Автоматическая зарядка аккумуляторов представляет собой параметрический стабилизатор напряжения 14,2В с регулирующим элементом на полевом транзисторе. Цепь затвора мощного полевого транзистора VT1 (см. схему на рисунке) питается от отдельного источника напряжением 30 В.
Для получения выходного напряжения 14,2В необходимо подать на затвор транзистора VT1 стабилизированное напряжение около 18 В, поскольку напряжение отсечки полевого транзистора IRFZ48N достигает 4В. Напряжение на затворе формирует параллельный стабилизатор DA1, питаемый через резистор R2 от источника напряжением 30 В. Стабистор VD3 введен для компенсации изменения ЭДС полностью заряженной батареи при изменении внешней температуры.
Если к зарядному устройству подключить разряженную аккумуляторную батарею (показатель глубоко разряженной батареи — ЭДС менее 11В на ее выводах), то транзистор VT1 перейдет из активного режима стабилизации в полностью открытое состояние из-за большой разности между напряжением на затворе и на истоке: 18В— 11 В = 7 В, это на 3В больше напряжения отсечки 7В-4В = ЗВ. Трех вольт для открывания транзистора IRFZ48N вполне достаточно. Сопротивление открытого канала этого транзистора станет пренебрежимо мало. Поэтому зарядный ток будет ограничен только резистором R3 и станет равным 23В-11В/1Ом =12А
Это расчетное значение тока. Практически же он не превысит 10А по причине падения напряжения на вторичной обмотке трансформатора и на диодах моста VD2, при этом ток будет пульсировать с удвоенной сетевой частотой. Если зарядный ток все же превысит рекомендованное значение (0,1 от емкости батареи), то он не повредит аккумуляторную батарею, поскольку вскоре начнет быстро спадать. По мере приближения напряжения батареи к напряжению стабилизации 14,2В ток зарядки будет уменьшаться, пока не прекратится вовсе. В таком состоянии устройство может находиться долгое время без риска перезарядить батарею.
Лампа HL1 индицирует включение устройства в сеть, a HL2 сигнализирует, во-первых, об исправности предохранителя FU2 и, во-вторых, о подключении заряжаемой батареи. Кроме того, лампа HL2 служит небольшой нагрузкой, облегчающей точную установку выходного напряжения.
В автоматическая зарядка аккумуляторов необходимо применить сетевой трансформатор габаритной мощностью не менее 150Вт. Обмотка II должна обеспечивать напряжение 17…20В при токе нагрузки 10А, а обмотка III — 5…7В при 50…100 мА. Транзистор IRFZ48N можно заменить на IRFZ46N. Если устройство применять для зарядки аккумуляторных батарей емкостью не более 55 А-ч, то подойдет транзистор IRFZ44N (или отечественный КП812А1).
Выпрямительный мост GBPC15005 заменим четырьмя диодами Д242А, Д243А или подобными. Вместо КД243А возможно применить диод КД102А или КД103А. Резистор R3 изготавливают из нихромовой проволоки диаметром не менее 1 мм. Ее наматывают на керамический стержень, а каждый из выводов зажимают под винт М4 с гайкой и лепестком для пайки. Монтировать резистор следует так, чтобы ничто не препятствовало его естественному охлаждению потоком воздуха. Стабистор КС119А заменят четыре диода КД522А, соединенных последовательно согласно. Вместо TL431 подойдет его отечественный аналог КР142ЕН19А. Резистор R6 следует выбрать из серии СП5.
Транзистор VT1 необходимо установить на теплоотвод с полезной площадью 100…150 см2. Тепловая мощность в процессе зарядки будет распределяться между транзистором и резистором R3 следующим образом: в начальный момент, когда транзистор открыт, вся тепловая мощность будет выделяться на резисторе R3; к середине зарядного цикла мощность распределится между ними поровну, и для транзистора это будет максимум нагревания (20…25 Вт), а к концу зарядный ток уменьшится настолько, что и резистор, и транзистор останутся холодными. После сборки автоматическая зарядка кислотных аккумуляторов необходимо только до подключения аккумуляторной батареи подстроечным резистором R6 установить на выходе пороговое напряжение 14,2В.
Описанное в статье автоматическая зарядка аккумуляторов проста и удобна в эксплуатации. Однако необходимо иметь в виду, что далеко не все экземпляры батарей имеют в заряженном виде ЭДС, равную 14,2 В. Мало того, в течение срока эксплуатации она не остается постоянной в силу деструкционных изменений в пластинах батареи. Значит, если зарядное устройство отрегулировано так, как рекомендует автор, некоторые батареи окажутся недозаряженными, а другие — будут перезаряжаться и могут закипеть. Зависит ЭДС и от температуры батареи.
Поэтому для каждого экземпляра батареи надо предварительно определить оптимальное значение его ЭДС путем контролируемой зарядки до первых признаков «закипания” и с учетом температуры установить в зарядном устройстве это значение. Целесообразно также в дальнейшем периодически (хотя бы раз в год) проверять ЭДС и корректировать установку порогового напряжения зарядного устройства.