(299) 
Кожен так чи інакше користується зарядними пристроями. Для смартфонів, ноутбуків та, звичайно ж, автомобільних акумуляторів. Вибір ЗП для автомобільної батареї іноді перетворюється на головний біль через різноманітність як самих акумуляторів та технологій їх виробництва, так і безпосередньо зарядників. Помилка у виборі може призвести до значного зниження ресурсу АКБ.
Щоб при виборі АКБ прийняти найбільш доцільне рішення та й просто з інтересу, корисно знати, як працює зарядний пристрій для акумулятора. Ми розглянемо спрощені схеми, намагаючись абстрагуватись від специфічної термінології.
Старий добрий трансформатор
Якщо раптом Вам знадобилося зарядити автомобільний акумулятор, а свого ЗП немає, напевно, хтось із знайомих позичить прилад. І з високою ймовірністю це буде старий радянський, або саморобний прилад, зібраний з комплектуючих старої побутової електроніки. Йдеться про простий трансформаторний зарядний пристрій.
Популярність такого ЗП висока через те, що у багатьох воно досі працює з радянських часів, кочуючи з покоління до покоління. Подібні прилади працюють десятиліття, тому що в них просто нема чого ламатися.
Основою служить понижувальний трансформатор, що перетворює 220В змінного струму 12В. Цього мало, щоб заряджати АКБ, оскільки змінний струм змінює свою полярність із частотою 50Гц (50 періодів на секунду). Акумулятор вимагає подачі постійного струму, щоб плюс завжди залишався плюсом. Для цього потрібна схема випрямлення. Зазвичай використовується елемент, що називається діодним мостом.
На виході ми отримуємо сигнал з тією різницею, що всі напівхвилі синусоїди спрямовані в один бік. Тобто полярність сигналу не змінюється з частотою 50гц. Такою напругою можна заряджати акумулятор, проте в ідеалі сигнал слід відфільтрувати, досягши графіка, близького до прямої. Робиться це з допомогою конденсаторного фільтра. Важливо лише враховувати, що після фільтрації середнє значення напруги буде вищим, тому що ми позбавимося тих ділянок, коли напівперіод синусоїди прагне нульової осі. Як наслідок, на виході напруга може становити більше 15В (на зображеннях - вище 220В). Якщо Ви використовуєте гелевий або AGM акумулятор, це може бути проблемою, яка в довгостроковій перспективі призведе до виснаження ресурсу АКБ.
На цьому моменті можна перейти до вирішення проблеми, а саме – імпульсних зарядних пристроїв.
Імпульсний блок живлення
Описаний вище ЗП, по суті, є блоком живлення, що перетворює 220В змінного струму приблизно 12В постійного. Найпростіші імпульсні зарядники є чимось схожим, але з принципово іншим принципом роботи.
Тут у схемі немає ніяких громіздких понижуючих трансформаторів, так як імпульсний блок живлення працює з високочастотними імпульсами, що дозволяє використовувати більш компактні компоненти.
Описати, як працює імпульсний зарядний пристрій, ігноруючи складну термінологію, важко, та й компонентів тут досить багато, тому максимально спростимо опис схеми. У разі немає зниження мережевої напруги, у зв'язку з чим громіздкий і важкий знижуючий трансформатор не потрібен. 220В змінного струму надходить на діодний міст, випрямляється, а потім перетворюється на серію високочастотних імпульсів. Для регулювання напруги безпосередньо саму напругу чіпати не треба. Ми можемо його налаштовувати шляхом зміни шпаруватості (тривалості) імпульсів. Короткочасні імпульси є аналогом низької напруги, тривалі імпульси – високої. Таким чином, за допомогою транзисторів, які формують високочастотні імпульси, ми отримуємо ту напругу постійного струму, яка нам потрібна.
Найпростіші імпульсні зарядні пристрої зазвичай налаштовані приблизно на 14,4В, тому є набагато безпечнішими, ніж трансформаторні аналоги. Радіоаматори, до речі, люблять збирати такі ЗП з комп'ютерних блоків живлення, позбавляючись зайвих компонентів, залишаючи лише 12-вольтову шину та підвищуючи її до 14,4В.
Переваги сучасного підходу полягають у компактності схеми та наявності електронних систем захисту. Таким чином, за інших рівних, імпульсний блок живлення можна назвати більш безпечним.
Автоматичний зарядний пристрій
Описане вище – це, нагадаємо, просто блоки живлення. Зарядними пристроями їх можна назвати лише оскільки вони також здатні поповнювати заряд АКБ. Справжні ЗП - автоматичні - не просто подають живлення на батарею, а змінюють режим у процесі заряду для досягнення максимальної ефективності та безпеки. Різноманітність автоматичних ЗП величезна, деякі здійснюють процес заряду більш ніж 7 стадій, однак у загальному випадку можна виділити три стадії:
- Основний заряд (заряд постійним струмом). Акумулятор заряджається максимально допустимим струмом. На цій стадії батарея максимально швидко поповнює більшу частину ємності. Після основного заряду АКБ можна експлуатувати, проте зарядженої вона ще не є;
- Заряд постійною напругою. Коли акумулятор заряджений приблизно на 80%, струм заряду слід значно знизити, зменшуючи його в міру заряду до нуля. Для цього автоматичне ЗП перемикається в режим заряду постійною напругою. На клеми подається фіксована напруга, а струм повністю залежить від рівня заряду АКБ. Чим вище рівень заряду, тим менше акумулятор споживає струм. До кінця заряду струм впаде до нуля;
- Зберігання акумулятора. Підтримувати максимальну напругу на клемах акумулятора – не найкраща ідея. Для зберігання оптимальним є 13,2 – 13,7В. Автоматичний ЗП, як правило, після повного заряду АКБ переходять у режим зберігання, який має на увазі підтримку на клемах напруги із зазначеного вище діапазону. Тобто умовне ЗП чекає, поки напруга на клемах у процесі саморозряду впаде з 14,4 до, скажімо, 13,2 В і підтримує цей показник протягом усього зберігання. Ці цифри зразкові і залежить від конкретної моделі.
Таким чином, справжніми зарядними пристроями є тільки автоматичні, коли прилади, що видають фіксовану напругу - це звичайні блоки живлення, які можуть застосовуватися як для заряду акумулятора, так і для роботи електроніки, що вимагає входу 12VDC. Якщо Ви бажаєте забезпечити ефективний заряд та тривалий термін служби батареї, радимо вибирати саме автоматичні прилади. Благо, ринок сповнений доступних споживчих моделей.
