Einstellbarer Ladestromstabilisator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Automobil. Batterien, Ladegeräte

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Ein leistungsstarker Transistor wird oft als Regelelement eines Ladegeräts verwendet. Dieser Transistor, der linear arbeitet, führt viel Wärmeleistung ab, weshalb er auf einem sperrigen Kühlkörper installiert werden muss. Der Wirkungsgrad solcher Geräte ist in der Regel gering.

Ich schlage ein Gerät vor, bei dem ein gepulstes Verfahren zum Regeln des Ladestroms verwendet wird, und ein Trinistor als Regelelement, das Energieverluste erheblich reduzieren kann.

Wichtigste technische Merkmale

Maximaler Ladestrom, A ..... 6
Maximale Leistung
Spannung, V ................16
Effizienz, %, nicht weniger als ................80

Fig. 1

Das schematische Diagramm des Stromstabilisators ist in Abb. dargestellt. 1. Das Gerät besteht aus einem Netzwerk-Rauschunterdrückungsfilter, der aus einer Zweiwicklungsdrossel L1 und Kondensatoren C1-C3 besteht, einem Netzwerktransformator T1, einem leistungsstarken Gleichrichter auf Basis der Dioden VD3-VD6 und einem Gleichrichter VD2 mit geringer Leistung und bipolarer Parametrierung Stabilisator VD7R2VD8R3, eine Stromeinstelleinheit - ein variabler Widerstand R4, Stromsensor R14 mit einem zweigliedrigen RC-Filter R12C14R11C13, ein Fehlersignalverstärker am Operationsverstärker DA1, ein Spannungssensor am Transistor VT1, notwendig, um die Momente zu bestimmen, in denen die Die Netzspannung durchläuft „Null“, einen einstellbaren Einzelvibrator am DD1.1-Trigger und einen Einzelvibrator am DD1.2-Trigger mit Stromverstärker am Transistor VT2 und bildet Steuerimpulse des Trinistors VS1, der letztendlich den Ladestrom regelt .

Vom Motor des variablen Widerstands R4 über den Widerstand R6 wird dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers eine negative Spannung zugeführt. Die Parameter der Schaltung des Widerstandsteilers R4R5 werden so berechnet, dass sie negativer sind als am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers, daher wird am Ausgang des Operationsverstärkers ein positives Signal gebildet. proportional zur Differenz der Eingangsspannungswerte. Dieses Signal gelangt über den Widerstand R13 in die Zeiteinstellschaltung eines gesteuerten Ein-Vibrators, der auf einem D-Trigger DD1.1 [1] montiert ist. Ein Merkmal dieses One-Shot ist eine proportionale Abnahme der Dauer des durch den One-Shot erzeugten Impulses mit einem Anstieg des Eingangssignalpegels.

Der Beginn des einzelnen Vibrationsimpulses wird unter Verwendung eines am Transistor VT1 hergestellten Spannungssensors an den Beginn der Halbwelle der Netzspannung "gebunden". Der Basis dieses Transistors wird über den Widerstand R8 von der Gleichrichterbrücke VD2 eine pulsierende Spannung zugeführt. Die Diode VD1 "entkoppelt" diese Schaltung vom Glättungskondensator C8.

Der Widerstand der Teilerwiderstände in der Basisschaltung des Transistors wird so berechnet, dass der Transistor die meiste Zeit offen ist und nur in den Momenten, in denen die Ausgangsspannung der Brücke auf fast Null abfällt, der Transistor schließt und ein kurzer positiver Impuls von seinem Kollektor wird an den Eingang S des Triggers DD1.1 übertragen. Der Trigger schaltet in einen einzigen Zustand, der Kondensator C15 beginnt sich aufzuladen, und wenn die Spannung an ihm und damit am Eingang R des Triggers die Schaltschwelle erreicht, kehrt der Trigger in den Nullzustand zurück.

Der Ladestrom dieses Kondensators hat zwei Komponenten: durch die Schaltung R17R16VD10 von einer stabilen Spannungsquelle (+12,5 V) und die Schaltung R13VD9 von einer variablen Spannungsquelle (vom Ausgang des Operationsverstärkers). Je größer die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers ist, desto größer ist die zweite Komponente des Ladestroms, desto schneller lädt sich der Kondensator auf und desto kürzer ist der High-Pegel-Impuls am direkten Ausgang des Triggers.
Und am inversen Ausgang des Triggers wird ein Impuls mit niedrigem Pegel gebildet, dessen Dauer ebenfalls umgekehrt proportional zur Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers ist. Beim Abfall dieses Impulses erzeugt ein einzelner Vibrator, der auf einem DD1.2-Trigger [2] aufgebaut ist, einen kurzen Impuls mit hohem Pegel, der nach Verstärkung durch den Transistor VT2 den Trinistop VS1 öffnet.

Somit schaltet der Trinistor abhängig von der Impulsdauer des gesteuerten Einzelvibrators mit einer anderen Verzögerung vom Beginn der Halbwelle ein. Dementsprechend ändert sich auch der vom leistungsstarken Gleichrichter kommende Strom. Das heißt, die Position des Schiebers des Widerstands R4 stellt den Durchschnittswert des Ladestroms ein.

Die vom Widerstand R14 abgenommene und dem Laststrom proportionale OS-Spannung wird nach Glättung mit einem Zwei-Link-Filter R12C14 R11C13 in negativer Polarität an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers angelegt.

Wenn der Ladestrom beispielsweise aufgrund einer Erhöhung der EMF der zu ladenden Batterie abnimmt, wird die Spannung am nicht invertierenden Eingang weniger negativ, die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers steigt an, was zu führt eine Verringerung der Impulsdauer des einstellbaren Einzelvibrators und damit eine Verringerung der Einschaltverzögerung des Trinistors VS1 - der Strom steigt an.

Die Verstärkung des Operationsverstärkers ist gleich dem Verhältnis der Widerstandswerte der Widerstände R7 und R6: 1 MΩ: 2 kΩ = 500 Daher reagiert der Stabilisator auf kleinste Stromänderungen.

Die Lampen HL1, HL2 beleuchten die Skala des Amperemeters PA1 und dienen gleichzeitig als Anzeige für das Einschalten des Geräts. Der Widerstand R1 ist so gewählt, dass die Spannung an den Lampen 5 ... 6% niedriger als der Nennwert ist. Die Kondensatoren C4-C7, Nebenschlussdioden eines leistungsstarken Gleichrichters, reduzieren den Pegel hochfrequenter Störungen, die in das Netzwerk eindringen. Der Kondensator C12 beseitigt die Selbsterregung des Operationsverstärkers (er wird bei Bedarf installiert).

OU K140UD1B kann durch K140UD6, K140UD7 und die KD510A-Diode ersetzt werden - durch KD509A, KD513A. In einem leistungsstarken Gleichrichter können die Dioden KD2999A, KD2999B sowie D242, D243 (mit einer Vergrößerung der effektiven Fläche von Kühlkörpern) verwendet werden. Zenerdioden D814D sind mit D814G austauschbar. Anstelle des Trinistors sind KU202N, KU202L, KU202I geeignet.

Kondensatoren C1-C7 - K73-16, K78-2; C8-SU, C13, C14 - K50-35; C11, C12, C15, C16 - KLS, KM-6. Widerstand R4 - PPZ-12, ein R5, R17 - SP5-ZV; R14 - 2 Widerstände C5-16MV mit einem Widerstand von 0,1 Ohm, parallel geschaltet (jeder von ihnen kann durch eine Länge von 72 mm Nichromdraht mit einem Durchmesser von 1 mm ersetzt werden). Lampen HL1, HL2 -CMH10-55 (CMH10-55-2).

Amperemeter RA1 - M4205 mit externem Shunt für 10 A.

Die Drossel L1 ist auf einen ringförmigen Magnetkreis der Größe K20x10x5 aus 2000NM-Ferrit mit einem in zwei Hälften gefalteten MGTF 0,5-Draht gewickelt, die Anzahl der Windungen beträgt 24. Die resultierenden zwei Wicklungen werden wie im Diagramm gezeigt eingeschaltet. Der Transformator T1 besteht aus einem Stahlmagnetkreis ShL25x40, Wicklung I enthält 1012 Drahtwindungen PEV-2 0,5; Wicklung II - 144 Drahtwindungen PEV-2 0,2 ​​mit einem Abgriff von der Mitte; Wicklung III - 104 Drahtwindungen PEV-2 1,6. Die Dioden VD3-VD6 sind auf vier Kupferplatten-Kühlkörpern mit einer Fläche von jeweils 60 cm2 installiert. Der Kühlkörper des Trinistor VS1 hat eine Fläche von 100 cm2.

Fig. 2

Die meisten Teile des Geräts sind auf einer einseitig glasfaserbeschichteten Leiterplatte mit einer Dicke von 1,5 mm montiert. Auf Abb. 2 zeigt eine Zeichnung einer gedruckten Schaltungsplatine und die Position von Teilen darauf. Zwei Löcher in der Mitte der Platine dienen zur Befestigung der Trimmwiderstände R5 und R17. Die Gehäuse dieser Widerstände werden auf der Platine dicht nebeneinander mit Stellschrauben zum Rand der Platine montiert und mit einer Stange und Schrauben mit Muttern angezogen.

Die Inbetriebnahme des Gerätes sollte mit der Überprüfung der bipolaren Versorgungsspannung des OS beginnen und ggf. Zenerdioden und deren Ballastwiderstände auswählen.

Als nächstes prüfen sie mit einem Oszilloskop, ob am Kollektorausgang des Transistors VT1 kurze Impulse mit hohem Pegel mit einer Periode von 10 ms vorhanden sind. Es ist wünschenswert, die Mindestdauer dieser Impulse durch Auswahl des Widerstands R8 zu erreichen.

Ein Oszilloskop wird auch benötigt, um die Dauer der Low-Pegel-Impulse am inversen Ausgang des regelbaren Einzelvibrators DD1.1 (Pin 2) zu überprüfen. Dies geschieht bei ausgeschaltetem Ladestromstabilisierungssystem, wofür es ausreicht, den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers vorübergehend mit der gemeinsamen Leitung zu verbinden. Der Motor des Trimmwiderstands R5 wird so eingestellt, dass die Änderung der Impulsdauer am inversen Ausgang des Triggers DD1.1 von 0 auf 10 ms einer vollen Umdrehung der Welle des variablen Widerstands R4 entspricht. In diesem Fall kann es erforderlich sein, die Position der Welle des Widerstands R17 anzupassen.

Abschließend sei angemerkt, dass es für diejenigen, die die Herstellung des oben beschriebenen Gerätes übernehmen, sinnvoll ist, sich mit den Veröffentlichungen [3; vier].

Literatur:

1. Samoylenko A. Kontrollierter Einzelvibrator. - Radio, 1999, Nr. 5, p. 38, 39.
2. Zeldin E. Pulse-Geräte auf Mikroschaltkreisen. - M.: Radio und Kommunikation, 1991.
3. Leontiev A., Lukash S. Spannungsregler mit Phasenimpulssteuerung. - Radio, 1992, Nr. 9, p. 43, 44.
4. Priymak D. Niederspannungs-Trinistor-Spannungsregler. - Radio, 1989, Nr. 5, p. 78-80.

Autor: V. Klimov, Moskau; Veröffentlichung: radioradar.net

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