Punjač na tl494. Praktične šeme za univerzalne punjače baterija

06.08.2020 | Zdravlje

Drugi Punjač sastavljen prema shemi ključnog stabilizatora struje s kontrolnom jedinicom za dostignuti napon na bateriji kako bi se osiguralo njegovo gašenje na kraju punjenja. Za upravljanje ključnim tranzistorom koristi se široko korišteni specijalizirani TL494 mikro krug (KIA491, K1114UE4). Uređaj omogućava podešavanje struje punjenja unutar 1 ... 6 A (10 A max) i izlaznog napona 2 ... 20 V.

Ključni tranzistor VT1, dioda VD5 i energetske diode VD1 - VD4 moraju se ugraditi kroz zaptivke od liskuna na zajednički radijator površine 200 ... 400 cm2. Najvažniji element u kolu je induktor L1. Učinkovitost kruga ovisi o kvaliteti njegove proizvodnje. Kao jezgro, možete koristiti impulsni transformator iz 3USCT TV napajanja ili slično. Vrlo je važno da magnetni krug ima razmak od približno 0,5 ... 1,5 mm kako bi se spriječilo zasićenje pri visokim strujama. Broj zavoja ovisi o specifičnom magnetskom krugu i može biti unutar 15 ... 100 zavoja žice PEV-2 2,0 mm. Ako je broj okreta prevelik, tada će se čuti tihi zvižduk kada krug radi pri nazivnom opterećenju. U pravilu se zvuk zvižduka javlja samo pri srednjim strujama, a s velikim opterećenjem induktivnost induktora se smanjuje zbog magnetizacije jezgre i zvižduk prestaje. Ako zvuk zvižduka prestane pri malim strujama i s daljnjim povećanjem struje opterećenja, izlazni tranzistor počinje naglo da se zagrijava, tada je površina jezgra magnetskog kola nedovoljno za rad na odabranoj frekvenciji generiranja - potrebno je povećati frekvenciju mikrosklopa odabirom otpornika R4 ili kondenzatora C3 ili instalirati veću veličinu induktora. U nedostatku p-n-p tranzistora snage u krugu, možete koristiti tranzistori snage n-p-n strukture, kao što je prikazano na slici.

Kao dioda VD5 ispred induktora L1, poželjno je koristiti sve dostupne diode sa Schottky barijerom, nominalne za struju od najmanje 10A i napon od 50V, u ekstremnim slučajevima možete koristiti diode srednje frekvencije KD213 , KD2997 ili slične uvozne. Za ispravljač možete koristiti bilo koje moćne diode za struju od 10A ili diodni most, kao što su KBPC3506, MP3508 ili slično. Poželjno je podesiti otpor šanta u krugu na potreban. Opseg podešavanja izlazne struje ovisi o omjeru otpora otpornika u izlaznom kolu 15 mikrokola. U donjem položaju klizača otpornika za podešavanje promjenjive struje prema dijagramu, napon na pinu 15 mikrokola mora odgovarati naponu na šantu kada kroz njega teče maksimalna struja. Otpornik za podešavanje promjenjive struje R3 može se instalirati s bilo kojim nominalnim otporom, ali ćete morati odabrati konstantni otpornik R2 pored njega da biste dobili potrebni napon na pinu 15 mikrokruga.
Promjenjivi otpornik za podešavanje izlaznog napona R9 također može imati veliku varijaciju u nominalnom otporu od 2 ... 100 kOhm. Odabirom otpora otpornika R10 postavlja se gornja granica izlaznog napona. Donja granica određena je omjerom otpora otpornika R6 i R7, ali je nepoželjno postaviti manje od 1 V.

Mikrokolo je montirano na malu štampanu ploču 45 x 40 mm, a ostali elementi kola su montirani na osnovu uređaja i hladnjaka.

Dijagram ožičenja za povezivanje štampane ploče prikazan je na donjoj slici.

Opcije štampane ploče u lay6

Hvala vam na otiscima u komentarima Demo

U krugu je korišten premotani energetski transformator TS180, ali ovisno o veličini potrebnih izlaznih napona i struje, snaga transformatora se može mijenjati. Ako je izlazni napon od 15V i struja od 6A dovoljan, onda je dovoljan transformator snage 100W. Površina radijatora se također može smanjiti na 100 .. 200 cm2. Uređaj se može koristiti kao laboratorijsko napajanje sa podesivim ograničenjem izlazne struje. Sa servisnim elementima, krug počinje raditi odmah i zahtijeva samo podešavanje.

Izvor: http://shemotekhnik.ru

Dakle. Već smo razmotrili kontrolnu ploču polumostnog invertera, vrijeme je da to provedemo u praksi. Uzmimo tipično polumostno kolo, ne uzrokuje nikakve posebne poteškoće u montaži. Tranzistori su spojeni na odgovarajuće izlaze ploče, napajanje u stanju pripravnosti je 12-18 volti. 3 diode su spojene u seriju, napon na vratima će pasti za 2 volta i dobićemo samo pravih 10-15 volti.

Razmotrite šemu:
Transformator se izračunava programom ili se pojednostavljuje formulom N=U/(4*pi*F*B*S). U=155V, F=100000 herca sa RC ocenama od 1nf i 4,7kOhm, B=0,22 T za prosečan ferit, bez obzira na permeabilnost, od promenljivog parametra - površina poprečnog preseka prstenastog bureta ostaje samo S ili srednji štap Š magnetnog kola u kvadratnim metrima.

Gas se izračunava po formuli L \u003d (Upeak-Ustab) * Tdead / Imin. Međutim, formula nije baš zgodna - mrtvo vrijeme ovisi o samoj razlici između vršnog i stabiliziranog napona. Stabilizirani napon je aritmetička sredina uzorka iz izlaznih impulsa (ne brkati se sa RMS). Za potpuno podesivo napajanje, formula se može prepisati kao L= (Upeak*1/(2*F))/Imin. Vidi se da je, u slučaju pune regulacije napona, induktivnost potrebna što je veća što je minimalna vrijednost struje manja. Šta će se dogoditi ako je napajanje opterećeno manjom od struje Imin .. A sve je vrlo jednostavno - napon će težiti vršnoj vrijednosti, čini se da ignorira induktor. U slučaju podešavanja povratne informacije, napon neće moći porasti, umjesto toga, impulsi će se zgnječiti tako da im ostaju samo prednji dijelovi, stabilizacija će doći zbog zagrijavanja tranzistora, zapravo linearnog stabilizatora. Smatram ispravnim uzeti Imin tako da su gubici linearnog moda jednaki gubicima pri maksimalnom opterećenju. Tako se podešavanje održava u punom opsegu i nije opasno za napajanje.

Izlazni ispravljač je izgrađen prema punovalnom kolu sa srednja tačka. Ovaj pristup omogućava prepolovljenje pada napona na ispravljaču i omogućava korištenje gotovih sklopova diode sa zajedničkom katodom, koji nisu skuplji od jedne diode, na primjer MBR20100CT ili 30CTQ100. Prve cifre oznake znače struju od 20 i 30 ampera, respektivno, a drugi napon je 100 volti. Vrijedno je uzeti u obzir da će na diodama biti dvostruki napon. One. dobijamo 12 volti na izlazu, a diode će imati 24 u isto vrijeme.

Tranzistori sa polumostom .. I ovdje je vrijedno razmotriti šta nam treba. Tranzistori relativno male snage poput IRF730 ili IRF740 mogu raditi na vrlo visokim frekvencijama, 100 kiloherca nije granica za njih, štoviše, ne riskiramo upravljački krug izgrađen na ne baš moćni detalji. Poređenja radi, kapacitivnost gejta tranzistora 740 je samo 1,8nF, a IRFP460 čak 10nF, što znači da će 6 puta više snage ući u transfuziju kapacitivnosti svakog poluciklusa. Osim toga, zategnut će prednje strane. Za statičke gubitke, možete napisati P=0,5*Ropen *Itr^2 za svaki tranzistor. Riječima - otpor otvorenog tranzistora pomnožen s kvadratom struje kroz njega, podijeljen s dva. A ovi gubici su obično nekoliko vati. Druga stvar su dinamički gubici, to su gubici na frontama kada tranzistor prođe kroz omraženi mod A, a ovaj zli mod uzrokuje gubitke, grubo opisane kao maksimalna snaga pomnožena omjerom trajanja oba fronta i trajanjem poluperiod, podijeljen sa 2. Za svaki tranzistor. A ovi gubici su mnogo više nego statični. Stoga, ako uzmemo jači tranzistor, kada
mogu više laka opcija, možete čak i izgubiti u efikasnosti, pa nemojte zloupotrebljavati.

Gledajući ulazne i izlazne kapacitivnosti, možda ćete želeti da ih stavite preterano velike, i to je sasvim logično, jer uprkos radnoj frekvenciji napajanja od 100 kiloherca, mi i dalje ispravljamo mrežni napon od 50 herca, a u slučaju nedovoljna kapacitivnost, dobićemo isti izlazni ispravljeni sinus, izvanredno je moduliran i demoduliran nazad. Stoga vrijedi tražiti talase na frekvenciji od 100 herca. Za one koji se boje "visokofrekventne buke", uvjeravam vas da ih nema ni kapi, provjereno je osciloskopom. Ali povećanje kapacitivnosti može dovesti do ogromnih udarnih struja, koje će sigurno uzrokovati oštećenje ulaznog mosta, a precijenjeni izlazni kapaciteti će također uzrokovati eksploziju cijelog kola. Da popravim situaciju, napravio sam neke dodatke u krug - relej za kontrolu punjenja ulaznog kapaciteta i meki start na istom releju i kondenzatoru C5. Ne odgovaram za ocjene, mogu samo reći da će se C5 puniti preko otpornika R7, a vrijeme punjenja možete procijeniti pomoću formule T = 2nRC, izlazni kapacitet će se puniti istom brzinom, punjenjem sa stabilna struja je opisana sa U = I * t / C, iako nije tačno, ali je moguće procijeniti udarnu struju ovisno o vremenu. Inače, bez gasa nema smisla.

Pogledajmo šta se desilo nakon revizije:

I zamislimo da je napajanje jako opterećeno i istovremeno isključeno. Uključujemo ga, ali kondenzatori se ne pune, otpornik na punjenju samo gori i to je to. Problem, ali postoji rješenje. Druga kontaktna grupa releja je normalno zatvorena, a ako je 4. ulaz mikrokola zatvoren ugrađenim stabilizatorom od 5 volti na 14. kraku, tada će se trajanje impulsa smanjiti na nulu. Mikrokrug će se isključiti, prekidači za napajanje su zaključani, ulazni kapacitet će se napuniti, relej će kliknuti, punjenje kondenzatora C5 će početi, širina impulsa će polako porasti na radnu, napajanje je potpuno spreman za rad. U slučaju smanjenja napona u mreži, relej će se isključiti, što će dovesti do isključivanja upravljačkog kruga. Kada se napon vrati, proces pokretanja će se ponoviti. Čini mi se da sam uradio ispravno, ako nešto propustim, biće mi drago za bilo kakav komentar.

Stabilizacija struje, ovdje igra više zaštitnu ulogu, iako je moguće podešavanje promjenjivim otpornikom. Implementirano preko strujnog transformatora, jer se prilagodio napajanju sa bipolarnim izlazom, a tu nije sve tako jednostavno. Proračun ovog transformatora je vrlo jednostavan - šant s otporom R Ohma prenosi se na sekundarni namotaj s brojem zavoja N kao otpor Rnt = R * N ^ 2, možete izraziti napon iz omjera broj zavoja i pad na ekvivalentnom šantu, mora biti veći od diode pada napona. Režim stabilizacije struje će početi kada napon na + ulazu operacijskog pojačala pokuša da premaši napon na - ulazu. Na osnovu ove kalkulacije. Primarni namotaj - žica protegnuta kroz prsten. Vrijedno je uzeti u obzir da prekid u opterećenju strujnog transformatora može dovesti do pojave ogromnih napona na njegovom izlazu, barem dovoljnih da pokvare pojačavač greške.

Kondenzatori C4 C6 i otpornici R10 R3 čine diferencijalno pojačalo. Zbog lanca R10 C6 i zrcaljenog R3 C4, dobijamo trouglasti pad amplitudno-frekventne karakteristike pojačavača greške. Ovo izgleda kao spora promjena širine impulsa sa strujom. S jedne strane, ovo smanjuje stopu povratne sprege, s druge strane čini sistem stabilnim. Ovdje je glavna stvar osigurati da frekvencijski odziv padne ispod 0 dB na frekvenciji ne većoj od 1/5 PWM frekvencije, takva povratna informacija je prilično brza, za razliku od povratne sprege s izlaza LC filtera. Početna frekvencija granične vrijednosti -3db izračunava se kao F=1/2pRC gdje je R=R10=R3; C=C6=C4 Vlastiti dobitak

Shema se smatra omjerom maksimalnog mogućeg napona (mrtvo vrijeme teži nuli) na kondenzatoru C4 prema naponu generatora pile ugrađenog u mikro krug i preveden u decibele. Podiže frekvencijski odziv zatvorenog sistema. S obzirom da naši kompenzacioni lanci daju pad od 20 dB po dekadi počevši od 1/2nRC i znajući ovaj porast, lako je pronaći presečnu tačku sa 0 dB, koja ne bi trebalo da bude više od 1/5 radne frekvencije, tj. 20 kiloherca. Vrijedi napomenuti da transformator ne bi trebao biti namotan s velikom marginom snage, naprotiv, struja kratkog spoja ne bi trebala biti jako velika, inače čak ni takva visokofrekventna zaštita neće moći raditi na vrijeme, ali sta ako kiloamper iskoči tamo.. Pa ne zloupotrebljavamo ni ovo.

To je sve za danas, nadam se da će dijagram biti od koristi. Može se prilagoditi za strujni odvijač, ili napraviti bipolarni izlaz za napajanje pojačala, moguće je i punjenje baterija stabilnom strujom. Za potpuni cjevovod tl494, okrećemo se posljednjem dijelu, od njegovih dodataka, samo kondenzator za meki start C5 i kontakte releja na njemu. Pa, važna napomena - kontrola napona na polumostnim kondenzatorima natjerala nas je da spojimo upravljački krug sa silom kako ne bi dozvolila korištenje rezervnog napajanja s kondenzatorom za gašenje, barem uz ispravljanje mosta. Moguće rješenje- poluvalni ispravljač tipa diode polumost ili transformator u dežurnoj prostoriji.

ID: 1548

Kako vam se sviđa ovaj članak?

TL494 u kompletnom napajanju

Prošlo je više od godinu dana otkako sam se ozbiljno pozabavio temom napajanja. Pročitao sam divne knjige Martija Brauna "Izvori energije" i Semenova "Power Electronics". Kao rezultat toga, primijetio sam dosta grešaka u kolima sa interneta, a nedavno sam vidio samo okrutno ismijavanje mog omiljenog TL494 čipa.

Volim TL494 zbog njegove svestranosti, vjerovatno ne postoji takvo napajanje koje se ne bi moglo implementirati na njega. U ovom slučaju želim razmotriti implementaciju najzanimljivije topologije polumosta. Upravljanje polumostnim tranzistorima je galvanski izolirano, za to je potrebno puno elemenata, u principu, pretvarač unutar pretvarača. Unatoč činjenici da postoji mnogo drajvera polumosta, prerano je otpisati korištenje transformatora (GDT) kao pokretača, ova metoda je najpouzdanija. Bootstrap drajveri su eksplodirali, ali ja još nisam primijetio eksploziju GDT-a. Pokretački transformator je konvencionalni impulsni transformator, izračunat korištenjem istih formula kao i energetski transformator, uzimajući u obzir shemu izgradnje. Često sam viđao upotrebu tranzistora velike snage u GDT pogonu. Izlazi mikrokola mogu isporučiti 200 miliampera struje, a u slučaju dobro izgrađenog drajvera, ovo je mnogo, lično sam zamahnuo IRF740, pa čak i IRFP460 na frekvenciji od 100 kiloherca. Pogledajmo šemu ovog drajvera:

T
Ovaj krug je spojen na svaki izlazni namotaj GDT-a. Činjenica je da se u trenutku mrtvog vremena primarni namotaj transformatora ispostavi da je otvoren, a sekundarni namoti nisu opterećeni, tako da će pražnjenje kapija kroz sam namotaj trajati izuzetno dugo, uvod nosećeg otpornika za pražnjenje će spriječiti kapiju da se brzo napuni i pojesti mnogo izgubljene energije. Krug na slici nema ovih nedostataka. Fronte mjerene na stvarnom rasporedu bile su 160ns rastuće i 120ns pada na kapiji IRF740 tranzistora.

Tranzistori koji dopunjuju most u GDT nakupljanju su slično konstruisani. Upotreba nagomilavanja mosta je zbog činjenice da prije nego što se okidač napajanja tl494 aktivira nakon postizanja 7 volti, izlazni tranzistori mikrokola će biti otvoreni, ako se transformator uključi kao push-pool, doći će do kratkog spoja pojaviti. Most je stabilan.

VD6 diodni most ispravlja napon iz primarnog namotaja, a ako on premaši napon napajanja, vraća ga nazad u kondenzator C2. To se događa zbog pojave obrnutog napona, svejedno, induktivnost transformatora nije beskonačna.

Krug se može napajati preko kondenzatora za gašenje, sada k73-17 od 400 volti radi na 1,6 mikrofarada. diode kd522 ili puno bolje od 1n4148, moguća je zamjena sa snažnijim 1n4007. Ulazni most se može izgraditi na 1n4007 ili koristiti prefabrikovani kts407. Na ploči je kts407 pogrešno korišten kao VD6, ni u kojem slučaju ga ne bi trebalo stavljati tamo, ovaj most mora biti napravljen na visokofrekventnim diodama. VT4 tranzistor može raspršiti do 2 vata topline, ali igra čisto zaštitnu ulogu, možete koristiti kt814. Preostali tranzistori su kt361, a zamjena niskofrekventnim kt814 je vrlo nepoželjna. Glavni oscilator tl494 je ovdje podešen na frekvenciju od 200 kiloherca, što znači da u push-pull modu dobijamo 100 kiloherca. GDT namotavamo na feritni prsten prečnika 1-2 centimetra. Žica 0,2-0,3 mm. Trebalo bi biti deset puta više okreta od izračunate vrijednosti, što uvelike poboljšava oblik izlaznog signala. Što je više rane - manje trebate opteretiti GDT otpornikom R2. Namotao sam 3 namotaja od 70 zavoja na prsten vanjskog prečnika 18 mm. Povezani su precjenjivanje broja zavoja i obavezno opterećenje s trokutastom komponentom struje, ona se smanjuje s povećanjem zavoja, a opterećenje jednostavno smanjuje njegov postotni učinak. Štampana ploča je pričvršćena, ali ne odgovara baš krugu, ali na njoj se nalaze glavni blokovi, plus body kit za jedno pojačalo greške i serijski stabilizator za napajanje iz transformatora. Ploča je napravljena za ugradnju u dio ploče agregata.

Šema:

Punjač je sastavljen prema šemi ključnog stabilizatora struje sa kontrolnom jedinicom za dostignuti napon na bateriji kako bi se osiguralo da se isključi nakon završetka punjenja. Za upravljanje ključnim tranzistorom koristi se široko korišteni specijalizirani TL494 mikro krug (KIA491, K1114UE4). Uređaj omogućava podešavanje struje punjenja unutar 1 ... 6 A (10 A max) i izlaznog napona 2 ... 20 V.

Ključni tranzistor VT1, dioda VD5 i energetske diode VD1 - VD4 moraju se ugraditi kroz zaptivke od liskuna na zajednički radijator površine 200 ... 400 cm2. Najvažniji element u kolu je induktor L1. Učinkovitost kruga ovisi o kvaliteti njegove proizvodnje. Kao jezgro, možete koristiti impulsni transformator iz 3USCT TV napajanja ili slično. Vrlo je važno da magnetni krug ima razmak od približno 0,5 ... 1,5 mm kako bi se spriječilo zasićenje pri visokim strujama. Broj zavoja ovisi o specifičnom magnetskom krugu i može biti unutar 15 ... 100 zavoja žice PEV-2 2,0 mm. Ako je broj okreta prevelik, tada će se čuti tihi zvižduk kada krug radi pri nazivnom opterećenju. U pravilu se zvuk zvižduka javlja samo pri srednjim strujama, a s velikim opterećenjem induktivnost induktora se smanjuje zbog magnetizacije jezgre i zvižduk prestaje. Ako zvuk zvižduka prestane pri malim strujama i s daljnjim povećanjem struje opterećenja, izlazni tranzistor počinje naglo da se zagrijava, tada je površina jezgra magnetskog kola nedovoljno za rad na odabranoj frekvenciji generiranja - potrebno je povećati frekvenciju mikrosklopa odabirom otpornika R4 ili kondenzatora C3 ili instalirati veću veličinu induktora. U nedostatku tranzistora snage p-n-p strukture, moćni tranzistori se mogu koristiti u krugu n-p-n strukture, kao što je prikazano na slici.

detalji:
Kao dioda VD5 ispred induktora L1, poželjno je koristiti sve dostupne diode sa Schottky barijerom, nominalne za struju od najmanje 10A i napon od 50V, u ekstremnim slučajevima možete koristiti diode srednje frekvencije KD213 , KD2997 ili slične uvozne. Za ispravljač možete koristiti bilo koje moćne diode za struju od 10A ili diodni most, kao što su KBPC3506, MP3508 ili slično. Poželjno je podesiti otpor šanta u krugu na potreban. Opseg podešavanja izlazne struje ovisi o omjeru otpora otpornika u izlaznom kolu 15 mikrokola. U donjem položaju klizača otpornika za podešavanje promjenjive struje prema dijagramu, napon na pinu 15 mikrokola mora odgovarati naponu na šantu kada kroz njega teče maksimalna struja. Otpornik za podešavanje promjenjive struje R3 može se instalirati s bilo kojim nominalnim otporom, ali ćete morati odabrati konstantni otpornik R2 pored njega da biste dobili potrebni napon na pinu 15 mikrokruga.
Promjenjivi otpornik za podešavanje izlaznog napona R9 također može imati veliku varijaciju u nominalnom otporu od 2 ... 100 kOhm. Odabirom otpora otpornika R10 postavlja se gornja granica izlaznog napona. Donja granica određena je omjerom otpora otpornika R6 i R7, ali je nepoželjno postaviti manje od 1 V.

Mikrokolo je montirano na malu štampanu ploču 45 x 40 mm, a ostali elementi kola su montirani na osnovu uređaja i hladnjaka.
Štampana ploča:

Dijagram ožičenja:

Drugi punjač je sastavljen prema shemi ključnog stabilizatora struje s kontrolnom jedinicom za dostignuti napon na bateriji kako bi se osiguralo da se isključi nakon završetka punjenja. Za upravljanje ključnim tranzistorom koristi se široko korišteni specijalizirani TL494 mikro krug (KIA491, K1114UE4). Uređaj omogućava podešavanje struje punjenja unutar 1 ... 6 A (10 A max) i izlaznog napona 2 ... 20 V.

Ključni tranzistor VT1, dioda VD5 i energetske diode VD1 - VD4 moraju se ugraditi kroz zaptivke od liskuna na zajednički radijator površine 200 ... 400 cm2. Najvažniji element u kolu je induktor L1. Učinkovitost kruga ovisi o kvaliteti njegove proizvodnje. Kao jezgro, možete koristiti impulsni transformator iz 3USCT TV napajanja ili slično. Vrlo je važno da magnetni krug ima razmak od približno 0,5 ... 1,5 mm kako bi se spriječilo zasićenje pri visokim strujama. Broj zavoja ovisi o specifičnom magnetskom krugu i može biti unutar 15 ... 100 zavoja žice PEV-2 2,0 mm. Ako je broj okreta prevelik, tada će se čuti tihi zvižduk kada krug radi pri nazivnom opterećenju. U pravilu se zvuk zvižduka javlja samo pri srednjim strujama, a s velikim opterećenjem induktivnost induktora se smanjuje zbog magnetizacije jezgre i zvižduk prestaje. Ako zvuk zvižduka prestane pri malim strujama i s daljnjim povećanjem struje opterećenja, izlazni tranzistor počinje naglo da se zagrijava, tada je površina jezgra magnetskog kola nedovoljno za rad na odabranoj frekvenciji generiranja - potrebno je povećati frekvenciju mikrosklopa odabirom otpornika R4 ili kondenzatora C3 ili instalirati veću veličinu induktora. U nedostatku tranzistora snage p-n-p strukture, moćni tranzistori n-p-n strukture mogu se koristiti u krugu, kao što je prikazano na slici.

Mikrokolo je montirano na malu štampanu ploču 45 x 40 mm, a ostali elementi kola su montirani na osnovu uređaja i hladnjaka.

Dijagram ožičenja za povezivanje štampane ploče prikazan je na donjoj slici.

PCB opcije u lay6

Hvala vam na otiscima u komentarima Demo

Izvor: http://shemotekhnik.ru

Tko se u svojoj praksi nije susreo s potrebom za punjenjem baterije i, razočaran nedostatkom punjača s potrebnim parametrima, bio je prisiljen kupiti novi punjač u trgovini ili ponovo sastaviti potreban krug?
Tako sam više puta morao rješavati problem punjenja raznih baterija kada pri ruci nije bilo odgovarajućeg punjača. obračunati na brzinu prikupiti nešto jednostavno, u odnosu na određenu bateriju.

Situacija je bila podnošljiva do trenutka kada se pojavila potreba za masovnom obukom i, shodno tome, punjenjem baterija. Bilo je potrebno napraviti nekoliko univerzalnih punjača - jeftinih, koji rade u širokom rasponu ulaznih i izlaznih napona i struja punjenja.

Dolje predloženi krugovi punjača razvijeni su za punjenje litijum-jonskih baterija, ali je moguće puniti i druge tipove baterija i kompozitnih baterija (koristeći istu vrstu ćelija, u daljem tekstu - AB).

Sve predstavljene sheme imaju sljedeće glavne parametre:
ulazni napon 15-24 V;
struja punjenja (podesiva) do 4 A;
izlazni napon (podesiv) 0,7 - 18 V (pri Uin = 19 V).

Sva kola su dizajnirana za rad sa napajanjima sa laptopa ili za rad sa drugim PSU sa DC izlaznim naponom od 15 do 24 Volta i izgrađena su na široko korišćenim komponentama koje su prisutne na pločama starih računarskih PSU, PSU drugih uređaja, laptopa , itd.

Memorijski dijagram br. 1 (TL494)

Memorija u šemi 1 je snažan generator impulsa koji radi u rasponu od desetina do nekoliko hiljada herca (frekvencija je varirala tokom istraživanja), sa podesivom širinom impulsa.
Baterija se puni impulsima struje ograničene povratnom spregom koju formira strujni senzor R10 spojen između zajedničke žice kola i izvora ključa na tranzistor sa efektom polja VT2 (IRF3205), R9C2 filter, pin 1, koji je "direktni" ulaz jednog od pojačivača grešaka TL494 čipa.

Inverzni ulaz (pin 2) istog pojačala greške se napaja uporednim naponom reguliranim pomoću promjenjivog otpornika PR1 iz izvora referentnog napona ugrađenog u mikrokolo (ION - pin 14), koji mijenja potencijalnu razliku između ulaza. pojačivača greške.
Čim napon na R10 pređe vrijednost napona (podešenu promjenjivim otpornikom PR1) na pinu 2 TL494 čipa, impuls struje punjenja će se prekinuti i ponovo nastaviti tek u sljedećem ciklusu sekvence impulsa koju generiše čip generator.
Podešavanjem širine impulsa na vratima tranzistora VT2 na ovaj način kontroliramo struju punjenja baterije.

Tranzistor VT1, povezan paralelno s kapijom moćnog ključa, osigurava potrebnu brzinu pražnjenja kapacitivnosti kapije potonjeg, sprječavajući "glatko" zaključavanje VT2. U ovom slučaju, amplituda izlaznog napona u odsustvu AB (ili drugog opterećenja) je gotovo jednaka ulaznom naponu napajanja.

Kod otpornog opterećenja, izlazni napon će biti određen strujom kroz opterećenje (njegov otpor), što će omogućiti da se ovaj krug koristi kao strujni pokretač.

Kada se baterija puni, napon na izlazu ključa (a samim tim i na samoj bateriji) će vremenom rasti prema vrijednosti koju određuje ulazni napon (teoretski) i to se, naravno, ne može dopustiti , znajući da vrijednost napona litijumske baterije koja se puni treba biti ograničena na 4,1 V (4,2 V). Stoga se u memoriji koristi krug uređaja praga, koji je Schmittov okidač (u daljnjem tekstu - TSh) na op-pojačalu KR140UD608 (IC1) ili na bilo kojem drugom op-pojačalu.

Kada se dostigne potrebna vrijednost napona na bateriji, pri kojoj su potencijali na direktnom i inverznom ulazu (pinovi 3, 2 - respektivno) IC1 jednaki, na izlazu op-pojačala će se pojaviti visok logički nivo (skoro jednak ulaznom naponu), prisiljavajući LED indikator kraja punjenja HL2 i LED da svijetle.optospojnik VH1 koji će otvoriti vlastiti tranzistor, blokirajući dovod impulsa na izlaz U1. Ključ na VT2 će se zatvoriti, punjenje baterije će prestati.

Na kraju punjenja baterije, ona će se početi prazniti kroz obrnutu diodu ugrađenu u VT2, za koju će se ispostaviti da je direktno spojena na bateriju i struja pražnjenja će biti otprilike 15-25 mA, uzimajući u obzir i pražnjenje kroz elemente TS kola. Ako se ova okolnost nekome čini kritičnom, u razmak između odvoda i negativnog terminala baterije treba postaviti snažnu diodu (po mogućnosti s malim padom napona naprijed).

TS histereza u ovoj verziji punjača je odabrana tako da će punjenje ponovo početi kada napon na bateriji padne na 3,9 V.

Ovaj punjač se također može koristiti za punjenje serijski povezanih litijumskih (i ne samo) baterija. Dovoljno je kalibrirati potreban prag odziva pomoću varijabilnog otpornika PR3.
Tako, na primjer, punjač sastavljen prema shemi 1 radi s trodijelnom sekvencijalnom baterijom iz prijenosnog računala, koja se sastoji od dvostrukih elemenata, koja je postavljena umjesto nikl-kadmijum baterije za odvijač.
Jedinica za napajanje iz laptopa (19V/4.7A) je spojena na punjač montiran u standardnom kućištu punjača šrafcigera umjesto na originalno kolo. Struja punjenja "nove" baterije je 2 A. Istovremeno, VT2 tranzistor, koji radi bez radijatora, zagrijava se do temperature od 40-42 C na maksimumu.
Punjač se isključuje, naravno, kada napon na bateriji dostigne 12,3V.

TS histereza ostaje ista u PERCENTAGE kada se promijeni prag odziva. To jest, ako je pri naponu isključivanja od 4,1 V punjač ponovo uključen kada je napon pao na 3,9 V, tada se u ovom slučaju punjač ponovo uključuje kada napon baterije padne na 11,7 V. Ali ako je potrebno, dubina histereze se može promijeniti.

Prag punjača i kalibracija histereze

Kalibracija se dešava kada se koristi eksterni regulator napona (laboratorijski PSU).
Gornji prag za TS rad je postavljen.
1. Odspojite gornji terminal PR3 iz memorijskog kola.
2. Priključujemo “minus” laboratorijske PSU (u daljem tekstu LBP svuda) na negativni terminal za AB (sam AB ne bi trebao biti u krugu tokom podešavanja), “plus” LBP-a na pozitivni terminal za the AB.
3. Uključite memoriju i LBP i podesite željeni napon (12,3 V, na primjer).
4. Ako je indikacija kraja punjenja uključena, okrenite klizač PR3 prema dolje (prema šemi) dok se indikator (HL2) ne ugasi.
5. Polako rotirajte PR3 motor prema gore (prema dijagramu) dok se indikacija ne upali.
6. Polako smanjite nivo napona na izlazu LBP i pratite vrijednost pri kojoj se indikacija ponovo gasi.
7. Ponovo provjerite nivo rada gornjeg praga. U redu. Histerezu možete podesiti ako niste zadovoljni nivoom napona koji uključuje memoriju.
8. Ako je histereza previše duboka (punjač je uključen na preniskom naponskom nivou - ispod npr. nivoa AB pražnjenja, odvrnite klizač PR4 ulijevo (prema dijagramu) ili obrnuto, - ako je dubina histereze nedovoljna, - desno (prema dijagramu) dubina histereze, nivo praga se može pomjeriti za nekoliko desetinki volta.
9. Napravite probni rad podizanjem i snižavanjem nivoa napona na izlazu LBP-a.

Postavljanje trenutnog načina rada je još lakše.
1. Prag uređaj isključujemo bilo kojim dostupnim (ali sigurnim) metodama: na primjer, "postavljanjem" PR3 motora na zajedničku žicu uređaja ili "kratkim spajanjem" LED-a optokaplera.
2. Umjesto AB na izlaz punjača spajamo opterećenje u obliku sijalice od 12 volti (na primjer, koristio sam par 12V lampe za 20 W za postavljanje).
3. Uključujemo ampermetar u razmak bilo koje žice za napajanje na ulazu memorije.
4. Postavite klizač PR1 na minimum (maksimalno lijevo prema dijagramu).
5. Uključite memoriju. Glatko rotirajte dugme za podešavanje PR1 u smjeru povećanja struje dok se ne dobije tražena vrijednost.
Otpor opterećenja možete pokušati promijeniti u smjeru nižih vrijednosti njegovog otpora tako što ćete paralelno povezati, recimo, drugu istu lampu ili čak "kratko spojiti" memorijski izlaz. Struja se ne bi trebala značajno mijenjati.

U procesu testiranja uređaja pokazalo se da su se frekvencije u rasponu od 100-700 Hz pokazale optimalnim za ovaj krug, pod uvjetom da su korišteni IRF3205, IRF3710 (minimalno grijanje). Budući da se TL494 ne koristi u potpunosti u ovom krugu, slobodno pojačalo greške čipa može se koristiti, na primjer, za rad sa senzorom temperature.

Također treba imati na umu da s pogrešnim rasporedom čak ni pravilno sastavljen pulsni uređaj neće ispravno raditi. Stoga ne treba zanemariti iskustvo sastavljanja energetskih impulsnih uređaja, koje je više puta opisano u literaturi, naime: svi "snažni" priključci istog imena trebaju biti smješteni na najkraćoj udaljenosti jedan od drugog (idealno, na jednom tačka). Tako, na primjer, priključne točke kao što su kolektor VT1, terminali otpornika R6, R10 (tačke spajanja sa zajedničkom žicom kruga), terminal 7 U1 - trebaju se kombinirati u gotovo jednoj tački ili kroz direktan kratki spoj i široki provodnik (autobus). Isto vrijedi i za odvod VT2, čiji izlaz treba "okačiti" direktno na "-" terminal baterije. IC1 pinovi također moraju biti u bliskoj "električnoj" blizini AB terminala.

Memorijski dijagram br. 2 (TL494)

Shema 2 se ne razlikuje mnogo od sheme 1, ali ako je prethodna verzija punjača bila dizajnirana za rad s AB odvijačem, tada je punjač u shemi 2 zamišljen kao univerzalni, male veličine (bez nepotrebnih elemenata za podešavanje), dizajniran za rad kako sa kompozitnim, serijski povezanim elementima do 3, tako i sa pojedinačnim.

Kao što vidite, za brzu promjenu trenutnog načina rada i rad s različitim brojem serijski spojenih elemenata, uvode se fiksne postavke sa trimer otpornicima PR1-PR3 (podešavanje struje), PR5-PR7 (postavljanje praga kraja punjenja za različit broj elemenata) i prekidače SA1 (odabir trenutnog punjenja) i SA2 (izbor broja baterija koje će se puniti).
Prekidači imaju dva smjera, pri čemu njihove druge sekcije prebacuju LED indikatore za odabir načina rada.

Druga razlika u odnosu na prethodni uređaj je korištenje drugog pojačala greške TL494 kao elementa praga (uključen prema TS shemi), koji određuje kraj punjenja baterije.

Pa, i, naravno, kao ključ je korišten tranzistor p-provodljivosti, što je pojednostavilo punu upotrebu TL494 bez upotrebe dodatnih komponenti.

Procedura za postavljanje pragova za kraj punjenja i režima struje je ista, kao i za podešavanje prethodne verzije memorije. Naravno, za različit broj elemenata, prag odziva će se višestruko promijeniti.

Prilikom testiranja ovog kola uočeno je jače zagrijavanje ključa na VT2 tranzistoru (pri izradi prototipova koristim tranzistore bez radijatora). Iz tog razloga bi trebalo da koristite drugi tranzistor (koji jednostavno nisam imao) odgovarajuće provodljivosti, ali sa boljim strujnim parametrima i manjim otporom otvorenog kanala, ili udvostručiti broj tranzistora naznačenih u kolu tako što ćete ih povezati paralelno sa odvojenim gejt otpornici.

Upotreba ovih tranzistora (u "single" verziji) u većini slučajeva nije kritična, ali se u ovom slučaju planira postavljanje komponenti uređaja u kućište male veličine uz korištenje malih radijatora ili bez radijatora.

Memorijski dijagram br. 3 (TL494)

U punjaču na dijagramu 3 dodano je automatsko odvajanje baterije od punjača s prebacivanjem na opterećenje. Ovo je zgodno za provjeru i istraživanje nepoznatih AB. TS histerezu za rad sa AB pražnjenjem treba povećati na donji prag (za uključivanje punjača), jednak punom AB pražnjenju (2,8-3,0 V).

Memorijska šema br. 3a (TL494)

Shema 3a - kao varijanta sheme 3.

Memorijski dijagram br. 4 (TL494)

Punjač u šemi 4 nije ništa komplikovaniji od prethodnih uređaja, ali razlika od prethodnih shema je u tome što se baterija ovdje puni jednosmjernom strujom, a sam punjač je stabilizirani regulator struje i napona i može se koristiti kao laboratorij modul za napajanje, klasično građen po "datashit" kanonima.

Takav modul je uvijek koristan za testove baterije i drugih uređaja. Ima smisla koristiti ugrađene instrumente (voltmetar, ampermetar). Formule za izračunavanje skladišnih i interferentnih prigušnica opisane su u literaturi. Samo da kažem da sam prilikom testiranja koristio gotove razne prigušnice (sa rasponom naznačenih induktivnosti), eksperimentirajući sa PWM frekvencijom od 20 do 90 kHz. Nisam primijetio neku posebnu razliku u radu regulatora (u rasponu izlaznih napona od 2-18 V i struja od 0-4 A): odgovarale su mi male promjene u grijanju ključa (bez radijatora) prilično dobro. Efikasnost je, međutim, veća kada se koriste manje induktivnosti.
Regulator je najbolje radio s dvije prigušnice od 22 µH spojene u seriju u kvadratna oklopna jezgra iz pretvarača integriranih u matične ploče laptopa.

Shema memorije #5 (MC34063)

Na dijagramu 5, varijanta SHI-regulatora sa regulacijom struje i napona napravljena je na mikrokrugu PWM / PWM MC34063 sa "dodatkom" na op-pojačalu CA3130 (mogu se koristiti i druga op-pojačala), sa uz pomoć kojih se struja podešava i stabilizuje.
Ova modifikacija donekle je proširila mogućnosti MC34063, za razliku od klasičnog uključivanja mikrokola, omogućavajući implementaciju funkcije glatkog podešavanja struje.

Memorijski dijagram br. 6 (UC3843)

Na dijagramu 6, varijanta SHI kontrolera je napravljena na UC3843 (U1) čipu, CA3130 (IC1) op-pojačalu i LTV817 optokapleru. Regulacija struje u ovoj verziji memorije vrši se pomoću varijabilnog otpornika PR1 na ulazu strujnog pojačala mikrokruga U1, izlazni napon se reguliše pomoću PR2 na invertnom ulazu IC1.
Na "direktnom" ulazu op-pojačala postoji "obrnuti" referentni napon. Odnosno, regulacija se sprovodi u odnosu na snabdevanje "+".

U shemama 5 i 6 u eksperimentima su korišteni isti skupovi komponenti (uključujući prigušnice). Prema rezultatima ispitivanja, svi navedeni krugovi nisu mnogo inferiorniji jedni prema drugima u deklariranom rasponu parametara (frekvencija / struja / napon). Stoga je krug s manje komponenti poželjniji za ponavljanje.

Memorijski dijagram br. 7 (TL494)

Memorija u shemi 7 zamišljena je kao stoni uređaj s maksimalnom funkcionalnošću, stoga nije bilo ograničenja u pogledu volumena kola i broja podešavanja. Ova verzija memorije je takođe napravljena na bazi SHI regulatora struje i napona, kao i opcije na dijagramu 4.
Dodatni modovi su dodani u šemu.
1. "Kalibracija - punjenje" - za prethodno podešavanje naponskih pragova za kraj i ponavljanje punjenja od dodatnog analognog regulatora.
2. "Reset" - da vratite memoriju u režim punjenja.
3. "Struja - bafer" - za prebacivanje regulatora u strujni ili puferski (ograničavajući izlazni napon regulatora u zajedničkom napajanju uređaja sa naponom baterije i regulatora) režim punjenja.

Relej je korišćen za prebacivanje baterije iz režima "punjenja" u režim "opterećenja".

Rad sa memorijom je sličan radu sa prethodnim uređajima. Kalibracija se vrši prebacivanjem prekidača u režim „kalibracije“. U ovom slučaju, kontakt prekidača S1 povezuje uređaj praga i voltmetar na izlaz integralnog regulatora IC2. Postavljanjem potrebnog napona za predstojeće punjenje određene baterije na izlazu IC2, pomoću PR3 (glatko rotirajući) postižu paljenje HL2 LED i, shodno tome, rad releja K1. Smanjenjem napona na izlazu IC2, HL2 se gasi. U oba slučaja kontrola se vrši ugrađenim voltmetrom. Nakon podešavanja parametara rada PU, prekidač se prebacuje u režim punjenja.

Šema br. 8

Upotreba izvora napona za kalibraciju može se izbjeći korištenjem samog punjača za kalibraciju. U ovom slučaju, potrebno je odvojiti izlaz TS-a od SHI-regulatora, sprječavajući ga da se isključi kada se baterija završi, što je određeno parametrima TS-a. Na ovaj ili onaj način, baterija će se odvojiti od punjača kontaktima releja K1. Promjene za ovaj slučaj prikazane su na šemi 8.

U režimu kalibracije, prekidač S1 isključuje relej sa plusa izvora napajanja kako bi se sprečio neprikladan rad. Istovremeno, indikacija rada TS-a radi.
Prekidač S2 vrši (ako je potrebno) prisilno aktiviranje releja K1 (samo kada je režim kalibracije onemogućen). Kontakt K1.2 je potreban za promjenu polariteta ampermetra pri prebacivanju baterije na opterećenje.
Tako će unipolarni ampermetar također pratiti struju opterećenja. U prisustvu bipolarnog uređaja, ovaj kontakt se može isključiti.

Dizajn punjača

U dizajnu je poželjno koristiti kao varijable i podešavanje otpornika višeokretni potenciometri kako bi se izbjegle muke prilikom postavljanja potrebnih parametara.

Opcije dizajna su prikazane na fotografiji. Sklopovi su improvizirano zalemljeni na perforiranim pločama. Svo punjenje je montirano u kućišta od laptop PSU-a.
Korišteni su u dizajnu (koristili su se i kao ampermetri nakon malog usavršavanja).
Na kućištima se nalaze utičnice za eksterno povezivanje AB, opterećenja, utičnica za povezivanje eksterne jedinice za napajanje (sa laptopa).

Za 18 godina rada u Sjeverozapadnom Telekomu proizveo je mnogo različitih štandova za testiranje različite opreme koja se popravlja.
Dizajnirano nekoliko, različitih po funkcionalnosti i bazi elemenata, digitalni brojila trajanje pulsa.

Više od 30 prijedloga racionalizacije za modernizaciju jedinica različite specijalizirane opreme, uklj. - napajanje. Već duže vrijeme se sve više bavim energetskom automatizacijom i elektronikom.

Zašto sam ovde? Da, jer su svi ovdje isti kao ja. Ima tu dosta zanimljivih stvari za mene, pošto nisam jak u audio tehnologiji, ali bih volio da imam više iskustva u ovom pravcu.

Glas čitalaca

Članak je odobrilo 77 čitatelja.

Za učešće u glasanju, registrirajte se i uđite na stranicu sa svojim korisničkim imenom i lozinkom.