12V accu's laden met de auto-accu
Met de vakantie alweer in zicht ben ik aan het zoeken naar handige schakelingen voor onderweg. Vooral het laden van diverse soorten accu's is altijd weer een uitdaging. Een van de problemen is dat een 12V accu maar moeilijk geladen kan worden uit een 12V accu. Gelukkig vond ik een schakeling die uitkomst biedt voor dat probleem.
Voor degenen die zich afvragen waarom het laden van een 12 Volt accu vanuit een 12 Volt accu een probleem is: om te beginnen kan de klemspanning van de accu van waaruit je wilt laden, varieren tussen 11 en 15 Volt. Daarnaast hebben de meeste accu's een of andere vorm van stroom- en/of spanningsbegrenzing nodig. En dat lukt niet door de twee accu's bot aan elkaar te knopen.
Het ladertje wat ik vond was origineel bedoeld om vanuit het boordnet van een auto kleine 12V loodaccu's met een capaciteit van tussen de 2 en 10 Ah te laden, zoals Gel accu's, onafhankelijk van of de motor nou loopt of niet.
Het ontwerp is simpel van opzet en maakt gebruik van makkelijk verkrijgbare onderdelen. Het werkt, is niet kritisch in de opbouw en dat zijn dan ongeveer de voordelen. Nadelen zijn er ook: erg efficient is de lader niet: hij verstookt ongeveer net zoveel energie als hij in de accu stopt. En helemaal hufter-proof is-ie ook niet.
De lader bestaat uit twee delen: het eerste deel is een capacitieve spanningsverdubbelaar welke een goeie ouwe 555 timer gebruikt die een complementair transistorpaar aanstuurt welke als emittervolger geschakeld zijn. De transistoren sturen de verdubbelaar aan. In de verdubbelaar zitten een paar vermogensweerstanden die de laadstroom begrenzen.
De tweede trap is een spanningsregelaar die met een 7815 regulator IC opgebouwd is. De uitgangsspanning van de regulator wordt via een diode met de accu verbonden. De diode beschermt de regelaar tegen de spanning van de aangesloten accu en zorgt er tevens voor dat de laadspanning verminderd wordt. De spanning komt daarbij op ongeveer 14.4V, wat prima is om een accu te laden, maar teveel om als druppellader te gebruiken. Wil je dat wel, zet dan een extra diode in serie met D3. Dan blijft er ongeveer 13.8V over wat prima is om de accu geladen te houden.
Er zit ook een LED in die als laad-indicator dienst doet. Deze LED brandt als de laadstroom boven de ongeveer 150mA komt. De maximale laadstroom zal ongeveer 400mA bedragen.
Er is tevens een extra uitgang aangebracht, die ongeveer 20V onbelast levert (afhankelijk van de ingangsspanning), en dat neemt af als de belasting hoger is. Deze uitgang kan je gebruiken om NiCd packs te laden, die wel een beperkte stroom, maar geen spanningsbeperkingen behoeven. Let dan wel op de laadtijd: NiCd's vinden het niet leuk om overladen te worden.
Als je sluiting maakt op de uitgang van de lader. dan zal de stroombegrenzing van U2 de stroom beperken. De stroom is echter hoog genoeg om de dioden te vermoorden, die maar 1A kunnen hebben. Dus niet de uitgang kortsluiten! Als je daarentegen de ongestabiliseerde uitgang kortsluit, dan gaat de zekering eruit.
De auteur bouwde de lader in een kleine aluminium behuizing volgens de dode kever methode. Let op de lange draden aan de vermogensweerstanden. Dat deed hij om de warmte van de weerstanden een beetje kwijt te raken. Als de draden te kort zijn, solderen de weerstanden zichzelf los… Zo heet worden ze!
De transistoren en de spanningsregelaar worden tegen de kast geschroefd, die dan als koelplaat dienst doet. De transistoren worden niet echt warm, maar de spanningsregelaar wel. De door de auteur toegepaste transistoren zullen hoogstens bij Stuut en Bruin te verkrijgen zijn, maar een setje BD245/BD246 moet het ook doen (verkrijgbaar bij Conrad). Deze hebben een Ic van 10A tegen 5A voor de SD's. Alleen de Hfe (stroomversterking) blijft wat achter: slechts 40 bij Ic=1A, 20 bij Ic=3A en 4 (!) bij Ic=10A. In het laatste geval betekent het dat je 2,5A in de basis moet sturen wil je 10A collectorstroom krijgen. Dat gaat de 555 nooit leveren: het maximum is 200mA. Waarmee de stroom van de transistoren begrensd wordt op ca. 4A (200mA maal een Hfe van 20). De Hfe is wel een worst case getal, dus het kan alleen maar beter zijn. Maar zelfs in het ergste geval werkt het dan nog goed.
Bij de auteur draait het ladertje al jaren. Hij gebruikt 'm om zijn campinglantaarn op te laden, als lader voor de startaccu van zijn modelvliegtuig en nog veel meer te laden objecten (portofoon?). Ik denk dat dit voor mobiele en portable toepassingen een heel handig schakelingetje kan zijn om onderweg appartuur te laden.