Do ładowania akumulatorów rozruchowych kierowców stosuje się różne urządzenia, z których większość jest zbudowana z wykorzystaniem obniżającego transformatora sieciowego. Tych urządzeń charakteryzuje się stosunkowo niską SPRAWNOŚĆ, duże wymiary i masa. I jeśli SPRAWNOŚCI można jakoś podnieść, coś poprawić pozostałe wskaźniki podobnych urządzeń praktycznie nie można. Znacznie zwiększyć wydajność ładowarki można, jeśli go zbudować na zasadzie impulsowego falownika napięcia.
Impulsowe ładowarki stacji, produkowane za granicą (firmy Bosch, Telwin, itp.), mają doskonałe wskaźniki techniczne, ale na koszt i pokoju większość naszych kierowców. Wraz z tym i samodzielne wykonanie takich urządzeń pod siłę daleko nie każdemu, zwłaszcza tych, którzy nie mają odpowiedniego doświadczenia w zakresie impulsowego obwodów i nawiązania takich urządzeń.
Niemniej jednak nie należy liczyć impulsowe ładowarki nieodpartego skomplikowane. Tak, w [1] opisano urządzenie zbudowane na bazie konwerter.
Niewątpliwą zaletą takich przetwornic - ich względna prostota i małe wymiary. Jednak mają wady i zalety. Jeden z najpoważniejszych z nich - namagnesowanie obwodu magnetycznego transformatora, przez co trzeba użyć przewodnik magnetyczny o przekroju do 2...2,5 razy więcej, niż do dwusuwowych przetworników.
Ponadto, emisje napięcia na elemencie przetworników, z reguły znacznie wyższe niż napięcie zasilania, co wymaga wprowadzenia dodatkowych hamują łańcuchów. Strat energii w nich najbardziej istotny wpływ przy dużej mocy wyjściowej, więc przetworniki stosowane w węzłach zasilania o mocy nie przekraczającej setki watów.
Akumulator zwykle ładują na jeden z trzech sposobów: przy stabilnym napięciu, przy stałym prądzie i w tak zwanej reguły amp godzin. Ładowanie stabilnym napięciem zrealizować jest bardzo prosta, ale nie gwarantuje stuprocentowej wykorzystania pojemności baterii. Ładowanie zgodnie z zasadą amp godzin można uznać za doskonały sposób, jednak nie otrzymał szerokiego rozpowszechnienia ze względu na trudności.
Najbardziej optymalnym uznany sposób ładowania stabilny ładowania prądem. Urządzenia, które implementują ten sposób, łatwo wyposażyć węzłami, które pozwalają zautomatyzować proces ładowania. Do tej grupy ładowarek odnosi się opisana poniżej.
W podstawę urządzenia (patrz rysunek) złożony dwusuwowy impulsowe przetwornica (falownik) na potężnych tft VT4 i VT5, zarządzany kontrolerem DA1 dla kabli niskiego napięcia stronie. Takie przetwornice, odporne na zwiększenie napięcia zasilającego i zmiany rezystancji obciążenia, dobrze sprawdzają się w źródłach zasilania nowoczesnych komputerów. Ponieważ w SHI kontrolerze К1114ЕУ4 [2] znajdują się dwa wzmacniacze błędu, do kontroli prądu i napięcia wyjściowego nie wymaga dodatkowych układów.
(kliknij, aby powiększyć)
Szybkie diody VD14, VD15 chronią płyty przyłączeniowe przejście tranzystorów VT4, VT5 od wstecznego napięcia na uzwojeniu I transformatora T2 i odprowadzają emisji energii z powrotem do źródła zasilania. Diody powinny posiadać minimalny czas włączenia.
R1 ogranicza prąd ładowania kondensatorów C4, C5 po włączeniu urządzenia do sieci. W celu redukcji zakłóceń ze strony konwerter służy jako filtr sieciowy C1C2C3L1. Łańcuchy R19R21C12VD8 i R20R22C13VD9 służą do forsowania procesu zamykania dojazdy tranzystorów poprzez złożenie w ich podstawową obwód ujemnego napięcia. Pozwala to zmniejszyć straty łączeniowe i zwiększyć SPRAWNOŚĆ przetwornicy.
Kondensator C8 zapobiega obwodu magnetycznego transformatora T2 z powodu różnej pojemności kondensatorów C4 i C5. Łańcuch R17C11 przyczynia się do zmniejszenia amplitudy emisji napięcia na uzwojeniu I transformatora T2.
Transformator T1 galwanicznie wyzwala obwody wtórne od sieci i przekazuje impulsy sterujące w podstawowej łańcuch dojazdów do pracy tranzystorów. Uzwojenie III zapewnia proporcjonalnie zarządzanie. Korzystanie z transformatora izolacji pozwoliło zrobić eksploatacji urządzenia bezpieczne.
Prostownik prądu jest na diodach КД2997А (VD10, VD11), zdolnych do pracy przy relatywnie wysokiej częstotliwości pracy przetwornicy.
Rezystor R25 - czujnik prądu. Napięcie z tego rezystora, złożone na wejście pierwszego wzmacniacza błędu kontrolera DA1, jest porównywany z napięciem na jego wejściu, zamontowanym rezystorem R2 "prąd Ładowania". Przy zmianie sygnału błędu zmienia się cykl sterujących impulsów, czas otwartego stanu dojazdów do pracy tranzystorów falownika, a więc przekazywana do obciążenia moc.
Napięcie z dzielnika R23R24, proporcjonalne do napięcia na baterii, jest na wejście drugiego wzmacniacza błędu i porównywana z napięciem na rezystorze R5, załączonym do wejścia tego wzmacniacza. W ten sposób odbywa się regulacja napięcia wyjściowego. Pozwala to uniknąć intensywnego wrzenia elektrolitu w końcu ładowania poprzez zmniejszenie prądu.
SHI kontroler ma wbudowane źródło stabilnego napięcia 5 v, który zasila wszystkie dzielniki napięcia, określających wymagane wartości napięcia na wyjściu urządzenia i prądu.
Ponieważ zasilanie na układ DA1 robisz wyjścia urządzenia, niedopuszczalne jest obniżenie napięcia wyjściowego urządzenia do 8 W - w takim przypadku ustaje stabilizacja prądu i może przekroczyć dopuszczalne. Podobne sytuacje wyklucza węzeł, montowane na wyjściu tranzystorowym VT3 i VD12, - blokuje włączenie ładowarki, jeśli go załadować uszkodzoną lub mocno rozładowanym akumulatorem (z EMF mniej niż 9 W). Zenera, a to znaczy, że tranzystor węzła pozostają zamknięte, a wejście DTC (wyjście 4) układu DA1 - podłączone przez rezystor R7 do wyjścia Uref źródła doskonałości napięcia (wyjście 14). Napięcie na wejściu DTC przy tym - nie mniej niż 3 W i kształtowanie impulsów jest zabronione.
Po podłączeniu do wyjścia urządzenia sprawnej baterii otwiera zenera VD12 i w ślad za nim tranzystor VT3, zwierając na wspólny wejście DTC kontrolera, a tym samym pozwalając na kształtowanie impulsów na wyjściach C1, C2 (otwarty kolektor). Częstotliwość powtarzania impulsów - około 60 khz. Po wzmocnieniu prądowym tranzystory VT1, VT2 są przez transformator T1 są przekazywane do bazy dojazdy tranzystorów VT4 i VT5. Częstotliwość powtarzania impulsów określają elementy R10 i C9. Jej oblicza się ze wzoru F=1,1/R10·C9.
Diody КД257Б można wymienić na RL205, КД2997А - inne, w tym na diody z odwrotnym napięciem ponad 50 W i rektyfikowanego prądem ponad 20 A, FR155 - szybkie diody impulsowe FR205, FR305, a także UF4005. SHI kontroler К1114ЕУ4 ma wiele zagranicznych odpowiedników - TL494IN [3], DBL494, ГЛРС494, IR2M02, КА7500. Zamiast КТ886А-1 odpowiednie tranzystory КТ858А, КТ858Б lub КТ886Б-1.
Transformatory - najbardziej odpowiedzialne i pracochłonne elementy dowolnego impulsowego konwerter. Od jakości ich wykonania zależy nie tylko sprzętu, ale i w ogóle jego działania
Transformator T1 nawinięty na pierścieniowym przewodnik magnetyczny typu К20х12х6 z ferrytu М2000НМ. Uzwojenie I nawinięta drutem ПЭВ-2 0,4 równomiernie na całym pierścienia i zawiera 2x28 zwojów; uzwojenia II i IV - po 9 zwojów drutu ПЭВ-2 0,5. Uzwojenie III - dwa zwoje drutu МГТФ-0,8. Uzwojenia izolowane od siebie i od obwodu magnetycznego dwoma warstwami cienkiej taśmy ptfe.
Transformator T2 nawinięty na przewodnik magnetyczny Ш10х10 z ferrytu М2000НМ (lub, jeszcze lepiej, M2500HMC); nadaje i obwodnicy przewodnik magnetyczny o podobnym przekroju. Uzwojenie I zawiera 35 zwojów drutu ПЭВ-2 0,8, a uzwojenie II - 2x4 zwoje przewodów o przekroju nie mniejszym niż 4 mm2 z kilku przewodów ПЭВ-2 lub PEL. Jeśli wymuszone chłodzenie transformatora, przekrój wiązki można zmniejszyć.
Należy zauważyć, że od jakości izolacji transformatorów zależy nie tylko niezawodność, ale i bezpieczeństwo jego użytkowania, ponieważ to właśnie ona izoluje obwody wtórne od napięcia sieci. Dlatego nie należy wykonywać ją z dostępnych materiałów - papier pakowy, taśmy samoprzylepnej, itp. - a już tym bardziej lekceważyć jej się, jak czasem robią radioamatorów. Najlepiej stosować cienką taśmę lub papier z wysokonapięciowych kondensatorów, układając ją w 2-3 warstwy.
Zbierają urządzenie w metalowej puszce odpowiednich rozmiarów. Tranzystory VT4 i VT5 ustalane na radiatory z powierzchni co najmniej 100 cm2. Diody VD10, VD11 również dostarczają ogólnych radiatora o powierzchni co najmniej 200 cm2. Używać jako radiatora ścianki skrzyni urządzenia, a także wspólny radiator dla diod i tranzystorów nie należy ze względów bezpieczeństwa obsługi ładowarki. Wymiary można znacznie zmniejszyć, jeśli wymusza chłodzić je wentylatorem.
Do nawiązania konwerter wymaga, oscyloskop, sprawny akumulator i dwa miernik - woltomierz i amperomierz (do 20 A). Jeśli w dyspozycji s okaże się transformator 220 x 220 v o mocy co najmniej 300 W, należy włączyć urządzenie przez niego - pracować będzie bezpieczniej.
Najpierw przez tymczasowy rezystor o impedancji 1 Ohm o mocy nie mniej niż 75 W (lub samochodową żarówkę o mocy 40-60 W) podłączony do wyjścia urządzenia akumulator i przekonują się w magazynie dodatni napięcia 5 v na wyjściu Uret (wyprowadzenie 14) SHI kontrolera. Podłączyć oscyloskop do wyjścia C1 i C2 (zaciski 8 i 11) kontrolera i obserwują impulsy sterowania. Silnik rezystora R2 ustalają w skrajne dolne na schemacie położenie (minimalny prąd ładowania) i serwowane jest na sieciowy wejście urządzenia napięcie 36.. .48 V. Tranzystory VT4 i VT5 nie powinny być gorące. Oscyloskopem kontrolują napięcie między nadajnik a kolektorem tych tranzystorów. W przypadku emisji na froncie impulsów należy zastosować bardziej szybkie diody VD14, VD15 albo dokładniej dobrać elementy R17 i C11 łańcucha.
Należy pamiętać, że nie wszystkie oscyloskopy pozwalają na pomiary w obwodach, galwanicznie związanych z siecią. Ponadto, należy pamiętać, że część elementów urządzenia znajduje się pod napięciem sieciowym - to niebezpieczne!
Jeśli wszystko jest w porządku, napięcie na wejściu sieciowym płynnie zwiększa do 220 W i kontrolują pracę tranzystorów VT4, VT5 w oscyloskopu. Prąd wyjściowy przy tym nie powinien przekraczać 3 A. Obracając silnik rezystora R2, przekonują się w sprawne zmianie prądu na wyjściu urządzenia.
Dalej z wyjściowego obwodu usuwają tymczasowy rezystor (lub lampy) i podłączyć akumulator bezpośrednio do wyjścia urządzenia. Zbierane rezystory R4, R6, tak aby granice zmiany prądu regulator R2 były równe 0,5 i 25 A. Ustalają maksymalne napięcie wyjściowe równe 15V wybór rezystora R5.
Pokrętło regulatora R2 dostarczają skalą. Można wyposażyć w urządzenie amperomierzem. Pudełko i wszystkie metalowe części ładowarki na czas jego pracy muszą być prawidłowo uziemione. Nie zaleca się pozostawiania pracującego ładowarki na dłuższy czas bez opieki.
Literatura
- Kosenko C. VIPER-100A i "pocket" ładowarka na jego podstawie. - Radio, 2002, nr 11, s. 30-32.
- Układ scalony do impulsowych zasilaczy i ich zastosowanie. Kieszonkowy. - 1997.
- TL493, TL494, TL495 Pulse-width modulation control circuits. Data Sheets - Texas Instruments, 1988.