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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Новые графические процессоры Nvidia Quadro 20.08.2014 Компания Nvidia представила новое поколение графических процессоров Nvidia Quadro. Как сообщили CNews в Nvidia, новая линейка становится платформой корпоративного уровня для визуальных вычислений, обеспечивая производительность приложений и скорость обработки данных до двух раз выше по сравнению с предыдущим поколением. Новые решения стали результатом тесного сотрудничества Nvidia с заказчиками в различных областях промышленности в ответ на увеличивающиеся разрешение изображений и сложность моделей, перенос ресурсов в "облако" и необходимость обеспечивать удаленный доступ к данным, в том числе с мобильных устройств. В целом новая линейка графических процессоров Quadro - K5200, K4200, K2200, K620 и K420 - позволяет пользователям: работать с массивами данных и проектами вдвое большего размера по сравнению с предыдущим поколением; удаленно работать с графикой на рабочей станции на базе Quadro с практически любого устройства, включая ПК, Mac и планшеты; работать в среднем на 40% быстрее в таких приложениях, как Adobe CC, Autodesk Design Suite и Dassault Systemes SolidWorks 2014, по сравнению с предыдущим поколением Quadro; легко переключаться между локальным рендерингом на GPU и облачными сервисами на базе Nvidia Iray. По информации Nvidia, графические процессоры Quadro позволяют ускорить работу более 100 приложений на CUDA, DirectX, OpenCL и OpenGL. Новейшая линейка GPU Quadro будет доступа осенью у сертифицированных Nvidia производителей рабочих станций, включая HP, Dell, Lenovo и других, системных интеграторов и авторизованных дистрибьюторов, включая PNY Technologies в Северной Америке и Европе, ELSA и Ryoyo в Японии и Leadtek в Азиатско-Тихоокеанском регионе. "Новое поколение графических процессоров Quadro демонстрирует не только значительное увеличение скорости вычислений и обработки графики для больших массивов данных. Оно расширяет концепцию визуальных вычислений: теперь это не видеокарта в рабочей станции, а подключенное окружение, - заявил Джефф Браун (Jeff Brown), вице-президент Nvidia по профессиональным решениям для визуализации. - Новая линейка Quadro позволяет пользователям работать над проектами как на локальной рабочей станции, так и на удаленном мобильном устройстве или организовать совместную работу с помощью облачных сервисов". Розничные цены на графические процессоры Nvidia Quadro новой линейки останутся на уровне цен предыдущего поколения ($100 - $2000+).

Другие интересные новости:

▪ Скоростная зарядка для литий-ионных батарей электромобилей

▪ Прогнозируется бум e-books в 2010 году

▪ Гибкий игровой OLED-монитор 5120х2160

▪ Депрессия и ГНСС

▪ Пора кипятить белье

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовые электроприборы. Подборка статей

▪ статья Хоть ты и седьмой, а дурак. Крылатое выражение

▪ статья Что такое морская свинка? Подробный ответ

▪ статья Лучниковская петля. Советы туристу

▪ статья Переключение прием-передача в режиме CW. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электроустановки во взрывоопасных зонах. Определения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025