Зарядное устройство на тиристорном инверторе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Зарядные устройства, аккумуляторы, гальванические элементы

 Комментарии к статье

Высокочастотные тиристоры, ранее применявшиеся в блоках разверток телевизоров, могут успешно эксплуатироваться и в тиристорных инверторах. Тиристор работает как ключ и имеет два устойчивых состояния: открытое (проводящее) и закрытое. Для открывания тиристора на управляющий электрод (УЭ) подается положительное (относительно катода) напряжение (достаточно и короткого импульса), обеспечивающее протекание в цепи УЭ отпирающего тока. При этом ток через тиристор должен превышать ток удержания, иначе тиристор после снятия управляющего напряжения вернется в закрытое состояние.

Если ток превышает ток удержания, тиристор остается открытым и после обесточивания УЭ. Закрыть его можно только снижением тока ниже удерживающего.

При больших скоростях нарастания прямого напряжения тиристор может перейти в открытое состояние даже при отсутствии управляющего сигнала. Для снижения скорости нарастания анодного напряжения используются дополнительные RC-элементы. В предлагаемом зарядном устройстве, построенном по схеме высокочастотного инвертора, в качестве коммутирующего элемента используется тиристор КУ221А.

Схема зарядного устройства состоит из:

• генератора на аналоговом таймере DA1;
• эмиттерного повторителя на транзисторе VT1, согласующего выходное сопротивление таймера с управляющим входом тиристора VS1;
• тиристорного инвертора VS1 с цепями переключения;
• силового выпрямительного моста инвертора VD10;
• бестрансформаторного источника питания с балластным конденсатором C11-VD9-C5;
• стабилизатора напряжения DA2-VD3;
• выпрямителя и фильтра выходной цепи VD8-С8-L-1;
• цепи стабилизации выходного напряжения VU1-VD5-R9-R10;
• датчика температуры RT1.

(нажмите для увеличения)

(нажмите для увеличения)

Генератор с регулируемой скважностью импульсов выполнен на интегральном таймере DA1. Для работы схемы в режиме автогенератора выводы 6 и 2 соединяются между собой и подключаются к конденсатору С1.

Заряд конденсатора С1 происходит по цепи R1-VD1-R2-C1, разряд - по цепи DA1 (вывод 7) - R3-VD2-R2-C1. Время заряда можно определить по приближенной формуле t1=0,639(R1+R2)C1, время разряда - t2=0,639(R2+R3)C1.

Пока конденсатор С1 заряжается (до напряжения 2/3 Uпит), на выходе 3 DA1 - высокий уровень, затем внутренний триггер микросхемы переключается, и на выходе 3 появляется низкий уровень. Открытый внутренний транзистор микросхемы разряжает конденсатор С1 (до напряжения 1/3 Uпит), и вновь включается цикл заряда. В результате, на выходе таймера получается непрерывная последовательность прямоугольных импульсов, которые через резистор R4 поступают на вход эмиттерного повторителя VT1. С его нагрузки R7 импульсы (в той же полярности) поступают на управляющий электрод тиристора VS1 и открывают его. Тиристор шунтирован параллельной цепочкой R11-C6-VD7, позволяющей удлинить время включения.

Тиристор закрывается при отсутствии тока управления, когда напряжение на резисторе R13 в цепи его анода падает, конденсатор С9 разряжается для подпитки тока обмотки трансформатора Т1, и ток VS1 становится меньше тока удержания. Для снижения воздействия тока управления на управляющий электрод VS1 подается небольшое отрицательное напряжение с резистора R8 в цепи катода. Стабилитрон VD4 ограничивает импульс обратного напряжения.

Сетевое питание инвертора подается с диодного моста VD10. Конденсатор С10 выполняет подготовку рабочего напряжения инвертора и фильтрует возможные помехи от работы тиристора VS1. Цепь рекуперации энергии обратного импульса обмотки трансформатора Т1 выполнена на цепочке VD6-R12-C7. Элементы защиты и коммутации выполнены на предохранителе FU1 и выключателе сети SA1.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется с помощью цепи обратной связи через оптопару VU1 на вход управления (вывод 5) DA1. При росте напряжения нагрузки (например, из-за увеличения ее сопротивления) включается светодиод и открывается фототранзистор оптопары. Порог открывания VU1 устанавливается регулятором R10. Открывшийся фототранзистор шунтирует через резистор R5 вход управления DA1, тем самым уменьшается длительность выходных импульсов микросхемы (без изменения длительности пауз), тиристор открывается на меньшее время, и напряжение нагрузки снижается. При уменьшении напряжения нагрузки указанные процессы происходят наоборот. Температурный датчик RT1 в цепи обратной связи позволяет при росте температуры радиатора тиристора VS1 снижать мощность в нагрузке.

Питание микросхемы таймера и эмиттерного повторителя выполнено от аналогового стабилизатора DA2. Диодный мост VD9 подключен к электросети через балластный конденсатор С11, пониженное напряжение после сглаживания конденсатором С5 поступает на DA2.

Примененные в тиристорном инверторе радиодетали можно заменить на аналогичные, указанные в таблице. Силовой импульсный трансформатор в схеме выбран исходя из рабочей частоты инвертора и мощности нагрузки. Его габаритная мощность должна несколько превышать мощность нагрузки (с учетом потерь). Выполнить самодельный трансформатор на хорошем уровне достаточно трудно, проще подобрать готовый. Хорошо подходят импульсные трансформаторы от блоков питания компьютеров. Для анализа один из имевшихся трансформаторов был разобран. Оказалось, что его первичная обмотка содержит 42 витка провода типа ПЭЛ 0,63 мм с укладкой в два слоя. Низковольтная обмотка выполнена в 2 провода 00,8 мм и содержит 6+6 витков (со средним выводом). В данном устройстве можно использовать и трансформаторы от блоков питания телевизоров импортного производства.

Наладка. После сборки схемы производится тщательная проверка цепей питания на наличие коротких замыканий. Вместо предохранителя FU1 временно включается лампочка 220 В, 100 Вт, и подается напряжение сети. Если лампочка загорается почти в полную яркость, значит, в схеме есть неисправность. Когда лампочка горит слабым накалом, к выходу можно подключить вместо нагрузки автомобильную лампочку 12 В, 50 Вт. Свечение лампочки указывает на исправную работу схемы.

Регуляторами скважности R2 и величины обратной связи R10 добиваются наибольшей яркости лампочки во вторичной цепи (с контролем выходного напряжения). После регулировки схемы предохранитель ставят на место. Через небольшой промежуток времени устройство выключают и контролируют температуру радиоэлементов. В случае перегрева увеличивают размеры радиаторов или дополнительно устанавливают вентилятор от компьютера

При зарядке к выходным клеммам в соответствующей полярности проводом сечением не менее 4 мм2 подключается 12-вольтовый автомобильный аккумулятор емкостью 10...100 А-час. Регулятором тока заряда R2 устанавливают по амперметру ток 0,02С (С - емкость аккумулятора). Время зарядки составляет 5...6 часов.

Авторы: В.Коновалов, А.Вантеев, Творческая лаборатория "Автоматика и телемеханика", Иркутский центр "Энергосберегающие технологии", г.Иркутск

Смотрите другие статьи раздела Зарядные устройства, аккумуляторы, гальванические элементы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Аккумуляторы из использованной стеклянной тары 01.05.2017 Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде считают, что в обозримом будущем стеклянные бутылки могут стать исходным сырьем для создания литий-ионных батарей. Авторы оригинальной идеи отмечают, что бутылочное стекло является очень дешевым и перспективным сырьем для создания аккумуляторов нового поколения, ведь, сегодня трудно оценить колоссальные объемы использованной стеклотары, попадающей на свалки. Ученые считают, что содержащийся в стекле диоксид кремния может использоваться для изготовления анодов в литий-ионовых батареях, несмотря на его меньшую устойчивость, чем у графитовых электродов. Выводы ученых базируются на результатах проведенных экспериментов. Использованные бутылки сначала измельчались до состояния мелкодисперсного порошка, который затем подвергался специальным видам обработки. В результате удалось получить наноструктурированный диоксид кремния, пригодный для использования в аккумуляторных батареях на протяжении длительного периода времени. Разработчики утверждают, что одна стеклянная бутылка может стать исходным сырьем для создания сотен батарей типа "монета" или нескольких ячеек более мощного аккумулятора. При этом отмечается, что использование подобного сырья будет способствовать существенному снижению себестоимости литий-ионных источников питания.

Другие интересные новости:

▪ Побит рекорд температуры замерзания воды

▪ ГЭС тоже разогревают климат

▪ Автобус, работающий на муравьиной кислоте

▪ Цветной принтер OKI Pro6410 NeonColor

▪ Электроток против обрастателей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта ВЧ усилители мощности. Подборка статей

▪ статья Двусмысленная слава и недвусмысленный талант. Крылатое выражение

▪ статья В каком веке состоялась последняя казнь на гильотине, а швейцарские женщины получили избирательное право? Подробный ответ

▪ статья Санитарка. Должностная инструкция

▪ статья Выбор электропроводок, способов прокладки проводов и кабелей. Составляющие электропроводки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Меченые яблоки. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026