充電器のハーフブリッジインバーター。スキーム、説明

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充電器のハーフブリッジインバーター。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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インバータをベースにしたスイッチング電源の開発により、重量と寸法を抑えた低コストの充電器を作成することが可能になります。プッシュプルパルスコンバータは、磁気回路の非対称磁化と貫通電流の発生にとって重要です。可飽和変圧器を備えたハーフブリッジインバータでは、一次巻線の直流成分はなく、閉じたトランジスタの両端の電圧は主電源電圧を超えません。

インバータ回路では、三重変換が発生します。

主電源電圧の整流、つまり一定の高電圧を得る。
直流高電圧をインパルスに変換
高周波とその低電圧への変換。
高周波電圧を一定の低電圧に変換すること。その矯正と安定化。

提案されたデバイス（図1）は、自動車やその他の強力なバッテリーを充電するように設計されています。

（クリックして拡大）

方形パルスの生成は、1 シリーズのアナログ積分タイマ DA555 で行われます。タイマの内部構造には、入力がピン 2 と 6 に接続された 4 つのコンパレータと、入力 (ピン) を備えた RS フリップフロップが含まれています。 7) ゼロにリセット、負荷容量を増やすための出力アンプ、コレクタがピン 5 に接続されたキートランジスタ、制御入力 (電源分圧器からのピン XNUMX)。

マイクロ回路を発振器モードで動作させるには、内部コンパレータ DA2 の入力 6 と 1 が一緒に接続されます。外部コンデンサ C1 の電圧が 2/3 Upit のレベルに上昇しても、外部コンデンサ C3 の充電は継続し、出力 1 DAXNUMX のハイレベルはローレベルに置き換えられます。

マイクロ回路の内部トランジスタを介した放電により、コンデンサ C1 の両端の電圧が 1/3 Upit のレベルに低下すると、出力 3 DA1 に再びハイレベルが設定されます。

時間設定コンデンサ C1 の充電と放電のプロセスは周期的に発生します。 C1 の充電はダイオード VD1、R2、およびオンになった可変抵抗器 R1 の部分 (図の左側) を介して発生し、放電は VD2、R2、R4、および R1 の右側を介して発生します。このスキームにより、R1 を使用してパルスのデューティサイクル (期間と期間の比) を調整できます。この場合、ジェネレータの周波数は一定のままですが、パルスの幅（持続時間）は変化します。これにより、端子に希望の出力電圧が設定されます。 XT1、XT2。 HL1 LED インジケータを使用すると、出力 3 DA1 での高レベルの存在を視覚的に監視できます。

出力 3 DA1 から制限抵抗 R4 を介して正極性のパルスがトランジスタ VT1 のベースに入り、トランジスタ VT2 を開きます。その結果、トランジスタ VT3 と VT2 は反対の導通状態に切り替わります (VT3 が閉じ、VT3 が開きます)。パルスの終わりと DA1 のピン 1 のハイレベルのゼロへの変化で、VT3 がそれぞれ閉じ、VT2 が閉じ、VTXNUMX が開きます。

エミッタ VT2 とコレクタ VT3 の接続点（パルストランス T1 の一次巻線）では、方形パルスが形成されます。

トランジスタ VT11、VT12 のベース回路内の抵抗 R4、R5 およびブーストコンデンサ C2、C3 は、貫通電流を低減し、スイッチングの瞬間にトランジスタを飽和状態から解放し、制御回路の損失とトランジスタの発熱を低減します。トランジスタ VT1 を少し遅れて開き、すぐに閉じるため、出力トランジスタのスイッチングにプラスの効果があり、タイマ (ピン 7) DA1 のビットトランジスタがベース VT1 に接続されます。

トランジスタ VT5、VT6 と並列に接続されたダンピングダイオード VD2、VD3 は、逆電圧パルスからトランジスタを保護します。一部のトランジスタでは、すでにケースに取り付けられていますが、これはパスポートのデータに常に反映されるわけではありません。キーが閉じている状態では、トランス T1 に蓄積されたエネルギーが負荷に伝達され、一部はダンパーダイオードを通じて電源に戻されます。

絶縁コンデンサ C8 は、トランジスタ VT1、VT2 およびフィルタコンデンサ C3、C9 の特性が異なる直流成分 T10 の 7 次巻線を通る流れを排除します。スナバチェーン C16-R1 は、巻線 T1 の電流を切り替える瞬間に発生する逆電圧サージを除去します。インダクタ L9 は、スイッチングトランジスタの動的損失を低減し、生成される発振のスペクトルを狭めます。フィルタコンデンサ C10、C18 とイコライジング抵抗 R19、RXNUMX は、インバータトランスの人工中間点を作成します。

パルス発生器は、パラメトリックスタビライザー R6-R10-VD3 を介してトランスレス回路から電力を供給されます。

主電源電圧はフィルタ C12-T2-C11 を通過します。デバイスの電源投入時にフィルタコンデンサ C9、C10 の充電電流を制限すると、サーミスタ RT1 が生成されます。「冷たい」状態では高い抵抗が、フィルタコンデンサの充電電流によって加熱されると低い抵抗に変わります。バリスタ RU1 は、コンバータの動作中にネットワークに流入する電圧サージを分流します。

高周波ダイオード VD7、VD8 は二次巻線 T1 からの電圧を整流し、フィルタコンデンサ C6 で定電圧が得られ、1 A の内部シャントを備えた電流計 PA10 を介して負荷に供給されます。 HL2 LED を使用すると、視覚的に確認できます。電圧の有無の制御が行われます。インバータの短絡保護はヒューズ FU1 によって提供されます。充電式バッテリーは、断面積 1 ～ 2 mm2 のワイヤを使用して、適切な極性で端子 XT4 および XT2 に接続されます。

所定の出力電圧を維持するために、フィードバック回路が回路に導入されます。出力に比例する分圧器 R14 ～ R15 からの電圧は、制限抵抗 R13 を介してフォトカプラ VU1 の LED に供給されます。ツェナーダイオード VD4 は LED の過剰電圧を制限します。フォトカプラのフォトトランジスタは、DA5 タイマーの制御入力 (ピン 1) に接続されています。

たとえば負荷抵抗の増加により出力電圧が増加すると、VU1 LEDを流れる電流が増加し、フォトカプラのフォトトランジスタがさらに開き、タイマー制御入力を分路します。上部コンパレータ DA1 の入力電圧が低下すると、コンデンサ C1 のより低い電圧で内部トリガが切り替わります。 DA1 パルスの持続時間は減少します。したがって、出力電圧は低下し、その逆も同様です。デバイスの出力電圧の温度依存性は、R15 をサーミスタに置き換え、トランジスタのヒートシンク上のガスケットを介して固定することで補償できます。

詳細とデザイン。 AT/ATXコンピュータ電源の高周波トランスT1はERL-35R320またはAR-450-1T1タイプをそのまま使用しました。一次巻線のおおよその巻き数は 38 ～ 46、ワイヤ 0,8 mm です。二次巻線は 2x7,5 ターンで、4x0,31 mm の束で作られています。インダクタ L1 は、コンピュータ電源の 10 次電圧フィルタから使用されます。コア - フェライト、寸法 26x10x15 mm。巻き数 - 25 ～ 0,6、ワイヤー 0,8 ～ 2 mm。インダクタ T15 - 000 巻線、タイプ 0148-E1-16 または電流 1,6 A のフィルタ HP2-P6 (インダクタンス - XNUMXxXNUMX mH)。

タイマーDA1として、国産チップKR1006VI1または輸入アナログチップを使用できます。その主なパラメータを表1に示します。パワートランジスタ VT2、VT3 の置き換えには、表 2 に示すタイプが適しています。

デバイスの要素は 2 枚のプリント基板上に配置されており、その図面は図 3 と XNUMX に示されています。

充電器のハーフブリッジインバーター

トランジスタ VT2、VT3 は、ガスケットと絶縁スタッドを介してラジエーターに取り付ける必要があります。組み立てられたプリント基板はラック上の適切なハウジングに取り付けられ、電流計がカットホールに取り付けられ、LED HL1、HL2 が近くに接着され、電流レギュレータ R1、スイッチ SA1、およびヒューズ FU1、FU2 が固定されます。

初めてデバイスの電源を入れる前に、電源ヒューズの代わりに冷蔵庫のライト (220 Vx15 W) が接続され、負荷の代わりに車のライト (12 Vx55 W) が接続されます。冷蔵庫の電球の弱い光は、回路の動作状態を示します。ネットワークから切断した後、数秒間動作させた後、トランジスタの加熱がチェックされます。正常な温度であれば、R14スライダーの中間位置にある抵抗R1により出力電圧(負荷時)が13,8Vに設定されており、R1スライダーを回すと車のライトの明るさが変化するはずです。

トランジスタや整流ダイオードの冷却が不十分な場合には、充電器のケースにファンが追加で取り付けられます。ただし、標準ファンを備えた古いコンピュータ電源のケースを使用することをお勧めします。

著者: V.Konovalov、E.Tsurkan、A.Vanteev、クリエイティブ研究所「オートメーションとテレメカニクス」、イルクーツク

他の記事も見る セクション電圧変換器、整流器、インバーター.

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記事へのコメント：

ビクター
この図では、オプトカプラーの最初のレッグは抵抗r13に行き、ボード上ではそれが正しいところでマイナスになります。

イシャン
R10,8 の評価は私を混乱させます。それらは一桁大きくする必要があるように私には思えます。そうでなければ、消費電力は〜15Wです。

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