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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Водитель-полуавтомат 27.07.2012 Аспирант Стерлинг Андерсон из Массачусетского технологического института разработал оригинальную систему автоматического вождения. В отличие от полностью автоматически автомобилей, которые пока пугают водителей, новая система работает в полуавтоматическом режиме и большую часть времени автомобиль контролируется человеком. Система использует бортовую видеокамеру и лазерный дальномер для обнаружения препятствий и опасных ситуаций. Специальный алгоритм анализа данных помогает роботу определить безопасные зоны, например, для объезда стоящих автомобилей, столбов и т.д. Система позволяет водителю самостоятельно управлять транспортным средством, но в случае опасности берет управление на себя. Прежде всего новая система позволяет избежать аварий. Так, в ходе испытаний, водитель направлял автомобиль, оснащенный новой системой, на стоящую на дороге бочку. Несмотря на действия водителя, автомобиль сам объезжал препятствие и сразу же передавал управление водителю, после того, как препятствие оставалось позади. Уже проведено более 1200 испытаний системы, в ходе которых было всего несколько столкновений - в основном из-за сбоев в работе видеокамеры, которая не смогла идентифицировать разнообразные препятствия. Но в большинстве случаев система успешно помогала водителям избежать столкновения. Разработчики считают, что их система имеет ряд преимуществ по сравнению с полностью автономными автомобилями. Прежде всего, ей не требуется множество датчиков и специальная дорожная инфраструктура, GPS, диспетчерские станции и т.д. Все функции навигации и управления берет на себя водитель, а робот лишь помогает в опасных ситуациях, когда человеческое внимание и реакция подводят. Правда, есть и побочный эффект использования подобной системы. В ходе испытаний машина с включенной системой проезжала полосу с препятствиями гораздо быстрее, чем с выключенной. Испытатели часто относили это на свой счет, гордясь своим мастерством, и даже не замечали, что машина быстро и четко самостоятельно подруливает, объезжая препятствие. На серийных автомобилях это может провоцировать водителей на опасную рискованную манеру вождения.

Другие интересные новости:

▪ Разнобой с бензином пора кончать

▪ Двигатель на квантовой запутанности

▪ Новый низкоуровневый API снизит энергопотребление чипов ARM

▪ Кондиционер тираннозавра

▪ Многоразовая бумага

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электропитание. Подборка статей

▪ статья Налоги и налогообложение. Шпаргалка

▪ статья Насколько горячо на Солнце? Подробный ответ

▪ статья Вишня обыкновенная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья ЗЧ с телеграфным фильтром. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Индикатор повышенной температуры на микросхеме KIA6966S. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026