Защита аккумулятора от обратной полярности, кз, перенапряжения и перегрузки. Как сделать защиту от переполюсовки, от кз для блока питания своими руками Схемы защиты от перегруза зарядных устройств

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторных батарей

Предлагаемое вниманию читателей зарядное устройство не имеет каких-либо специфических особенностей и построено по давно зарекомендовавшей себя схеме. Ввиду того, что большинство автолюбителей любит "высекать искру" из зарядного устройства, а это ведет к выходу из строя некоторых его элементов, и было предложено установить защиту от короткого замыкания.

Принцип работы зарядного устройства

При включении аппарата тумблером SA1 на фазоимпульсный генератор VT1, VT2 подается напряжение, ограниченное стабилитроном VD5. С выхода генератора импульсы управления поступают на управляющий электрод тиристора VS2. Переменный резистор R6 служит для плавной установки уровня зарядного тока. Если произошло короткое замыкание или неправильно подключены полюса аккумулятора, происходит увеличение напряжения на резисторе R12. Затем открывается стабилитрон VD8 и тиристор VS1. Тиристор шунтирует конденсатор С1, определяющий частоту импульсов генератора. Прекращается подача импульсов управления на тиристор VS2. Зарядный ток прекращается. Для контроля зарядного тока используется микроамперметр Р1 в режиме вольтметра. Он измеряет падение напряжения на резисторе R12, который служит в качестве датчика тока для схемы защиты от КЗ. Падение напряжения на этом резисторе прямопропорционально значению протекающего через него тока. Микроамперметр в этой схеме измерения тока надежно защищен резистором R13 и даже при зашкаливании не выйдет из строя.

Схему управления с защитой монтируют на плате любым видом монтажа (кто что предпочитает). При правильном монтаже и исправных деталях устройство работоспособно сразу после включения.

Принципиальная схема зарядного устройства

Конструкция
Зарядное устройство собирается в любом удобном по размеру корпусе. Корпус должен иметь достаточное количество вентиляционных отверстий для охлаждения устройства во время длительной работы. На лицевой панели размещаются прибор Р1, резистор R6, тумблер SA1, предохранители FU1 и FU2, сигнальная лампа HL1. Выходные гнезда-зажимы (клеммы) устанавливаются по желанию конструктора. На концы проводов припаивают зажимы типа "крокодил" соответствующих размеров для подключения к полюсам аккумулятора. Зажимы должны быть разного цвета во избежание возможных ошибок при подключении. На лицевую панель возле каждого элемента наносится соответствующая надпись.

Используемые детали особого дефицита не представляют. В качестве силового трансформатора используется ТС-180 от старого черно-белого телевизора. Трансформатор аккуратно разбирают и сматывают все вторичные обмотки. Затем наматывают на каждую половину проводом диаметром 1,4...1,5 мм в любой изоляции по 34 витка. Трансформатор собирают. Обмотки включают последовательно и проверяют вольтметром переменного тока. Напряжение должно быть в пределах 20...22 В.

Детали
Конденсаторы: С1 - МБМ, К73П-3, К73-17; С2, СЗ - К50-12, К50-35 и др.
Резисторы (кроме R12) типа МЛТ-0,25. R1 - МЛТ-2,0, R2 - МЛТ-1,0, R6 - СП1, СП2, СП2-1 и др. Резистор R12 представляет собой отрезок нихромового провода диаметром 0,8...1,5 мм.

Сигнальная лампа HL1 -МН6,ЗхО,26. Прибор Р1 - микроамперметр на ток не более 300 мА.

Диоды моста VD1 ...VD4 - Д242, Д243, КД213 и др. диоды закрепляются на радиаторах из алюминия или дюралевого сплава. Площадь одной стороны не менее 49 см2 (размер 7x7 см) для одного диода при токе 10 А. Диоды VD6, VD7 - Д220, Д223 и другие кремниевые с 11обр не менее 50 В. Стабилитроны VD5 - типов Д814Б, В, Г, Д (не критично), VD8 - КС133, 139, 147, 151,156 (не критично).Тиристор VS1 - типа КУ201 с любой буквой. Тиристор VS2 типа КУ202 от буквы Б и дальше, Т25 и др. Тиристор установлен на радиаторе площадью одной стороны 100 см2 (размер 10x10 см). Транзисторы VT1 - КТ361, КТ209 и т.п., VT2 - КТ315, КТ201 и т.п.

Резистор R13 в цепях микроамперметра подбирают в зависимости от типа использованной головки. Вместо него временно впаивают переменный резистор сопротивлением 33 кОм и устанавливают стрелку прибора на конечную отметку шкалы при токе 10 А. Затем измеряют (предварительно отпаяв один провод)сопротивление и вместо него впаивают постоянный резистор. В случае применения прибора магнитоэлектрической системы шкала будет линейной.

В. И. Журавлев, г. Ефремов

n-канальный MOSFET + стабилитрон на 7.2...15V + резистор в пару десятков килоом = БЕЗОПАСНОСТЬ

Задачка-то, вроде, тривиальная. Да и зачем кому-либо вообще может понадобиться защищать какие-бы то ни было электронные изделия от переполюсовки источника питания?

Увы, у коварного случая найдётся тысяча и один способ подсунуть вместо плюса минус на устройство, которое ты много дней собирал и отлаживал, и оно вот только что заработало.

Приведу лишь несколько примеров потенциальных убийц электронных макеток, да и готовых изделий тоже:

Универсальные источники питания с их универсальными штеккерами, которые можно подключить как с плюсом на внутреннем контакте, так и с минусом.
Маленькие блоки питания (такие коробочки на сетевой вилке) - они ведь все выпускаются с плюсом на центральном контакте, разве нет? НЕТ!
Любой тип разъёма для подачи питания без жёсткого механического "ключа". К примеру удобные и дешёвые компьютерные "джамперы" с шагом 2.54мм. Или зажимы "под винт".
Как вам такой сценарий: позавчера под рукой были только чёрные и синие провода. Сегодня был уверен, что "минус" - это синий провод. Чпок - вот и ошибочка. Сначала-то хотел использовать чёрный и красный.
Да просто если уж день на задался - перепутать пару проводов, или воткнуть их наоборот просто потому, что плату держал кверхтормашками...

Всегда найдутся человеки (я знаком как минимум с двумя такими перцами), которые глядя прямо в глаза заявят жёстко и безапелляционно, что уж они то никогда не совершат такой глупости, как переполюсовка источника питания! Бог им судья. Может, после того, как сами соберут и отладят несколько оригинальных конструкций собственной разработки - поумнеют. А пока я спорить не буду. Просто расскажу, что использую сам.

Истории из жизни

Я ещё совсем молоденький был, когда пришлось мне перепаивать 25 корпусов из 27. Хорошо ещё это были старые добрые DIP микросхемы.
С тех самых пор я почти всегда ставлю защитный диодик рядом с разъёмом питания.

Кстати, тема защиты от неверной полярности питания актуальна не только на этапе макетирования.
Совсем недавно мне довелось стать свидетелем героических усилий, предпринимаемых моим другом по восстановлению гигантского лазерного резака. Причиной поломки был горе-техник, перепутавший провода питания сенсора/стабилизатора вертикального перемещения режущей головки. На удивление сама схемка, похоже, выжила (была-таки защищена диодом в параллель). Зато выгорело всё напрочь после: усилители, какая-то логика, контроль сервоприводов...

Это, пожалуй, самый простой и безопасный вариант защиты нагрузки от переполюсовки источника питания.
Одно только плохо: падение напряжения на диоде. В зависимости от того, какой диод применён, на нём может падать от примерно 0.2В (Шоттки) и до 0.7...1В - на обычных выпрямительных диодах с p-n переходом. Такие потери могут оказаться неприемлимыми в случае батарейного питания или стабилизированного источника питания. Так же, при относительно большых токах потребления, потери мощности на диоде могут быть весьма нежелательными.

При таком варианте защиты нету никаких потерь в нормальном режиме работы.
К сожалению, в случае переполюсовки источник питания рискует надорваться. А если источник питания окажется слишком силён - выгорит сначала диод, а за ним и вся защищаемая им схема.
В своей практике я иногда использовал такой вариант защиты от переполюсовки, особенно когда был уверен, что источник питания имеет защиту от перегрузки по току. Тем не менее однажды я заработал весьма чёткие отпечатки на обожженых пальцах коснувшись радиатора стабилизатора напряжения, который пытался бороться супротив толстенного диода Шоттки.

p-channel MOSFET - удачное, но дорогое решение

Это относительно простое решение практически лишено недостатков: ничтожное падение напряжения/мощности на проходном устройстве в нормальном режиме работы, и отсутствие тока в случае переполюсовки.
Единственная проблема: где добыть качественные недорогие мощные p-канальные полевые транзисторы с изолированным затвором? Если знаете - буду благодарен за информацию 😉
При прочих равных p-канальный MOSFET по какому-либо параметру всегда будет примерно в три раза хуже своих n-канальных собратьев. Обычно же хуже одновременно и цена, и что-либо на выбор: сопротивление открытого канала, максимальный ток, входная ёмкость и т.п. Объясняют такое явление примерно втрое меньшей подвижностью дырок, нежели электронов.

n-channel MOSFET - наилучшая защита

Раздобыть мощный низковольтный n-канальный КМОП транзистор в наши дни совсем несложно, ими порою можно разжиться даже совсем забесплатно (об этом - позже;). Так что обеспечить пренебрежимо малое падение на открытом канале для любых вообразимых токов нагрузки - пустяк.

N-канальный MOSFET + стабилитрон на 7.2...15V + резистор в пару десятков килоом = БЕЗОПАСНОСТЬ

Так же, как и в схеме с p-канальным MOSFET, при ошибочном подключении источника - и нагрузка и незадачливый источник вне опасности.

Единственный "недостаток", который дотошный читатель может углядеть в данной схеме защиты - это то, что защита включена в т.н. "земляной" провод.
Это действительно может быть неудобно, если строится большая система с земляной "звездой". Но в таком случае надо просто предусматривать эту же защиту в непосредственной близости от подвода питания. Если же и такой вариант не подходит - наверняка найдутся способы такую непростую систему либо обеспечить уникальными разъёмами питания с надёжными механическими ключами, либо развести "постоянку", или хотя бы "землю" без разъёмов.

Осторожно: статическое электричество!

Мы все много раз были предупреждены о том, что полевые транзисторы боятся статических разрядов. Это правда. Обычно затвор выдерживает 15...20 Вольт. Немного выше - и необратимое разрушение изолятора неизбежно. При этом бывают случаи, когда полевик вроде ещё работает, но параметры хуже, и прибор может отказать в любой момент.
К счастью (и к великому сожалению) мощные полевые транзисторы обладают большими емкостями затвор - остальной кристалл: от сотен пикофарад, до нескольких нанофарад и больше. Посему разряд человеческого тела часто выдерживают без проблем - ёмкость достаточно велика, чтобы стёкший заряд не вызвал опасного повышения напряжения. Так что при работе с мощными полевиками часто бывает достаточно соблюдать минимальную осторожность в смысле электростатики и всё будет хорошо 🙂

Я не одинок

То, что я описываю здесь, без сомнения, хорошо известная практика. Вот только если бы те разработчики военпрома имели привычку публиковать свои схемные решения в блогах...
Вот что мне попалось на просторах Сети:

> > I believe it is pretty well standard practice to use an N-channel
> > MOSFET in the return lead of military power supplies (28V input).
> > Drain to supply negative, source to the negative of the PSU and
> > the gate driven by a protected derivative of the positive supply.
1600 Гц, сидящие на одной плате, тоже защищены:

Удачных эксперементов!

Вам было интересно? Напишите мне!

Спрашивайте, предлагайте: в комментариях, или в личку. Спасибо!

Всего Вам доброго!

Сергей Патрушин.

Имеется дома простое зарядное устройство. Обыкновенная зарядка, трансформатор, мост и провода. Облезли защитные пленки на клемах, и как теперь определить кто где! Было решено собрать простейшее устройство для защиты. Скажу что раньше видел нечто похожее, но пришлось самому составлять. Как раз было реле с UPS с 10А контактами.

Схема работает по такому принципу. Когда вы правильно подключаете клеммы к АКБ, то оставшийся заряд в АКБ замыкает реле и начинается зарядка, горит зеленый светодиод. Когда вы перепутали клеммы, загорается красный светодиод, сигнализирующий о том, что подключились не правильно. Простое устройство всего на нескольких детальках

Вот схема защиты от переполюсовки

R1-2 = 510
VD1-2= 1N4148 (Но можно любые) VD3-4 можно исключить
Релюха 12В 10-15А, как говорил ранее снял со сломанного UPS
Светодиоды любые

Печатная плата устройства защиты от переполюсовки:

Подключаем так:
Z+ - плюс зарядного устройства, их там два, какой именно нужен вам, определите сами, поскольку некоторые реле такого типа, замыкают контакты по разному
A+ - плюс АКБ. Сюда подключаем клемму плюса АКБ
G – это минус, его тонким проводом от минуса зарядки кидать

Схема была спаяем за 5 мин, и в работе себя показала достаточно достойно. Желаю удачи с повторением

Обновление. На смену данной схеме была придумано мной еще более качественная схема защиты, которая помимо всех функций присущей старой схеме, еще умеет определять на сколько жив АКБ. Что избавит вас от таких проблем как сгорание зарядного устройства из-за старых убитых АКБ. Новую мою разработку вы можете посмотреть

Для безопасной, качественной и надежной зарядки любых типов аккумуляторов, рекомендую

С ув. Admin-чек

Вам понравилась эта статья?
Давайте сделаем подарок мастерской. Киньте пару монет на цифровой осциллограф UNI-T UTD2025CL (2 канала х 25 МГц). Осциллограф - это прибор, предназначенный для исследования амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала. Стоит он дорого 15 490 руб., я не могу позволите себе такой подарок. Прибор очень нужен. С ним количество новых интересных схем увеличится в разы. Спасибо всем кто поможет.

Любое копирование материала строго запрещено мной ну и авторским правом.. Что бы не потерять эту статью киньте себе ссылку через кнопки справа
А так же все вопросы задаем через форму внизу. Не стесняемся ребята

n-канальный MOSFET + стабилитрон на 7.2...15V + резистор в пару десятков килоом = БЕЗОПАСНОСТЬ

Приведу лишь несколько примеров потенциальных убийц электронных макеток, да и готовых изделий тоже:

Универсальные источники питания с их универсальными штеккерами, которые можно подключить как с плюсом на внутреннем контакте, так и с минусом.
Маленькие блоки питания (такие коробочки на сетевой вилке) - они ведь все выпускаются с плюсом на центральном контакте, разве нет? НЕТ!
Любой тип разъёма для подачи питания без жёсткого механического "ключа". К примеру удобные и дешёвые компьютерные "джамперы" с шагом 2.54мм. Или зажимы "под винт".
Как вам такой сценарий: позавчера под рукой были только чёрные и синие провода. Сегодня был уверен, что "минус" - это синий провод. Чпок - вот и ошибочка. Сначала-то хотел использовать чёрный и красный.
Да просто если уж день на задался - перепутать пару проводов, или воткнуть их наоборот просто потому, что плату держал кверхтормашками...

Истории из жизни

Это, пожалуй, самый простой и безопасный вариант защиты нагрузки от переполюсовки источника питания.
Одно только плохо: падение напряжения на диоде. В зависимости от того, какой диод применён, на нём может падать от примерно 0.2В (Шоттки) и до 0.7...1В - на обычных выпрямительных диодах с p-n переходом . Такие потери могут оказаться неприемлимыми в случае батарейного питания или стабилизированного источника питания. Так же, при относительно большых токах потребления, потери мощности на диоде могут быть весьма нежелательными.

p-channel MOSFET - удачное, но дорогое решение

n-channel MOSFET - наилучшая защита

N-канальный MOSFET + стабилитрон на 7.2...15V + резистор в пару десятков килоом = БЕЗОПАСНОСТЬ

Осторожно: статическое электричество!

Я не одинок

> > I believe it is pretty well standard practice to use an N-channel
> > MOSFET in the return lead of military power supplies (28V input).
> > Drain to supply negative, source to the negative of the PSU and
> > the gate driven by a protected derivative of the positive supply.

Где добыть MOSFET-ы практически даром

загляните ко мне чуть позже - будет статейка 😉

Примеры применения

Простенький с защитой от переполюсовки питания:

Удачных эксперементов!

Вам было интересно? Напишите мне!

Спрашивайте, предлагайте: в комментариях, или в личку. Спасибо!

Всего Вам доброго!

Сергей Патрушин.

Ну вот, как и обещал - вторая статья, которая посвящена системе защиты от переполюсовки, которое нашло довольно широкое применение в промышленных и самодельных зарядных устройствах. Данный вариант был выбран как особо простой и может быть повторен даже человеком, который никак не связан с электроникой.

Для реализации такой схемы защиты вам нужен только диод - всего один диод, который будет установлен в прямом направлении на плюсовой шине зарядного устройства.

Такая система на только проста, что для доработки зарядного устройства, его совсем не обязательно разобрать. Для реализации такой идеи мы используем самую главную функцию полупроводникового диода - в прямом направлении диод открыт, если же его подключить в обратном направлении, то он будет заперт.

Следовательно, если вдруг спутать полярность, то ток просто не будет идти, никаких хлопков, нагрева и прочих дымовых эффектов.

Но как мы знаем, когда напряжение протекает через переход выпрямительного диода , то на выходе последнего будет спад напряжение в районе 0,7 Вольт, именно для того, чтобы спад был минимальным, мы будем использовать диоды ШОТТКИ (с барьером Шоттки) - на нем спад напряжения в районе 0,3-0,4 Вольт.
Единственный недостаток такой защиты заключается в том, что через диод будет течь довольно большой ток, что приводит к нагреву диод.

Для того диод обязательно нужно установить на теплоотвод. Диоды шоттки с больим током можно найти в компьютерных блоках питания. Диоды в указанных блоках из себя представляют трехвыводную диодную сборку, в каждой сборке два диода с общим катодом. Нужно подобрать диоды с током не мене 15 Ампер на каждый диод. В компьютерных блоках могут встречаться диоды с током до 2х30 Ампер.

Для начала нужно установить диод на теплоотвод, затем запараллелить аноды диодов, таким образом, мы соединили параллельно оба диода.

Захотел я собрать что-нибудь связанное с зарядником для аккумуляторов. И самым первым, что я подумал собрать, это зашита от переполюсовки на реле.

Но при поисках в интернете нужной схемы, не нашел ничего похожего. А до этого год назад видел. По памяти нарисовал схему и готов поделится с вами.

Это устройство нужно для защиты вашего аккумулятора и зарядки от поломки, не давая перепутать клеммы местами, сохранит вас от многих проблем.

Вот схема устройства от переполюсовки для зарядных устройств на реле.

Элементы:

R1 = 510
Rel2 = 12В (Любое на 12В 10-15А, снял с бывшего UPS для компьютера)

VD1-3= 1N4007(Других не нашел).

Хотя VD3 не обязательно ставить, можно поставить перемычку вместо него. VD1 от самоиндукции катушки реле.

Работает устройство так. Когда у вы подключаете аккумулятор, оставшийся в нем заряд проходит через реле и замыкает контакты, тем самым подавая ток от зарядника на аккумулятор.

Если же вы подключите не правильно провода на аккумулятор, то VD2 не даст пройти электричеству не реле и зарядка не начнется. А вместо зарядки загорится светодиод, сигнализируя о том, что не правильно подключена зарядка.

Вот устройство защиты от переполюсовки для зарядного устройства на печатной плате.

Печатка устройства защиты от переполюсовки для зарядного устройства.

Скачать печатку Sprint-Layout 5.0 для устройства защиты от переполюсовки для зарядного устройства Вы можете на сайте в источнике ниже.

Только вот имеется в ней такой небольшой недостаток, эта схема не умеет распознавать степень разряженности аккумулятора, что дает возможность подключать даже убитые АКБ(замкнутые, рассыпавшиеся и т.д.), ли ж бы хватало напряжения замкнуть контакты реле. А это может привести к ужасным последствиям, и пожар не самое страшное!

И вот совсем недавно пришла мне в голову умная схема защиты от переполюсовки, которая сумела бы определять, можно ли заряжать этот аккумулятор или нет и сохранила предыдущий параметр определения правильности подключения клемм к Аккумулятору

На самом дел все просто, схема просто определяет какое напряжение на АКБ, то есть степень зарядки, и если оно соответствует нужным пределам, то замыкает контакты реле и пускает ток заряда!

Из схемы видно что это обычный компаратор на ОУ сравнивающий опорное напряжение собранное на цепи R7-VD3, с напряжением АКБ. И если напряжение на неинв.(+) входе поднимается чуть выше чем на инве.(-), транзистор VT1 включает реле.
Настраивается все очень просто. На клемму + АКБ подается напряжение 10.5-11В(напряжение разряженного, рабочего АКБ) удобно и с помощью построечного резистора R4(в сторону увеличения сопротивления) выставляем момент, когда щелкнет релюха K1. На этом настройка заканчивается:) Кстати удобно использовать для настройки

Данная схема собрана на ОУ не зря, поскольку на втором ОУ можно собрать еще одно устройство, я его еже не придумал, но наработки уже есть. К примеру на второи ОУ можно сделать устройство которое будет показывать что все подключено верно
Но если у вас нет возможности ждать, и не хочется тратить попросту операционик, то могу предложить схему чуть проще и с таким же принципом работы

Многие не знают, но TL431 –это обычный компаратор, и для сравнивания напряжения внутри него уже присутствует ИОН 2,5В. Поэтому вместо кучи обвязки вокруг ОУ можно использовать TL431 с одним единственным резисторным делителем, напряжение на котором должно быть чуть больше 2.5В, что бы реле включилось:)

У этой схемы есть еще одно преимущество, ее можно с успехом использовать и для 6В АКБ. Для этого надо заменить реле на 5В, и два резистора R1 и R3 примерно на половину.

Способ настройки такой же самый как и в предыдущей схеме, только на клемму +АКБ для 6В напряжение надо подавать в районе 5-5.5В

Все, с такой защитой можно не боятся что ваш АКБ, ну если ему “торба”, просто взорвется. Поэтому удачи с повторением схемы.

Удачи вам с повторением и жду ваших вопросов в комментариях

Для безопасной, качественной и надежной зарядки любых типов аккумуляторов, рекомендую

Что бы не пропустить последние обновления в мастерской, подписывайтесь на обновления в Вконтакте или Одноклассниках , так же можно подписаться на обновления по электронной почте в колонке справа

Не хочется вникать в рутины радиоэлектроники? Рекомендую обратить внимание на предложения наших китайских друзей. За вполне приемлемую цену можно приобрести довольно таки качественные зарядные устройства

Простенькое зарядное устройство с светодиодным индикатором зарядки, зеленый батарея заряжается, красный батарея заряжена.

Есть защита от короткого замыкания, есть защита от переполюсовки. Отлично подойдет для зарядки Мото АКБ емкостью до 20А\ч, АКБ 9А\ч зарядит за 7 часов, 20А\ч — за 16 часов. Цена на это зарядное всего 403 рубля,доставка бесплатна

Этот тип зарядного способен автоматически заряжать практически любые типы автомобильных и мото аккумуляторов 12В до 80А\Ч. Имеет уникальный способ зарядки в три этапа: 1. Зарядка постоянным током, 2. Зарядка постоянным напряжением, 3. Капельная дозарядка до 100%.
На передней панеле два индикатора, первый указывает напряжение и процент зарядки, второй указывает ток зарядки.
Довольно качественный прибор для домашних нужд, цена всего 781,96 руб, доставка бесплатна. На момент написания этих строк количество заказов 1392, оценка 4,8 из 5. Евровилку

Зарядное устройство для самых разнообразных типов аккумуляторов 12-24В с током до 10А и пиковым током 12А. Умеет заряжать Гелиевые АКБ и СА\СА. Технология зарядки как и у предыдущего в три этапа. Зарядное устройство способно заряжать как в автоматическом режиме, так и в ручном. На панеле есть ЖК индикатор указывающий напряжение, ток заряда и процент зарядки.

Хороший прибор если вам надо заряжать все возможные типы АКБ любых емкостей, аж до 150А\ч

Цена на это чудо 1 625 рублей, доставка бесплатна. На момент написания этих строк количество заказов 23, оценка 4,7 из 5. При заказе не забудьте указать Евровилку

Если какой то товар стал недоступен, пожалуйста напишите в комментарий внизу страницы.