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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cargador sin transformador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Cargadores, baterías, celdas galvánicas En un esfuerzo por reducir el tamaño del equipo de radio diseñado, los radioaficionados dan un lugar importante a la miniaturización de la fuente de alimentación. Por lo general, este problema se resuelve utilizando un convertidor de voltaje pulsado. Mientras tanto, los avances significativos en el campo de los componentes electrónicos permiten crear fuentes de alimentación de pequeño tamaño que no contienen un transformador. La relativa simplicidad del diseño y la disponibilidad de componentes los hacen atractivos también para los radioaficionados. Por primera vez, L.M. propuso una solución técnica de este tipo. Braslavsky del Instituto Electrotécnico de Novosibirsk en 1972, después de haber presentado una solicitud de invención. Resultó ser tan original y no obvio para los especialistas que VNIIGPE llevó a cabo un examen de la solicitud durante seis años completos y solo en 1978 emitió un certificado de derechos de autor. Posteriormente, se patentaron otras soluciones que permitieron implementar fuentes de alimentación con condensador. Un diagrama simplificado de dicho dispositivo se muestra en la Fig. 6.10. Le permite implementar el "entrenamiento" de las baterías, un modo en el que la batería se carga durante medio ciclo del voltaje de la red y luego se descarga con una corriente más baja a la resistencia de balasto.
El convertidor de voltaje de capacitor descrito está diseñado para cargar baterías de automóviles con una capacidad de hasta 70 Ah, por lo que la corriente de salida promedio máxima del dispositivo debe ser de 7 A. Este valor es consistente con la limitación del componente variable al nivel de 20 ... 30% de la tensión nominal para los condensadores de óxido aplicados. El diodo rectificador VD38, el condensador C13 y los diodos zener VD39, VD40 forman la tensión de alimentación de la unidad de control, que sincroniza el funcionamiento de los transistores de conmutación VT2 y VT3 con la polaridad de la tensión de red y estabiliza la corriente de salida. El dispositivo funciona de la siguiente manera. Con una media onda positiva de la tensión de red, se cargan un bloque de condensadores C1.C12 y un condensador de almacenamiento de energía C13. Con media onda negativa, el LED del optoacoplador U1 se enciende y su fototransistor, al abrirse, desvía la unión del emisor del transistor VT1. El transistor VT1 se cierra y, a través de la resistencia R5, conecta la entrada no inversora del amplificador operacional DA1 a la salida de la unidad de condensador. Al mismo tiempo, el propio amplificador operacional cambia y abre los transistores VT3, VT2 y el LED del optoacoplador U2. El amplificador operacional DA1 funciona en modo comparador, por lo que su señal de salida solo puede tomar dos valores: cerca del tensión de alimentación y a cero. Si el voltaje en su entrada inversora es mayor que en la no inversora, el voltaje de salida será cercano a cero y el transistor VT3 estará en estado cerrado. De lo contrario, el voltaje en la salida del amplificador operacional está cerca del voltaje de suministro, el transistor VT3 se abre y, a través de la resistencia R10, el transistor VT2 y el optoacoplador U2. La señal de entrada para estabilizar la corriente de salida es el voltaje en la unidad del condensador. Por lo tanto, el cambio de voltaje en la unidad de capacitor (su disminución) es directamente proporcional a la carga que se le da a la carga, por lo tanto, al estabilizar la carga emitida por la unidad de capacitor durante un solo ciclo de descarga, el dispositivo estabiliza la corriente de salida. Su valor está regulado por la resistencia R7. Después de cerrar el transistor VT1, el voltaje de la unidad de capacitor se suministra a la entrada no inversora del amplificador operacional DA1 y se compara con el ejemplar suministrado a la entrada inversora del divisor R6...R8. Cuando el voltaje en la unidad de capacitor es menor que el del ejemplo, el amplificador operacional DA1 cambia al estado cero y cierra el transistor VT3 y, a través de él (y la carga del dispositivo), el fotodistor optoacoplador U2. Si por alguna razón el voltaje en la unidad del capacitor no ha disminuido al ejemplar (es decir, la carga, determinada por la posición del control deslizante de la resistencia R7, no ha entrado en la carga), y el tiempo asignado para la descarga ha terminado, el funcionamiento de la unidad para evitar que la tensión de red entre en el dispositivo de salida se organiza así. El voltaje de la media onda negativa de la red disminuye hasta que el LED del optoacoplador U1 se apaga y, en consecuencia, se cierra su fototransistor. Esto conduce a la apertura del transistor VT1, desviando la entrada no inversora y cambiando el comparador DA1 y, como resultado, cerrando los transistores VT3, VT2 incluso antes de la aparición de una media onda positiva de la tensión de red. Por lo tanto, hay una sincronización forzada de la unidad de estabilización de corriente con la polaridad de la tensión de red. El optoacoplador U2 solo se necesita como mejora de la seguridad y es posible que no esté disponible en las fuentes de alimentación integradas. La carga de la batería lleva un tiempo relativamente largo y requiere cierto control. Por lo tanto, el dispositivo brinda la capacidad de apagar automáticamente la batería que se está cargando a un voltaje de 14,2 ... 14,4 V. La función del elemento de umbral para desconectar una batería completamente cargada la realiza el relé electromagnético K1 (RES10), que opera a un voltaje de aproximadamente 10,5 V. El relé está conectado a los terminales de salida X2 y X3 a través de una resistencia de corte de cable R11. Esta resistencia, junto con el condensador C14, forma un filtro que suprime el componente de CA del voltaje de carga pulsante, pero deja pasar el componente de CC del voltaje de la batería que aumenta lentamente. Por lo tanto, cuando se alcanza el voltaje de umbral, el relé K1 se activa y, al abrir los contactos K1.1, apaga la unidad de condensador y el sistema de control. El devanado del relé permanece energizado por la carga de la batería y, debido a la presencia de histéresis, se apaga cuando el voltaje cae a 11,8 V. Después de eso, la batería se recarga automáticamente. El encendido / apagado del final automático de la carga se realiza mediante el interruptor SA2. El uso del relé de la serie RES10 se debe a su bajo consumo de corriente y, en consecuencia, a la baja corriente de descarga de la batería en el modo de parada de carga. Los contactos de baja potencia del relé utilizado también reflejan las características del dispositivo descrito asociadas con la naturaleza capacitiva de la carga. Por lo tanto, se produce una interrupción en el circuito de suministro de energía de la unidad de capacitor sin chispas. El uso de dos fusibles de red (FU1, FU2) y un interruptor SA1 de dos secciones está asociado con mayores requisitos de seguridad eléctrica debido a la falta de aislamiento galvánico del dispositivo de la red. Es posible utilizar cualquier condensador de óxido en la unidad de condensador, pero preferiblemente del mismo tipo. En el caso de utilizar capacitores importados, las dimensiones de este bloque pueden reducirse significativamente. Los diodos del bloque también pueden ser cualquiera, diseñados para la misma corriente y voltaje inverso; incluso los diodos D226B y D7Zh servirán, pero las dimensiones del bloque y su masa aumentarán significativamente. El optoacoplador T0325-12,5-4 será reemplazado por T0125-10 o T0125-12,5 no inferior a la clase 4. En lugar de KP706B (VT3), es posible utilizar transistores de efecto de campo domésticos similares o IGBT importados para la misma corriente y voltaje, y preferiblemente con una resistencia de canal mínima. A la hora de elegir un relé electromagnético hay que tener en cuenta que la tensión nominal de placa es aproximadamente 1,5 ... 1,7 veces superior a la tensión de disparo y que la tensión de disparo puede ser algo diferente incluso para relés del mismo lote. Es posible utilizar relés RES9, RES22, RES32 y otros con un consumo de corriente suficientemente bajo, para una tensión de operación en el rango de 8 ... contactos de relé "chatter" y falsas alarmas. Un dispositivo correctamente ensamblado comienza a funcionar de inmediato. Básicamente, solo se necesitará una selección de las resistencias R6 y R8 para ajustar el rango de ajuste de la corriente de carga. Para hacer esto, se debe conectar una batería descargada a la salida de la unidad y, usando una selección de resistencias R6 y R8, configure el rango de regulación de la corriente de carga por la resistencia R1 usando el amperímetro RA7. Si, en la posición inicial del control deslizante de la resistencia R7, la corriente es diferente de cero, entonces debe reducir la resistencia de la resistencia R8. Si la corriente de carga se vuelve igual a cero, no en la posición extrema del motor R7, se debe aumentar la resistencia de esta resistencia. A continuación, el motor de la resistencia R7 se coloca en su posición final. Si ahora la corriente de carga es inferior al máximo, habrá que reducir la resistencia de la resistencia R6, y si la supera, se aumentará. Después de eso, al configurar el interruptor SA2 en la posición "Modo manual", debe cargar la batería por completo, controlando el voltaje con un voltímetro de CC. Luego, debe desconectar el dispositivo de la red, cambiar el interruptor de palanca SA2 al modo "Auto" y el control deslizante de resistencia R11 a la posición de resistencia máxima. Al volver a conectar el dispositivo a la red, al reducir la resistencia de la resistencia R11, logran una operación clara del relé K1: el dispositivo está listo para funcionar. Al configurar y operar el cargador, debe recordar que no hay aislamiento galvánico de la red eléctrica. Por lo tanto, puede conectarlo y desconectarlo de la batería solo cuando el cable de alimentación esté desconectado de la red eléctrica. Autor: Semyan A.P.
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