Úvod > Konstrukce > Nabíječ z PC zdroje

Nabíječ z PC zdroje

Využití starého PC zdroje jako nabíječe akumulátorů

Příchod zimních měsíců vždy přináší zvýšený zájem o údržbu autobaterií. Výjimkou nebyl ani příchod letošní zimy, několik mých blízkých mě požádalo o postavení nabíječky. Byl jsem postaven před problém zda zvolit tradiční konstrukci se síťovým transformátorem, nebo zvolit nějaké netradiční zapojení. Pokud zvolíme zapojení s transformátorem jsme postaveni před problém tento transformátor zakoupit už hotový, neb ho, máme-li příslušné komponenty, tedy kostru, prokladový materiál, měděný smaltovaný drát a v neposlední řadě transformátorové plechy, vlastními silami navinout. Jedná se o transformátor s výkonem 70W-150W, dle požadavků maximálního nabíjecího proudu. Následná mechanická konstrukce vzhledem k váze transformátoru musí být odpovídající, tedy nejspíše plechová skříňka. Celé toto řešení není pro mnohé z nás jednoduché a ani levné. Jelikož jsem po ruce takovýto trafo neměl a kupovat jsem ho nechtěl zvolil jsem netradiční zapojení které se nabízelo. Za roky minulé jsem nasbíral několik zdrojů z PC s výkony od 200-250W jak AT tak ATX. Z tabulky na zdrojích lze přečíst dodávaná napětí a možné maximální odběry proudů z jednotlivých napětí. Pro nabíjení baterií je nabízí využít napětí 12V ze kterého lze v závislosti na zdroji těchto výkonů odebírat proud 8-12A. tedy dostatečný proud pro nabíjení běžných autobaterií. Vlastností těchto zdrojů je, že napětí 5V a 12V u zdrojů AT a ještě 3,3V u zdrojů ATX jsou hlídaná a jakmile se zvětší na příslušnou úroveň je zdroj vypnut, zdroj je vypnut i pokud je na některým z těchto napětí zkrat neb odběr je okolo 25-30A. Proto je nutné tyto ochrany vyřadit aby bylo možno zvýšit výstupní napětí zdroje 12V na potřebných 14,4V tedy napětí těsně pod plynovacím napětím olověných 12Vých akumulátorů. V následujícím článku je popsán doplněk k těmto zdrojům tak aby výstupní proud byl omezen na určitou hodnotu, tedy max nabíjecí proud a při náhodném zkratu aby nebyl zdroj vypnut nebo zničen. Dále je popsána konstrukce celého nabíječe.

Popis zapojení

Regulační prvek výstupního proudu T1 je tranzistor MOS BUZ11, který je otevřen kladným napětím přes odpor R3. Výstupní nabíjecí prou prochází přes odpor R1, úbytek napětí na tomto odporu je snímán přes odpor R2 tranzistorem T2. Jakmile je úbytek roven saturačnímu napětí tranzistoru T2 (asi 0,6V) je tento tranzistor tímto napětím otvírán, proud kolektoru teče přes odpor R3, tím je vyvolán pokles napětí řídící elektrody T1 a tranzistor je uzavírán. Hodnota odporu R1 je dána požadovaným výstupním proudem, např. pro proud 6A je 0,1W (podle Ohmova zákona R=U/I; 0,6V/6A=0,1W). Pokud připojíme zdroj přes takovouto proudovou pojistku na vybitý akumulátor s napětím např. 11V je rozdíl obou napětí 3,4V (14,4V-11V=3,4V). Na regulačním tranzistoru při proudu 6A se ztrácí výkon 20W, (6Ax3,4V=20W). Během nabíjení se napětí akumulátoru postupně zvyšuje a výkon na tranzistoru snižuje, jakmile se napětí aku začíná blížit výstupnímu napětí nabíječe proud začíná postupně zanikat a při vyrovnání obou napětí proud zanikne. Tím je zajištěno nepřebíjení akumulátoru. Tranzistor T1 je nutno opatřit příslušným chladičem z Al plechu tloušťky 1,5-2mm s plochou, která tento výkon vyzáří. Pokud však v tomto zapojení dojde na výstupu k nechtěnému zkratu, je veškeré napětí zdroje na T1 a při proudu 6A je výkon na tranzistoru skoro 86W, aby takovýto výkon byl vyzářen chladičem musí jeho plocha tomu odpovídat. Podíváme-li se do katalogového listu BUZ11 zjistíme základní parametry, U=50V; I=30A; P=75W. Při zkratu na výstupu nabíječe tuto hodnotu lehce překračujeme. Chladič v takovémto případě by musel mít velkou plochu, aby nedošlo k zničení tranzistoru v praxi těžko realizovatelné. Proto je doplněk vybaven další pojistkou, která v případě zkratu nebo připojení na akumulátor s napětím nižším jak 8V úplně uzavře T1 a výstupní proud zanikne. Tuto pojistku tvoří optočlen 4N35, Zenerova diodoa ZD2 a odpor R4. Obvod snímá úbytek napětí na přechodu T1, jakmile tento úbytek dosáhne velikosti napětí součtu ZD1 a napětí LED uvnitř 4N35 začne téct tímto obvodem proud, který způsobí rozsvícení této LED a následné prudké snížení odporu přechodu foto tranzistoru 4N35 a tím k snížení napětí řídící elektrody T1 a k uzavření tranzistoru. Zenerova dioda ZD1 zajišťuje, aby na G elektrodu T1 nepřišlo napětí vyšší než je povoleno.

Pozn.: U některých zdrojů docházelo při připojení nabíjeného aku k vysazení což bylo odstraněno použitím diody D1.

Konstrukce nabíječe

Konstrukce celého nabíječe spočívá v osazení desky doplňku, chladič pod T1 je o rozměru 15,5x5cm ohnutý do tvaru U 6cm; 3,5cm; 6cm a pod diodu D1 o rozměru 15,5x1,8cm ohnutý do tvaru U 6cm; 3,5cm; 6cm. Byly navrženy dvě verze DPS, jedna pro použití diody KYS30 a druhá pro použití MBR1060 na pozici D1. R1 je vyroben z odporového drátu Æ 1,1mm a navinut na průměr 5mm, viz foto. Pájecí body na desce jsou vyvrtány Æ 3mm a do děr nanýtovány duté mosazné nýty a propájeny. PC zdroj vyjmeme z původní krabičky, zbavíme původní kabeláže, necháme jen potřebné černé dráty 2-3ks (-14,5V) a žluté dráty 2ks (+14,5V), u varianty ATX je nutné spojit zelený drát z napájecího konektoru pro zákl.desku PC se zemí (-) tak, aby zdroj po zapnutí do sítě běžel. Dále je nutné zbavit zdroj všech přepěťových ochran vyletováním Zenerových diod ZD3,ZD4,ZD5 viz schéma zdroje ATX apd. u jiných verzí zdrojů (nutno vyhledat), dále odstranění odporu R41, vyřazení vlivu 5V zdroje na výstupní napětí a pomocí odporu R40 nastavit na výstupu po celkovém zapojení nabíječe při proudu 0,2A napětí 14,4V. Celý nabíječ je vestavěn do plastové krabičky KP14 (GES), na zadním panelu krabičky je vestavěn ventilátor z PC zdroje a je zapojen na napětí zdroje 5V, které by mělo být po natavení výstupního napětí na 14,4V asi 6,5V. Chod ventilátoru při tomto napětí je tichý a dostatečně stačí jako aktivní chlazení. V původním zapojení byly použity dva měřící přístroje, voltmetr zapojený na výstup nabíječe umožňuje sledovat napětí baterie a ampérmetr pro sledování nabíjecího proudu. Voltmetr ani Ampérmetr nejsou nutností a jen zvyšují komfort nabíječe. Vypínač síťového napětí byl použit též původní vypínač ze zdroje ATX. Nabíječ je doplněn LED kontrolkou pro indikaci zapnutí a je zapojena na některé z napětí zdroje. nabíječ je doplněn vnější pojistkou 3A.

Zájemcům o stavbu nabíječe mohu poskytnout schéma asi 6ti různých PC zdrojů, jak AT tak ATX.