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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Беспроводной имплант для дистанционного управления мозгом 03.02.2021 Ученые из Южной Кореи разработали новый тип мозгового импланта, который протестировали на лабораторной крысе. Так, исследователи из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) вживили крошечное устройство в мозг крысы, ввели ей дозу кокаина, а затем смогли управлять животным при помощи приложения в смартфоне. Благодаря импланту ученым удалось заблокировать поведение, вызванное кокаином. Особенностью и преимуществом нового типа нейроимпланта является возможность зарядки по беспроводной сети, благодаря чему отпадает необходимость в хирургической операции в случае разрядки батареи. Кроме того, без проводов на теле пациенты смогут чувствовать себя более естественно. Команды со смартфона нейроимплант получает по Bluetooth. По мнению ученых, их технология сможет усовершенствовать проведение опытов на животных, поскольку дистанционное управления не ограничивает их в движениях. Также исследователи надеются, что разработка откроет новые возможности для исследований мозга, а также диагностики и лечения расстройств и заболеваний психики, таких как, в частности, депрессия, алкогольная и наркотическая зависимость, болезнь Паркинсона.

Другие интересные новости:

▪ Тончайший детектор рентгеновского излучения

▪ Охлаждение электроники прыгающими капельками

▪ Монитор Acer B326HUL формата WQHD

▪ Обнаружен самый древний в мире сыр

▪ Новые силовые модули Infineon Eco Block

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Детекторы напряженности поля. Подборка статей

▪ статья Нет ни эллина, ни иудея. Крылатое выражение

▪ статья Где появились бананы? Подробный ответ

▪ статья Пимента лекарственная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Биотопливо: Теория. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Лишний квадрат. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026