Cargador en un inversor de tiristores. Esquema, descripción

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Cargador basado en un inversor de tiristores. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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Los tiristores de alta frecuencia, utilizados anteriormente en escáneres de TV, también se pueden utilizar con éxito en inversores de tiristores. El tiristor funciona como un interruptor y tiene dos estados estables: abierto (conductor) y cerrado. Para abrir el tiristor, se aplica una tensión positiva (relativa al cátodo) (un pulso corto es suficiente) al electrodo de control (CE), lo que garantiza que fluya una corriente de desbloqueo en el circuito CE. En este caso, la corriente a través del tiristor debe exceder la corriente de mantenimiento; de lo contrario, el tiristor volverá al estado cerrado después de eliminar el voltaje de control.

Si la corriente excede la corriente de mantenimiento, el tiristor permanece abierto incluso después de que se desenergiza el UE. Sólo se puede cerrar reduciendo la corriente por debajo de la corriente de mantenimiento.

A altas tasas de aumento del voltaje directo, el tiristor puede pasar al estado abierto incluso en ausencia de una señal de control. Para reducir la tasa de aumento del voltaje del ánodo, se utilizan elementos RC adicionales. En el cargador propuesto, construido según un circuito inversor de alta frecuencia, se utiliza el tiristor KU221A como elemento de conmutación.

El circuito del cargador consta de:

generador en el temporizador analógico DA1;
un seguidor de emisor en el transistor VT1, que hace coincidir la resistencia de salida del temporizador con la entrada de control del tiristor VS1;
inversor de tiristores VS1 con circuitos de conmutación;
puente rectificador de potencia del inversor VD10;
fuente de alimentación sin transformador con condensador de lastre C11-VD9-C5;
estabilizador de voltaje DA2-VD3;
rectificador y filtro del circuito de salida VD8-С8-L-1;
circuitos de estabilización de voltaje de salida VU1-VD5-R9-R10;
sensor de temperatura RT1.

(haga clic para agrandar)

El generador con ciclo de trabajo ajustable se basa en el temporizador integrado DA1. Para operar el circuito en modo autooscilador, los pines 6 y 2 están conectados entre sí y conectados al capacitor C1.

La carga del condensador C1 se produce a través del circuito R1-VD1-R2-C1, la descarga a través del circuito DA1 (pin 7) - R3-VD2-R2-C1. El tiempo de carga se puede determinar mediante la fórmula aproximada t1=0,639(R1+R2)C1, tiempo de descarga - t2=0,639(R2+R3)C1.

Mientras el condensador C1 se está cargando (a un voltaje de 2/3 Upit), la salida 3 DA1 está alta, luego el disparador interno del microcircuito cambia y la salida 3 está baja. El transistor interno abierto del microcircuito descarga el condensador C1 (a un voltaje de 1/3 Upit) y el ciclo de carga comienza de nuevo. Como resultado, la salida del temporizador produce una secuencia continua de pulsos rectangulares, que se alimentan a través de la resistencia R4 a la entrada del seguidor del emisor VT1. Desde su carga R7, llegan pulsos (en la misma polaridad) al electrodo de control del tiristor VS1 y lo abren. El tiristor está desviado por una cadena paralela R11-C6-VD7, lo que permite ampliar el tiempo de encendido.

El tiristor se cierra en ausencia de corriente de control, cuando cae el voltaje a través de la resistencia R13 en su circuito de ánodo, el capacitor C9 se descarga para alimentar la corriente en el devanado del transformador T1, y la corriente VS1 se vuelve menor que la corriente de mantenimiento. Para reducir el efecto de la corriente de control, se aplica un pequeño voltaje negativo al electrodo de control VS1 desde la resistencia R8 en el circuito catódico. El diodo Zener VD4 limita el pulso de voltaje inverso.

La alimentación de red del inversor se suministra desde el puente de diodos VD10. El condensador C10 prepara la tensión de funcionamiento del inversor y filtra posibles interferencias del funcionamiento del tiristor VS1. El circuito de recuperación de energía del devanado de pulso inverso del transformador T1 se realiza en el circuito VD6-R12-C7. Los elementos de protección y conmutación se realizan en el fusible FU1 y el interruptor de red SA1.

La estabilización del voltaje de salida se lleva a cabo mediante un circuito de retroalimentación a través del optoacoplador VU1 a la entrada de control (pin 5) DA1. Cuando el voltaje de carga aumenta (por ejemplo, debido a un aumento en su resistencia), el LED se enciende y se abre el fototransistor del optoacoplador. El umbral de apertura VU1 lo regula el regulador R10. El fototransistor abierto desvía la entrada de control DA5 a través de la resistencia R1, reduciendo así la duración de los pulsos de salida del microcircuito (sin cambiar la duración de las pausas), el tiristor se abre por menos tiempo y el voltaje de carga disminuye. Cuando el voltaje de carga disminuye, estos procesos ocurren a la inversa. El sensor de temperatura RT1 en el circuito de retroalimentación permite, a medida que aumenta la temperatura del radiador de tiristores VS1, reducir la potencia en la carga.

El chip temporizador y el seguidor del emisor se alimentan desde el estabilizador analógico DA2. El puente de diodos VD9 está conectado a la fuente de alimentación a través del condensador de balasto C11, la tensión reducida, después del filtrado por el condensador C5, se suministra a DA2.

Los componentes de radio utilizados en el inversor de tiristores se pueden sustituir por otros similares indicados en la tabla. El transformador de impulsos de potencia en el circuito se selecciona en función de la frecuencia de funcionamiento del inversor y la potencia de carga. Su potencia total debe exceder ligeramente la potencia de carga (teniendo en cuenta las pérdidas). Es bastante difícil hacer un transformador casero a buen nivel, es más fácil elegir uno ya hecho. Los transformadores de impulsos de las fuentes de alimentación de las computadoras son muy adecuados. Para su análisis se desmontó uno de los transformadores existentes. Resultó que su devanado primario contiene 42 vueltas de alambre PEL de 0,63 mm colocado en dos capas. El devanado de baja tensión está formado por 2 cables de 00,8 mm y contiene 6+6 vueltas (con un terminal central). Este dispositivo también puede utilizar transformadores de fuentes de alimentación para televisores importados.

Configuración. Después de ensamblar el circuito, los circuitos de alimentación se revisan minuciosamente para detectar cortocircuitos. En lugar del fusible FU1, se enciende temporalmente una bombilla de 220 V y 100 W y se suministra tensión de red. Si la luz se enciende casi con su brillo máximo, entonces hay una falla en el circuito. Cuando la bombilla está encendida con baja incandescencia, puede conectar una bombilla de automóvil de 12 V y 50 W a la salida en lugar de la carga. El brillo de la luz indica que el circuito está funcionando correctamente.

Al ajustar el ciclo de trabajo R2 y el valor de retroalimentación R10, logramos el brillo más alto de la bombilla en el circuito secundario (con control del voltaje de salida). Después de ajustar el circuito, se coloca el fusible. Después de un breve período de tiempo, el dispositivo se apaga y se controla la temperatura de los elementos inalámbricos. En caso de sobrecalentamiento, aumente el tamaño de los radiadores o instale un ventilador adicional desde el ordenador.

Durante la carga, una batería de automóvil de 4 voltios con una capacidad de 2...12 A-hora se conecta a los terminales de salida con la polaridad adecuada mediante un cable con una sección transversal de al menos 10 mm100. El regulador de corriente de carga R2 ajusta la corriente a 0,02 C mediante el amperímetro (C es la capacidad de la batería). El tiempo de carga es de 5...6 horas.

Autores: V. Konovalov, A. Vanteev, Laboratorio creativo "Automatización y telemecánica", Centro de Irkutsk "Tecnologías de ahorro de energía", Irkutsk

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