Ремонт зарядного устройства сонар для аккумулятора автомобиля

Ремонт зарядного устройства сонар для аккумулятора автомобиля

Посчастливилось мне как-то стать владельцем зарядного устройства под маркой СОНАР модели УЗ 207.01. Вот, как на картинке. Привлекла меня в нём весьма неплохая заявленная функциональность вкупе с компактностью конструкции. Однако, как только я его попытался эксплуатировать, обнаружилось одно крайне неприятное свойство. Когда я заряжал аккумулятор в подостывшем за зиму гараже, аккумулятор подозрительно быстро становился «заряжен», но когда наоборот, я пробовал заряжать этим же зарядным этот же аккумулятор в тёплых домашних условиях, он наоборот, очень долго «вбирал в себя» заряд, начинал булькать и греться. Мне это показалось ненормальным явлением, и я решил разобраться, в чём же там дело.

Итогом данных разбирательств стала полученная методом «реверс-инжинирнга» схема этого зарядного устройства (рисунок 2), а также стало ясно, в чём природа проблемы и что нужно сделать, чтобы её ликвидировать.

Для начала давайте ознакомимся со схемой и разберём, как она работает.

Основа аппарата – обратноходовой преобразователь напряжения, построенный на основе широко распространённой (и, я надеюсь, не нуждающейся в представлении) интегральной схемы UC3842. Здесь она используется в типовом включении и охвачена двумя общими обратными связями: через оптрон DA2 и через делитель R3-R2. Также есть локальная обратная связь по току ключа VT1: напряжение, пропорциональное току ключа, подаётся через резистор R10 на вход компаратора Isen.

Каждая обратная связь обеспечивает работу устройства в своём режиме. Пока аккумулятор не подключен к выходу зарядного устройства, работает обратная связь через резисторы R3-R2, которая благодаря связи между обмотками трансформатора, не даёт неограниченно расти напряжению на конденсаторе C14.

Если аккумулятор уже подключен и заряжается, при росте напряжения на нём вступает в работу обратная связь через оптрон DA2, выдерживая напряжение на его клеммах не выше заданного.

В случае, когда подключенный аккумулятор значительно разряжен, напряжение на нём низкое, что даже оптрон DA2 ещё не работает, блок, благодаря основному свойству, присущему обратноходовым преобразователям такого типа, работает в режиме генератора тока, обеспечивая максимальный ток зарядки на уровне 4,5

5,0 ампер. Величина этого тока зависит от свойств трансформатора, сопротивления резистора R12, R13 и настроек UC3842, задаваемых R4 и C6. Если мы хотим немного подкорректировать величину тока, то для этого необходимо изменить в нужную сторону сопротивления R12,R13. При уменьшении сопротивления ток увеличивается. Однако будьте внимательны — значительное уменьшение данного сопротивления может привести к выходу блока из строя, поэтому уменьшать можно на одну, максимум две позиции ряда E24.

Почему такое двойное обозначение R12,R13? Потому что на плате имеется два посадочных места, предназначенные для параллельного включения резисторов, но часто впаивается только один. Например, могут быть впаяны параллельно резисторы один сопротивлением 1,0 Ом, а второй 2,0 Ом. Результирующее сопротивление получается 0,66 Ом, что примерно соответствует указанному на схеме.

Микросхема D2 типа LM358 содержит два операционных усилителя в одном корпусе. Условно назовём их «левый» и «правый». Правый ОУ – это усилитель ошибки. Он следит за напряжением на заряжаемом аккумуляторе и когда оно достигает порога, определяемого стабилитроном VD10 и помноженного на коэффициент деления делителя R18-R19-R20, подаёт ток в светодиод оптрона DA2, чем и обеспечивает прекращение роста напряжения на аккумуляторе. Чем ближе напряжение к этому порогу – тем больше ток в оптрон – тем короче импульсы, формируемые D1.

Левый ОУ D2 – это триггер режима. Он сравнивает напряжение, которое благодаря R29 подаётся на его вход “+”, c напряжением, получающимся от проходящего тока по Ш1 и Ш2. Пока ток большой, напряжение на входе ОУ “-” выше, чем напряжение на входе “+”, из-за чего на его выходе устанавливается низкое напряжение. Горит красный светодиод «Заряд».

Когда правый ОУ начинает ограничивать напряжение на аккумуляторе, ток, подаваемый в аккумулятор начинает снижаться. Также снижается и падение напряжения на Ш1 и Ш2. Как только оно снизится настолько, что напряжение на входе ОУ “-” станет ниже напряжения на входе “+”, триггер переключится, установив на своём выходе высокое напряжение. Загорится светодиод «Готов» зелёного цвета, а благодаря R25 и R26, создающих положительную обратную связь, устойчиво останется в этом положении до тех пор, пока ток по какой-либо причине снова не вырастет.

Состояние триггера на левом ОУ через резистор R21 влияет на коэффициент передачи делителя R18-R19-R20. Пока триггер находится в положении «Заряд», этот резистор как будто подключен параллельно R20, тем самым увеличивая коэффициент деления, из-за чего правый ОУ «ожидает» от аккумулятора несколько более высокого напряжения, чем если бы R21 отсутствовал. Когда триггер переключается в режим «Готов», R21 наоборот, подключается параллельно R18 и уменьшает коэффициент деления, в результате чего правый ОУ начинает поддерживать напряжение на аккумуляторе несколько ниже, чем в режиме «Заряд». Конечно, поскольку сразу после переключения триггера напряжение на аккумуляторе остаётся высоким (снизится оно постепенно), ток в аккумулятор полностью прекращается до тех пор, пока напряжение не снизится. Как только оно снизится достаточно, правый ОУ уменьшит ток через оптрон, что вновь разрешит работу контроллера D1 – блок перейдёт в режим «Хранение». Правда, отдельной индикации именно этого режима нет – об этом можно только догадаться по показаниям светодиодов и амперметра.

Переключатель «Зима-Лето» также несколько корректирует коэффициент деления R18-R19-R20 за счёт параллельно подключаемого к резистору R18 резистора R22. Замкнуто – «Лето», разомкнуто – «Зима». Подстроечным резистором R19 производится настройка порога ограничения напряжения.

Узел на транзисторе VT2 и реле K1 выполняет роль защиты от переполюсовки или подключения негодного для зарядки аккумулятора.

После подключения зарядного устройства к сети, пока аккумулятор не подключен, реле K1 обесточено и его контакты разомкнуты. На клеммах нет напряжения. Если к клеммам подсоединяется аккумулятор, на котором имеется напряжение (годный), то оно через R31 поступает на базу VT2. Если при этом соблюдена полярность, VT2 открывается и K1 замыкает контакты – аккумулятор начнёт заряжаться.

Если аккумулятор был подключен, заряжался, но вдруг «отцепился», K1 всё-равно останется во включенном положении и будет оставаться так до тех пор, пока клеммы зарядного устройства не будут замкнуты между собой, либо не произойдёт переполюсовка (неправильное подключение аккумулятора).

В случае, когда при подключенном аккумуляторе вдруг пропадает сетевое напряжение, то благодаря тому, что данный узел питается от своего собственного выпрямителя VD8, C12, реле K1 также отключится, но будет подключено, как только сетевое питание восстановится.

Почему проявляется такая проблема, из-за которой на холоде аккумуляторы не получают необходимый заряд, а в тепле наоборот – перезаряжаются? Как оказалось, всё дело в использовании в качестве источника опорного напряжения для усилителя ошибки (правый ОУ LM358) простого стабилитрона. Дело в том, что у любого стабилитрона, если его нагревать или охлаждать, изменяется напряжение стабилизации. Есть, конечно, специальные типы стабилитронов у которых это явление сведено к минимуму, но в данном устройстве применяется самый обыкновенный стабилитрон. И у него при росте его собственной температуры увеличивается напряжение стабилизации. Соответственно, когда этот стабилитрон разогрет, усилитель ошибки «ожидает» достижения более высокого напряжения на аккумуляторе, а когда холодно – низкого. Свинцовый аккумулятор, наоборот, устроен так, что для полного заряда, когда он холодный, необходимо более высокое напряжение, а когда в тепле – напряжение должно быть ниже. Отсюда и возникает данное противоречние.

Самым простым способом доработки устройства была бы установка последовательно со стабилитроном маломощного полупроводникового диода в прямом направлении. Поскольку при нагреве диода падение напряжения на его переходе снижается, это в значительной мере снизило бы эффект температурной зависимости опорного напряжения. Но я предлагаю более радикальный способ – заменить полупроводниковый стабилитрон на микросхему – стабилизатор напряжения типа TL431. В отличие от стабилитрона, TL431 очень точно выдерживает стабилизируемое напряжение. Схема замены приведена на рисунке во врезке.

Резисторы 5,6 и 4,7 кОм обеспечивают необходимое напряжение на катоде TL431, практически равное «старому» напряжению, которое получалось при использовании стабилитрона. А резистор 6,8 кОм предназначен для обеспечения тока через резистор R29. При этом напряжение, получающееся на R29 составляет примерно 18 мВ и поддерживается много более стабильным, чем это было при стабилитроне.

TL431 и резисторы устанавливаются навесным монтажом, используя отверстия, в которых располагался VD10, а также отверстие для C16 (точка “В”). C16 во всех экземплярах зарядного устройства, что были у меня в руках, не был смонтирован. Необходимо не забыть уменьшить сопротивление резистора R28. Можно заменить этот резистор на резистор сопротивлением от 1,8 до 2,2 кОм, либо просто припаять другое сопротивление (от 2,7 до 3,3 кОм) параллельно имеющемуся.

После монтажа необходимо вновь выставить порог ограничения напряжения на аккумуляторе. Для этого переключатель «Зима-Лето» ставится в положение «Лето». Зарядное устройство включается и подключается аккумулятор. Мультиметром контролируется напряжение на плате зарядного устройства (не на аккумуляторе!) в точках, к которым припаяны провода, идущие к аккумулятору. Когда напряжение на этих точках достигает 14,5 вольт, резистором R19 добиваются небольшого, видимого по амперметру, снижения зарядного тока. На этом настройку можно считать завершённой – остальные напряжения, зависимые от положения переключателей и/или режимов, установятся автоматически.

Из-за ставшей более точной работы триггера режима (левый ОУ LM358), стоит немного уменьшить сопротивление шунта Ш1. Эти шунты не являются дискретными деталями, а представляют собой просто длинную дорожку, проходящую по плате от минусового вывода конденсатора C14 до места подсоединения минусового провода, идущего к аккумулятору. Необходимо скорректировать сопротивление шунта таким образом, чтобы падение напряжения на нём при максимальном токе зарядки аккумулятора составляло от 50 до 60 мВ. Оптимально как раз около 55. Для этого вначале замеряется напряжение, которое получается на шунте. Мультиметр в режиме измерения «0-200 мВ» устанавливается красным щупом на точку подпайки минусового провода, а чёрным на вывод “-” конденсатора C14. Суть в том, что получившееся напряжение примерно равномерно распределяется по проводнику шунта. Зная его, можно легко вычислить, какую длину шунта нужно «сократить».

Для этого берётся несколько параллельных жил залуженного медного провода и просто напаивается поверх дорожки шунта на длину, которую «сокращаем», начиная от вывода “-” конденсатора C14 (см. фото).

После всего подключаем почти заряженный аккумулятор и проверяем, на какой величине тока произойдёт переключение из режима «Заряд» в режим «Готов». Если такой переход происходит при токе от полутора до двух с половиной ампер, то настройку зарядного устройства можно считать законченной. Если нет – проверяем, где мы ошиблись и исправляем.

Не поленитесь сделать проверку номиналов резисторов R25 и R26. Указанные на схеме номиналы обеспечивают достаточную величину гистерезиса при переключениях «Заряд» — «Готов», но в последнее время с переходом на SMD-монтаж R25 устанавливается сопротивлением 220 кОм. Такое низкое сопротивление делает гистерезис чрезмерно большим. Его нужно обязательно заменить на резистор, сопротивлением 470 кОм. Впрочем, другим вариантом решения проблемы может быть замена резистора R26 на резистор сопротивлением 430 либо 470&nbspОм (вместо 1 кОм).

Также убедитесь, что у вашего экземпляра зарядного устройства присутствуют противопомеховые дроссель L1 и конденсатор C18. К сожалению, без них устройство производит изрядное количество электромагнитных помех.

Дроссель L1 можно позаимствовать из какого-либо вышедшего из строя устройства, либо изготовить самостоятельно, намотав 10-15 витков двойного изолированного провода на подходящем по размеру ферритовом кольце. При этом важно соблюсти фазировку получившихся обмоток.

К конденсатору C18 не предъявляется каких-либо особых требований, кроме максимального рабочего напряжения. Оно должно быть не менее 600 вольт. Ёмкость же может варьироваться в широких пределах. Например, я установил конденсатор типа К15-5 с рабочим напряжением 3 кВ и ёмкостью 2200 пФ (см. фото).

Термистор TR1 тоже нужно установить, если он отсутствует. Можно использовать термисторы диаметром 10 или 16 мм. (Диаметр термистора — это первые две цифры в его маркировке. От диаметра зависит максимально допустимый ток через термистор.)

Когда всё готово и проверено на работоспособность, остаётся только собрать устройство. Но перед окончательной сборкой рекомендую сделать ещё две вещи.

Первая – это изготовить дополнительные отверстия для вентиляции внутреннего пространства. Вот примерно как на фото. Это необходимо из-за того, что диод VD9 рассеивает довольно много тепла (до пяти ватт), что даже производитель в инструкции по эксплуатации отмечает о возможном нагреве корпуса зарядного устройства до 60°C. Дополнительные отверстия немного облегчат температурный режим.

Вторая – заменить провода, идущие к зажимам на клеммы аккумулятора на более толстые. Изначально там применены провода сечением 0,5 мм.кв, чего явно недостаточно. Всё дело в том, что такие тонкие провода имеют значительное собственное сопротивление, на котором при протекании тока буквально «пропадает» напряжение (до полувольта). Из-за этого измерение напряжения на аккумуляторе правым по схеме ОУ LM358 производится с погрешностью. Чтобы уменьшить эту погрешность, рекомендую использовать провода сечением не менее 1,5 мм.кв. и длиной около метра, не более.

В итоге с такими доработками данное зарядное устройство вам послужит честно и долго.

Источник

Sonar зарядное устройство схема

Российская компания «ПФ Сонар» работает на рынке с 1993 года. Она поставляет продукцию преимущественно своей разработки. Наибольшую популярность получили различные виды зарядных устройств. Их производством Сонар занялась еще в 1996 году, и первая линейка была ориентирована на подзарядку негерметичных автомобильных аккумуляторов. Уже в 1999 году линейка дополнилась устройствами для герметизированных аккумуляторов.

За время работы компания произвела большое количество различных зарядных устройств и их модификаций.

Электрические схемы и технические характеристики

Ниже остановимся на наиболее актуальных моделях устройств.

Внешний вид (рис. 1).

Рис. 1. Внешний вид модели 201М

Представляет собой простое автомобильное ЗУ, предназначенное для работы с двенадцативольтовыми аккумуляторами, ёмкость которых не превышает 65 ампер·часов. Сила тока отдачи – до 4,5 А.

Электрическая схема зарядки представлена на рис. 2 (см. архив в конце статьи).

Вариант ЗУ 201П

Внешний вид (рис. 3).

Рис. 3. Внешний вид ЗУ 201П

В отличие от предыдущей модели, здесь есть уже более-менее наглядный индикатор отдачи тока — амперметр. В остальном технические характеристики идентичны: сила тока – до 4,5 А, напряжение – 12 В.

Принципиальная схема на рис. 4 (см. архив в конце статьи).

По большому счёту, от первой отличается только наличием стрелочного индикатора.

Зарядное устройство Сонар 2.201

Это модификация исходной легендарной модели, которая продавалась еще с 1996 года (самое первое массовое зарядное устройство компании).

Внешний вид (рис. 5).

Рис. 5. Внешний вид зарядного устройства Сонар 2.201

Устройство очень компактное и практичное в обиходе. Из усовершенствований – добавилась панель светодиодной индикации.

Электрическая схема на рис. 6 (см. архив в конце статьи).

Отдельно схема панели индикации на рис. 7 (см. архив в конце статьи).

В отличие от предыдущих моделей, эта зарядка реализует алгоритм двухшаговой зарядки свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов. Здесь есть защита от коротких замыканий и перегрузок по току (как на входе, так и на выходе). Схема оснащена стабилизатором напряжения. Выходные показатели не изменяются при колебаниях на входе.

Принципиальная схема зарядки на рис. 8 (см. архив в конце статьи).

Модификация 202.01П отличается наличием амперметра.

Эта зарядка может компенсировать ток саморазряда АККБ. Что позволяет использовать её для организации длительного хранения батарей питания.

Модель Сонар 205 (модификации с 01 по 04)

Данные зарядные устройства обеспечивают низкую силу тока (до 1,2 А – в зависимости от модели), но могут использоваться для подзарядки герметизированных автомобильных аккумуляторов (ёмкостью не более 15 ампер·часов).

Внешний вид (рис. 9).

Рис. 9. Внешний вид модели Сонар 205

Зарядка отличается миниатюрными габаритами и простотой. Не менее интересна функциональность. Здесь есть несколько режимов работы, в том числе защита от КЗ и скачков по току.

Принципиальная схема на рис. 10 (см. архив в конце статьи).

Эта модификация не может работать сети переменного тока 220 В, но зато она подключается к бортовой сети автомобиля (через прикуриватель).

Внешний вид (рис. 11).

Рис. 11. Внешний вид ЗУ 205.05

В остальном функционал очень схож: защита от КЗ, 3 режима питания АККБ, двухшаговая процедура зарядки.

Схема оснащена стабилизатором напряжения и справляется со скачками напряжения в диапазоне 12-30 Вольт.

Электрическая схема на рис. 12. (см. архив в конце статьи).

Зарядное устройство 207.01

Внешний вид устройства (рис. 13).

Рис. 13. Внешний вид зарядного устройство 207.01

Это трёхрежимное ЗУ работает с двенадцативольтовыми АКБ ёмкостью не более 75 ампер·часов.

Поддерживает режим хранения аккумуляторов (есть функция компенсации саморазряда) и двухшаговый цикл заряда. Оно оснащено защитой от переполюсовки, КЗ, перегрузки, может стабилизировать выходное напряжение (при скачках на входе).

Схема принципиальная на рис. 14 (см. архив ниже).

Эта модификация отличается наличием амперметра и регулятора силы тока. Сила тока может достигать 15 А (подходит для АККБ ёмкостью до 180 ампер·часов).

Внешний вид (рис. 15).

Рис. 15. Внешний вид ЗУ 207.03М

Схема на рис. 16. (см. архив ниже).

Все упомянутые принципиальные схемы можно найти здесь.

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Источник