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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cargador con estabilización de corriente. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Cargadores, baterías, celdas galvánicas Llamamos su atención sobre un cargador (cargador) con estabilización de la corriente de carga establecida para baterías de automóviles con una corriente de hasta 10 A. También proporciona un apagado automático de la corriente de carga cuando la batería alcanza el voltaje establecido. Este dispositivo también se puede utilizar como fuente de alimentación independiente con voltaje de salida ajustable y limitación de corriente de carga para circuitos que no requieren estándares estrictos de ondulación de voltaje. El funcionamiento de este dispositivo es bastante cercano según el principio de funcionamiento de los estabilizadores de voltaje de pulso con regulación de ancho de pulso del voltaje de salida. Actualmente, las fuentes de alimentación conmutadas (UPS) son las más prometedoras, pero para muchos radioaficionados, su fabricación está plagada de grandes dificultades. En este circuito se intentó aplicar las ideas del SAI mediante un regulador de potencia a tiristores. Al mismo tiempo, se tomaron medidas para lograr la máxima eficiencia. Para ello, se eligió un circuito de un rectificador de onda completa con un punto medio del devanado de salida de un transformador de potencia, donde se conectan directamente tiristores en lugar de diodos, que, junto con la rectificación de corriente, también cumplen las funciones de su regulación. Para este circuito, solo necesitamos dos radiadores para enfriar dos tiristores, y no cuatro, como en el circuito con la inclusión de diodos en el puente. Las corrientes de carga son altas: dicho dispositivo comienza a convertirse gradualmente en un dispositivo de calefacción. Por supuesto, en el devanado secundario de un transformador de potencia, será necesario devanar el doble de vueltas que en un circuito de puente rectificador, pero por otro lado, la sección transversal del cable del devanado es la mitad, lo que puede incluso ser una ventaja al enrollar un transformador. La figura muestra el circuito de memoria ("tierra" se muestra condicionalmente y no se comunica con el cuerpo).
El esquema consta de varias partes: 1. Transformador reductor de potencia T1 con tiristores VS1, VS2, filtro de fuente de alimentación de suavizado en los condensadores C1C4 e inductor L1. 2. Un generador de impulsos que controla la fase de apertura de los tiristores VS1 y VS2. El generador se ensambla de acuerdo con un circuito típico en un análogo de un transistor de uniunión en los elementos VT1 y VT2, un capacitor de sincronización C6 y un transformador de pulso coincidente T2. 3. Una fuente de corriente ajustable en los transistores VT3, VT4 y un condensador C7 con una resistencia R13, que actúa como una resistencia variable, con la que se regula la fase de los pulsos generados por el generador. 4. Circuitos de seguimiento de corriente y voltaje para controlar una fuente de corriente ajustable en los amplificadores operacionales DA1.1 y DA1.2 de acuerdo con el circuito comparador de voltaje. Esto también incluye la derivación del amperímetro R14. 5. Un rectificador para alimentar los circuitos y microcircuitos del generador de pulsos, que consta de diodos VD1, VD2, un regulador de voltaje paramétrico en el diodo VD6 y una resistencia R11, un filtro de fuente de alimentación suavizante en los condensadores C8, C9, así como fuentes de voltaje de referencia para el funcionamiento de los comparadores de tensión DA1 en las resistencias R24 -R27. 6. Para mejorar la precisión de desconectar una batería completamente cargada, se usa una unidad adicional, hecha en el chip DDI y elementos R8R10, VD4, VD5, VD9 y VD10. Es necesario decir algo especial sobre este nodo, no se puede instalar. En la fabricación de cargadores para baterías de autos, sobre todo cuando se cargan con corrientes altas, al intentar automatizarlos se encontraron con el problema de la inestabilidad del voltaje al que se apagan, y todo funcionó bien en el stand. Después de observar, el autor notó que los propietarios de la memoria los conectan muy incorrectamente a las baterías, pueden usar conductores aleatorios (una vez vi una conexión con cables de más de 10 m). Se forma una caída de voltaje significativa en estos cables, y el dispositivo que monitorea el voltaje de salida comienza a apagar el cargador erróneamente antes de tiempo y, a veces, se enciende y apaga cíclicamente. Este factor de influencia puede excluirse, dado que la corriente de carga en el circuito fluye de forma pulsante, es decir, luego, cuando la fem del rectificador excede la fem de la batería, hay períodos de tiempo en los que no hay corriente de carga, momento en el cual es necesario controlar el voltaje de salida. Este algoritmo se puede implementar de varias maneras. Al introducir este método de monitoreo del voltaje de salida, fue posible aumentar significativamente la precisión de apagar el cargador cuando la batería alcanza el nivel de voltaje establecido. El principio de funcionamiento del circuito de memoria En el momento inicial, cuando se enciende, la fuente de corriente controlada VT3-VT4 se abrirá con un más a través de la resistencia R7, por lo que el retraso de fase de los pulsos generados por el generador en los transistores VT1-VT2 es mínimo Los tiristores VS1 y VS2 se abren casi inmediatamente con la aparición de una media onda de la onda sinusoidal de CA, y la potencia consumida del transformador es máxima. A medida que se cargan los capacitores C1-C4, aparecerá la corriente de carga de la batería, lo que provocará una caída de voltaje en la derivación del amperímetro R14. Este voltaje se alimenta a través de la resistencia R20 a la entrada inversora del comparador de voltaje DA1.1, en comparación con el voltaje de referencia establecido desde la resistencia variable R27. Tan pronto como la caída de voltaje a través de la derivación R14 exceda la del ejemplo, el comparador DA1.1 cambiará y aparecerá un nivel bajo (casi "tierra") en su salida. Este nivel bajo se alimenta a través del diodo VD7 y la resistencia R13 a la base del transistor VT4, y la fuente de corriente controlada comienza a cerrarse, aumentando su resistencia en el circuito del capacitor Sat. Los pulsos del generador se generan más tarde, los tiristores VS1-VS2 se abren menos y el consumo de energía también disminuye. Con una disminución en la corriente de carga, el comparador vuelve a su posición original, sin afectar los transistores VT3-VT4. Por lo tanto, se lleva a cabo la regulación del ancho de pulso de la corriente de carga. En el comparador DAI. 1 es un circuito para monitorear el voltaje de salida. Tan pronto como exceda el valor establecido (generalmente 14,6 V), el comparador DA1.2 también cambiará y de manera similar, solo a través del diodo VD8, luego a través de la resistencia R13 cerrará los transistores VT3-VT4, y el generador de pulsos apague, la corriente de carga se detendrá. Debido a un ciclo de histéresis suficientemente amplio formado por las resistencias R27, R28, solo cuando el voltaje en los terminales del cargador cae a 12,7 V, el comparador volverá a su posición original y el cargador comenzará a funcionar. El LED HL2 señala el final de la carga. Como se mencionó anteriormente, aquí se aplica un nuevo principio de control de voltaje, que mejora la precisión de disparo. El voltaje se controla solo durante períodos de tiempo estrechos entre las medias ondas de la sinusoide de CA, el resto del tiempo la sensibilidad del comparador se subestima en gran medida. El nodo está hecho en un chip DDI y elementos auxiliares VD4, VD5, VD9, VD10, R8, R9, R10. En los microcircuitos DD 1.1-DDI.2, se realiza un formador de pulsos, aislado de las semiondas positivas de la sinusoide de corriente, tomadas del devanado secundario del transformador T1 a través de los diodos rectificadores VD1-VD2, que se alimentan a través del resistencia R8 y el diodo zener VD4 a la entrada del microcircuito DD1.1. Gracias al diodo zener VD4, que corta parte del voltaje, así como a las propiedades de umbral del chip DDI, la salida DDI .2 tendrá pulsos con una frecuencia de 100 Hz y una duración de 7 ... 8 ms (la duración depende de la tensión de alimentación). A la salida del chip DDI .3, habrá pulsos invertidos con una duración de 2 ... 3 ms con un período de 10 ms. Durante estos intervalos de tiempo (2 ... 3 ms) no se garantiza corriente de carga, y los pulsos aplicados desde las salidas del microcircuito DDI .3 a través del diodo VD10 no afectan la entrada no inversora del comparador DA1.2 . En este período de tiempo, se controla el voltaje de salida. En el período en que no hay pulsos en la salida de DDI .3, es decir. un nivel bajo está presente, omitirá significativamente la entrada de control de voltaje, apagando efectivamente el comparador DA1.2. Cuando se dispara el comparador DA1.2, su nivel bajo, aplicado a la entrada del chip DD 1.3 a través del diodo VD9, impide el paso de pulsos a través del chip DDI .3, hay un nivel alto a su salida, y no afecta al comparador. En la práctica, la introducción de dicho principio de control de voltaje hizo posible lograr una desconexión muy precisa de la batería del cargador. Los requisitos para las partes instaladas en la memoria no son críticos, aquí son posibles varios intercambios de transistores y diodos. Es mejor reemplazar los tiristores por otros más modernos como T-112, etc. El inductor L1 se instala para proteger los tiristores de corrientes significativas cuando se cargan los condensadores C3C4. El inductor está hecho en un núcleo de Ø12x25 con un espacio de 0,1 mm, enrollado con alambre PEL 2,02 hasta que se llena. Sin condensadores de filtro de potencia, el circuito de control de corriente no funciona, y su presencia es incluso deseable, porque. la carga estará cerca de la carga de CC, lo que beneficiará a la batería. Las capacitancias de los capacitores, especialmente C3 y C4, se pueden aumentar, reduciendo así la ondulación del voltaje, que a la salida de la memoria en las clasificaciones indicadas de C1-C4 es de 1,5 V a una corriente de carga de 5 A. Para el generador de pulsos, se eligió el circuito con salida de transformador, porque la práctica a largo plazo de dar servicio a varios dispositivos basados en tiristores ha demostrado su buena confiabilidad, en contraste con los circuitos con acoplamiento galvánico a los electrodos de control de tiristores. Aquí, los tiristores fallan rápidamente incluso en circuitos de control de potencia muy descargados. El transformador T2 usó un MIT-3 típico (se puede usar FIT4), pero también puede hacerlo usted mismo en un núcleo Sh7x6, todas las vueltas están enrolladas con cable PEL 0,15, cada vuelta contiene 40 vueltas. El circuito para monitorear y configurar el voltaje de salida, ensamblado en las resistencias R17, R19, R20, se eligió para facilitar la instalación, se instalan en el panel cerca de los terminales de salida. El transformador de potencia T1 está hecho de hierro en forma de U de 35 mm de ancho, espesor establecido de 38 mm. El devanado primario se enrolla con alambre PEL 0,7, 890 vueltas; el devanado secundario se enrolla con alambre PEL-1,7, 70 vueltas por medio devanado. Una derivación para un amperímetro, en su ausencia, se puede hacer fácilmente con una pieza de alambre de acero con un diámetro de 1,8 ... 2 mm, una longitud de 15 ... 18 cm, retorcida en espiral. Luego, la resistencia R15 calibra la escala del instrumento de medición para una corriente de 10 A u otra escala seleccionada. Es cada vez más fácil hacer esto que seleccionar una derivación para el dispositivo. Además, se ajusta una resistencia adicional R16 al dispositivo para medir el voltaje bajo la escala seleccionada del dispositivo. Si es necesario, la histéresis del comparador de voltaje se puede eliminar excluyendo la resistencia R22 del circuito, luego, cuando se alcance el voltaje establecido, la corriente disminuirá a la corriente de las baterías, cuyo valor depende del tipo de batería. y su desgaste. Entonces no hay necesidad particular de instalar el chip DD1. En esta capacidad, la memoria puede funcionar como una fuente de alimentación independiente. La resistencia R18 puede ajustar el voltaje de salida y la resistencia R27: establece el límite de corriente en el circuito de alimentación. Literatura:
Autor: B. G. Erofeev
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