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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Caricabatterie con stabilizzazione di corrente. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Caricabatterie, batterie, celle galvaniche Offriamo un caricabatterie con stabilizzazione della corrente di carica impostata per batterie per auto con una corrente fino a 10 A. Fornisce inoltre un circuito per lo spegnimento automatico della corrente di carica quando la batteria raggiunge la tensione impostata. Questo dispositivo può essere utilizzato anche come alimentatore indipendente con tensione di uscita regolabile e limitazione della corrente di carico per circuiti che non richiedono rigorosi standard di ondulazione di tensione. Il funzionamento di questo dispositivo è in linea di principio abbastanza vicino al funzionamento degli stabilizzatori di tensione a impulsi con regolazione dell'ampiezza dell'impulso della tensione di uscita. Attualmente, i più promettenti sono gli alimentatori a commutazione (UPS), ma per molti radioamatori la loro produzione è irta di grandi difficoltà. In questo circuito si è tentato di applicare le idee di un UPS utilizzando un regolatore di potenza a tiristori. Allo stesso tempo, sono state adottate misure per ottenere la massima efficienza. A tale scopo è stato scelto un circuito raddrizzatore a onda intera con il punto centrale dell'avvolgimento di uscita del trasformatore di potenza, dove al posto dei diodi sono collegati direttamente i tiristori che, oltre a rettificare la corrente, svolgono anche le funzioni di regolazione . Per questo circuito abbiamo bisogno solo di due radiatori per raffreddare due tiristori, e non quattro, come nel circuito collegando i diodi al ponte. Le correnti di carica sono elevate: un dispositivo del genere inizia a trasformarsi gradualmente in un dispositivo di riscaldamento. Naturalmente, nell'avvolgimento secondario di un trasformatore di potenza dovrai avvolgere il doppio delle spire rispetto a un circuito di raddrizzamento a ponte, ma la sezione trasversale del filo di avvolgimento è grande la metà, il che può essere anche un vantaggio quando si avvolge un trasformatore di potenza. trasformatore. La figura mostra lo schema elettrico del caricabatterie (la "massa" è mostrata condizionatamente e non comunica con l'alloggiamento).
Lo schema è composto da più parti: 1. Trasformatore step-down di potenza T1 con tiristori VS1, VS2, filtro di potenza di livellamento sui condensatori C1C4 e induttore L1. 2. Un generatore di impulsi che controlla la fase di apertura dei tiristori VS1 e VS2. Il generatore è assemblato secondo un circuito standard utilizzando un analogo di un transistor unigiunzione utilizzando gli elementi VT1 e VT2, un condensatore di temporizzazione C6 e un trasformatore di impulsi corrispondente T2. 3. Una sorgente di corrente regolabile sui transistor VT3, VT4 e condensatore C7 con resistore R13, che funge da resistore variabile, con l'aiuto del quale viene regolata la fase degli impulsi generati dal generatore. 4. Circuiti di tracciamento di corrente e tensione per il controllo di una sorgente di corrente regolabile sugli amplificatori operazionali DA1.1 e DA1.2 utilizzando un circuito comparatore di tensione. Ciò include anche lo shunt dell'amperometro R14. 5. Un raddrizzatore per alimentare circuiti e microcircuiti del generatore di impulsi, costituito da diodi VD1, VD2, uno stabilizzatore di tensione parametrico sul diodo VD6 e un resistore R11, un filtro di potenza di livellamento sui condensatori C8, C9, nonché sorgenti di tensione di riferimento per comparatori di tensione operativa DA1 sui resistori R24 -R27. 6. Per aumentare la precisione di disconnessione di una batteria completamente carica, viene utilizzata un'unità aggiuntiva, realizzata su un chip DDI e sugli elementi R8R10, VD4, VD5, VD9 e VD10. Una menzione speciale va fatta a questa unità; non necessita di essere installata. Durante la produzione di caricabatterie per batterie per auto, soprattutto durante la ricarica con correnti elevate, quando si cercava di automatizzarli, abbiamo riscontrato il problema dell'instabilità della tensione alla quale si spengono e allo stand tutto ha funzionato bene. Dopo aver effettuato le osservazioni, l'autore ha notato che i proprietari di caricabatterie li collegano alle batterie in modo molto errato e possono utilizzare conduttori casuali (una volta ho visto una connessione con fili lunghi più di 10 m). Su questi fili si forma una significativa caduta di tensione e il dispositivo che monitora la tensione di uscita inizia a spegnere erroneamente il caricabatterie in anticipo e talvolta ad accendersi e spegnersi ciclicamente. Questo fattore d'influenza può essere escluso tenendo conto del fatto che la corrente di carica nel circuito scorre in modo pulsante, cioè poi, quando la fem del raddrizzatore supera la fem della batteria, ci sono periodi di tempo in cui non c'è corrente di carica, momento in cui è necessario controllare la tensione di uscita. Questo algoritmo operativo può essere implementato in vari modi. Introducendo questo metodo di monitoraggio della tensione di uscita, è stato possibile aumentare significativamente la precisione di spegnimento del caricabatterie quando la batteria raggiunge il livello di tensione impostato. Principio di funzionamento del circuito di memoria Nel momento iniziale, all'accensione, la sorgente di corrente controllata VT3-VT4 si aprirà positivamente attraverso il resistore R7, quindi il ritardo di fase degli impulsi generati dal generatore sui transistor VT1-VT2 è minimo. I tiristori VS1 e VS2 si aprono quasi immediatamente con l'aspetto di un'onda sinusoidale CA a semionda e la potenza consumata dal trasformatore è massima. Mentre i condensatori C1-C4 si caricano, apparirà una corrente di carica della batteria, che causerà una caduta di tensione attraverso lo shunt dell'amperometro R14. Questa tensione viene fornita attraverso il resistore R20 all'ingresso invertente del comparatore di tensione DA1.1 e confrontata con la tensione di riferimento impostata dal resistore variabile R27. Non appena la caduta di tensione sullo shunt R14 supera il valore standard, il comparatore DA1.1 commuterà e alla sua uscita apparirà un livello basso (quasi terra). Questo basso livello viene fornito attraverso il diodo VD7 e il resistore R13 alla base del transistor VT4 e la sorgente di corrente controllata inizia a chiudersi, aumentando la sua resistenza nel circuito del condensatore Sat. Gli impulsi del generatore vengono generati più tardi, i tiristori VS1-VS2 si aprono meno e il consumo energetico diminuisce. Quando la corrente di carica diminuisce, il comparatore ritorna nella posizione originale senza influenzare i transistor VT3-VT4. In questo modo viene effettuata la regolazione dell'ampiezza dell'impulso della corrente di carica. Sul comparatore DAI. 1 mostra un circuito per il monitoraggio della tensione di uscita. Non appena supera il valore impostato (solitamente 14,6 V), anche il comparatore DA1.2 commuterà e allo stesso modo, solo attraverso il diodo VD8, quindi attraverso il resistore R13 chiuderà i transistor VT3-VT4 e il generatore di impulsi lo farà spegnere, la corrente di carica si interromperà. A causa del ciclo di isteresi abbastanza ampio formato dai resistori R27, R28, solo quando la tensione sui terminali del caricatore scende a 12,7 V il comparatore tornerà nella sua posizione originale e il caricatore inizierà a funzionare. Il LED HL2 segnala la fine della ricarica. Come accennato in precedenza, qui viene applicato un nuovo principio di controllo della tensione, che aumenta la precisione dello spegnimento. La tensione viene controllata solo in periodi di tempo ristretti tra le semionde dell'onda sinusoidale CA; nel resto del tempo la sensibilità del comparatore è notevolmente ridotta. L'unità è realizzata su un chip DDI ed elementi ausiliari VD4, VD5, VD9, VD10, R8, R9, R10. Sui microcircuiti DD 1.1-DDI.2, viene realizzato un formatore di impulsi, isolato dalle semionde positive di una sinusoide di corrente, prelevato dall'avvolgimento secondario del trasformatore T1 attraverso i diodi raddrizzatori VD1-VD2, che vengono forniti all'ingresso di il microcircuito DD8 attraverso il resistore R4 e un diodo zener VD1.1. Grazie al diodo zener VD4, che interrompe parte della tensione, nonché alle proprietà di soglia del chip DDI, l'uscita di DDI .2 avrà impulsi con una frequenza di 100 Hz e una durata di 7.. ,8 ms (la durata dipende dalla tensione di alimentazione). L'uscita del chip DDI .3 sarà costituita da impulsi invertiti con una durata di 2...3 ms con un periodo di 10 ms. Durante questi intervalli di tempo (2...3 ms), non è garantita l'assenza di corrente di carica e gli impulsi applicati dalle uscite del microcircuito DDI .3 attraverso il diodo VD10 non influenzano l'ingresso non invertente del DA1.2 .XNUMX comparatore. Durante questo periodo di tempo, la tensione di uscita viene monitorata. Durante il periodo in cui non ci sono impulsi sull'uscita DDI .3, ad es. c'è un livello basso, bypasserà in modo significativo l'ingresso di controllo della tensione, spegnendo di fatto il comparatore DA1.2. Quando viene attivato il comparatore DA1.2, il suo livello basso, applicato all'ingresso del microcircuito DD 1.3 attraverso il diodo VD9, impedisce il passaggio degli impulsi attraverso il chip DDI .3, alla sua uscita è presente un livello alto e ha nessun effetto sul comparatore. In pratica, l'introduzione di questo principio di controllo della tensione ha permesso di ottenere una disconnessione molto precisa della batteria dal caricabatterie. I requisiti per le parti installate nella memoria non sono critici; qui sono possibili vari scambi di transistor e diodi. È meglio sostituire i tiristori con altri più moderni come T-112, ecc. L'induttanza L1 è installata per proteggere i tiristori da correnti significative durante la carica dei condensatori C3C4. La strozzatura è realizzata su un'anima Ø12x25 con luce 0,1 mm, avvolta con filo PEL 2,02 fino a riempimento. Senza condensatori di filtro di potenza, il circuito di controllo della corrente non è operativo e la loro presenza è addirittura auspicabile, perché la ricarica sarà simile alla ricarica a corrente continua, che avrà un effetto benefico sulla batteria. Le capacità dei condensatori, in particolare C3 e C4, possono essere aumentate, riducendo così l'ondulazione di tensione, che all'uscita del caricabatterie ai valori indicati C1-C4 è 1,5 V con una corrente di carico di 5 A. Per il generatore di impulsi è stato scelto il circuito con un'uscita del trasformatore, perché la pratica a lungo termine di manutenzione di vari dispositivi che utilizzano tiristori ha dimostrato la loro buona affidabilità, in contrasto con i circuiti con accoppiamento galvanico agli elettrodi di controllo dei tiristori. In questo caso, i tiristori si guastano rapidamente anche in circuiti di controllo di potenza molto scarichi. Il trasformatore T2 utilizza un MIT-3 standard (puoi usare FIT4), ma puoi anche realizzarlo tu stesso su un nucleo Sh7x6, tutte le spire sono avvolte con filo PEL 0,15, ogni avvolgimento contiene 40 spire. Il circuito per il monitoraggio e l'impostazione della tensione di uscita, assemblato sui resistori R17, R19, R20, è stato scelto per facilità di installazione; sono installati sul pannello vicino ai terminali di uscita. Il trasformatore di alimentazione T1 è realizzato in ferro a forma di U, largo 35 mm e spesso 38 mm. L'avvolgimento primario è avvolto con filo PEL 0,7, 890 spire, l'avvolgimento secondario con filo PEL-1,7, 70 spire per metà avvolgimento. Uno shunt per un amperometro, in mancanza di uno, può essere facilmente realizzato con un pezzo di filo d'acciaio con un diametro di 1,8...2 mm, una lunghezza di 15...18 cm, attorcigliato a spirale. Quindi il resistore R15 viene utilizzato per calibrare la scala del dispositivo di misurazione per una corrente di 10 A o un'altra scala selezionata. Questo è più semplice e facile da fare rispetto alla selezione di uno shunt per il dispositivo. Inoltre, una resistenza aggiuntiva R16 viene adattata al dispositivo per misurare la tensione sotto la scala selezionata del dispositivo. Se necessario, l'isteresi del comparatore di tensione può essere rimossa eliminando la resistenza R22 dal circuito, quindi quando viene raggiunta la tensione impostata, la corrente diminuirà fino alla corrente della batteria, il cui valore dipende dal tipo di batteria e dalla sua usura . Quindi non è necessario installare il chip DD1. In questa capacità, il caricabatterie può funzionare come alimentatore separato. Il resistore R18 può essere utilizzato per regolare la tensione di uscita e il resistore R27 può essere utilizzato per impostare la corrente limite nel circuito di alimentazione. letteratura:
Autore: B.G. Erofeev
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