Verwendung eines Optokopplers im Rückkopplungskreis eines Spannungsstabilisators oder Ladegeräts. Schema, Beschreibung

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Verwendung eines Optokopplers im Rückkopplungskreis eines Spannungsstabilisators oder Ladegeräts. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen

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Eine einfache, kostengünstige Schaltung, die gleichzeitig als Stabilisator und Ladegerät für Batterien mit geringer Kapazität fungiert, kann ohne die Verwendung komplexer Spannungssensoren aufgebaut werden. In dieser Schaltung nimmt die Diode (Emitter) des Optokopplers, der in einer einfachen Rückkopplungsschaltung enthalten ist, Änderungen in der Ausgangsspannung wahr. Die Schaltung erzeugt eine stabilisierte Ausgangsspannung von 12,7 V bei einem Strom von 50 mA und kann zum Laden von Batterien unter Einhaltung der recht einfach zu ändernden Strom- und Spannungsgrenzen verwendet werden.

Der Optokoppler ist hinsichtlich seiner Anwendung als Spannungssensor das optimale Gerät. Die Diode nimmt die Ausgangsspannung wahr, ohne die Schaltung zu belasten und ohne den normalen Betriebsmodus zu verletzen, und die Spannung an ihr ändert sich nicht und hat einen relativ kleinen Wert für alle Änderungen in den Lade- oder Lastströmen.

Wie im Diagramm gezeigt, richten die Diodenbrücke und der Kondensator C1 die AC-Eingangsspannung gleich und filtern sie. Nehmen wir an, die Schaltung arbeitet als Ladegerät.

(zum Vergrößern klicken)

Wenn die Batterie nicht vollständig geladen ist, liegt die Spannung an ihr unter 12,7 V (Vz + Vd). Diese Spannung wird durch Auswahl einer geeigneten Silizium-Zenerdiode eingestellt, die mit der Optokopplerdiode in Reihe geschaltet ist. In diesem Fall schaltet sich der Transistor der Serie 1N2270 ein und leitet Strom an die Batterie. Der 1A-Strom wird hauptsächlich durch einen 220-Ohm-Widerstand begrenzt.

Wenn die Batteriespannung (Vz+Vd) übersteigt, schaltet sich die Zenerdiode ein und der Strom Iz fließt durch die Optokopplerdiode, wodurch der Fototransistor eingeschaltet und der Reihentransistor Q ausgeschaltet wird. Wenn keine Batterie vorhanden ist, wenn die Schaltung im Regler ist Modus tritt der Strom mit einer Spannung von 12,7 B in die Last ein. In diesem Fall hängt der Ausgangsstrom natürlich hauptsächlich vom Lastwiderstand ab.

Die Brummspannung beträgt 25 mV im Stabilisierungsmodus und 1 mV im Lademodus. Die Schaltung bietet eine Stabilisierung von 30 mV / V bei einer Spannungsänderung und 8 mV / mA bei einer Laständerung im Bereich von 5 bis 30 mA. Beide Parameter können verbessert werden, indem der Transistor Q durch einen zusammengesetzten Transistor ersetzt wird.

Die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom können durch geeignete Auswahl der Widerstände R1 und R2 und einer Zenerdiode eingestellt werden. Außerdem lassen sich die Widerstandswerte der Widerstände bestimmen, wenn die Batteriekapazität (C) in Milliamperestunden und die Eingangsspannung (am Kondensator C1) angegeben sind.

Es wurde experimentell festgestellt, dass für den besten Betrieb der Schaltung der Strom Ia gleich 0,25 C sein sollte. Dieses Verhältnis ist typisch für Batterien, die einen relativ großen Ladestrom verbrauchen. Angenommen die Eingangsspannung V_in viel größer als der Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors Q, erhalten wir

R2>V_in/0,25C-R1/h_fe,

wo h_fe ist die DC-Verstärkung des Transistors Q. Um den Mindestwert von R2 zu finden, nehmen wir an, dass Io bekannt ist, daher

R2<(V_in-Vo/Io.

Diese Gleichung gilt unter der Voraussetzung, dass Io>Iz gilt.

Der Wert von R1 hängt von dem Mindestwert von Io ab, der dem Sperrzustand des Transistors Q entspricht. Es kann gezeigt werden, dass

R1>(V_in-Vo)/0,02C.

Diese Gleichung geht davon aus, dass der Mindestwert von Io etwa 0,02 C beträgt – ein experimentell und nicht theoretisch bestimmtes Verhältnis.

Autor: LA Cherkason; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

Siehe andere Artikel Abschnitt Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen.

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