Пускозарядное устройство с синхронным выпрямителем. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

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

 Комментарии к статье

На диодах мощных выпрямителей выделяется значительное количество тепла. Причина этого - неустранимое падение напряжения на р-n переходе выпрямительного диода, достигающее 0,5...1 В.

В предлагаемом устройстве применен синхронный выпрямитель, в котором диоды заменены полевыми транзисторами. Сопротивление их канала сток-исток в открытом состоянии всего несколько миллиом. Это значительно уменьшает падение напряжения и, следовательно, тепловыделение.

При использовании мощных полевых транзисторов в качестве управляемых вентилей в синхронном выпрямителе следует иметь в виду, что такие транзисторы содержат в своей структуре диод, подключенный между стоком и истоком в обратном направлении и обычно называемый защитным. Поэтому в выпрямителе полевые транзисторы включают инверсно. Пока канал транзистора закрыт, ток выпрямляет защитный диод, оставаясь закрытым при обратной для него полярности приложенного напряжения и открываясь при прямой. Чтобы устранить падение напряжения на открытом диоде, необходимо синхронно с ним открывать канал транзистора, подавая на затвор открывающие импульсы. В результате почти весь ток потечет через канал, сопротивление и падение напряжения на котором значительно меньше, чем у открытого диода.

Синхронный выпрямитель для успешной работы должен содержать устройство, следящее за полярностью приложенного к вентилям - полевым транзисторам напряжения и формирующего управляющие сигналы, своевременно открывающие и закрывающие их. Это особенно важно при работе на емкостную нагрузку или на нагрузку, обладающую собственной ЭДС (аккумуляторную батарею).

Рис. 1

На рис. 1 показана схема пускозарядного устройства на основе синхронного выпрямителя. Работает он следующим образом. Пусть на стоках параллельно соединенных транзисторов VT2 и VT4 действует положительная полуволна напряжения. Защитные диоды транзисторов при такой полярности напряжения закрыты.

Ограниченное диодом VD2 до +0,7 В, это напряжение поступит на инвертирующий вход компаратора DA1. В результате на инверсном "эмиттерном" выходе компаратора (выводе 1) уровень напряжения будет высоким. Поскольку триггер Шмитта, построенный на микросхеме таймера DA3, инвертирует этот уровень, напряжение между затворами и истоками транзисторов VT2 и VT4 близко к нулю, а сами транзисторы закрыты.

Во время отрицательной полуволны напряжения между стоками и истоками транзисторов VT2 и VT4 открываются защитные диоды этих транзисторов. Но поскольку напряжение на инвертирующем входе компаратора DA1 теперь меньше, чем на неинвертирующем, уровень на его выходе 1 станет низким, а на выходе микросхемы DA3 - высоким. Каналы сток-исток транзисторов VT2 и VT3 откроются, зашунтировав защитные диоды, и останутся в таком состоянии до смены полярности приложенного к ним напряжения.

Аналогичным образом происходит управление транзисторами VT3 и VT5 второго плеча двухполупериодного выпрямителя. Применение таймеров КР1006ВИ1 с выходным током до 200 мА в качестве драйверов обеспечивает быстрое переключение транзисторов VT2-VT5, что дополнительно снижает рассеиваемую на них мощность.

Конденсаторы С1, С2 устраняют высокочастотные пульсации напряжения, поступающего на входы компараторов DA1 и DA2, обеспечивая их переключение без "дребезга". Резисторы R8 и R9 - нагрузочные в цепях эмиттеров выходных транзисторов компараторов. Коллекторы этих транзисторов соединены с плюсом питания. При его включении цепь R10C4 устанавливает таймеры DA3 и DA4 в исходное состояние с низким уровнем на выходах. По мере зарядки конденсатора С4 напряжение на нем увеличивается и микросхемы начинают нормально работать.

Применение двух транзисторов в каждом плече выпрямителя позволяет довести ток нагрузки до 200 А, конечно, при достаточно мощном трансформаторе Т1. Этого вполне достаточно, чтобы "помочь" стартеру почти любого легкового автомобиля завести двигатель, если аккумуляторная батарея заряжена недостаточно. Напряжение на обмотках II и III трансформатора под нагрузкой должно быть около 10 В, а габаритная мощность - не менее 800 В-А.

Для зарядки аккумуляторную батарею подключают к зажимам "U^p" и "Общий". Компаратор DA5 сравнивает ее напряжение с образцовым. Порог сравнения устанавливают подстроечным резистором R4. Пока напряжение батареи ниже заданного, уровень на выходе 7 компаратора DA5 остается низким, а транзистор VT1 открыт. Синхронный выпрямитель заряжает батарею.
Поскольку напряжение на выходе синхронного выпрямителя пульсирующее, по мере зарядки бвтареи оно все большую часть полупериода превышает образцовое. Уровень напряжения на выходе компаратора в этих интервалах времени становится высоким, а транзистор VT1 закрывается. За счет этого средний ток зарядки уменьшается, а при полной заряженности аккумуляторной батареи становится равным нулю (транзистор VT1 постоянно закрыт).

Блок управления синхронным выпрямителем питается выпрямленным напряжением через диод VD1. Конденсаторы С5 и С6 сглаживают пульсации.

Рис. 2

Чертеж печатной платы блока управления изображен на рис. 2, а ее внешний вид - на рис. 3. Вместо конденсаторов С5 и С6 здесь смонтирован один конденсатор емкостью 4700 мкФ. Модуль закрепленных на теплоотводах полевых транзисторов VT1-VT5 показан на рис. 4.

Если потребляемый от синхронного выпрямителя ток заведомо не превысит 100 А, в каждом его плече можно оставить по одному транзистору. А если необходим ток больше 200 А, число параллельно соединенных транзисторов в каждом плече можно соответственно увеличить либо заменить их более мощными, в том числе IGBT. Например, IGBT GA400GD25S рассчитаны на ток 400 А, GA600GD25S - 600 А.

Автор: В. Калашник, В. Черников, г. Воронеж; Публикация: radioradar.net

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:

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 Сверхкороткофокусный проектор Casio XJ-UT310WN 11.04.2014 Компания Casio представила первый сверхкороткофокусный проектор семейства LampFree - XJ-UT310WN. По данным производителя, по сочетанию яркости (поток до 3100 лм) и проекционного отношения (0,28:1) проектор Casio XJ-UT310WN не имеет аналогов. Разрешение Casio XJ-UT310WN - 1280 x 800 пикселей (WXGA), а основной категорий потенциальных потребителей устройства названы учебные заведения. В проекторе массой около 5,6 кг, оснащенном интерфейсом Wi-Fi IEEE 802.11b/g, используется комбинированный лазерно-светодиодный источник света, гарантия на которой составляет 5 лет или 10 000 часов. Аппарат оснащен 2 ГБ памяти для хранения материалов, таких, как видеозаписи или документы в формате PDF, входами mini-D-Sub (x 2), HDMI, RCA (композитный видеосигнал) и S-Video. Есть также звуковые разъемы RCA и диаметром 3,5 мм (по 2 ш.), порт USB 2.0. Для совместного использования проектора с мобильным устройством Casio предлагает бесплатное приложение для iOS и Android. Продажи XJ-UT310WN должны начаться в третьем квартале по цене $2000.

Другие интересные новости:

▪ Употребление рыбы и старение мозга

▪ Автомобиль предскажет дорожную ситуацию

▪ MAX77801 - новый buck-boost регулятор для питания от батареек

▪ Микроскопический 3D-принтер от IBM

▪ Где искать бесплатный шоколад

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы. Подборка статей

▪ статья Скупой рыцарь. Крылатое выражение

▪ статья Какая часть наследственной информации отражает индивидуальность человека? Подробный ответ

▪ статья Сушильщик. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Изоляционные трубки из поливинилхлоридного пластиката. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Нормы испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей. Испытательные напряжения промышленной частоты для обмоток электродвигателей переменного тока. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025