Ładowarka impulsowa. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Ładowarka impulsowa. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Samochód. Baterie, ładowarki

Komentarze do artykułu

Aby naładować akumulatory rozruchowe, kierowcy używają szerokiej gamy urządzeń, z których większość jest zbudowana przy użyciu transformatora sieciowego obniżającego napięcie. Takie urządzenia charakteryzują się stosunkowo niską wydajnością, dużymi gabarytami i wagą. A jeśli wydajność da się jakoś podnieść, to praktycznie nie da się poprawić pozostałych wskaźników takich urządzeń. Znacząca poprawa wydajności ładowarki jest możliwa, jeśli jest zbudowana na zasadzie pulsacyjnego falownika napięcia.

Impulsowe stacje ładowania produkowane za granicą (Bochsch, Telwin itp.) mają doskonałe parametry techniczne, ale koszt jest poza zasięgiem większości naszych kierowców. Jednocześnie niezależna produkcja takich urządzeń nie leży w mocy każdego radioamatora, zwłaszcza tych, którzy nie mają niezbędnego doświadczenia w dziedzinie obwodów impulsowych i tworzenia takich urządzeń.

Ładowarek impulsowych nie należy jednak uważać za przytłaczająco skomplikowane. Tak więc w [1] opisano amatorskie urządzenie radiowe zbudowane w oparciu o przetwornicę typu flyback.

Niewątpliwą zaletą takich przetwornic jest ich względna prostota i niewielkie gabaryty. Jednak mają też wady. Jednym z najpoważniejszych z nich jest namagnesowanie obwodu magnetycznego transformatora, z powodu którego konieczne jest zastosowanie obwodu magnetycznego o przekroju 2 ... 2,5 razy większym niż w przypadku przetwornic przeciwsobnych.

Ponadto skoki napięcia na elemencie przełączającym przetwornic typu flyback z reguły znacznie przekraczają napięcie zasilania, co wymaga wprowadzenia dodatkowych obwodów tłumiących i regeneracyjnych. Straty energii w nich są najbardziej zauważalne przy dużej mocy wyjściowej, dlatego przetwornice jednocyklowe stosuje się w jednostkach mocy o mocy nieprzekraczającej setek watów.

Akumulator kwasowo-ołowiowy jest zwykle ładowany na jeden z trzech sposobów: stałym napięciem, stałym prądem i tak zwaną zasadą amperogodzin. Ładowanie stałonapięciowe jest dość proste w realizacji, ale nie gwarantuje XNUMX% wykorzystania pojemności akumulatora. Ładowanie zgodnie z regułą amperogodzin (według Woodbridge'a) można uznać za idealny sposób, ale nie jest ono powszechnie stosowane ze względu na złożoność obwodów.

Metoda ładowania stabilnym prądem ładowania jest uznawana za najbardziej optymalną. Urządzenia realizujące tę metodę można w prosty sposób wyposażyć w węzły pozwalające zautomatyzować proces ładowania. Ta grupa ładowarek obejmuje również to, co opisano poniżej.

Urządzenie (patrz schemat) oparte jest na półmostkowym przetworniku impulsowym (falowniku) przeciwsobnym na mocnych tranzystorach VT4 i VT5, sterowanym przez regulator szerokości impulsu DA1 po stronie niskiego napięcia. Takie przetwornice, które są odporne na wzrost napięcia zasilania i zmianę rezystancji obciążenia, dobrze sprawdziły się w zasilaczach nowoczesnych komputerów. Ponieważ w sterowniku K1114EU4 [2] SHI znajdują się dwa wzmacniacze błędów, nie są wymagane żadne dodatkowe mikroukłady do sterowania prądem ładowania i napięciem wyjściowym.

(kliknij, aby powiększyć)

Szybkie diody VD14, VD15 chronią złącze kolektora tranzystorów VT4, VT5 przed napięciem wstecznym na uzwojeniu I transformatora T2 i kierują energię emisji z powrotem do źródła zasilania. Diody muszą mieć minimalny czas włączenia.

Termistor R1 ogranicza prąd ładowania kondensatorów C4, C5, gdy urządzenie jest podłączone do sieci. Filtr sieciowy C1C2C3L1 służy do tłumienia zakłóceń z przetwornicy. Obwody R19R21C12VD8 i R20R22C13VD9 służą do wymuszenia procesu zamykania tranzystorów przełączających poprzez przyłożenie napięcia ujemnego do ich obwodu bazowego. Zmniejsza to straty przełączania i zwiększa sprawność przetwornicy.

Kondensator C8 zapobiega namagnesowaniu obwodu magnetycznego transformatora T2 z powodu nierównej pojemności kondensatorów C4 i C5. Obwód R17C11 pomaga zmniejszyć amplitudę skoków napięcia na uzwojeniu I transformatora T2.

Transformator T1 odsprzęga galwanicznie obwody wtórne od sieci i przekazuje impulsy sterujące do obwodu bazowego tranzystorów przełączających. Uzwojenie III zapewnia proporcjonalną kontrolę prądu. Zastosowanie izolacji transformatora umożliwiło bezpieczną pracę urządzenia.

Prostownik prądu ładowania jest wykonany na diodach KD2997A (VD10, VD11), zdolnych do pracy przy stosunkowo wysokiej częstotliwości roboczej przetwornicy.

Rezystor R25 - czujnik prądu. Napięcie z tego rezystora, przyłożone do nieodwracającego wejścia pierwszego wzmacniacza błędu kontrolera DA1, jest porównywane z napięciem na jego wejściu odwracającym, ustawionym przez rezystor R2 „Prąd ładowania”. Gdy zmienia się sygnał błędu, cykl pracy impulsów sterujących, czas otwarcia tranzystorów przełączających falownika, a tym samym moc przekazywana do obciążenia, zmienia się.

Napięcie z dzielnika R23R24, proporcjonalne do napięcia na ładowanym akumulatorze, jest podawane na wejście nieodwracające drugiego wzmacniacza błędu i porównywane z napięciem na rezystorze R5 przyłożonym do wejścia odwracającego tego wzmacniacza. W ten sposób napięcie wyjściowe jest regulowane. Pozwala to uniknąć intensywnego wrzenia elektrolitu pod koniec ładowania poprzez zmniejszenie prądu ładowania.

Kontroler SHI posiada wbudowane stabilne źródło napięcia 5 V, które zasila wszystkie dzielniki napięcia ustalające wymagane napięcie na wyjściu urządzenia oraz prąd ładowania.

Ponieważ zasilanie układu DA1 jest dostarczane z wyjścia urządzenia, niedopuszczalne jest obniżanie napięcia wyjściowego urządzenia do 8 V - w takim przypadku stabilizacja prądu ładowania ustaje i może on przekroczyć maksymalną dopuszczalną wartość. Takie sytuacje są wykluczone przez węzeł zmontowany na tranzystorze VT3 i diodzie Zenera VD12 - blokuje włączenie ładowarki, jeśli jest obciążona wadliwym lub mocno rozładowanym akumulatorem (o EMF mniejszym niż 9 V). Dioda Zenera, a co za tym idzie tranzystor węzłowy, pozostają zamknięte, a wejście DTC (pin 4) układu DA1 jest połączone poprzez rezystor R7 z wyjściem Uref wbudowanego źródła napięcia odniesienia (pin 14). Jednocześnie napięcie na wejściu DTC wynosi co najmniej 3 V, a tworzenie impulsów jest zabronione.

Gdy sprawna bateria jest podłączona do wyjścia urządzenia, dioda Zenera VD12 otwiera się, a następnie tranzystor VT3, zamykając wejście DTC sterownika do wspólnego przewodu, umożliwiając w ten sposób tworzenie impulsów na wyjściach C1, C2 ( otwarty kolektor). Częstotliwość powtarzania impulsów wynosi około 60 kHz. Po wzmocnieniu prądu przez tranzystory VT1, VT2 są one przesyłane przez transformator T1 do podstawy tranzystorów przełączających VT4 i VT5. Częstotliwość powtarzania impulsów jest określona przez elementy R10 i C9. Oblicza się go według wzoru F=1,1/R10·C9.

Diody KD257B można zastąpić RL205, KD2997A - innymi, w tym diodami Schottky'ego o napięciu wstecznym większym niż 50 V i wyprostowanym prądzie większym niż 20 A, FR155 - szybkimi diodami impulsowymi FR205, FR305, a także UF4005 . Kontroler SHI K1114EU4 ma wiele zagranicznych analogów - TL494IN [3], DBL494, GLRS494, IR2M02, KA7500. Zamiast KT886A-1 odpowiednie są tranzystory KT858A, KT858B lub KT886B-1.

Transformatory to najbardziej krytyczne i pracochłonne elementy każdego przetwornika impulsowego. Nie tylko właściwości urządzenia, ale także jego ogólna wydajność zależą od jakości ich wykonania.

Transformator T1 jest uzwojony na pierścieniowym obwodzie magnetycznym o wymiarach K20x12x6 wykonanym z ferrytu M2000NM. Uzwojenie I jest nawinięte drutem PEV-2 0,4 równomiernie na całym pierścieniu i zawiera 2x28 zwojów; uzwojenia II i IV - 9 zwojów drutu PEV-2 0,5 każdy. Uzwojenie III - dwa zwoje drutu MGTF-0,8. Uzwojenia są izolowane od siebie i od obwodu magnetycznego dwiema warstwami cienkiej taśmy PTFE.

Transformator T2 jest uzwojony na opancerzonym obwodzie magnetycznym Ш10х10 wykonanym z ferrytu M2000NM (lub jeszcze lepiej M2500HMC); odpowiedni jest również pierścieniowy obwód magnetyczny o podobnym przekroju. Uzwojenie I zawiera 35 zwojów drutu PEV-2 0,8, a uzwojenie II - 2x4 zwoje wiązki o przekroju co najmniej 4 mm2 z kilku drutów PEV-2 lub PEL. Jeśli transformator zostanie zmuszony do ostygnięcia, przekrój wiązki można zmniejszyć.

Należy zauważyć, że nie tylko niezawodność urządzenia, ale także bezpieczeństwo jego pracy zależy od jakości izolacji uzwojeń transformatorów, ponieważ to właśnie ta izolacja izoluje obwody wtórne od napięcia sieciowego. Dlatego nie powinieneś robić tego z improwizowanych materiałów - papieru do pakowania, taśmy papierniczej itp. - a tym bardziej zaniedbywać to, jak czasami robią to niedoświadczeni radioamatorzy. Najlepiej jest użyć cienkiej taśmy fluoroplastycznej lub papieru kondensatorowego z kondensatorów wysokiego napięcia, układając ją w 2-3 warstwach.

Zamontuj urządzenie w metalowej skrzynce o odpowiednich wymiarach. Tranzystory VT4 i VT5 są instalowane na radiatorach o powierzchni co najmniej 100 cm2. Diody VD10, VD11 zapewniają również wspólny radiator o powierzchni co najmniej 200 cm2. Ze względu na bezpieczną pracę ładowarki nie należy wykorzystywać ścianek puszki urządzenia jako radiatora, jak również wspólnego radiatora dla diod i tranzystorów. Radiatory można znacznie zmniejszyć, wymuszając ich chłodzenie za pomocą wentylatora.

Do założenia konwertera potrzebny będzie LATR, oscyloskop, działająca bateria i dwa mierniki - woltomierz i amperomierz (do 20 A). Jeżeli radioamator ma do dyspozycji transformator separacyjny 220 V x 220 V o mocy co najmniej 300 W, urządzenie powinno być włączane przez niego – praca będzie bezpieczniejsza.

Po pierwsze, poprzez tymczasowy rezystor ograniczający prąd o rezystancji 1 Ohm o mocy co najmniej 75 W (lub lampie samochodowej o mocy 40-60 W), akumulator jest podłączony do wyjścia urządzenia i wykonuje upewnić się, że na wyjściu Uret (pin 5) sterownika SHI występuje dodatnie napięcie 14 V. Podłącz oscyloskop do wyjść C1 i C2 (piny 8 i 11) sterownika i obserwuj impulsy sterujące. Silnik rezystora R2 ustawia się na najniższą pozycję zgodnie ze schematem (minimalny prąd ładowania) i napięcie 36....48 V jest podawane z LATR na wejście sieciowe urządzenia.Tranzystory VT4 i VT5 nie powinny bardzo się nagrzewać. Oscyloskop kontroluje napięcie między emiterem a kolektorem tych tranzystorów. Jeśli na czole impulsów występują przepięcia, należy zastosować szybsze diody VD14, VD15 lub dokładniej dobrać elementy R17 i C11 obwodu tłumiącego.

Należy mieć na uwadze, że nie wszystkie oscyloskopy umożliwiają pomiary w obwodach połączonych galwanicznie z siecią. Dodatkowo pamiętaj, że niektóre elementy urządzenia znajdują się pod napięciem sieciowym – to nie jest bezpieczne!

Jeśli wszystko jest w porządku, napięcie na wejściu sieciowym jest płynnie zwiększane przez LATR do 220 V, a działanie tranzystorów VT4, VT5 jest monitorowane przez oscyloskop. Prąd wyjściowy w tym przypadku nie powinien przekraczać 3 A. Obracając suwak rezystora R2, upewnij się, że prąd na wyjściu urządzenia zmienia się płynnie.

Następnie z obwodu wyjściowego usuwa się tymczasowy rezystor ograniczający prąd (lub lampę), a akumulator podłącza się bezpośrednio do wyjścia urządzenia. Rezystory R4, R6 są dobrane tak, aby granice zmiany prądu ładowania przez regulator R2 wynosiły 0,5 i 25 A. Ustaw maksymalne napięcie wyjściowe na 15 V, wybierając rezystor R5.

Pokrętło regulatora R2 wyposażone jest w skalę wyskalowaną wartościami prądu ładowania. Urządzenie można wyposażyć w amperomierz. Skrzynka i wszystkie metalowe nieprzewodzące prądu części ładowarki muszą być solidnie uziemione podczas jej eksploatacji. Nie zaleca się pozostawiania działającej ładowarki bez nadzoru przez dłuższy czas.

literatura

Kosenko S. VIPER-100A i bazująca na nim „kieszonkowa” ładowarka. - Radio, 2002, nr 11, s. 30-32.
Układy scalone do przełączania zasilaczy i ich zastosowanie. Informator. - M.: DODEKA, 1997.
TL493, TL494, TL495 Obwody sterujące modulacją szerokości impulsu. Arkusze danych — Texas Instruments, 1988. ti.com.

Autor: V.Sorokoumov, Sergiev Posad

Zobacz inne artykuły Sekcja Samochód. Baterie, ładowarki.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Uważaj na światło księżyca 12.09.2010

Według amerykańskiego fizyka Williama Farrella lądowanie w subpolarnych regionach Księżyca może zagrażać życiu astronautów.

Kratery księżycowe w tych obszarach mogą mieć duży ładunek elektryczny. Wiatr słoneczny - strumień naładowanych cząstek ze Słońca, przesuwając się stycznie po powierzchni satelity, jest w stanie naładować elektrycznością wystające krawędzie kraterów. W najlepszym przypadku efekt ten spowoduje, że cząstki księżycowego pyłu przykleją się do skafandrów kosmicznych i łazików, aw najgorszym – wyładowanie przypominające błyskawicę.

Jeśli błyskawica księżycowa nie przebije skafandra kosmicznego lub skóry modułu zniżania, gwarantowane jest uszkodzenie wrażliwej elektroniki.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Mikroprocesory oparte na kodzie trójskładnikowym dla Internetu Rzeczy

▪ Kapsuła wideo z pilotem jako alternatywa dla endoskopu

▪ Okulary z autofokusem

▪ Sony PlayStation Move

▪ Elektroniczne buty nawigacyjne dla turystów

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Warsztat domowy. Wybór artykułów

▪ artykuł Łódka miłości rozbiła się o codzienność. Popularne wyrażenie

▪ artykuł W jakim kraju rozpowszechniony jest zwyczaj uprowadzania stajennych? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Ślusarz do obsługi i naprawy sprzętu gazowego. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy