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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Камера Fujifilm FinePix XP70 для экстрималов 13.01.2014 Фотокамера Fujifilm FinePix XP70 FinePix XP70, получила водонепроницаемый, ударопрочный, морозоустойчивый и пылезащищенный корпус. Камера оснащена модулем беспроводной связи для быстрой передачи данных на смартфон или планшет. Уровень защиты камеры соответствует рейтингу IP68 и требованиям теста MIL-STD-810F-516.5. Это значит, что камеру можно без последствий для работоспособности погружать на глубины до 10 м, ронять с высоты до 1,5 м, эксплуатировать при температурах до -10°С. Другими словами, FinePix XP70 пригодится сноубордистам, лыжникам, велосипедистам и любителям других активных видов спорта. В камере используется датчик изображения типа CMOS формата 1/2,3 дюйма разрешением 16,4 Мп. Сдвигом датчика достигается стабилизация изображения. Объектив из 13 элементов в 11 группах охватывает диапазон ЭФР 28-140 мм. Максимальное значение диафрагмы по мере увеличения фокусного расстояния меняется от F/3,9 до F/4,9. Камера поддерживает съемку видео (разрешение до 1920 х 1080 пикселей при кадровой частоте 30p или 60i) и серийную съемку (в зависимости от разрешения скорость колеблется от 3,3 до 60 к/с, длина серии - 20 кадров). Можно отметить наличие встроенной вспышки и выхода micro-HDMI. Конечно, камера предлагает большое количество сюжетных программ и эффектов постобработки, функции панорамной съемки, HDR и макро. Устройство весит 179 г (включая батарею и карту памяти SD), а его размеры равны 104,1 х 66,5 х 25,9 мм. Без подзарядки батареи можно сделать до 210 снимков. Продажи камеры начнутся в марте по цене $230.

Другие интересные новости:

▪ Подсчет газелей из космоса

▪ Протез для черепахи

▪ Этруски и их коровы

▪ Лето станет длиннее и жарче

▪ Графеновый фильтр для воды

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочник электрика. Подборка статей

▪ статья Так говорил Заратустра. Крылатое выражение

▪ статья Как велики размеры звезд? Подробный ответ

▪ статья Кровельщик по рулонным кровлям и по кровлям из искусственных материалов. Должностная инструкция

▪ статья Радиопоиск домашних животных. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сгибание часов. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025