Меню

Как увеличить ток зарядного устройств

Зарядное устройство 18650 — как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

Литиевые аккумуляторы уже давно захватили мир, осталось их только вовремя заряжать. О зарядке сегодня и пойдет речь, а точнее о том, как повысить ток заряда у зарядки для литиевого аккумуляторов. Данный вопрос относится как к лягушкам, так и большинству зарядок для аккумуляторов типа 18650. Как заставить выдать максимум зарядное устройство 18650 за 10 минут.

По воле нужды пришлось купить зарядное устройство для зарядки литиевого аккумулятора формата 18650. И все бы ничего, но она даже за целую ночь не могла нормально зарядить емкость аккумулятора в 2500 мАч. Подобные зарядки весьма популярны и распространены благодаря своей низкой стоимости.

В настоящий момент для зарядки литиевых аккумуляторов я использую готовые китайские модули. Стоят такие модули по 30 центов за штуку. Эти модули и их характеристики подробно рассмотрены в статье Умный контроллер заряда литиевых аккумуляторов — модуль на tp4056. Более того я даже снял отдельный ролик для Ютуба про эти модули. Рекомендую его посмотреть, ведь такими модулями можно безопасно зарядить аккумулятор емкостью 3000 мА*ч менее чем за 3 часа.

  1. Как повысить ток заряда литиевого аккумулятора китайской зарядки
  2. Вскрытие зарядного устройства литиевого аккумулятора
  3. Микросхема HT3582 — контроллер заряда литиевых аккумуляторов
  4. Меняем схему включения для повышения тока зарядки
  5. Ужасные конденсаторы
  6. Хэппи Энд

Как повысить ток заряда литиевого аккумулятора китайской зарядки

Вернемся к китайскому чуду. Дело ясное, что дело темное — зарядка дает слишком маленький ток. Этикетка заявляла ток заряда в 450 мА. На практике это означает, что время заряда моего аккумулятора должно составлять порядка 6-7 часов. Но по факту она и за 10 не управлялась со своей работой. Что даже не удивительно учитывая страну производства и стоимость менее 2$.

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

Перед очередным расточительством и покупкой нормального зарядного устройства заинтересовала мысль препарировать девайс и “впаять не хватающих деталей” в это китайское чудо.

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

Вскрытие зарядного устройства литиевого аккумулятора

Вскрытие показало, что все детали на месте. Меня это слегка удивило, но приглядевшись внимательнее выяснилось, что не все они такие какими должны быть. Первым делом в глаза бросилось несовпадение емкости на этикетке электролитического конденсатора и надпись на плате:

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

Как видно, емкость электролита должна быть 10мкФ (10uF на плате), а по факту стоит 4.7 мкФ. В общем-то это не такая уж критическая проблема. Лучше бы, конечно, установить требуемую величину, но у меня ее не нашлось. На установленном конденсаторе указанно напряжение в 50 В. Врядли оно там действительно такое большое. Но при замене лучше устанавливать конденсаторы на аналогичное или большее напряжение

Аналогичная беда и со вторым электролитом. Указанно 470 мкФ, а стоит 100. Он установлен на выходе и рассчитан на напряжение в 16 вольт. Что-ж, заменил его на найденный 330мкФ/16В. Сначала была мысль установить 470 мкФ, но он не влез.

Конденсатор это конечно хорошо, чем больше емкость тем лучше сглаживание выходного напряжения, но кардинально это ничего не изменит. Поэтому далее было решено покопаться на тему какой тут контроллер заряда аккумулятора.

Микросхема HT3582 — контроллер заряда литиевых аккумуляторов

Микросхема HT3582 — очень распространенный контроллер заряда аккумулятора, который фигурирует чуть ли не в каждой лягушке и китайской зарядке. Назначение микросхемы HT3582 заключается в контроле процесса заряда литиевого аккумулятора.

Особого желания вникать в документацию не возникло, да и в китайском я как-то не силен. Но главное за что зацепился глаз — это две возможные схемы включения.

Как выяснилось у микросхемы имеется специальный вывод, определяющий ток заряда аккумулятора.

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

А точнее — это 5-ый вывод, который можно подключить двумя способами (для удобства номера выводов подписаны красным):

  • Замкнуть на землю (минус питания) — в таком случае выходной ток до 300 мА
  • Подключить к шине питания — выходной ток до 450мА

Как вы уже наверное и сами догадались, исходно в зарядке был реализован неинтересный первый вариант. Так что было решено запилить второй вариант и повысить выходной ток. Делов то, минут на 10. Вот собственно и интересующая нас схема контроллера заряда из даташита:

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

Насчет указанных значений токов есть большие сомнения. Даташитов можно найти несколько и цифры везде разные. Но подключение указанного вывода к шине питания в любом случае заставить микросхему трудиться усерднее.

Меняем схему включения для повышения тока зарядки

Пятый вывод был замкнут на землю, приходящую на соседнюю 6-ую ногу. Далее дорожка с землей идет на мелкий конденсатор и светодиод.

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

Для реализации задуманного, потребуется перерезать дорожки отходящие в обе стороны от 5-ого вывода.

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

Выглядит страшненько, но это не важно)

Далее необходимо соединить отрезком перерезанные части дорожки в обход 5-ой ножки. Пятую же ногу микросхемы удобно подпаять проводом к положительному выводу только что перепаянного электролита на 330мкФ.

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

Уходящий вверх провод — идущий к минусовому контакту аккумулятора.

Кстати, обратите внимание, что второй вывод микросхемы висит в воздухе. Хотя схема из даташита предписывает ему светить светодиодом которого тут попросту нет.

Ура! Теперь микросхема будет пытаться выдать все на что она способна, что не может не радовать)

Ужасные конденсаторы

В ходе поисков информации по микросхеме, наткнулся на занимательную статью о ремонте аналогичного зарядного устройства. Признаюсь честно, там я и подсмотрел упоминание про всемогущий 5-ый вывод микросхемы, за что отдельная благодарность автору и ссылочка на его статью.

Автор не подключал 5-го вывода к шине питания зарядного устройства, зато наглядно продемонстрировал откровенную залипуху китайцев с маленькими керамическими конденсаторами, параметры которых оставляют желать лучшего.Емкость этих конденсаторов в разы меньше написанной на них Речь идет про три оранжевые керамические подушечки:

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

Конденсаторы на 0.1мкФ у меня большой дефицит — расходятся как горячие пирожки, поэтому впаял многослойные желтенькие по 0.22 мкФ. Хоть емкость и не идеальна по величине, зато можно быть в ней уверенным))

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

Хэппи Энд

Собственно на этом рукотворчество было завершено. В течение всего процесса навязчиво крутилась мысль, что сейчас воткну зарядку в сеть и узнаю как выглядит китайский огненный дракон. Но ничего даже не задымилось, а зарядка заработала как положено…

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

Более того, до переделки в процессе зарядки светодиод просто светился красным, теперь же он мигает с красного на зеленый. Вот вам и пасхалка от китайского брата.

Но все же я рекомендую отрубить всю электронику и использовать эту зарядку просто в качестве корпуса. А сотворить зарядное устройство 18650 лучше на модулях контроля заряд, видео про которые есть вначале статьи. Рекомендую глянуть это видео, я очень старался сделать его увлекательным и познавательным)

AliExpress RU&CIS

Привет! В этом окошке авторы блогов любят мериться крутостью биографий. Мне же будет гораздо приятнее услышать критику статей и блога в комментариях. Обычный человек, который любит музыку, копание в железе, электронике и софте, особенно когда эти вещи пересекаются и составляют целое, отсюда и название — АудиоГик. Материалы этого сайта — личный опыт, который, надеюсь, пригодится и Вам. Приятно, что прочитали 🙂

Источник

Как получить 9В/12В от зарядного с Quick Charge (на примере STM32)

Чем может быть полезна быстрая зарядка

С увеличением ёмкости аккумуляторов телефонов потребовалось увеличить и мощность зарядных устройств, чтобы достичь маленького времени зарядки, для чего и нужно было увеличивать выходную мощность: напряжение, ток. Таким образом зарядные с Quick Charge 3.0 кроме 5 В могут выдавать 9В/12В/20В +возможность регулировки с шагом 0.2 В (до 12 В).

image

Ввиду распространенности ЗУ с этой технологией появляется интерес использовать их для получения повышенного напряжения без дополнительных преобразователей.

Схема подключения

Представленная схема позволит выводам, настроенным как двухтактный выход, подавать на выводы DN и DP нужные значения напряжения:

Оба вывода к минусу 0 В
Верхний вывод к плюсу, а нижний к минусу 0.6 В
Оба вывода к плюсу 3.3 В

image

Настройка в STM32CubeMX

Нужно настроить четыре любые выводы общего назначения как двухтактный выход (Output Push Pull) без подтяжки (No pull-up and no pull-down) с соответствующими названиями (ПКМ -> Enter User Label).

Описание протокола Quick Charge

QC 2.0 (из документа CHY100)

image

После включения в сеть замыкаются выводы DN, DP и начинает следить за уровнем на выводе DP, подаем на него напряжение от 0.325 В до 2 В (обычно 0.6 В) на время не менее 1.25 с и таким образом происходит вход в режим Быстрой Зарядки. Теперь на DN нужно подать минус (чтобы напряжение на нем упало ниже 0.325 В) на время не менее 1 мс. Остается выставить сочетание напряжения, соответствующее необходимому, согласно таблице:

image

QC 3.0 (из документа FAN6290Q)

В этой версии есть возможность изменять значение напряжения с шагом 200 мВ, для этого нужно выставить сочетание, соответствующее режиму Continuous Mode:

image

Перейти в него можно из любого другого (5В/9В/12В), а потом для увеличения выходного напряжения (DN: 3.3 В, DP: импульс 0.6-3.3-0.6В), а для уменьшения (DP: 0.6 В, DN: 3.3-0.6-3.3В).

image

Программирование

Остается завернуть изменение уровней сигнала согласно алгоритму в код с использованием библиотеки HAL, учитывая понятные ярлыки-названия, установленные в Кубе:

Таким образом получились функции:

Скачать проект в STM32CubeIDE можно на GitHub: Quick-Charge-STM32-HAL

Проверка работы

Остается подключить всё согласно схеме и выполнить функцию для получения нужного напряжения (для испытания используется безымянная китайская зарядка с QC 3.0):

Читайте также:  Силу тока в цепи можно измерить с помощью прибора называемого

image

Причем выходное напряжение можно изменить в любой момент:

image

При использовании разъема USB Type-C обязательно нужно добавить два резистора 5.1 кОм между CC1, CC2 и GND, чтобы устройство определялось как UFP (Upstream Facing Port).

Определение подключения

В случае, если питание будет подаваться на микроконтроллер уже после подключения, то выполнение нужной функции может выполнятся перед главным циклом один раз.
Если микроконтроллер питается от независимого источника, то выполнение функции можно назначить по внешнему прерыванию (вывод VBUS подключается через стабилизатор 3.3 В) или просто с помощью кнопки — можно сделать свой «триггер».

Проверка на разных ЗУ с USB-A и USB-C

Работоспособность проверена на различных недорогих зарядных, а также на мощных ноутбучных зарядок 65Вт с USB Type-C.

При этом наименьшее выходное напряжение может различаться — так, обычные имели нижний порог 4.2 В, а продвинутые — 3.7 В.

Подробнее в видео

Итого

Хоть стандартом становится технология Power Delivery (PD), но куча современных сетевых зарядных устройств как и многие переносные аккумуляторные ЗУ поддерживают в том числе Quick Charge (QC), что позволит с легкостью получить повышенное напряжения без использования дополнительных преобразователей.

Несмотря на то, что в теории можно получить даже 20 В, но на практике таких зарядок почти нет. Также стоит учесть, что при подключении слишком мощной нагрузки напряжение будет сильно просаживаться, а некоторые ЗУ вообще уйдут в защиту.

Источник



Как повысить силу тока, не изменяя напряжения?

Николай ПетровичАвтор: Николай Петрович

Из статьи вы узнаете как повысить силу тока в цепи зарядного устройства, в блоке питания, трансформатора, в генераторе, в USB портах компьютера не изменяя напряжения.

Что такое сила тока?

Электрический ток представляет собой упорядоченное перемещение заряженных частиц внутри проводника при обязательном наличии замкнутого контура.

Появление тока обусловлено движением электронов и свободных ионов, имеющих положительный заряд.

В процессе перемещения заряженные частицы могут нагревать проводник и оказывать химическое действие на его состав. Кроме того, ток может оказывать влияние на соседние токи и намагниченные тела.

Сила тока — электрический параметр, представляющий собой скалярную величину. Формула:

I=q/t, где I — сила тока, t — время, а q — заряд.

Стоит знать и закон Ома, по которому ток прямо пропорционален U (напряжению) и обратно пропорционален R (сопротивлению).

I=U/R.

Сила тока бывает двух видов — положительной и отрицательной.

Ниже рассмотрим, от чего зависит этот параметр, как повысить силу тока в цепи, в генераторе, в блоке питания и в трансформаторе.

Приведем проверенные рекомендации, которые позволят решить поставленные задачи.

От чего зависит сила тока?

Чтобы повысить I в цепи, важно понимать, какие факторы могут влиять на этот параметр. Здесь можно выделить зависимость от:

  • Сопротивления. Чем меньше параметр R (Ом), тем выше сила тока в цепи.
  • Напряжения. По тому же закону Ома можно сделать вывод, что при росте U сила тока также растет.
  • Напряженности магнитного поля. Чем она больше, тем выше напряжение.
  • Числа витков катушки. Чем больше этот показатель, тем больше U и, соответственно, выше I.
  • Мощности усилия, которое передается на ротор.
  • Диаметра проводников. Чем он меньше, тем выше риск нагрева и перегорания питающего провода.
  • Конструкции источника питания.
  • Диаметра проводов статора и якоря, числа ампер-витков.
  • Параметров генератора — рабочего тока, напряжения, частоты и скорости.

Как повысить силу тока в цепи?

Бывают ситуации, когда требуется повысить I, который протекает в цепи, но при этом важно понимать, что нужно принять меры по защите электроприборов, сделать это можно с помощью специальных устройств.

Рассмотрим, как повысить силу тока с помощью простых приборов.

Для выполнения работы потребуется амперметр.

По закону Ома ток равен напряжению (U), деленному на сопротивление (R). Простейший путь повышения силы I, который напрашивается сам собой — увеличение напряжения, которое подается на вход цепи, или же снижение сопротивления. При этом I будет увеличиваться прямо пропорционально U.

К примеру, при подключении цепи в 20 Ом к источнику питания c U = 3 Вольта, величина тока будет равна 0,15 А.

Если добавить к цепи еще один источник питания на 3В, общую величину U удается повысить до 6 Вольт. Соответственно, ток также вырастет в два раза и достигнет предела в 0,3 Ампера.

Подключение источников питания должно осуществляться последовательно, то есть плюс одного элемента подключается к минусу первого.

Для получения требуемого напряжения достаточно соединить в одну группу несколько источников питания.

В быту источники постоянного U, объединенные в одну группу, называются батарейками.

Несмотря на очевидность формулы, практические результаты могут отличаться от теоретических расчетов, что связано с дополнительными факторами — нагревом проводника, его сечением, применяемым материалом и так далее.

В итоге R меняется в сторону увеличения, что приводит и к снижению силы I.

Повышение нагрузки в электрической цепи может стать причиной перегрева проводников, перегорания или даже пожара.

Вот почему важно быть внимательным при эксплуатации приборов и учитывать их мощность при выборе сечения.

Величину I можно повысить и другим путем, уменьшив сопротивление. К примеру, если напряжение на входе равно 3 Вольта, а R 30 Ом, то по цепи проходит ток, равный 0,1 Ампер.

Если уменьшить сопротивление до 15 Ом, сила тока, наоборот, возрастет в два раза и достигнет 0,2 Ампер. Нагрузка снижается почти к нулю при КЗ возле источника питания, в этом случае I возрастают до максимально возможной величины (с учетом мощности изделия).

Дополнительное снизить сопротивление можно путем охлаждения провода. Такой эффект сверхпроводимости давно известен и активно применяется на практике.

Чтобы повысить силу тока в цепи часто применяются электронные приборы, например, трансформаторы тока (как в сварочниках). Сила переменного I в этом случае возрастает при снижении частоты.

Если в цепи переменного тока имеется активное сопротивление, I увеличивается при росте емкости конденсатора и снижении индуктивности катушки.

В ситуации, когда нагрузка имеет чисто емкостной характер, сила тока возрастает при повышении частоты. Если же в цепь входят катушки индуктивности, сила I будет увеличиваться одновременно со снижением частоты.

Чтобы повысить силу тока, можно ориентироваться на еще одну формулу, которая выглядит следующим образом:

I = U*S/(ρ*l). Здесь нам неизвестно только три параметра:

  • S — сечение провода;
  • l — его длина;
  • ρ — удельное электрическое сопротивление проводника.

Чтобы повысить ток, соберите цепочку, в которой будет источник тока, потребитель и провода.

Роль источника тока будет выполнять выпрямитель, позволяющий регулировать ЭДС.

Подключайте цепочку к источнику, а тестер к потребителю (предварительно настройте прибор на измерение силы тока). Повышайте ЭДС и контролируйте показатели на приборе.

Как отмечалось выше, при росте U удается повысить и ток. Аналогичный эксперимент можно сделать и для сопротивления.

Для этого выясните, из какого материала сделаны провода и установите изделия, имеющие меньшее удельное сопротивление. Если найти другие проводники не удается, укоротите те, что уже установлены.

Еще один путь — увеличение поперечного сечения, для чего параллельно установленным проводам стоит смонтировать аналогичные проводники. В этом случае возрастает площадь сечения провода и увеличивается ток.

Если же укоротить проводники, интересующий нас параметр (I) возрастет. При желании варианты увеличения силы тока разрешается комбинировать. Например, если на 50% укоротить проводники в цепи, а U поднять на 300%, то сила I возрастет в 9 раз.

Как повысить силу тока в блоке питания?

В интернете часто можно встретить вопрос, как повысить I в блоке питания, не изменяя напряжение. Рассмотрим основные варианты.

Блок питания на 12 Вольт работает с током 0,5 Ампер. Как поднять I до предельной величины? Для этого параллельно БП ставится транзистор. Кроме того, на входе устанавливается резистор и стабилизатор.

При падении напряжения на сопротивлении до нужной величины открывается транзистор, и остальной ток протекает не через стабилизатор, а через транзистор.

Последний, к слову, необходимо выбирать по номинальному току и ставить радиатор.

Кроме того, возможны следующие варианты:

  • Увеличить мощность всех элементов устройства. Поставить стабилизатор, диодный мост и трансформатор большей мощности.
  • При наличии защиты по току снизить номинал резистора в цепочке управления.

Имеется блок питания на U = 220-240 Вольт (на входе), а на выходе постоянное U = 12 Вольт и I = 5 Ампер. Задача — увеличить ток до 10 Ампер. При этом БП должен остаться приблизительно в тех же габаритах и не перегреваться.

Здесь для повышения мощности на выходе необходимо задействовать другой трансформатор, который пересчитан под 12 Вольт и 10 Ампер. В противном случае изделие придется перематывать самостоятельно.

При отсутствии необходимого опыта на риск лучше не идти, ведь высока вероятность короткого замыкания или перегорания дорогостоящих элементов цепи.

Трансформатор придется поменять на изделие большего размера, а также пересчитывать цепочку демпфера, находящегося на СТОКЕ ключа.

Следующий момент — замена электролитического конденсатора, ведь при выборе емкости нужно ориентироваться на мощность устройства. Так, на 1 Вт мощности приходится 1-2 мкФ.

Также рекомендуется поменять диоды с выпрямителями. Кроме того, может потребоваться установка нового диода выпрямителя на низкой стороне и увеличение емкости конденсаторов.

После такой переделки устройство будет греться сильнее, поэтому без установки вентилятора не обойтись.

Как повысить силу тока в зарядном устройстве?

В процессе пользования зарядными устройствами можно заметить, что ЗУ для планшета, телефона или ноутбука имеют ряд отличий. Кроме того, может различаться и скорость, с которой происходит заряд девайсов.

Здесь многое зависит от того, используется оригинальное или неоригинальное устройство.

Чтобы измерить ток, который поступает к планшету или телефону от зарядного устройства, можно использовать не только амперметр, но и приложение Ampere.

Читайте также:  При оказании первой помощи пораженному электрическим током необходимо в первую очередь тест

С помощью софта удается выяснить скорость заряда и разрядки АКБ, а также его состояние. Приложением можно пользоваться бесплатно. Единственным недостатком является реклама (в платной версии ее нет).

Главной проблемой зарядки аккумуляторов является небольшой ток ЗУ, из-за чего время набора емкости слишком большое. На практике ток, протекающий в цепи, напрямую зависит от мощности зарядного устройства, а также других параметров — длины кабеля, его толщины и сопротивления.

С помощью приложения Ampere можно увидеть, при какой силе тока производится заряд девайса, а также проверить, может ли изделие заряжаться с большей скоростью.

Для использования возможностей приложения достаточно скачать его, установить и запустить.

После этого телефон, планшет или другое устройство подключается к зарядному устройству. Вот и все — остается обратить внимание на параметры тока и напряжения.

Кроме того, вам будет доступна информация о типе батареи, уровне U, состоянии АКБ, а также температурном режиме. Также можно увидеть максимальные и минимальные I, имеющие место в период цикла.

Если в распоряжении имеется несколько ЗУ, можно запустить программу и пробовать делать зарядку каждым из них. По результатам тестирования проще сделать выбор ЗУ, обеспечивающего максимальный ток. Чем выше будет этот параметр, тем быстрее зарядится девайс.

Измерение силы тока — не единственное, на что способно приложение Ampere. С его помощью можно проверить, сколько потребляется I в режиме ожидания или при включении различных игр (приложений).

Например, после отключения яркости дисплея, деактивации GPS или передачи данных легко заметить снижение нагрузки. На этом фоне проще сделать вывод, какие опции в большей степени разряжают аккумулятор.

Что еще стоит отметить? Все производители рекомендуют заряжать девайсы «родными» ЗУ, выдающими определенный ток.

Но в процессе эксплуатации бывают ситуации, когда приходится заряжать телефон или планшет другими зарядными, имеющими большую мощность. В итоге скорость зарядки может оказаться выше. Но не всегда.

Мало, кто знает, но некоторые производители ограничивают предельный ток, который может принимать АКБ устройства.

Например, устройство Самсунг Гэлекси Альфа поставляется вместе с зарядным на ток 1,35 Ампер.

При подключении 2-амперного ЗУ ничего не меняется — скорость зарядки осталась той же. Это объясняется ограничением, которое установлено производителем. Аналогичный тест был произведен и с рядом других телефонов, что только подтвердило догадку.

С учетом сказанного выше можно сделать вывод, что «неродные» ЗУ вряд ли причинят вред аккумулятору, но иногда могут помочь в более быстрой зарядке.

Рассмотрим еще одну ситуацию. При зарядке девайса через USB-разъем АКБ набирает емкость медленнее, чем если заряжать устройство от обычного ЗУ.

Это объясняется ограничением силы тока, которую способен отдавать USB порт (не больше 0,5 Ампер для USB 2.0). В случае применения USB3.0 сила тока возрастает до уровня 0,9 Ампер.

Кроме того, существует специальная утилита, позволяющая «тройке» пропускать через себя больший I.

Для устройств типа Apple программа называется ASUS Ai Charger, а для других устройств — ASUS USB Charger Plus.

Как повысить силу тока в трансформаторе?

Еще один вопрос, который тревожит любителей электроники — как повысить силу тока применительно к трансформатору.

Здесь можно выделить следующие варианты:

  • Установить второй трансформатор;
  • Увеличить диаметр проводника. Главное, чтобы позволило сечение «железа».
  • Поднять U;
  • Увеличить сечение сердечника;
  • Если трансформатор работает через выпрямительное устройство, стоит применить изделие с умножителем напряжения. В этом случае U увеличивается, а вместе с ним растет и ток нагрузки;
  • Купить новый трансформатор с подходящим током;
  • Заменить сердечник ферромагнитным вариантом изделия (если это возможно).

В трансформаторе работает пара обмоток (первичная и вторичная). Многие параметры на выходе зависят от сечения проволоки и числа витков. Например, на высокой стороне X витков, а на другой — 2X.

Это значит, что напряжение на вторичной обмотке будет ниже, как и мощность. Параметр на выходе зависит и от КПД трансформатора. Если он меньше 100%, снижается U и ток во вторичной цепи.

С учетом сказанного выше можно сделать следующие выводы:

  • Мощность трансформатора зависит от ширины постоянного магнита.
  • Для увеличения тока в трансформаторе требуется снижение R нагрузки.
  • Ток (А) зависит от диаметра обмотки и мощности устройства.
  • В случае перемотки рекомендуется использовать провод большей толщины. При этом отношение провода по массе на первичной и вторичной обмотке приблизительно идентично. Если на первичную обмотку намотать 0,2 кг железа, а на вторичную — 0,5 кг, первичка сгорит.

Как повысить силу тока в генераторе?

Ток в генераторе напрямую зависит от параметра сопротивления нагрузки. Чем ниже этот параметр, тем выше ток.

Если I выше номинального параметра, это свидетельствует о наличии аварийного режима — уменьшения частоты, перегрева генератора и прочих проблем.

Для таких случаев должна быть предусмотрена защита или отключение устройства (части нагрузки).

Кроме того, при повышенном сопротивлении напряжение снижается, происходит подсадка U на выходе генератора.

Чтобы поддерживать параметр на оптимальном уровне, обеспечивается регулирование тока возбуждения. При этом повышение тока возбуждения ведет к росту напряжения генератора.

Частота сети должна находиться на одном уровне (быть постоянной величиной).

Рассмотрим пример. В автомобильном генераторе необходимо повысить ток с 80 до 90 Ампер.

Для решения этой задачи требуется разобрать генератор, отделить обмотку и припаять к ней вывод с последующим подключением диодного моста.

Кроме того, сам диодный мост меняется на деталь большей производительности.

После этого требуется снять обмотку и кусок изоляции в месте, где должен припаиваться провод.

При наличии неисправного генератора с него откусывается вывод, после чего с помощью медной проволоки наращиваются ножки такой же толщины.

После припаивания место стыка изолируется термоусадкой.

Следующим этапом требуется купить 8-диодный мост. Найти его — весьма сложная задача, но нужно постараться.

Перед установкой желательно проверить изделие на исправность (если деталь б/у, возможен пробой одного или нескольких диодов).

После установки моста крепите конденсатор, а далее — регулятор напряжения на 14,5 Вольт.

Можно приобрести пару регуляторов — на 14,5 (немецкий) и на 14 Вольт (отечественный).

Теперь высверливаются клепки, отпаиваются ножки и разделяются таблетки. Далее таблетка подпаивается к отечественному регулятору, который фиксируется с помощью винтов.

Остается припаять отечественную «таблетку» к иностранному регулятору и собирать генератор.

Итоги

Как видно из статьи, повысить силу тока, не изменяя напряжение в сети, реально.

Главное — разобраться с особенностями конструкции устройства, которое подлежит корректировке, и иметь практические навыки работы с измерительными приборами и паяльником. Кроме того, важно осознавать потенциальные риски от внесения корректировок.

Источник

Модернизация маломощного зарядного устройства

Известно два основных варианта зарядных устройств (ЗУ), используемых для обслуживания маломощных электронных устройств с аккумуляторным питанием. Принципиальная схема первого из них представлена на Рис.1. Такими устройствами комплектовались наши приборы несколько лет назад, когда аккумуляторы, по сравнению с современными, имели существенно меньшую емкость, и ток заряда для типоразмера АА не превышал 70 – 130 мА.

Рисунок 1

Основной особенностью этого устройства является работа в режиме частотной модуляции, который реализуется следующим образом. В течение цикла заряда индуктивности трансформатора напряжение базовой обмотки приложено плюсом через R3, C2 к базе ключевого транзистора, при этом C2 заряжается примерно до напряжения базовой обмотки. Когда ключ размыкается, напряжение на базовой обмотке меняется на обратное и, суммируясь с имеющемся на конденсаторе C2, запирает ключевой транзистор. С этого момента конденсатор C2 начинает перезаряжаться током, протекающим через токозадающие резисторы R1, R2 вплоть до открывания ключевого транзистора. Изменяя этот ток, что обеспечивается за счет соответствующего включения выходной секции оптрона DA1, можно в широких пределах регулировать частоту выходного напряжения при постоянной длительности зарядного цикла и, тем самым, изменять величину выходного тока ЗУ. Основным достоинством модуляции такого типа является практически бесконечный диапазон регулировки выходного тока без какого-либо влияния на режим насыщения ключевого транзистора.

К достоинствам устройства следует отнести достаточно высокую стабильность параметров при простой схеме, а также реализованную простыми средствами индикацию выходного тока, что отличает его от большинства ЗУ серийного производства.

Основным же недостатком является возможность насыщения трансформатора, что связано с неопределенностью максимального тока через ключевой транзистор и требует либо применения трансформаторов с запасом по мощности, либо подстройки параметров элементов R3, C2 для каждого конкретного образца ЗУ под имеющийся трансформатор.

При этом следует отметить, что режим работы устройств, выполненных по такой схеме, зачастую устойчив только при гарантированном отсутствии насыщения трансформатора. В ином случае устройство может стать неуправляемым, поскольку из-за резкого возрастания амплитуды колебаний, возникающих на всех обмотках после разряда индуктивности насыщенного трансформатора, может возникнуть режим неуправляемых автоколебаний, который только в некоторых случаях удается устранить включением дополнительного конденсатора параллельно базо-эмиттерному переходу ключевого транзистора. В данном случае это конденсатор C5.

Недостатком является также тот факт, что выходная мощность устройства принципиально ограничена как из-за неопределенности режима ключевого транзистора, так и из-за недопустимого роста потерь в выходной секции ЗУ при увеличении зарядного тока.

Принципиальная схема ЗУ другого типа представлена на Рис.2. Следует отметить, что вариаций на тему этой схемы несколько, в том числе со стабилизацией и ограничением напряжения по первичной стороне, однако будем рассматривать только наиболее универсальный вариант с прямой стабилизацией по выходному току.

Рисунок 2

Основной особенностью этой схемы является использование элементов (VT1, R4, R6), которые контролируют величину максимального тока через ключевой транзистор и, соответственно, через первичную обмотку трансформатора. Такая особенность делает это устройство предпочтительным для серийного производства, т.к. при этом любая подстройка схемы оказывается ненужной, а максимальный ток через ключ однозначно определяется параметрами элементов схемы.

Читайте также:  Магнитные линии прямого тока правило буравчика

Однако, при введении этих элементов, конденсатор С3, в отличие от предыдущей схемы, не может создавать дополнительное запирающее напряжение на базе VT2 при разряде индуктивности, поскольку базо-эмиттерный переход этого транзистора при отрицательной полярности напряжения на базе зашунтирован прямосмещенным коллекторно-базовым переходом транзистора VT1, а кроме этого, верхний по схеме вывод базовой обмотки через диод VD6 замкнут на отрицательную шину первичного источника. Из-за этого ключевой транзистор включается сразу же по окончании цикла разряда индуктивности без дополнительной задержки, обусловленной перезарядом конденсатора C3. Поэтому устройства такого типа всегда работают в режиме неуправляемых автоколебаний и резистор R3 необходим только для начального запуска. Реализуемый в таком случае тип модуляции можно считать модуляцией смешанного типа, при которой изменяется и частота, и длительность зарядного цикла. При этом частота преобразования может быть в несколько раз более высокой, нежели у первого рассмотренного ЗУ, что создает значительно больше помех для окружающих электронных устройств.

Поскольку данное устройство работает в режиме неуправляемых автоколебаний, единственным доступным способом регулировки выходного тока является изменение максимального тока через индуктивность. Такую регулировку предположительно можно обеспечить двумя способами – за счет изменения сопротивления резистора R6 или за счет управляющего тока, создающего падение напряжения на резисторе R4, которое суммируется с падением на R6. При этом частота преобразования по мере уменьшения выходного тока должна была бы увеличиваться, поскольку индуктивность заряжается до меньшего максимального тока за меньший интервал времени.

Однако реально частота преобразования в такой схеме в значительной степени определяется параметрами насыщения ключевого транзистора, поскольку время выхода биполярного ключа из насыщения – величина фиксированная, в некоторой степени зависящая от тока через C3, R5. Поэтому попытки уменьшить выходной ток упомянутыми способами дают незначительный эффект, а при дальнейших усилиях ключевой режим нарушается и конвертер превращается в линейный усилитель класса А. Это объясняется тем, что даже при существенном увеличении номинала резистора R6 насыщающий ток базы, создаваемый базовой обмоткой через С3, R5, почти не меняется, и время пребывания VT2 в насыщенном режиме меняется весьма слабо. Если же для уменьшения максимального тока через индуктивность искусственно увеличивать падение напряжения на R4, то при некотором его значении величина насыщающего тока становится недостаточной из-за замыкания его через открытый транзистор VT1, и ключевой транзистор переходит в режим линейного усиления. Поэтому в большинстве ЗУ такого типа, в которых отсутствует обратная связь по выходному току, существенно изменить величину выходного тока почти невозможно.

Если же устройство содержит обратную связь по выходному току, как это показано на Рис.2, то по аналогии должен получаться такой же эффект, как при искусственном увеличении напряжения на резисторе R4. Однако здесь следует иметь в виду, что обратную связь в импульсных устройствах трудно сделать абсолютно линейной, а поэтому в реальных устройствах она в той или иной степени имеет импульсный характер. С учетом этого, за счет ООС регулируется не только величина выходного тока, но и временные параметры преобразования. Т.е. изменяется характер модуляции. Например, в некоторых испытанных устройствах подобного типа за счет ООС характер модуляции становится подобен частотной, в некоторых – прерывистой, что в принципе позволяет принудительно обеспечить достаточно широкий диапазон регулировки выходного тока.

Однако цепи стабилизации в этом устройстве содержат слишком много элементов. При этом за счет транзисторов VT1, VT3 обеспечивается настолько высокая электрическая стабильности выходного тока (лучше 0.2%), что она превышает более чем на порядок температурную стабильность этого параметра. Это делает некоторые элементы цепи стабилизации совершенно бессмысленными, поскольку обнаружить их влияние на фоне нестабильности при изменении температуры практически невозможно. Поэтому в некоторых серийных ЗУ такого типа цепи стабилизации по выходному току вообще не используются, а для ограничения выходного напряжения используется выпрямитель напряжения базовой обмотки, который через стабилитрон подключен к базе токоограничивающего или ключевого транзистора. Однако при этом стабильность ЗУ как источника тока в широком диапазоне входных напряжений оказывается недостаточной.

Кроме этого, поскольку зарядное устройство выполняет функцию источника тока, встроенная индикация должна соответствовать этой функции. Т.е. светодиод должен светиться только тогда, когда есть выходной ток. Однако, поскольку при больших выходных токах это сделать не очень просто из-за слишком большой рассеиваемой мощности на элементах схемы индикации, в подавляющем большинстве серийно выпускаемых устройств индицируется не ток, а выходное напряжение. Недостаток такой индикации очевиден – например, нормальный заряд индицируется, даже если Вы забыли соединить зарядное устройство с нагрузкой или в заряжаемом устройстве отсутствует аккумуляторная батарея.

Поскольку характеристики обоих рассмотренных выше устройств не оптимальны, возник вопрос, нельзя ли объединить их достоинства и исключить недостатки. Разумеется без заметного увеличения результирующей цены. То, что получилось в результате решения этой задачи, представлено на Рис.3.

Рисунок 3

Рассмотрим принципиальные изменения, которые касаются первичной высоковольтной секции модернизированного ЗУ.

Во-первых, токозадающий резистор R2+R3 подключен не к положительной шине питания, а к выходу схемы подавления выброса напряжения на индуктивности рассеяния (VD4, C2). Это не только позволило исключить из схемы один резистор большого габарита, но и помогло уменьшить амплитуду колебательного процесса на разомкнутой индуктивности, что положительно отразилось на устойчивости генерируемых колебаний при изменении первичного напряжения.

Во-вторых, чтобы избежать шунтирования базо-эмиттерного перехода ключевого транзистора в обратном направлении коллекторно-базовым переходом токоограничивающего транзистора, этот транзистор заменен на два прямосмещенных диода VD2, VD3. Заменить эти диоды низковольтным обратносмещенным стабилитроном, как это делается в некоторых ЗУ китайского производства, нельзя, поскольку при запертом состоянии VT1 стабилитрон превращается в прямосмещенный диод и это делает устройство эквивалентным изображенному на Рис. 2. При этом совокупность элементов VD2, VD3 и R5 оптимизированного ЗУ ограничивает максимальный ток через ключ VT1 практически так же, как элементы VT1, R4, R6 в устройстве, представленном на Рис. 2. И, в то же время, осуществляется режим управляемого перезаряда конденсатора C3 так же, как в устройстве, представленном на Рис.1. Следовательно, в ЗУ на Рис.3 реализована частотная модуляция, устраняющая любые проблемы с величиной выходного тока. Т.е. такое устройство с одинаковым успехом можно использовать как для зарядки аккумуляторов старого образца с зарядным током 70 мА и меньше, так и для зарядки современных, без ухудшения параметров ключевого режима коммутации при регулировке. В то же время, исключается возможность насыщения трансформатора, поскольку максимальное значение тока через ключ однозначно определяется по формуле:

Теперь рассмотрим изменения, касающиеся выходной секции ЗУ. Цепи стабилизации выполнены точно так же, как это сделано в первом рассмотренном устройстве, поскольку они достаточно эффективны. При этом выходной ток определяется сопротивлением резистора R8, и его нестабильность при изменении напряжения в сети вдвое не превышает 5%. Поэтому изменения касаются только схемы индикации выходного тока.

Здесь следует напомнить, что зарядное устройство представляет собой источник тока, выходное напряжение которого может изменяться от нуля (режим короткого замыкания на выходе) до некоторого максимального напряжения, величина которого определяется предельно допустимым напряжением питания обслуживаемого устройства, из которого извлекли аккумуляторную батарею (режим холостого хода). При этом, чтобы обеспечить индикацию зарядного тока с помощью стандартного светодиода, в выходной секции ЗУ необходим внутренний источник напряжения для его питания, причем такой, который обеспечивал бы свечение диода и при закороченном выходе ЗУ.

Однако в таком состоянии ни на одном элементе в выходной секции не имеется достаточного напряжения (

1.8 В) для обеспечения светодиодной индикации. Поэтому в большинстве серийных ЗУ это проблема решена просто – индицируется не ток, а выходное напряжение.

Для индикации наличия зарядного тока источник питания светодиода можно реализовать так, как это сделано на Рис.1, т.е. включить в цепь заряда резистор необходимого номинала, параллельно которому включить светодиод. Однако, поскольку падение напряжения на стандартном светящемся светодиоде не может быть менее примерно 1.8 В, то при зарядном токе, например 300 мА (именно на такой ток рассчитано устройство, представленное на рис. 3), рассеиваемая на этом резисторе источнике мощность составит примерно 0.6 Вт. Следовательно, для реализации такого источника необходим резистор мощностью 1 Вт, габариты которого слишком велики по отношению к объему остальных элементов зарядного устройства. Кроме того, вся эта мощность рассеивается в корпусе ЗУ, что будет способствовать повышению его рабочей температуры. Поэтому сопротивление этого резистора следует по возможности уменьшать, и те решения, которые использованы в первом рассмотренном устройстве, использовать нельзя.

Решить эту проблему можно, если к падению напряжения на резисторе R8 добавить без существенного увеличения рассеиваемой мощности примерно 0.6 В. Такое добавочное напряжение формируется с помощью R7, VD7. Следует отметить, что это напряжение импульсное, поэтому рассеиваемая на указанных элементах мощность пренебрежимо мала.

Отмечу, что представленная на Рис. 3 схема не является универсальной и пригодна лишь для реализации устройств с выходной мощностью не более единиц Ватт. Это объясняется тем, что для увеличения выходной мощности следует увеличивать емкость C3, которая совместно с R4 определяет степень насыщения транзисторного ключа и время его пребывания в таком состоянии. Но, в тоже время, следует увеличивать частоту преобразования. А для этого необходимо по возможности уменьшать емкость С3, поскольку существенно уменьшить сопротивление токозадающего резистора R2+R3 невозможно из-за роста выделяющейся на нем мощности. Эти противоречивые требования ограничивают выходную мощность устройства на указанном уровне.

Источник