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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cargador de pulsos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Automóvil. Baterías, cargadores Para cargar las baterías de arranque, los automovilistas utilizan una amplia variedad de dispositivos, la mayoría de los cuales están construidos con un transformador de red reductor. Estos dispositivos se caracterizan por una eficiencia relativamente baja, grandes dimensiones y peso. Y si la eficiencia se puede aumentar de alguna manera, entonces es prácticamente imposible mejorar el resto de indicadores de dichos dispositivos. Puede mejorar significativamente el rendimiento del cargador si lo construye según el principio de un inversor de voltaje de pulso. Las estaciones de carga por impulsos fabricadas en el extranjero (Bosch, Telwin, etc.) tienen excelentes indicadores técnicos, pero son inasequibles para la mayoría de nuestros automovilistas. Al mismo tiempo, no todos los radioaficionados pueden permitirse el lujo de fabricar dichos dispositivos por su cuenta, especialmente aquellos que no tienen la experiencia necesaria en el campo de los circuitos de pulso y la configuración de dichos dispositivos. Sin embargo, los cargadores de impulsos no deben considerarse insuperablemente complejos. Así, en [1] se describe un dispositivo de radioaficionado construido sobre la base de un convertidor flyback. La indudable ventaja de estos convertidores es su relativa simplicidad y sus pequeñas dimensiones. Sin embargo, también tienen desventajas. Uno de los más graves es la magnetización del núcleo magnético del transformador, por lo que es necesario utilizar un núcleo magnético con una sección transversal entre 2 y 2,5 veces mayor que la de los convertidores push-pull. Además, las sobretensiones en el elemento de conmutación de los convertidores flyback, por regla general, exceden significativamente la tensión de alimentación, lo que requiere la introducción de circuitos regenerativos y de supresión adicionales. Las pérdidas de energía en ellos son más notables con una potencia de salida alta, por lo que los convertidores de ciclo único se utilizan en unidades de potencia con una potencia que no supera los cientos de vatios. Una batería de plomo-ácido generalmente se carga de una de tres maneras: voltaje constante, corriente constante y la llamada regla de amperios-hora. Cargar con un voltaje estable es bastante sencillo de implementar, pero no garantiza el uso al cien por cien de la capacidad de la batería. La carga según la regla de amperios-hora (según Woodbridge) puede considerarse un método ideal, pero no se utiliza mucho debido a la complejidad del circuito. El método de carga más óptimo es una corriente de carga estable. Los dispositivos que implementan este método pueden equiparse fácilmente con unidades que le permitan automatizar el proceso de carga. Este grupo de cargadores también incluye lo que se describe a continuación. El dispositivo (ver diagrama) se basa en un convertidor de pulsos de medio puente push-pull (inversor) sobre potentes transistores VT4 y VT5, controlado por un controlador de ancho de pulso DA1 en el lado de bajo voltaje. Estos convertidores, resistentes a aumentos de tensión de alimentación y cambios en la resistencia de carga, han demostrado su eficacia en fuentes de alimentación para ordenadores modernos. Dado que el controlador PID K1114EU4 [2] contiene dos amplificadores de error, no se requieren microcircuitos adicionales para controlar la corriente de carga y el voltaje de salida.
Los diodos de alta velocidad VD14, VD15 protegen la unión del colector de los transistores VT4, VT5 del voltaje inverso en el devanado I del transformador T2 y descargan la energía de emisión de regreso a la fuente de energía. Los diodos deben tener un tiempo mínimo de funcionamiento. El termistor R1 limita la corriente de carga de los condensadores C4, C5 cuando el dispositivo está conectado a la red. Para suprimir las interferencias del convertidor se utiliza un filtro de red C1C2C3L1. Los circuitos R19R21C12VD8 y R20R22C13VD9 sirven para acelerar el proceso de cierre de los transistores de conmutación suministrando voltaje negativo a su circuito base. Esto le permite reducir las pérdidas por conmutación y aumentar la eficiencia del convertidor. El condensador C8 evita que el circuito magnético del transformador T2 sea manipulado debido a la capacitancia desigual de los condensadores C4 y C5. El circuito R17C11 ayuda a reducir la amplitud de las sobretensiones en el devanado I del transformador T2. El transformador T1 desacopla galvánicamente los circuitos secundarios de la red y transmite pulsos de control al circuito base de los transistores de conmutación. Winding III proporciona control de corriente proporcional. El uso del aislamiento del transformador hizo posible que la operación del dispositivo fuera segura. El rectificador de corriente de carga está hecho con diodos KD2997A (VD10, VD11), capaces de operar a una frecuencia de operación relativamente alta del convertidor. La resistencia R25 es un sensor de corriente. El voltaje de esta resistencia, aplicado a la entrada no inversora del primer amplificador de error del controlador DA1, se compara con el voltaje en su entrada inversora, establecido por la resistencia R2 "Corriente de carga". Cuando cambia la señal de error, cambia el ciclo de trabajo de los pulsos de control, el tiempo de apertura de los transistores de conmutación del inversor y, por lo tanto, la potencia transmitida a la carga. El voltaje del divisor R23R24, proporcional al voltaje de la batería que se está cargando, se suministra a la entrada no inversora del segundo amplificador de error y se compara con el voltaje a través de la resistencia R5 aplicada a la entrada inversora de este amplificador. De esta forma se regula la tensión de salida. Esto le permite evitar una ebullición intensa del electrolito al final de la carga reduciendo la corriente de carga. El controlador PHI tiene una fuente incorporada de voltaje estable de 5 V, que alimenta todos los divisores de voltaje que establecen los valores de voltaje requeridos en la salida del dispositivo y la corriente de carga. Dado que el chip DA1 recibe energía de la salida del dispositivo, es inaceptable reducir el voltaje de salida del dispositivo a 8 V; en este caso, la estabilización de la corriente de carga se detiene y puede exceder el valor máximo permitido. Tales situaciones se eliminan mediante una unidad ensamblada en un transistor VT3 y un diodo Zener VD12: bloquea el encendido del cargador si está cargado con una batería defectuosa o muy descargada (con una fem inferior a 9 V). El diodo Zener y, por tanto, el transistor del nodo, permanecen cerrados y la entrada DTC (pin 4) del chip DA1 permanece conectada a través de la resistencia R7 a la salida Uref de la fuente de voltaje de referencia incorporada (pin 14). En este caso, el voltaje en la entrada del DTC es de al menos 3 V y está prohibida la formación de pulsos. Cuando se conecta una batería en funcionamiento a la salida del dispositivo, el diodo zener VD12 se abre, seguido del transistor VT3, cerrando la entrada DTC del controlador al cable común y permitiendo así la formación de pulsos en las salidas C1, C2 (colector abierto ). La frecuencia de repetición del pulso es de aproximadamente 60 kHz. Después de la amplificación de corriente por los transistores VT1, VT2, se transmiten a través del transformador T1 a la base de los transistores de conmutación VT4 y VT5. La frecuencia de repetición del pulso está determinada por los elementos R10 y C9. Se calcula mediante la fórmula F=1,1/R10·C9. Los diodos KD257B se pueden reemplazar con RL205, KD2997A con otros, incluidos diodos Schottky con un voltaje inverso de más de 50 V y una corriente rectificada de más de 20 A, FR155 con diodos de pulso de alta velocidad FR205, FR305, así como UF4005. El controlador K1114EU4 SHI tiene muchos análogos extranjeros: TL494IN [3], DBL494, GLRS494, IR2M02, KA7500. En lugar de KT886A-1, son adecuados los transistores KT858A, KT858B o KT886B-1. Los transformadores son los elementos más críticos y que requieren más mano de obra de cualquier convertidor de pulsos. De la calidad de su fabricación dependen no sólo las características del dispositivo, sino también su rendimiento general. El transformador T1 está enrollado en un núcleo magnético anular de tamaño estándar K20x12x6 hecho de ferrita M2000NM. El devanado I está enrollado con alambre PEV-2 0,4 de manera uniforme en todo el anillo y contiene 2x28 vueltas; devanados II y IV - 9 vueltas de cable PEV-2 0,5. Devanado III: dos vueltas de cable MGTF-0,8. Los devanados están aislados entre sí y del circuito magnético mediante dos capas de fina cinta fluoroplástica. El transformador T2 está enrollado sobre un núcleo magnético blindado Ш10x10 hecho de ferrita M2000NM (o, mejor aún, M2500HMC); También es adecuado un núcleo magnético anular de sección transversal similar. El devanado I contiene 35 vueltas de cable PEV-2 0,8 y el devanado II contiene 2x4 vueltas de un haz con una sección transversal de al menos 4 mm2 de varios cables PEV-2 o PEL. Si enfría el transformador a la fuerza, se puede reducir la sección transversal del arnés. Cabe señalar que no solo la confiabilidad del dispositivo, sino también la seguridad de su funcionamiento depende de la calidad del aislamiento entre devanados de los transformadores, ya que es este el que aísla los circuitos secundarios de la tensión de la red. Por tanto, no conviene realizarlo con materiales de desecho (papel de regalo, cinta adhesiva, etc.) y más aún descuidarlo, como hacen a veces los radioaficionados sin experiencia. Es mejor utilizar cinta fluoroplástica fina o papel para condensadores hecho de condensadores de alto voltaje, colocándolo en 2-3 capas. El dispositivo se monta en una caja metálica de dimensiones adecuadas. Los transistores VT4 y VT5 se instalan en disipadores de calor con una superficie de al menos 100 cm2. Los diodos VD10, VD11 también proporcionan un disipador de calor común con una superficie de al menos 200 cm2. Las paredes de la caja del dispositivo, así como el disipador de calor general para diodos y transistores, no deben utilizarse como disipadores de calor por razones de seguridad del funcionamiento del cargador. El tamaño de los disipadores de calor se puede reducir significativamente si se los fuerza a enfriar con un ventilador. Para configurar el convertidor necesitará un LATR, un osciloscopio, una batería que funcione y dos medidores: un voltímetro y un amperímetro (hasta 20 A). Si un radioaficionado tiene a su disposición un transformador aislante de 220 V x 220 V con una potencia de al menos 300 W, el dispositivo debe encenderse a través de él; será más seguro trabajar. Primero, a través de una resistencia limitadora de corriente temporal con una resistencia de 1 ohmio con una potencia de al menos 75 W (o una lámpara de automóvil con una potencia de 40-60 W), conecte una batería a la salida del dispositivo y asegúrese que haya un voltaje positivo de 5 V en la salida Uret (pin 14) del controlador PHI. Conecte un osciloscopio a las salidas C1 y C2 (pines 8 y 11) del controlador y observe los pulsos de control. La resistencia del motor R2 se coloca en la posición más baja según el circuito (corriente de carga mínima) y se suministra un voltaje de 36...48 V desde el LATR a la entrada de red del dispositivo. Los transistores VT4 y VT5 no deben ponerse muy caliente. Un osciloscopio monitorea el voltaje entre el emisor y el colector de estos transistores. Si hay sobretensiones en el frente del pulso, se deben utilizar los diodos de acción más rápida VD14, VD15 o, más precisamente, seleccionar los elementos R17 y C11 del circuito de amortiguación. Hay que tener en cuenta que no todos los osciloscopios permiten medidas en circuitos conectados galvánicamente a la red. Además, recuerde que algunos de los elementos del dispositivo están bajo tensión de red, ¡esto no es seguro! Si todo está en orden, LATR aumenta gradualmente el voltaje en la entrada de la red a 220 V y el funcionamiento de los transistores VT4, VT5 se monitorea mediante un osciloscopio. La corriente de salida no debe exceder los 3 A. Al girar el control deslizante de la resistencia R2, asegúrese de que la corriente en la salida del dispositivo cambie suavemente. A continuación, se retira la resistencia (o lámpara) limitadora de corriente temporal del circuito de salida y la batería se conecta directamente a la salida del dispositivo. Las resistencias R4, R6 se seleccionan de modo que los límites para cambiar la corriente de carga mediante el regulador R2 sean iguales a 0,5 y 25 A. El voltaje de salida máximo se establece en 15 V seleccionando la resistencia R5. El mando regulador R2 está equipado con una escala graduada en valores de corriente de carga. Puedes equipar el dispositivo con un amperímetro. La caja y todas las partes metálicas del cargador que no transportan corriente deben estar conectadas a tierra de manera confiable durante su funcionamiento. No se recomienda dejar un cargador en funcionamiento durante mucho tiempo sin supervisión. Literatura
Autor: V. Sorokoumov, Sergiev Posad
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Comentarios sobre el artículo: vencedor Gracias, buen diagrama.
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