Carregador com estabilização de corrente. Esquema, descrição

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Chamamos a sua atenção um carregador (carregador) com estabilização da corrente de carga definida para baterias de automóveis com corrente de até 10 A. Ele também prevê o desligamento automático da corrente de carga quando a bateria atinge a tensão definida. Este dispositivo também pode ser usado como uma fonte de alimentação autônoma com tensão de saída ajustável e limitação de corrente de carga para circuitos que não exigem padrões rígidos de ondulação de tensão.

A operação deste dispositivo é bastante próxima de acordo com o princípio de operação dos estabilizadores de tensão de pulso com regulação por largura de pulso da tensão de saída. Atualmente, as fontes de alimentação comutadas (UPS) são as mais promissoras, mas para muitos radioamadores, sua fabricação é repleta de grandes dificuldades.

Neste circuito, foi feita uma tentativa de aplicar as ideias do no-break usando um regulador de potência tiristorizado. Ao mesmo tempo, foram tomadas medidas para alcançar a maior eficiência. Para tanto, foi escolhido um circuito de retificador de onda completa com ponto médio do enrolamento de saída de um transformador de potência, onde são conectados diretamente tiristores em vez de diodos, que, juntamente com a retificação de corrente, também desempenham as funções de sua regulação. Para este circuito, precisamos apenas de dois radiadores para resfriar dois tiristores, e não quatro, como no circuito com inclusão de diodos na ponte.

As correntes de carga são altas - esse dispositivo começa a se transformar gradualmente em um dispositivo de aquecimento.

Obviamente, no enrolamento secundário de um transformador de potência, será necessário enrolar o dobro de voltas do que em um circuito de ponte retificadora, mas, por outro lado, a seção transversal do fio do enrolamento é a metade, o que pode até uma vantagem ao enrolar um transformador.

A figura mostra o circuito de memória ("terra" é mostrado condicionalmente e não se comunica com o corpo).

(clique para ampliar)

O esquema consiste em várias partes:

1. Transformador abaixador de potência T1 com tiristores VS1, VS2, filtro de alisamento da fonte de alimentação nos capacitores C1C4 e indutor L1.

2. Um gerador de pulsos que controla a fase de abertura dos tiristores VS1 e VS2. O gerador é montado de acordo com um circuito típico em um análogo de um transistor unijunção nos elementos VT1 e VT2, um capacitor de temporização C6 e um transformador de pulso correspondente T2.

3. Uma fonte de corrente ajustável nos transistores VT3, VT4 e um capacitor C7 com um resistor R13, que atua como um resistor variável, com o qual é regulada a fase dos pulsos gerados pelo gerador.

4. Circuitos de rastreamento de corrente e tensão para controlar uma fonte de corrente ajustável nos amplificadores operacionais DA1.1 e DA1.2 de acordo com o circuito comparador de tensão. Isso também inclui a derivação do amperímetro R14.

5. Um retificador para alimentar os circuitos e microcircuitos do gerador de pulsos, composto pelos diodos VD1, VD2, um regulador de tensão paramétrico no diodo VD6 e um resistor R11, um filtro de alimentação de suavização nos capacitores C8, C9, bem como fontes de tensão de referência para a operação dos comparadores de tensão DA1 nos resistores R24 -R27.

6. Para melhorar a precisão de desconectar uma bateria totalmente carregada, é usada uma unidade adicional, feita no chip DDI e nos elementos R8R10, VD4, VD5, VD9 e VD10.

É necessário dizer algo especial sobre este nó, ele não pode ser instalado. Na fabricação de carregadores para baterias automotivas, principalmente ao carregar com altas correntes, ao tentar automatizá-los, encontraram o problema da instabilidade de tensão em que são desligados, e tudo funcionou bem no estande. Após observar, o autor percebeu que os donos da memória as conectam muito incorretamente às baterias, podem usar condutores aleatórios (uma vez vi uma conexão com fios de mais de 10 m). Uma queda significativa de tensão é formada nesses fios, e o dispositivo que monitora a tensão de saída começa a desligar o carregador erroneamente antes do tempo e, às vezes, liga e desliga ciclicamente.

Este fator de influência pode ser excluído, dado que a corrente de carga no circuito flui pulsante, ou seja, então, quando a fem do retificador excede a fem da bateria, há períodos de tempo em que não há corrente de carga, momento em que é necessário controlar a tensão de saída. Este algoritmo pode ser implementado de várias maneiras. Ao introduzir esse método de monitoramento da tensão de saída, foi possível aumentar significativamente a precisão de desligar o carregador quando a bateria atingir o nível de tensão definido.

O princípio de operação do circuito de memória No momento inicial, quando ligado, a fonte de corrente controlada VT3-VT4 abrirá com um sinal de mais através do resistor R7, portanto, o atraso de fase dos pulsos gerados pelo gerador nos transistores VT1-VT2 é mínimo. Os tiristores VS1 e VS2 abrem quase imediatamente com o aparecimento de meia onda da onda senoidal CA, e a potência consumida do transformador é máxima. À medida que os capacitores C1-C4 carregam, a corrente de carga da bateria aparecerá, o que causará uma queda de tensão no shunt do amperímetro R14. Esta tensão é alimentada através do resistor R20 para a entrada inversora do comparador de tensão DA1.1, comparada com a tensão de referência definida do resistor variável R27.

Assim que a queda de tensão no shunt R14 exceder a exemplar, o comparador DA1.1 será alterado e um nível baixo (quase "terra") aparecerá em sua saída. Este baixo nível é alimentado através do diodo VD7 e do resistor R13 para a base do transistor VT4, e a fonte de corrente controlada começa a fechar, aumentando sua resistência no circuito do capacitor Sat. Os pulsos do gerador são gerados posteriormente, os tiristores VS1-VS2 abrem menos e o consumo de energia também diminui. Com a diminuição da corrente de carga, o comparador retorna novamente à sua posição original, sem afetar os transistores VT3-VT4. Assim, a regulação da largura de pulso da corrente de carga é realizada.

No comparador DAI. 1 é um circuito para monitorar a tensão de saída. Assim que ultrapassar o valor definido (geralmente 14,6 V), o comparador DA1.2 também mudará e da mesma forma, apenas através do diodo VD8, então através do resistor R13 fechará os transistores VT3-VT4 e o gerador de pulsos desligar, a corrente de carga irá parar. Devido a um loop de histerese suficientemente amplo formado pelos resistores R27, R28, somente quando a tensão nos terminais do carregador cair para 12,7 V, o comparador retornará à sua posição original e o carregador começará a funcionar. O LED HL2 sinaliza o fim da carga.

Como mencionado acima, um novo princípio de controle de tensão é aplicado aqui, o que melhora a precisão do disparo. A tensão é controlada apenas durante períodos estreitos de tempo entre as meias-ondas da senóide AC, o resto do tempo a sensibilidade do comparador é muito subestimada. O nó é feito em um chip DDI e elementos auxiliares VD4, VD5, VD9, VD10, R8, R9, R10.

Nos microcircuitos DD 1.1-DDI.2, é feito um modelador de pulso, isolado das meias-ondas positivas da senóide de corrente, retiradas do enrolamento secundário do transformador T1 através dos diodos retificadores VD1-VD2, que são alimentados através do resistor R8 e o diodo zener VD4 à entrada do microcircuito DD1.1. Graças ao diodo zener VD4, que corta parte da tensão, bem como devido às propriedades de limite do chip DDI, a saída DDI .2 terá pulsos com frequência de 100 Hz e duração de 7 ... 8 ms (a duração depende da tensão de alimentação). Na saída do chip DDI .3, haverá pulsos invertidos com duração de 2 ... 3 ms com período de 10 ms. Durante esses intervalos de tempo (2 ... 3 ms), não há garantia de corrente de carga e os pulsos aplicados das saídas do microcircuito DDI .3 através do diodo VD10 não afetam a entrada não inversora do comparador DA1.2 . Neste período de tempo, a tensão de saída é controlada.

No período em que não há pulsos na saída de DDI 3, ou seja, um nível baixo estiver presente, ele ignorará significativamente a entrada de controle de tensão, desligando efetivamente o comparador DA1.2. Quando o comparador DA1.2 é acionado, seu nível baixo, aplicado na entrada do chip DD 1.3 através do diodo VD9, impede a passagem de pulsos pelo chip DDI .3, há um nível alto em sua saída, e ele não afeta o comparador. Na prática, a introdução desse princípio de controle de tensão possibilitou uma desconexão muito precisa da bateria do carregador.

Os requisitos para as peças instaladas na memória não são críticos, várias trocas de transistores e diodos são possíveis aqui. É melhor substituir os tiristores por outros mais modernos como o T-112, etc. O indutor L1 é instalado para proteger os tiristores de correntes significativas ao carregar os capacitores C3C4. O indutor é feito em um núcleo Ø12x25 com folga de 0,1 mm, enrolado com fio PEL 2,02 até seu preenchimento.

Sem capacitores de filtro de energia, o circuito de controle de corrente fica inoperante e sua presença é até desejável, porque. o carregamento será próximo ao carregamento DC, o que beneficiará a bateria. As capacitâncias dos capacitores, especialmente C3 e C4, podem ser aumentadas, reduzindo assim a ondulação de tensão, que na saída da memória nas classificações indicadas de C1-C4 é de 1,5 V a uma corrente de carga de 5 A.

Para o gerador de pulsos, foi escolhido o circuito com saída de transformador, pois a prática de longo prazo de manutenção de vários dispositivos baseados em tiristores mostrou sua boa confiabilidade, em contraste com circuitos com acoplamento galvânico a eletrodos de controle de tiristores. Aqui, os tiristores falham rapidamente mesmo em circuitos de controle de potência muito descarregados. O transformador T2 usou um MIT-3 típico (pode ser usado FIT4), mas você também pode fazer você mesmo em um núcleo Sh7x6, todas as voltas são enroladas com fio PEL 0,15, cada enrolamento contém 40 voltas.

O circuito para monitoramento e ajuste da tensão de saída, montado nos resistores R17, R19, R20, foi escolhido pela facilidade de instalação, eles são instalados no painel próximo aos terminais de saída.

O transformador de potência T1 é feito de ferro em forma de U com 35 mm de largura e espessura de 38 mm. O enrolamento primário é enrolado com fio PEL 0,7, 890 voltas; o enrolamento secundário é enrolado com fio PEL-1,7, 70 voltas por meio enrolamento.

Uma derivação para um amperímetro, na sua ausência, pode ser facilmente feita a partir de um pedaço de fio de aço com diâmetro de 1,8 ... 2 mm, comprimento de 15 ... 18 cm, torcido em espiral. Em seguida, o resistor R15 calibra a escala do instrumento de medição para uma corrente de 10 A ou outra escala selecionada. É cada vez mais fácil fazer isso do que selecionar um shunt para o dispositivo. Além disso, uma resistência adicional R16 é ajustada ao dispositivo para medir a tensão na escala selecionada do dispositivo.

Se necessário, a histerese do comparador de tensão pode ser removida excluindo o resistor R22 do circuito; quando a tensão definida for atingida, a corrente diminuirá para a corrente das baterias da bateria, cujo valor depende do tipo de bateria e seu desgaste. Então não há necessidade particular de instalar o chip DD1. Nesta capacidade, a memória pode funcionar como uma fonte de alimentação separada. O resistor R18 pode ajustar a tensão de saída e o resistor R27 - definir o limite de corrente no circuito de alimentação.

Literatura:

Circuitos integrados. amplificadores operacionais. Volume /. - M: Fizmatlit, 1993.-240 p.

Autor: B. G. Erofeev

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