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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Inverter a mezzo ponte nel caricabatterie. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter Lo sviluppo di dispositivi di alimentazione a commutazione basati su inverter consente di creare caricabatterie economici con peso e dimensioni ridotte. I convertitori di impulsi push-pull sono fondamentali per la magnetizzazione asimmetrica del circuito magnetico e la formazione di correnti passanti. In un inverter a mezzo ponte con trasformatore saturabile, non è presente alcuna componente continua della corrente dell'avvolgimento primario e la tensione sui transistor chiusi non supera la tensione di rete. Nel circuito inverter avviene una tripla conversione:
Il dispositivo proposto (Fig. 1) è progettato per caricare batterie per auto e altre potenti.
Il generatore di impulsi rettangolare è realizzato su un timer analogico integrato DA1 serie 555. La struttura interna del timer contiene due comparatori, i cui ingressi sono collegati ai pin 2 e 6, un trigger RS con un ingresso (pin 4) resettato al stato zero, un amplificatore di uscita per aumentare la capacità di carico, un transistor chiave con il collettore collegato al pin 7, ingresso di controllo (pin 5 dal partitore di tensione di alimentazione). Per far funzionare il microcircuito in modalità auto-oscillatore, gli ingressi 2 e 6 dei comparatori interni DA1 sono collegati insieme. La carica del condensatore esterno C1 continua quando la tensione su di esso aumenta al livello di 2/3 Upit e il livello alto sull'uscita 3 DA1 viene sostituito da quello basso. Quando la tensione sul condensatore C1 scende al livello di 1/3 Upit a causa della scarica attraverso il transistor interno del microcircuito, l'uscita 3 DA1 viene nuovamente impostata su un livello alto. I processi di carica e scarica del condensatore di temporizzazione C1 avvengono ciclicamente. La carica C1 avviene attraverso il diodo VD1, R2 e la parte accesa (sinistra secondo lo schema) del resistore variabile R1, la scarica avviene attraverso VD2, R2, R4 e la parte destra di R1. Questo circuito consente di utilizzare R1 per regolare il duty cycle degli impulsi (rapporto tra durata e periodo). La frequenza del generatore rimane costante, ma cambia l'ampiezza (durata) degli impulsi. Per questo motivo, la tensione di uscita desiderata viene impostata sui terminali. XT1, XT2. L'indicatore LED HL1 consente di monitorare visivamente la presenza di un livello alto sull'uscita 3 di DA1. Un impulso di polarità positiva dall'uscita 3 di DA1 attraverso il resistore limitatore R4 entra nella base del transistor VT1 e lo apre. Di conseguenza, i transistor VT2 e VT3 passano a stati di conduzione opposti (VT2 si chiude e VT3 si apre). Alla fine dell'impulso e il livello alto sul pin 3 di DA1 passa a zero, rispettivamente VT1 si chiude, VT3 si chiude e VT2 si apre. Nel punto di connessione tra l'emettitore VT2 e il collettore VT3 (sull'avvolgimento primario del trasformatore di impulsi T1), si forma un impulso rettangolare. I resistori R11, R12 e i condensatori di forzatura C4, C5 nei circuiti di base dei transistor VT2, VT3 riducono la corrente passante e rimuovono i transistor dalla saturazione al momento della commutazione, riducendo le perdite nei circuiti di controllo e il riscaldamento dei transistor. Per aprire il transistor VT1 con un certo ritardo e chiuderlo rapidamente, il che ha un effetto positivo sulla commutazione dei transistor di uscita, il transistor del bit timer (pin 7) DA1 è collegato alla base VT1. I diodi di smorzamento VD5, VD6, collegati in parallelo con i transistor VT2, VT3, li proteggono dagli impulsi di tensione inversa. In alcuni transistor sono già installati nell'alloggiamento, ma ciò non sempre si riflette nei dati del passaporto. Durante lo stato chiuso dei tasti, l'energia accumulata nel trasformatore T1 viene trasferita al carico e parzialmente restituita alla fonte di alimentazione tramite diodi smorzatori. Il condensatore di separazione C8 elimina il flusso attraverso l'avvolgimento primario del trasformatore T1 della componente di corrente continua con diverse caratteristiche dei transistor VT2, VT3 e dei condensatori di filtro C9, C10. Il circuito di smorzamento C7-R16 elimina i picchi di tensione inversa che si verificano quando la corrente commuta negli avvolgimenti T1. Lo starter L1 riduce le perdite dinamiche nei transistor di commutazione, restringendo lo spettro delle oscillazioni generate. I condensatori di filtro C9, C10 con resistori di equalizzazione R18, R19 creano un punto medio artificiale per il trasformatore dell'inverter. Il generatore di impulsi è alimentato utilizzando un circuito senza trasformatore attraverso uno stabilizzatore parametrico R6-R10-VD3. La tensione di rete passa attraverso il filtro C12-T2-C11. Il termistore RT9 limita la corrente di carica dei condensatori di filtro C10, C1 quando il dispositivo è acceso. La sua elevata resistenza allo stato “freddo” diventa bassa quando i condensatori del filtro vengono riscaldati dalle correnti di carica. Il varistore RU1 devia i picchi di tensione forniti alla rete durante il funzionamento del convertitore. I diodi ad alta frequenza VD7, VD8 raddrizzano la tensione dall'avvolgimento secondario T1 e si ottiene una tensione costante sul condensatore di filtro C6, fornita al carico tramite l'amperometro PA1 con uno shunt interno di 10 A. Utilizzando il LED HL2, il la presenza di tensione viene monitorata visivamente. L'inverter è protetto contro il cortocircuito dal fusibile FU1. La batteria da caricare viene collegata ai terminali XT1 e XT2 nella polarità appropriata utilizzando un cavo con una sezione di 2...4 mm2. Per mantenere una determinata tensione di uscita, nel circuito viene introdotto un circuito di retroazione. La tensione dal divisore R14-R15, proporzionale all'uscita, viene fornita attraverso il resistore limitatore R13 al LED del fotoaccoppiatore VU1. Il diodo Zener VD4 limita la tensione in eccesso sul LED. Il fototransistor dell'accoppiatore ottico è collegato all'ingresso di controllo (pin 5) del timer DA1. Quando la tensione di uscita aumenta, ad esempio, a causa di un aumento della resistenza di carico, la corrente attraverso il LED VU1 aumenta, il fototransistor dell'accoppiatore ottico si apre più fortemente e bypassa l'ingresso di controllo del timer. La tensione all'ingresso del comparatore superiore DA1 diminuisce, commuta il trigger interno con una tensione inferiore sul condensatore C1, ad es. la durata dell'impulso DA1 diminuisce. La tensione di uscita diminuisce di conseguenza e viceversa. La dipendenza dalla temperatura della tensione di uscita del dispositivo può essere compensata sostituendo R15 con un termistore e fissandolo tramite una guarnizione sul dissipatore di calore del transistor. Dettagli e design. Il trasformatore ad alta frequenza T1 tipo ERL-35R320 o AR-450-1T1 viene utilizzato senza modifiche dall'alimentatore del computer AT/ATX. Il numero approssimativo di spire dell'avvolgimento primario è 38...46, filo 0,8 mm. L'avvolgimento secondario ha 2x7,5 spire ed è realizzato con un fascio di 4x0,31 mm. L'induttanza L1 viene utilizzata dal filtro di tensione secondaria dell'alimentatore del computer. Il nucleo è in ferrite, dimensioni 10x26x10 mm. Numero di spire - 15...25, filo 0,6...0,8 mm. Lo starter T2 è un tipo a due avvolgimenti 15-E000-0148 o un filtro HP1-P16 per una corrente di 1,6 A (induttanza - 2x6 mH). Come timer DA1, è possibile utilizzare il microcircuito domestico KR1006VI1 o i microcircuiti analogici importati, i cui parametri principali sono riportati nella Tabella 1. Per sostituire i transistor di potenza VT2, VT3, sono adatti i tipi indicati nella Tabella 2.
Gli elementi del dispositivo sono posizionati su due circuiti stampati, i cui disegni sono mostrati nelle Fig. 2 e 3.
I transistor VT2, VT3 devono essere installati sul radiatore tramite guarnizioni e perni isolati. I circuiti stampati assemblati vengono montati in un apposito alloggiamento su rack, l'amperometro è installato nel foro ritagliato, i LED HL1, HL2 sono incollati nelle vicinanze e il regolatore di corrente R1, l'interruttore SA1 e i fusibili FU1, FU2 sono fissi. Prima di accendere l'apparecchio per la prima volta, al posto del fusibile di rete è collegata una lampadina del frigorifero (220 Vx15 W) e al posto del carico è collegata una lampadina dell'auto (12 Vx55 W). Una luce debole del frigorifero indica lo stato di funzionamento del circuito. Pochi secondi di funzionamento dopo la disconnessione dalla rete, viene controllato il riscaldamento dei transistor. Se la temperatura è normale, il resistore R14, con il cursore R1 in posizione centrale, imposta la tensione di uscita (sotto carico) su 13,8 V. Quando si gira il cursore R1, la luminosità della lampadina dell'auto dovrebbe cambiare. Se il raffreddamento dei transistor e dei diodi raddrizzatori non è sufficiente, sull'alloggiamento del caricabatterie viene installata una ventola aggiuntiva. Ma è meglio utilizzare il case di un alimentatore per computer obsoleto con una ventola standard. Autori: V.Konovalov, E.Tsurkan, A.Vanteev, Laboratorio creativo "Automazione e telemeccanica", Irkutsk
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Commenti sull'articolo: vincitore Nel diagramma, la prima gamba dell'accoppiatore ottico va alla resistenza r13 e sulla scheda a meno dove è corretta. Yshan Le valutazioni R10,8 mi confondono. Mi sembra che dovrebbero essere un ordine di grandezza più grandi, altrimenti la potenza dissipata è di ~ 15W.
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