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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Caricatore di avviamento con raddrizzatore sincrono. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Caricabatterie, batterie, celle galvaniche I diodi dei potenti raddrizzatori generano una quantità significativa di calore. La ragione di ciò è l'irreparabile caduta di tensione sulla giunzione p-n del diodo raddrizzatore, che raggiunge 0,5...1 V. Il dispositivo proposto utilizza un raddrizzatore sincrono in cui i diodi sono sostituiti da transistor ad effetto di campo. La resistenza del loro canale drain-source allo stato aperto è solo di pochi milliohm. Ciò riduce significativamente la caduta di tensione e quindi la generazione di calore. Quando si utilizzano potenti transistor ad effetto di campo come valvole controllate in un raddrizzatore sincrono, è necessario tenere presente che tali transistor contengono un diodo nella loro struttura, collegato tra lo scarico e la sorgente nella direzione opposta e di solito è chiamato protettivo. Pertanto, nel raddrizzatore, i transistor ad effetto di campo sono accesi inversamente. Mentre il canale del transistor è chiuso, la corrente rettifica il diodo di protezione, rimanendo chiuso quando viene invertita la polarità della tensione applicata e aprendosi quando è diretto. Per eliminare la caduta di tensione su un diodo aperto, è necessario aprire il canale del transistor in modo sincrono con esso, applicando impulsi di apertura al gate. Di conseguenza, quasi tutta la corrente scorrerà attraverso il canale, la cui resistenza e caduta di tensione è molto inferiore a quella di un diodo aperto. Per un corretto funzionamento, un raddrizzatore sincrono deve contenere un dispositivo che monitori la polarità della tensione applicata alle valvole - transistor ad effetto di campo e generi segnali di controllo che li aprono e li chiudono in modo tempestivo. Ciò è particolarmente importante quando si opera con un carico capacitivo o con un carico dotato di un proprio EMF (batteria).
Sulla fig. 1 mostra uno schema di un dispositivo di carica basato su un raddrizzatore sincrono. Funziona come segue. Lascia che una semionda di tensione positiva agisca sugli scarichi dei transistor collegati in parallelo VT2 e VT4. I diodi di protezione dei transistor sono chiusi con questa polarità di tensione. Limitata dal diodo VD2 a +0,7 V, questa tensione viene fornita all'ingresso invertente del comparatore DA1. Di conseguenza, il livello di tensione sull'uscita "emettitore" inverso del comparatore (pin 1) sarà elevato. Poiché il trigger Schmitt, costruito sul chip timer DA3, inverte questo livello, la tensione tra le porte e le sorgenti dei transistor VT2 e VT4 è vicina allo zero e i transistor stessi sono chiusi. Durante una semionda negativa di tensione tra gli scarichi e le sorgenti dei transistor VT2 e VT4, i diodi di protezione di questi transistor si aprono. Ma poiché la tensione all'ingresso invertente del comparatore DA1 è ora inferiore a quella non invertente, il livello alla sua uscita 1 diventerà basso e all'uscita del chip DA3 sarà alto. I canali drain-source dei transistor VT2 e VT3 si apriranno deviando i diodi di protezione e rimarranno in questo stato fino a quando non cambia la polarità della tensione applicata ad essi. Allo stesso modo avviene il controllo dei transistor VT3 e VT5 del secondo braccio di un raddrizzatore a onda intera. L'uso dei timer KR1006VI1 con una corrente di uscita fino a 200 mA come driver garantisce una rapida commutazione dei transistor VT2-VT5, che riduce ulteriormente la potenza da essi dissipata. I condensatori C1, C2 eliminano la tensione di ripple ad alta frequenza fornita agli ingressi dei comparatori DA1 e DA2, garantendone la commutazione senza "rimbalzi". I resistori R8 e R9 sono resistori di carico nei circuiti di emettitore dei transistor di uscita dei comparatori. I collettori di questi transistor sono collegati al power plus. All'accensione il circuito R10C4 riporta i timer DA3 e DA4 allo stato iniziale con un livello basso alle uscite. Quando il condensatore C4 si carica, la tensione ai suoi capi aumenta e i microcircuiti iniziano a funzionare normalmente. L'uso di due transistor in ciascun braccio del raddrizzatore consente di aumentare la corrente di carico a 200 A, ovviamente con un trasformatore T1 sufficientemente potente. Questo è abbastanza per "aiutare" il motorino di avviamento di quasi tutte le autovetture ad avviare il motore se la batteria non è sufficientemente carica. La tensione sugli avvolgimenti II e III del trasformatore sotto carico dovrebbe essere di circa 10 V e la potenza complessiva dovrebbe essere di almeno 800 VA. Per la ricarica, la batteria è collegata ai terminali "U ^ p" e "Comune". Il comparatore DA5 confronta la sua tensione con quella di riferimento. La soglia di confronto è impostata dalla resistenza di sintonia R4. Mentre la tensione della batteria è inferiore al livello specificato, il livello all'uscita 7 del comparatore DA5 rimane basso e il transistor VT1 è aperto. Il raddrizzatore sincrono carica la batteria.
L'unità di controllo del raddrizzatore sincrono è alimentata da una tensione raddrizzata attraverso il diodo VD1. I condensatori C5 e C6 attenuano le increspature.
Un disegno della scheda a circuito stampato dell'unità di controllo è mostrato in fig. 2, e il suo aspetto - in Fig. 3. Invece dei condensatori C5 e C6, qui è montato un condensatore con una capacità di 4700 microfarad. Il modulo dei transistor ad effetto di campo VT1-VT5 fissato su dissipatori di calore è mostrato in fig. quattro.
Se la corrente consumata dal raddrizzatore sincrono non supera certamente i 100 A, è possibile lasciare un transistor in ciascuna delle sue braccia. E se è necessaria una corrente superiore a 200 A, il numero di transistor collegati in parallelo in ciascun braccio può essere aumentato di conseguenza o sostituito con altri più potenti, compresi gli IGBT. Ad esempio, gli IGBT GA400GD25S sono classificati per 400 A, GA600GD25S - 600 A. Autore: V. Kalashnik, V. Chernikov, Voronezh; Pubblicazione: radioradar.net
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