Когда возникла необходимость в зарядном устройстве для автомобильного аккумулятора, а лабораторный блок питания (ЛБП) был постоянно занят в мастерской, я решил создать собственное зарядное устройство для гаража. Вместо покупки нового оборудования, я выбрал путь модернизации и переделал старый компьютерный блок питания (БП).
Разработка концепции и выбор донора
Изучив доступные варианты, я остановился на идее переделки компьютерного БП. Это популярное решение среди радиолюбителей, и в интернете достаточно информации для такой задачи. В моем распоряжении оказался блок питания на базе специализированной микросхемы 2003, которая интегрирует в себе ШИМ-контроллер и схему защиты по выходным напряжениям. Именно такая модель и стала основой для будущего зарядного устройства.
Первым делом я вскрыл корпус и тщательно очистил плату от пыли. Крайне важно, чтобы исходный блок питания был полностью исправен.
На фото крупным планом видна сама микросхема 2003. Информации о ней не так много, но после поисков я нашел принципиальную схему аналогичного блока питания, что прояснило общую картину работы устройства.
Изучение исходной схемы блока питания
Изначально схема блока питания выглядела следующим образом. Хотя на схеме указана мощность 300 Вт, моя модель была собрана по аналогичной топологии, с возможными отличиями в номиналах некоторых компонентов.
Практическая переделка: пошаговый процесс
Модернизацию я начал с удаления элементов, отмеченных на схеме красным цветом. Резистор желтого цвета был заменен на новый номиналом 2.4 кОм. Элемент, выделенный голубым, был заменен на подстроечный резистор для последующей регулировки. Для удобства работы я также отпаял радиатор с силовыми диодами. Напряжения, отмеченные зеленым, позже будут поданы с дополнительной платы, обходящей штатную защиту.
На фотографии хорошо видны удаленные компоненты. Также на этом этапе я временно удалил конденсатор C27 и резистор R53. Резистор R53 был возвращен на место позже, так как он необходим для стабильной работы зарядного устройства. Чтобы блок питания запускался самостоятельно, я соединил провод PS-ON (сигнал включения) с общим минусом (землей).
Для улучшения фильтрации на линии 12 В я установил дополнительный дроссель, снятый с линии 5 В. Сдвоенный диод Шоттки также был перенесен с линии 5 В на силовую линию зарядного устройства.
Дроссель групповой стабилизации (ДГС) был модифицирован: с него были удалены лишние обмотки, не участвующие в работе зарядника. Оставшегося сечения провода оказалось вполне достаточно для моих задач.
Создание платы-«обманки» для системы защиты
Чтобы обойти встроенную защиту БП, которая отслеживает наличие стандартных напряжений (+5В, +3.3В), я собрал небольшую дополнительную плату на макетной плате. Питание для нее берется от дежурного источника +17В. Напряжение стабилизируется до +12В с помощью микросхемы LM317. От этого +12В питаются два независимых стабилизатора на микросхемах TL431, которые формируют необходимые для «обмана» напряжения +5В и +3.3В. На средней схеме стабилизатора использован резистор номиналом 130 Ом.
Вот такая плата получилась в результате. На ее сборку ушло около получаса.
Далее я припаял провода от этой платы к основной схеме в соответствии с доработанной принципиальной схемой. Синий и белый провода идут к выводам подстроечного резистора. Именно им, после включения устройства, я выставляю на выходе напряжение заряда в 14.3 В.
После настройки я замерил сопротивление подстроечного резистора — оно составило около 12 кОм. Для надежности я заменил его на постоянный сборный резистор из двух последовательно соединенных.
В качестве выходных проводов я использовал первые попавшиеся под руку, оснастив их надежными зажимами типа «крокодил».
Для размыкания сетевого питания я применил надежный советский тумблер ТВ2-1.
Сборка и компоновка устройства
Основную плату БП я закрепил на штатные отверстия. Плату-«обманку» прикрутил к свободному радиатору. На выходе установил сдвоенный диод в качестве простейшей защиты от переполюсовки аккумулятора. Важно отметить, что защита от короткого замыкания на этом этапе отсутствует — ее планируется добавить позже. Вентилятор охлаждения я подключил к стабильным +12В от платы-«обманки». Светодиод-индикатор работы припаял непосредственно к выходу зарядного устройства.
Во время работы оригинальный корпус блока питания был утерян. К счастью, у меня в запасе оказалось много подходящих корпусов, и я подобрал аналогичный пластиковый бокс.
Светодиод индикации был закреплен на передней панели с помощью термоклея.
Переднюю панель я изготовил из оргстекла (плексигласа). В панель были установлены тумблер питания, выведены выходные провода и закреплен светодиод. Панель прикручена к корпусу винтами, после чего была установлена и закреплена верхняя крышка.
Итоги работы
В результате получилось компактное и функциональное зарядное устройство, идеально подходящее для использования в гараже. При условии, что аккумулятор не разряжен «в ноль», начальный ток заряда составляет около 5 Ампер. По мере заряда аккумулятора ток плавно уменьшается, что соответствует правильному режиму зарядки.
Смотрите подробное видео
Для более наглядного ознакомления с процессом переделки рекомендую посмотреть подробное видео, где все этапы показаны визуально.