (фото 1).

Если блок предполагается использовать в качестве лабораторного блока питания, то нужно произвести изменения в делителе напряжения: резистор R4 заменить резистором сопротивлением 2,2 кОм, а переменный резистор R3 заменить резистором сопротивлением 10 кОм, R5 оставить неизменным (4,7 кОм). При таких номиналах напряжение плавно регулируется от 9 до 21 В.

Автор: Алексей Усков, г. Владивосток
Источник: Журнал РадиоАматор 2013 №9

C этой схемой также часто просматривают:

Зарядное устройство для автомобильных и мотоциклетных батарей
Зарядное устройство аккумуляторов от 1,2 до 15 В и от 0,1 до 10 А*ч
Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов
Автоматическое зарядное устройство
Переговорное устройство (дуплексная связь)
Велокомпьютер на микроконтроллере PIC16F628A
Переключатели на микроконтроллере
Термометр на DS18B20
Устройство ввода-вывода на микроконтроллера