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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Carregador sem transformador. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Carregadores, baterias, células galvânicas Em um esforço para reduzir o tamanho do equipamento de rádio projetado, os radioamadores dão um lugar importante à miniaturização da fonte de alimentação. Normalmente, esse problema é resolvido usando um conversor de tensão pulsada. Enquanto isso, um progresso significativo no campo de componentes eletrônicos permite criar fontes de alimentação de pequeno porte que não contêm transformador. A relativa simplicidade do design e a disponibilidade de componentes os tornam atraentes também para radioamadores. Pela primeira vez, tal solução técnica foi proposta por L.M. Braslavsky do Novosibirsk Electrotechnical Institute em 1972, tendo apresentado um pedido de invenção. Acabou sendo tão original e nada óbvio para os especialistas que o VNIIGPE fez um exame do pedido por seis anos inteiros e só em 1978 emitiu um certificado de direitos autorais. Posteriormente, outras soluções foram patenteadas, permitindo a implementação de fontes de alimentação de condensadores. Um diagrama simplificado de tal dispositivo é mostrado na Fig. 6.10. Ele permite que você implemente o "treinamento" das baterias - um modo no qual a bateria é carregada durante um meio ciclo da tensão da rede e depois descarregada com uma corrente mais baixa no resistor de lastro.
O conversor de tensão do capacitor descrito foi projetado para carregar baterias de carros com capacidade de até 70 Ah, portanto, a corrente média máxima de saída do dispositivo deve ser de 7 A. Esse valor é consistente com a limitação do componente variável no nível de 20 ... 30% da tensão nominal para os capacitores de óxido aplicados. O diodo retificador VD38, o capacitor C13 e os diodos zener VD39, VD40 formam a tensão de alimentação da unidade de controle, que sincroniza a operação dos transistores de comutação VT2 e VT3 com a polaridade da tensão da rede e estabiliza a corrente de saída. O dispositivo funciona da seguinte maneira. Com uma meia onda positiva da tensão de rede, um bloco de capacitores C1.C12 e um capacitor de armazenamento de energia C13 são carregados. Com meia onda negativa, o LED do optoacoplador U1 acende e seu fototransistor, abrindo, desvia a junção do emissor do transistor VT1. O transistor VT1 fecha e através do resistor R5 conecta a entrada não inversora do amplificador operacional DA1 à saída da unidade capacitiva. Ao mesmo tempo, o próprio amplificador operacional comuta e abre os transistores VT3, VT2 e o LED do optoacoplador U2 O amplificador operacional DA1 opera no modo comparador, portanto, seu sinal de saída pode assumir apenas dois valores - próximo ao tensão de alimentação e a zero. Se a tensão em sua entrada inversora for maior que na não inversora, a tensão de saída será próxima de zero e o transistor VT3 estará no estado fechado. Caso contrário, a tensão na saída do amplificador operacional está próxima da tensão de alimentação, o transistor VT3 abre e através do resistor R10 - o transistor VT2 e o optoacoplador U2. O sinal de entrada para estabilizar a corrente de saída é a tensão na unidade capacitiva. Assim, a variação da tensão na unidade capacitiva (sua diminuição) é diretamente proporcional à carga fornecida à carga, portanto, ao estabilizar a carga emitida pela unidade capacitiva durante um único ciclo de descarga, o dispositivo estabiliza a corrente de saída. Seu valor é regulado pelo resistor R7. Depois de fechar o transistor VT1, a tensão da unidade capacitiva é fornecida à entrada não inversora do amplificador operacional DA1 e é comparada com a exemplificada fornecida à entrada inversora do divisor R6...R8. Quando a tensão na unidade capacitiva se torna menor que a exemplar, o amplificador operacional DA1 muda para o estado zero e fecha o transistor VT3 e, através dele (e da carga do dispositivo), o fotodistor U2 do optoacoplador. Se, por algum motivo, a tensão na unidade do capacitor não diminuiu para o exemplar (ou seja, a carga, determinada pela posição do controle deslizante do resistor R7, não foi para a carga) e o tempo alocado para a descarga terminou, a operação da unidade para evitar que a tensão de rede entre no dispositivo de saída é organizada assim. A tensão da meia onda negativa da rede diminui até que o LED do optoacoplador U1 apague e, conseqüentemente, seu fototransistor se feche. Isso leva à abertura do transistor VT1, desviando a entrada não inversora e comutando o comparador DA1 e, como resultado, fechando os transistores VT3, VT2 antes mesmo do aparecimento de uma meia onda positiva da tensão de rede. Assim, há uma sincronização forçada da unidade de estabilização de corrente com a polaridade da tensão de rede. O optoacoplador U2 é necessário apenas como um aprimoramento de segurança e pode não estar disponível em fontes de alimentação integradas. Carregar a bateria leva um tempo relativamente longo e requer algum controle. Portanto, o dispositivo oferece a capacidade de desligar automaticamente a bateria que está sendo carregada com uma tensão de 14,2 ... 14,4 V. A função do elemento de limite para desconectar uma bateria totalmente carregada é executada pelo relé eletromagnético K1 (RES10), que opera a uma tensão de cerca de 10,5 V. O relé é conectado aos terminais de saída X2 e X3 por meio de um resistor de ajuste de fio R11. Esse resistor, junto com o capacitor C14, forma um filtro que suprime o componente CA da tensão de carga pulsante, mas deixa passar o componente CC que aumenta lentamente da tensão da bateria. Portanto, ao atingir a tensão limite, o relé K1 é acionado e, abrindo os contatos K1.1, desliga a alimentação da unidade capacitiva e do sistema de controle. O próprio enrolamento do relé permanece energizado pela bateria que está sendo carregada e, devido à presença de histerese, desliga quando a tensão cai para 11,8 V. Depois disso, a bateria é recarregada automaticamente. A ativação / desativação do fim automático do carregamento é realizada pelo interruptor SA2. A utilização do relé da série RES10 se deve ao seu baixo consumo de corrente e, consequentemente, à baixa corrente de descarga da bateria no modo de parada de carga. Os contatos de baixa potência do relé usado também refletem as características do dispositivo descrito associadas à natureza capacitiva da carga. Portanto, uma interrupção no circuito de alimentação da unidade capacitiva ocorre sem faíscas. O uso de dois fusíveis principais (FU1, FU2) e um interruptor SA1 de duas seções está associado a requisitos de segurança elétrica aumentados devido à falta de isolamento galvânico do dispositivo da rede elétrica. É possível usar quaisquer capacitores de óxido na unidade capacitiva, mas preferencialmente do mesmo tipo. No caso de usar capacitores importados, as dimensões desta unidade podem ser significativamente reduzidas. Os diodos do bloco também podem ser quaisquer, projetados para a mesma corrente e tensão reversa - até os diodos D226B e D7Zh servirão, mas as dimensões do bloco e sua massa aumentarão significativamente. Optoacoplador T0325-12,5-4 será substituído por T0125-10 ou T0125-12,5 não inferior à classe 4. Em vez de KP706B (VT3), é possível usar transistores de efeito de campo domésticos semelhantes ou IGBT importados para a mesma corrente e tensão e, de preferência, com uma resistência de canal mínima. Ao escolher um relé eletromagnético, deve-se levar em consideração que a tensão nominal de placa é aproximadamente 1,5 ... 1,7 vezes maior que a tensão de disparo e que a tensão de disparo pode ser um pouco diferente mesmo para relés do mesmo lote. É possível utilizar relés RES9, RES22, RES32 e outros com consumo de corrente suficientemente baixo, para uma tensão de operação na faixa de 8 ... contatos de relé de vibração e falsos positivos. Um dispositivo montado corretamente começa a funcionar imediatamente. Levará, basicamente, apenas uma seleção dos resistores R6 e R8 para ajustar a faixa de ajuste da corrente de carga. Para fazer isso, uma bateria descarregada deve ser conectada à saída da unidade e, usando uma seleção de resistores R6 e R8, definir a faixa de regulação da corrente de carga pelo resistor R1 usando o amperímetro RA7. Se, na posição inicial do controle deslizante do resistor R7, a corrente for diferente de zero, será necessário reduzir a resistência do resistor R8. Se a corrente de carga for igual a zero fora da posição extrema do motor R7, a resistência desse resistor deve ser aumentada. Em seguida, o motor do resistor R7 é colocado em sua posição final. Se agora a corrente de carga for menor que o máximo, a resistência do resistor R6 deverá ser reduzida e, se exceder, será aumentada. Depois disso, colocando a chave SA2 na posição "Modo manual", é necessário carregar a bateria totalmente, controlando a tensão nela com um voltímetro CC. Em seguida, você deve desconectar o dispositivo da rede, alternar a chave seletora SA2 para o modo "Auto" e o controle deslizante do resistor R11 para a posição de resistência máxima. Ao reconectar o aparelho à rede, reduzindo a resistência do resistor R11, consegue-se um claro funcionamento do relé K1 - o aparelho está pronto para funcionar. Ao configurar e operar o carregador, lembre-se de que não há isolamento galvânico da rede elétrica. Portanto, você pode conectá-lo e desconectá-lo da bateria apenas quando o cabo de alimentação estiver desconectado da rede elétrica. Autor: Semyan A.P.
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