Зарядное устройство-приставка, т.е. зарядное устройство (ЗУ или ЗУ-приставка) не имеющее собственного источника питания.

Источником питания для устройства могут выступать ИИП, БП, трансформаторы, солнечные батареи, ветрогенераторы, аккумуляторы, бортсети транспорта, напряжением от 20 до 60 Вольт постоянного тока или от 18 до 42 Вольт переменного тока. Можно увеличить верхний диапазон, но для этого необходимо будет изменить номиналы комплектующих входного каскада и входное напряжение внутренних стабилизаторов напряжения на +12 и +5 В.

Зарядное устройство может работать в нескольких режимах:

1. Заряжать/разряжать любые аккумуляторы, по выбранному, пользователем, алгоритму, токами и напряжениями, на каждом из этапов алгоритма, в диапазоне 0-40В и 0-50А. Разрядник до 18А, а при наличии внешней активной нагрузки, устанавливаемой вместо предохранителя F3 и замене номиналов токовых резисторов с 0.33 Ома на 0.15 Ома 10Вт, то до 40А.
2. Выступать в роли лабораторного БП или программируемого источника питания, в диапазоне 0-40В и 0-50А.
3. МРРТ-контроллер — заряд АКБ, когда источником является солнечные батареи или ветрогенератор (поддержано железом, но пока не реализовано в ПО)
4. В холостую, быть включенным, но не выдавая на выход не чего — гальванически отключенная нагрузка и выключенный силовой преобразователь.

Алгоритмы заряда аккумуляторов:

1. IUoU — поэтапная стабилизация, сначала тока («I» — стабилизация тока) — этап основного заряда, до достижения, на клеммах АКБ, напряжения следующего этапа стабилизации по напряжению («U» — стабилизация напряжения) — этап заряда при стабилизированном напряжении, стабилизация по напряжению удерживается до значения минимального зарядного тока («о» — тока отключения), после отключения ЗУ, ожидается падение напряжения на клеммах АКБ до значения напряжения следующего этапа стабилизации напряжения («U» — стабилизация напряжения) — этап хранения, удерживая значение напряжения на клеммах АКБ бесконечно долго, пока АКБ подключен к ЗУ. Если, на любом из этапов алгоритма, произойдёт отключение источника питания, то при возобновлении питания, ЗУ возобновит работу заданного алгоритма, с этапа, который был до выключения. Все программируемые значения токов, напряжений, алгоритма и его этапов хранятся в энергонезависимой памяти EEPROM.
2. IUIoU — поэтапная стабилизация, сначала тока («I» — стабилизация тока) — этап основного заряда, до достижения, на клеммах АКБ, напряжения следующего этапа стабилизации по напряжению («U» — стабилизация напряжения) — этап заряда при стабилизированном напряжении, стабилизация по напряжению удерживается до значения зарядного тока следующего этапа стабилизации тока («I» — стабилизация тока) — этап так называемой «добивки» и продолжается до тех пор пока напряжение на клеммах АКБ не достигнет значения ограничения напряжения или напряжение не будет расти в течении 2 часов, после чего происходит отключение АКБ от ЗУ («о» — отключение), после отключения, ожидается падение напряжения на клеммах АКБ до значения напряжения следующего этапа стабилизации напряжения («U» — стабилизация напряжения) — этап хранения, удерживая значение напряжения на клеммах АКБ бесконечно долго, пока АКБ подключен к ЗУ. Если, на любом из этапов алгоритма, произойдёт отключение источника питания, то при возобновлении питания, ЗУ возобновит работу заданного алгоритма, с этапа, который был до выключения. Все программируемые значения токов, напряжений, алгоритма и его этапов хранятся в энергонезависимой памяти EEPROM.
3. IUo — тоже, что и в пункте 1, но без этапа хранения — АКБ отключается в конце заряда
4. IUIo — тоже, что и в пункте 2, но без этапа хранения — АКБ отключается в конце заряда
5. «Качели» — заряд с ограничением тока и напряжения, т.е. заряд заданным током, до заданного напряжения, с последующим отключением и ожиданием до заданного напряжения падения, далее по кругу (циклу), пока зарядный ток не упадет до заданного тока отключения.
6. «Ассиметричный» — чередование, заряда заданным током, до заданного напряжения и разрядом заданным током, в соотношении времени заряд/разряд.
7. Разряд заданным током, до заданного напряжения, при достижении которого напряжение стабилизируется, а ток уменьшается, до тех пор пока ток не упадёт до заданного значения.
8. Комбинации алгоритмов — КТЦ (разряд заряженного АКБ + последующий заряд по алгоритму IUIo), три КТЦ подряд.

Схема зарядного устройства:

 

Схема подключения микроконтроллера:

 

Схема усиленного блока разряда (с увеличенным макс. током разряда):

Фото устройства:

Принцип работы устройства:

При включении устройства все ЦАП устанавливаются в нулевое значение, блокируются ШИМ-контроллер и драйвер полумоста, производится проверка, программно, нет ли не завершенных процессов, если есть включается их продолжение, если нет остаётся выключенным, программа (ПО) выходит в основное меню. Из основного меню пользователь задаёт значения напряжений и токов, для каждого из этапов, выбранного алгоритма работы с АКБ или указывает ток и напряжение для режима лабораторного БП. А так-же, из основного меню, пользователь может установить настройку даты и времени, откалибровать датчик тока и проверить работоспособность EEPROM.

Во время процессов работы МК задаёт, соответствующим ЦАП-ам, уровни напряжения, которые подаются на соответствующие ОУ-ошибки ШИМ-контроллера TL494 или ОУ разрядника. ОУ ошибки сравнивает уровни ЦАП-ов с уровнями поступающие с выходного каскада, выставляя соответствующую скважность ШИМ. Сигнал ШИМ поступает на драйвер полумоста IR2184 и поочерёдно включает/выключает ключи полумоста, с заданным мертвым временем. Тем самым обеспечивая работу синхронного понижающего DC-DC преобразователя (Чоппер). МК измеряет, при помощи АЦП, выходное напряжение, ток, напряжение источника, напряжение нагрузки, сравнивая с заданными значениями, пользователем, напряжений и тока, корректируя уровни заданных ЦАП-ов. МК отображает всю полученную информацию на дисплее, «в реальном времени». Пользователь во время процесса может корректировать значения заданных напряжений и тока. При возникновении не штатных ситуаций, МК отключает преобразователь, АКБ от ЗУ гальванически и информирует пользователя о, обрыве цепи АКБ, превышении значений напряжения или тока.

Пользователь самостоятельно может обновлять прошивку с компьютера по USB, при помощи программы AVRProg и бутлоадера в МК.

Схемы и прошивка (ПО) распространяются бесплатно только для индивидуального повтора, коммерческое использование запрещено.

Исходный код ПО (прошивки) не распространяется и является интеллектуальной собственностью Автора.

С Уважением Торопов Роман Юрьевич, г. Пермь.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	Силовой блок устройства
VDS1, VD1, VD3, D6 и D7	Диод Шоттки	60CPQ150	8	Любые диоды, желательно шоттке, током более 50А, напряжением более входного и как можно меньшим прямым напряжением
D1	Диод Шоттки	SR560	1
D2, D3	Диод Шоттки	1N5822	2
VD2, VD4, D4, D5	Выпрямительный диод	MUR120RLG	4
VT1, VT2, VT4	Биполярный транзистор	BCR56	3
VT3, VT5	MOSFET-транзистор	IRFP4321PBF	2
IR2184	Драйвер питания и MOSFET	IR2184	1	Драйвер полумоста
TL494	ШИМ контроллер	TL494	1	ШИМ-контроллер
VR2, VR4	DC/DC импульсный конвертер	LM2576HV	2	на +5В и на +12В
DA1	Датчик тока	ACS758LCB-050B-PFF-T	1	двунаправленный Датчик тока на эффекте Холла +/- 50А
L1, L2	Дроссель	100 мкГн 3А	2
L3	Дроссель	30…60 мкГн 60А на частоте преобразования 95 КГц	1	!
R11-R15, R17-R23, R25, R27, R29-R30	SMD резисторы	1% 0805	16	200R, 1K, 10K, 12K, 20K, 10M
R16, R24	SMD резисторы	5% 2512	2	5.6R
R26	прецизионный резистор	18КОм 0.05%	1	!
R28	прецизионный резистор	2КОм 0.05%	1	!
С24	Конденсаторы электролитические	10000мкФ * 63В	2	набор параллельных конденсаторов, при питании от стабилизированных источников — два по 10000мкФ*63В, в остальных случаях, выпрямленный пульсирующий ток — из расчета не менее 1000мкФ*63В на 1А нагрузки и паспортный ток одного конденсатора на их количество
С32	Конденсаторы электролитические	2700мкФ * 50В	4	4-ре параллельных конденсатора Low ESR 4 ампера
C10, C16, C19, C30, C33 — C36	SMD конденсаторы керамические	0805 0.1мкФ	10
С28	SMD конденсаторы керамические	0805 1000пФ	1
C26	SMD конденсаторы керамические	1812 330нФ * 250В	1
C25, C31	Конденсаторы пленочные с радиальными выводами	330 нФ * 250В	2
C7	Конденсаторы электролитические	680 мкФ * 63В	1
C8, C18	Конденсаторы электролитические	1000мкФ * 16В	2
C27	Конденсаторы электролитические	10 мкФ * 16В	1
С29	SMD конденсаторы эл. танталовые	10 мкФ * 16В	1
С52	SMD конденсаторы эл. танталовые	1 мкФ * 16В	1
K1, K2	Реле на одно переключение, 12В	50А	2	электромагнитное, гальваническое переключение
	Блок разрядника
VT6-VT8	MOSFET-транзистор	IRL2910PBF	6
R43-R45	Резистор проволочный 5Вт	0.33R	6
R40-R42	SMD резисторы 0805	1КОм	6
R35-R37	SMD резисторы 0805	100R	6
R39	SMD резисторы 0805	3.9 КОм	1
R34	SMD резисторы 0805	1 КОм	1
C37-C41	SMD конденсаторы керамические	100 нФ	8
	Блок клавиатуры и дисплея
WH2004A/B/D	LCD-дисплей 20 x 4	WH2004A	1
R60	SMD резисторы 0805	5.6R	1
C49	SMD конденсаторы керамические	100 нФ	1
R62	Подстроечный резистор	10 КОм	1
R7-R10	SMD резисторы 0805	10 КОм	4
	Кнопка тактовая	SWT-9	17
	Блок управления (лудится и паяется припоем Sn96Ag04)
ATmega1284P-AU	МК AVR 8-бит	ATmega1284P	1	20 МГц
DAC1, DAC2	ЦАП	DAC8830	2	16 бит
DAC3	ЦАП	MCP4921	1	12 бит
IC1	АЦП	ADS8341EB	1	16 бит
VR1	ИОН	REF195E	1	! 5.000V +/- 2мВ
VR3	ИОН	REF198E	1	! 4.096V +/- 2мВ
VR5	ИОН	REF192E	1	! 2.500V +/- 2мВ
OP1, OP4-OP6	прецизионный инструментальный ОУ	AD8554	1	! Нулевой дрифт
OP2, OP3	прецизионный инструментальный ОУ	AD8552	1	! Нулевой дрифт
IC5	ИС USB — UART	CP2102 или FT232RL	1	готовая плата с ё-бэй/али
IC3/IC4	ИС RTC/EEPROM	DS3231/AT24C32	1	готовая плата с ё-бэй/али
R2, R4, R58, R63	SMD 0805 прецизионный резистор 0.01%	1КОм	4	!
R3, R5, R59, R61	SMD 0805 прецизионный резистор 0.01%	10 КОм	4	!
R53, R56	SMD 0805 прецизионный резистор 0.1%	1 КОм	2
R54, R57	SMD 0805 прецизионный резистор 0.1%	20 КОм	2