Stabilizzatore di corrente di carica regolabile. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Un potente transistor viene spesso utilizzato come elemento di regolazione di un caricabatterie. Questo transistor, che opera in modalità lineare, dissipa molta potenza termica, motivo per cui deve essere installato su un ingombrante dissipatore di calore. L'efficienza di tali dispositivi è generalmente bassa.

Propongo un dispositivo in cui viene utilizzato un metodo pulsato di regolazione della corrente di carica e un trinistor come elemento di regolazione, che può ridurre notevolmente le perdite di energia.

Principali caratteristiche tecniche

Massima corrente di carica, A ..... 6
Uscita massima
tensione, V ..................16
Efficienza, %, non inferiore a ................80

Fig. 1

Il diagramma schematico dello stabilizzatore di corrente è mostrato in fig. 1. Il dispositivo è costituito da un filtro di soppressione del rumore di rete formato da un'induttanza a due avvolgimenti L1 e condensatori C1-C3, un trasformatore di rete T1, un potente raddrizzatore basato su diodi VD3-VD6, un raddrizzatore a bassa potenza VD2 con un parametro bipolare stabilizzatore VD7R2VD8R3, un'unità di impostazione della corrente - un resistore variabile R4, un sensore di corrente R14 con un filtro RC a due collegamenti R12C14R11C13, un amplificatore del segnale di errore sull'amplificatore operazionale DA1, un sensore di tensione sul transistor VT1, necessario per determinare i momenti quando la tensione di rete passa per lo zero, un singolo vibratore regolabile sul trigger DD1.1 e un singolo vibratore sul trigger DD1.2 con amplificatore di corrente sul transistor VT2, che generano impulsi di controllo del trinistor VS1, che alla fine regola la carica attuale.

Dal motore del resistore variabile R4 attraverso il resistore R6, viene fornita una tensione negativa all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale. I parametri del circuito del divisore resistivo R4R5 sono calcolati in modo tale che sia più negativo rispetto all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale, pertanto all'uscita dell'amplificatore operazionale si forma un segnale positivo, proporzionale alla differenza dei valori della tensione di ingresso. Questo segnale, attraverso il resistore R13, entra nel circuito di temporizzazione di un singolo vibratore controllato montato su un D-trigger DD1.1 [1]. Una caratteristica di questo one-shot è una diminuzione proporzionale della durata dell'impulso generato dal one-shot con un aumento del livello del segnale di ingresso.

L'inizio del singolo impulso del vibratore è "legato" all'inizio del semiciclo della tensione di rete mediante un sensore di tensione realizzato sul transistor VT1. Una tensione pulsante viene fornita alla base di questo transistor attraverso il resistore R8 dal ponte raddrizzatore VD2. Il diodo VD1 "disaccoppia" questo circuito dal condensatore di livellamento C8.

La resistenza dei resistori divisori nel circuito di base del transistor è calcolata in modo tale che il più delle volte il transistor sia aperto e solo nei momenti in cui la tensione di uscita del ponte scende quasi a zero, il transistor si chiude e un breve impulso positivo dal suo collettore viene trasmesso all'ingresso S del trigger DD1.1. Il trigger passa a un singolo stato, il condensatore C15 inizia a caricarsi e quando la tensione su di esso, e quindi all'ingresso R del trigger, raggiunge la soglia di commutazione, il trigger torna allo stato zero.

La corrente di carica di questo condensatore ha due componenti: attraverso il circuito R17R16VD10 da una sorgente di tensione stabile (+12,5 V) e il circuito R13VD9 da una sorgente di tensione variabile (dall'uscita dell'amplificatore operazionale). Maggiore è la tensione di uscita dell'amplificatore operazionale, maggiore è la seconda componente della corrente di carica, più velocemente si carica il condensatore e più breve è l'impulso di alto livello all'uscita diretta del trigger.
E all'uscita inversa del trigger, si forma un impulso di basso livello, la cui durata è anche inversamente proporzionale alla tensione all'uscita dell'amplificatore operazionale. Al declino di questo impulso, un singolo vibratore costruito su un trigger DD1.2 [2] genera un breve impulso di alto livello, che, dopo l'amplificazione da parte del transistor VT2, apre il trinistop VS1.

Pertanto, a seconda della durata dell'impulso del singolo vibratore comandato, il trinistor si accenderà con un ritardo diverso dall'inizio del semiciclo. Di conseguenza, cambierà anche la corrente proveniente dal potente raddrizzatore. Cioè, la posizione del cursore del resistore R4 imposta il valore medio della corrente di carica.

La tensione OS, prelevata dal resistore R14 e proporzionale alla corrente di carico, dopo aver livellato con un filtro a due collegamenti R12C14 R11C13, viene applicata in polarità negativa all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale.

Se la corrente di carica diminuisce, ad esempio, a causa di un aumento dell'EMF della batteria in carica, la tensione all'ingresso non invertente diventerà meno negativa, la tensione di uscita dell'amplificatore operazionale aumenterà, il che porterà a una diminuzione della durata dell'impulso del vibratore singolo regolabile, e quindi una diminuzione del ritardo di accensione del trinistor VS1 - la corrente aumenterà.

Il guadagno dell'amplificatore operazionale è uguale al rapporto tra i valori di resistenza dei resistori R7 e R6: 1 MΩ: 2 kΩ = 500 Pertanto, lo stabilizzatore risponde alle più piccole variazioni di corrente.

Le lampade HL1, HL2 illuminano la scala dell'amperometro PA1 e allo stesso tempo fungono da indicatore dell'accensione del dispositivo. La resistenza R1 è selezionata in modo che la tensione sulle lampade sia del 5 ... 6% inferiore a quella nominale. I condensatori C4-C7, diodi di derivazione di un potente raddrizzatore, riducono il livello di interferenza ad alta frequenza che penetra nella rete. Il condensatore C12 elimina l'autoeccitazione dell'amplificatore operazionale (viene installato se necessario).

OU K140UD1B può essere sostituito da K140UD6, K140UD7 e il diodo KD510A - da KD509A, KD513A. In un potente raddrizzatore è possibile utilizzare i diodi KD2999A, KD2999B, nonché D242, D243 (con un aumento dell'area effettiva dei dissipatori di calore). I diodi Zener D814D sono intercambiabili con D814G. Invece del trinistor KU202N, KU202L, KU202I sono adatti.

Condensatori C1-C7 - K73-16, K78-2; C8-SU, C13, C14 - K50-35; C11, C12, C15, C16 - KLS, KM-6. Resistenza R4 - PPZ-12, un R5, R17 - SP5-ZV; R14 - 2 resistori C5-16MV con una resistenza di 0,1 ohm, collegati in parallelo (ognuno di essi può essere sostituito con una lunghezza di 72 mm di filo di nichelcromo con un diametro di 1 mm). Lampade HL1, HL2 -CMH10-55 (CMH10-55-2).

Amperometro RA1 - M4205 con shunt esterno per 10 A.

L'induttore L1 è avvolto su un circuito magnetico anulare di dimensione K20x10x5 realizzato in ferrite 2000NM con un filo MGTF 0,5 piegato a metà, il numero di spire è 24. I due avvolgimenti risultanti vengono accesi come mostrato nello schema. Il trasformatore T1 è realizzato su un circuito magnetico in acciaio ShL25x40, l'avvolgimento I contiene 1012 giri di filo PEV-2 0,5; avvolgimento II - 144 giri di filo PEV-2 0,2 ​​con un tocco dal centro; avvolgimento III - 104 giri di filo PEV-2 1,6. I diodi VD3-VD6 sono installati su quattro piastre di rame-dissipatori di calore con una superficie di 60 cm2 ciascuno. Il dissipatore di calore del trinistor VS1 ha un'area di 100 cm2.

Fig. 2

La maggior parte delle parti del dispositivo sono montate su un circuito stampato in fibra di vetro laminata su un lato con uno spessore di 1,5 mm. Sulla fig. 2 mostra un disegno di una scheda a circuito stampato e la posizione delle parti su di essa. Due fori, vicino al centro della scheda, sono progettati per fissare le resistenze di trimming R5 e R17. Le casse di queste resistenze sono installate sulla scheda, ravvicinate tra loro, con viti di regolazione verso il bordo della scheda e attratte con una barra e viti con dadi.

La configurazione del dispositivo dovrebbe iniziare con il controllo della tensione di alimentazione bipolare del sistema operativo.Se necessario, selezionare i diodi zener e le relative resistenze di zavorra.

Successivamente, utilizzando un oscilloscopio, verificano la presenza di brevi impulsi di alto livello con un periodo di 1 ms sull'uscita del collettore del transistor VT10. È auspicabile ottenere la durata minima di questi impulsi selezionando il resistore R8.

È inoltre necessario un oscilloscopio per verificare la durata degli impulsi di basso livello all'uscita inversa del vibratore singolo regolabile DD1.1 (pin 2). Questo viene fatto con il sistema di stabilizzazione della corrente di carica disattivato, per il quale è sufficiente collegare temporaneamente l'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale al filo comune. Il motore del resistore di sintonizzazione R5 è impostato in una posizione tale che la variazione della durata dell'impulso all'uscita inversa del trigger DD1.1 da 0 a 10 ms corrisponda a una rotazione completa dell'albero del resistore variabile R4. In questo caso, potrebbe essere necessario regolare la posizione dell'albero della resistenza R17.

Si segnala in conclusione che coloro che intraprenderanno la realizzazione del dispositivo sopra descritto, sarà utile familiarizzare con le pubblicazioni [3; quattro].

Letteratura:

1. Samoylenko A. Vibratore singolo controllato. - Radio, 1999, n. 5, pag. 38, 39.
2. Zeldin E. Dispositivi a impulsi su microcircuiti. - M.: Radio e comunicazione, 1991.
3. Leontiev A., Lukash S. Regolatore di tensione con controllo a impulso di fase. - Radio, 1992, n. 9, p. 43, 44.
4. Priymak D. Regolatore di tensione trinistor a bassa tensione. - Radio, 1989, n. 5, pag. 78-80.

Autore: V. Klimov, Mosca; Pubblicazione: radioradar.net

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