Регулируемый стабилизатор зарядного тока. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Автомобиль. Аккумуляторы, зарядные устройства

Комментарии к статье

В качестве регулирующего элемента зарядного устройства часто используют мощный транзистор. На этом транзисторе, работающем в линейном режиме, рассеивается большая тепловая мощность, из-за чего его приходится устанавливать на громоздкий теплоотвод. КПД таких устройств, как правило, невысок.

Предлагаю устройство, в котором применен импульсный способ регулирования зарядного тока, и тринистор в роли регулирующего элемента, позволяющие существенно снизить энергетические потери.

Основные технические характеристики

Максимальный зарядный ток, А .....6
Максимальное выходное
напряжение, В ................16
КПД, %, не менее ................80

Рис. 1

Принципиальная схема стабилизатора тока показана на рис. 1. Устройство состоит из сетевого помехоподавляю-щего фильтра, образованного двуобмоточным дросселем L1 и конденсаторами С1- C3, сетевого трансформатора Т1, мощного выпрямителя на диодах VD3-VD6, маломощного выпрямителя VD2 с двуполярным параметрическим стабилизатором VD7R2VD8R3, узла установки тока - переменного резистора R4, датчика тока R14 с двузвенным RC-фильтром R12C14R11C13, усилителя сигнала рассогласования на ОУ DA1, датчика напряжения на транзисторе VT1, необходимого для определения моментов перехода сетевого напряжения через "нуль", регулируемого одновибратора на триггере DD1.1 и одновибратора на триггере DD1.2 с усилителем тока на транзисторе VT2, формирующих импульсы управления тринистором VS1, который в конечном счете и регулирует зарядный ток.

С движка переменного резистора R4 через резистор R6 на инвертирующий вход ОУ поступает отрицательное напряжение. Параметры цепи резистивного делителя R4R5 рассчитаны таким образом, что оно более отрицательно, чем на неинвертирующем входе ОУ, поэтому на выходе ОУ образуется положительный сигнал, пропорциональный разности входных значений напряжения. Этот сигнал через резистор R13 поступает во времязадающую цепь управляемого одновибратора, собранного на D-триггере DD1.1 [1]. Особенность этого одновибратора - пропорциональное уменьшение длительности импульса, вырабатываемого одновибратором, при увеличении уровня входного сигнала.

Начало импульса одновибратора "привязано" к началу полупериода сетевого напряжения с помощью датчика напряжения, выполненного на транзисторе VT1. На базу этого транзистора через резистор R8 поступает пульсирующее напряжение с выпрямительного моста VD2. Диод VD1 "развязывает" эту цепь от сглаживающего конденсатора С8.

Сопротивление резисторов делителя в цепи базы транзистора рассчитано таким образом, что большую часть времени транзистор открыт, и только в моменты, когда выходное напряжение моста снижается почти до нуля, транзистор закрывается и короткий положительный импульс с его коллектора передается на вход S триггера DD1.1. Триггер переключается в единичное состояние, конденсатор С15 начинает заряжаться, и когда напряжение на нем, а значит, и на входе R триггера достигнет порога переключения, триггер вернется в нулевое состояние.

Зарядный ток этого конденсатора имеет две составляющие: через цепь R17R16VD10 от источника стабильного напряжения (+12,5 В) и цепь R13VD9 от источника меняющегося напряжения (с выхода ОУ). Чем больше выходное напряжение ОУ, тем больше вторая составляющая зарядного тока, тем быстрее заряжается конденсатор и тем короче импульс высокого уровня на прямом выходе триггера.
А на инверсном выходе триггера формируется импульс низкого уровня, длительность которого также обратно пропорциональна напряжению на выходе ОУ. По спаду этого импульса одновибратор, построенный на триггере DD1.2 [2], вырабатывает короткий импульс высокого уровня, который после усиления транзистором VT2 открывает тринистop VS1.

Таким образом, в зависимости от длительности импульса управляемого одновибратора тринистор будет включаться с разной задержкой от начала полупериода. Соответственно станет меняться и ток, поступающий от мощного выпрямителя. То есть положение движка резистора R4 задает среднее значение зарядного тока.

Напряжение ОС, снятое с резистора R14 и пропорциональное току нагрузки, после сглаживания двузвенным фильтром R12C14 R11C13 оказывается приложенным в отрицательной полярности к неинвертирующему входу ОУ.

Если зарядный ток уменьшится, например, вследствие повышения ЭДС заряжаемой батареи, напряжение на неинвертирующем входе станет менее отрицательным, выходное напряжение ОУ повысится, что приведет к уменьшению длительности импульса регулируемого одновибратора, а значит, к уменьшению задержки включения тринистора VS1 - ток увеличится.

Коэффициент усиления ОУ равен отношению значений сопротивления резисторов R7 и R6:1 МОм : 2 кОм = 500 Поэтому стабилизатор реагирует на самые незначительные изменения тока.

Лампы HL1, HL2 подсвечивают шкалу амперметра РА1 и одновременно служат индикатором включения устройства. Резистор R1 подбирают таким, чтобы напряжение на лампах было на 5...6 % ниже номинального. Конденсаторы С4- С7, шунтирующие диоды мощного выпрямителя, уменьшают уровень высокочастотных помех, проникающих в сеть. Конденсатор С12 устраняет самовозбуждение ОУ (его устанавливают, если в этом есть необходимость).

ОУ К140УД1Б можно заменить на К140УД6, К140УД7, а диод КД510А - на КД509А, КД513А. В мощном выпрямителе можно использовать диоды КД2999А, КД2999Б, а также Д242, Д243 (с увеличением эффективной площади теплоотводов). Стабилитроны Д814Д заменимы на Д814Г. Вместо тринистора КУ202Н подойдут КУ202Л, КУ202И.

Конденсаторы С1-С7 - К73-16, К78-2; С8-СЮ, С13, С14 - К50-35; С11, С12, С15, С16 - КЛС, КМ-6. Резистор R4 - ППЗ-12, a R5, R17 - СП5-ЗВ; R14 - 2 резистора С5-16МВ сопротивлением 0,1 Ом, соединенные параллельно (каждый из них можно заменить отрезком длиной 72 мм нихро-мового провода диаметром 1 мм). Лампы HL1, HL2 -СМН10-55 (СМН10-55-2).

Амперметр РА1 - М4205 с внешним шунтом на 10 А.

Дроссель L1 намотан на кольцевом магнитопроводе типоразмера К20х10х5 из феррита 2000НМ сложенным вдвое проводом МГТФ 0,5, число витков - 24. Образовавшиеся две обмотки включают так, как показано на схеме. Трансформатор Т1 выполнен на стальном магнитопроводе ШЛ25х40, обмотка I содержит 1012 витков провода ПЭВ-2 0,5; обмотка II - 144 витка провода ПЭВ-2 0,2 с отводом от середины; обмотка III - 104 витка провода ПЭВ-2 1,6. Диоды VD3-VD6 установлены на четырех медных пластинах-теплоотводах площадью 60 см2 каждая. Теплоотвод тринистора VS1 имеет площадь 100 см2.

Рис. 2

Большая часть деталей устройства смонтирована на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На рис. 2 представлены чертеж печатной платы и расположение деталей на ней. Два отверстия, вблизи середины платы, предназначены для фиксации подстроечных резисторов R5 и R17. Корпусы этих резисторов устанавливают на плату, вплотную один к другому, регулировочными винтами в сторону края платы и притягивают планкой и винтами с гайками.

Налаживание устройства следует начинать с проверки двуполярного напряжения питания ОУ Если необходимо, подбирают стабилитроны и их балластные резисторы.

Далее с помощью осциллографа проверяют наличие на выводе коллектора транзистора VT1 коротких импульсов высокого уровня с периодом 10 мс. Желательно добиться минимальной длительности этих импульсов подборкой резистора R8.

Осциллограф необходим и для проверки длительности импульсов низкого уровня на инверсном выходе регулируемого одновибратора DD1.1 (вывод 2). Это делают при отключенной системе стабилизации зарядного тока, для чего достаточно временно соединить с общим проводом неинвертирующий вход ОУ. Движок подстроечного резистора R5 устанавливают в такое положение, чтобы изменению длительности импульса на инверсном выходе триггера DD1.1 от 0 до 10 мс соответствовал полный поворот вала переменного резистора R4. При этом может потребоваться корректировка положения вала резистора R17.

Следует отметить в заключение, что тем, кто возьмется за изготовление описанного выше устройства, будет полезно ознакомиться с публикациями [3; 4].

Литература:

1. Самойленко А. Управляемый одновибратор. - Радио, 1999, № 5, с. 38, 39.
2. Зельдин Е. Импульсные устройства на микросхемах. - М.: Радио и связь, 1991.
3. Леонтьев А., Лукаш С. Регулятор напряжения с фазоимпульсным управлением. - Радио, 1992, № 9, с. 43, 44.
4. Приймак Д. Низковольтный тринисторный регулятор напряжения. - Радио, 1989, №5, с. 78-80.

Автор: В. Климов, г. Москва; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Автомобиль. Аккумуляторы, зарядные устройства.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Случайная новость из Архива Свинец прочнее стали 01.02.2021 Свинец является весьма мягким металлом, который легко чеканится и гнется, но только в привычных условиях. Если воздействовать на свинец экстремальным давлением, то он становится в десять раз тверже стали. Ученые создали экстремальное давление при помощи лазерной установки Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса, и подвергли ему свинец. Металл оказался в условиях, характерных для ядра Земли - давление внутри металла составило около 400 гигапаскалей. Ученые, группу которых возглавил Эндрю Крайгер из университета Лоуренса Ливермора, наблюдали за колебаниями в свинце, который оказался в условиях невероятного давления. "Рост колебаний был относительно медленным - наш образец, как показали расчеты, был в двести пятьдесят раз прочнее свинца в обычных условиях. Это значит, что свинец при экстремальном давлении может быть в десять раз тверже самой высокопрочной стали", - говорит Крайгер. Опыты показали, что высокое давление меняет структурные свойства свинца - металл перестраивает кристаллическую атомную решетку, превращаясь в невероятно твержу материал. Это открытие может использоваться в промышленности - уверены ученые.

Другие интересные новости:

▪ Видеокапсула с дистанционным управлением как альтернатива эндоскопу

▪ Лунная программа Китая

▪ A4 планшет с электрофоретическим экраном

▪ Кремниевая фольга

▪ Эскалатор для капель

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбительские расчеты. Подборка статей

▪ статья Мини-трактор МТ-5. Чертеж, описание

▪ статья Какими были первые средства передвижения? Подробный ответ

▪ статья Способы и средства обнаружения тайников. Шпионские штучки

▪ статья Прозвонщик плоских кабелей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электроснабжение и электрические сети. Общие требования. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025