電流安定化機能付き充電器。スキーム、説明

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電流安定化機能付き充電器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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最大 10 A の電流で自動車バッテリーの設定充電電流を安定化する充電器 (充電器) をご紹介します。また、バッテリーが設定電圧に達すると、充電電流を自動的にシャットダウンします。このデバイスは、厳密な電圧リップル規格を必要としない回路向けに、調整可能な出力電圧と負荷電流制限を備えたスタンドアロン電源としても使用できます。

このデバイスの動作は、出力電圧のパルス幅調整を行うパルス電圧安定化装置の動作原理に非常に近いものです。現在、スイッチング電源 (UPS) が最も有望ですが、多くのアマチュア無線家にとって、その製造は非常に困難を伴います。

この回路では、サイリスタ電力調整器を使用して UPS のアイデアを適用する試みが行われました。同時に、最高の効率を達成するための対策も講じられました。この目的のために、電源変圧器の出力巻線の中点を備えた全波整流器の回路が選択され、ダイオードの代わりにサイリスタが直接接続され、電流整流とともにその調整機能も実行されます。この回路では、XNUMX つのサイリスタを冷却するために必要なラジエーターは XNUMX つだけで済み、ブリッジにダイオードが含まれる回路のように XNUMX つ必要ではありません。

充電電流が高い - そのようなデバイスは徐々に加熱デバイスに変わり始めます。

もちろん、電源トランスの二次巻線では、整流ブリッジ回路のXNUMX倍の巻数が必要になりますが、その一方で、巻線の断面積は半分であり、変圧器を巻くときに有利になります。

図はメモリ回路を示しています（「グランド」は条件付きで示されており、本体とは通信されていません）。

（クリックして拡大）

スキームはいくつかの部分で構成されています。

1. サイリスタ VS1、VS1 を備えた電源降圧トランス T2、コンデンサ C1C4 およびインダクタ L1 の平滑電源フィルタ。

2. サイリスタ VS1 と VS2 の開き位相を制御するパルス発生器。この発生器は、要素 VT1 および VT2 上の単接合トランジスタ、タイミングコンデンサ C6、および整合パルス変圧器 T2 のアナログの典型的な回路に従って組み立てられます。

３．トランジスタＶＴ３、ＶＴ４上の調整可能な電流源と、可変抵抗器として機能する抵抗器Ｒ１３を備えたコンデンサＣ７と、発生器によって生成されるパルスの位相が調整される。

4. 電圧比較回路に従ってオペアンプ DA1.1 および DA1.2 の調整可能な電流源を制御するための電流および電圧追跡回路。これには、電流計 R14 のシャントも含まれます。

5. パルス発生器回路およびマイクロ回路に電力を供給するための整流器。ダイオード VD1、VD2、VD6 ダイオードおよび抵抗 R11 上のパラメトリック電圧レギュレータ、コンデンサ C8、C9 上の平滑電源フィルタ、および基準電圧源で構成されます。抵抗R1〜R24上の電圧コンパレータDA27の動作用。

6. 完全に充電されたバッテリーの切断精度を向上させるために、DDI チップと R8R10、VD4、VD5、VD9、および VD10 要素で作られた追加ユニットが使用されます。

このノードについては特別に言う必要がありますが、インストールできません。車のバッテリーの充電器の製造において、特に大電流で充電する場合、充電器を自動化しようとすると、充電器がオフになる電圧が不安定になるという問題に遭遇しましたが、スタンドではすべて正常に動作しました。観察後、著者はメモリの所有者がメモリを非常に誤ってバッテリに接続しており、ランダムな導体を使用している可能性があることに気づきました（10 mを超えるワイヤでの接続を一度見たことがあります）。これらのワイヤでは大幅な電圧降下が発生し、出力電圧を監視するデバイスが誤って充電器の電源を事前にオフにし始め、場合によっては周期的にオンとオフを繰り返すことがあります。

回路内の充電電流が脈動して流れることを考慮すると、この影響要因は除外できます。次に、整流器の起電力がバッテリの起電力を超えると、充電電流が存在しない期間が発生し、その時点で出力電圧を制御する必要があります。このアルゴリズムはさまざまな方法で実装できます。この出力電圧監視方法を導入することで、バッテリーが設定電圧レベルに達したときに充電器をオフにする精度を大幅に高めることができました。

メモリ回路の動作原理オンになった最初の瞬間、制御された電流源 VT3 ～ VT4 は抵抗 R7 を介してプラスで開き、トランジスタ VT1 ～ VT2 で発生器によって生成されるパルスの位相遅延が発生します。最小限です。サイリスタ VS1 と VS2 は、AC 正弦波の半波の出現とほぼ同時に開き、変圧器から消費される電力は最大になります。コンデンサ C1 ～ C4 が充電されると、バッテリの充電電流が発生し、電流計 R14 のシャント両端の電圧降下が発生します。この電圧は抵抗器 R20 を介して電圧比較器 DA1.1 の反転入力に供給され、可変抵抗器 R27 からの設定基準電圧と比較されます。

シャント R14 での電圧降下が例示的な電圧降下を超えるとすぐに、DA1.1 コンパレータが切り替わり、その出力に低レベル (ほぼ「グランド」) が表示されます。この低レベルはダイオード VD7 と抵抗 R13 を介してトランジスタ VT4 のベースに供給され、制御された電流源が閉じ始め、コンデンサ回路 Sat 内の抵抗が増加します。ジェネレータパルスの生成が遅くなり、サイリスタVS1～VS2の開きが少なくなり、消費電力も減少します。充電電流が減少すると、コンパレータはトランジスタ VT3 ～ VT4 に影響を与えることなく、再び元の位置に戻ります。これにより、充電電流のパルス幅調整が行われる。

DAIコンパレータについて。１は出力電圧を監視する回路である。設定値 (通常は 1 V) を超えるとすぐに、DA14,6 コンパレータも切り替わり、同様に、VD1.2 ダイオードのみを介して、次に抵抗 R8 を介してトランジスタ VT13 ～ VT3 を閉じ、パルス発生器がオフになります。オフにすると、充電電流が停止します。抵抗 R4、R27 によって形成される十分に広いヒステリシスループにより、充電器の端子の電圧が 28 V に低下した場合にのみ、コンパレータは再び元の位置に戻り、充電器が動作を開始します。 LED HL12,7 は充電の終了を知らせます。

前述したように、ここでは新しい電圧制御原理が適用されており、トリップ精度が向上しています。電圧は AC 正弦波の半波の間の狭い期間中にのみ制御され、残りの時間ではコンパレータの感度は大幅に過小評価されます。ノードは DDI チップと補助エレメント VD4、VD5、VD9、VD10、R8、R9、R10 上に作成されます。

DD 1.1 ～ DDI.2 マイクロ回路では、変圧器 T1 の二次巻線から整流ダイオード VD1 ～ VD2 を介して供給される電流正弦波の正の半波から分離されたパルス整形器が作成されます。抵抗 R8 とツェナーダイオード VD4 を DD1.1 マイクロ回路の入力に接続します。電圧の一部を遮断する VD4 ツェナーダイオードと DDI チップのしきい値特性のおかげで、DDI .2 出力には周波数 100 Hz、持続時間 7 のパルスが含まれます。 8 ms (持続時間は電源電圧によって異なります)。 DDI .3 チップの出力には、持続時間 2 ～ 3 ミリ秒、周期 10 ミリ秒の反転パルスがあります。これらの時間間隔 (2 ～ 3 ms) の間、充電電流は存在しないことが保証されており、DDI .3 マイクロ回路の出力から VD10 ダイオードを介して印加されるパルスは、DA1.2 コンパレータの非反転入力に影響を与えません。。この期間に出力電圧が制御されます。

DDI.3 の出力にパルスがない期間、つまりローレベルが存在すると、電圧制御入力が大幅にバイパスされ、事実上 DA1.2 コンパレータがオフになります。コンパレータ DA1.2 がトリガされると、そのローレベルが VD1.3 ダイオードを介して DD 9 チップの入力に印加され、DDI .3 チップを通るパルスの通過が禁止され、その出力にはハイレベルが発生し、コンパレータには影響しません。実際には、このような電圧制御原理の導入により、バッテリーを充電器から非常に正確に切り離すことが可能になりました。

メモリに組み込まれる部品の要件は重要ではなく、ここではトランジスタとダイオードのさまざまな交換が可能です。サイリスタを T-112 などの最新のものに交換することをお勧めします。インダクタ L1 は、コンデンサ C3C4 の充電時にサイリスタを大きな電流から保護するために取り付けられています。インダクタはギャップ 12 mm の Ш25x0,1 コアで作られ、PEL 2,02 ワイヤが充填されるまで巻かれています。

パワーフィルタコンデンサがなければ電流制御回路は動作しません。そのため、コンデンサの存在は望ましいものですらあります。充電は DC 充電に近くなり、バッテリーに利益をもたらします。コンデンサ、特に C3 と C4 の静電容量を増やすと、電圧リップルが減少します。電圧リップルは、C1 ～ C4 の指定定格でのメモリ出力で、負荷電流 1,5 A で 5 V になります。

パルス発生器には、トランス出力を備えた回路が選択されました。サイリスタに基づくさまざまなデバイスの保守を長期にわたって実施すると、サイリスタ制御電極へのガルバニック結合を備えた回路とは対照的に、サイリスタの優れた信頼性が証明されています。ここで、サイリスタは、負荷が非常に低い電力制御回路であってもすぐに故障します。トランス T2 は典型的な MIT-3 (FIT4 も使用可能) を使用しましたが、Sh7x6 コアで自分で作ることもできます。すべての巻線は PEL 0,15 ワイヤで巻かれており、各巻線には 40 巻が含まれています。

出力電圧を監視および設定するための回路は、抵抗 R17、R19、R20 で組み立てられており、設置を容易にするために選択されており、出力端子近くのパネルに設置されています。

電源トランスT1は幅35mm、設定厚さ38mmのU字型鉄製です。一次巻線は PEL ワイヤ 0,7 で 890 回巻かれ、二次巻線は PEL-1,7 ワイヤで半巻につき 70 回巻かれます。

電流計のシャントは、それが存在しない場合、直径1,8 ... 2 mm、長さ15 ... 18 cmの鋼線を螺旋状にねじったものから簡単に作成できます。次に、抵抗器 R15 は、10 A の電流または別の選択されたスケールに対して測定器のスケールを校正します。これは、デバイスのシャントを選択するよりも簡単で簡単です。また、デバイスの選択されたスケールで電圧を測定するために、追加の抵抗 R16 がデバイスに調整されます。

必要に応じて、回路から抵抗R22を除外することで電圧コンパレータのヒステリシスを除去できます。設定電圧に達すると、電流はバッテリの電流まで減少します。その値はバッテリの種類によって異なります。そしてその摩耗。その場合、DD1チップを搭載する必要は特にありません。この容量では、メモリは別個の電源として動作できます。抵抗 R18 は出力電圧を調整でき、抵抗 R27 は電源回路の電流制限を設定します。

文学：

集積回路。オペアンプ。音量 /。 - M: フィズマトリット、1993.-240 p.

作者：B.G. エロフェーエフ

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