Зарядное на мощном транзисторе. Зарядное устройство на мощном транзисторе: обзор схем и принципов работы

Как работает зарядное устройство на мощном транзисторе. Какие схемы используются для создания зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов. Какие компоненты необходимы для сборки зарядного устройства своими руками.

Содержание

Принцип работы зарядного устройства на мощном транзисторе

Зарядное устройство на мощном транзисторе представляет собой электронную схему, предназначенную для заряда автомобильных аккумуляторов. Основными компонентами такого устройства являются:

  • Понижающий трансформатор
  • Выпрямительный диодный мост
  • Мощный регулирующий транзистор
  • Схема управления транзистором
  • Измерительные приборы (амперметр, вольтметр)

Принцип работы заключается в следующем:

  1. Трансформатор понижает сетевое напряжение до необходимого уровня (обычно 14-16 В)
  2. Диодный мост выпрямляет переменное напряжение
  3. Мощный транзистор работает как регулируемый резистор, ограничивая зарядный ток
  4. Схема управления контролирует напряжение и ток заряда, управляя транзистором
  5. Приборы позволяют контролировать процесс зарядки

Схема зарядного устройства на транзисторе КТ827

Одна из популярных схем зарядного устройства использует мощный транзистор КТ827. Основные особенности данной схемы:


  • Максимальный ток заряда — до 20 А
  • Выходное напряжение — 14,4 В
  • Стабилизация тока заряда
  • Защита от короткого замыкания
  • Индикация режимов работы

Транзистор КТ827 работает в ключевом режиме, что обеспечивает высокий КПД устройства. Управление транзистором осуществляется с помощью ШИМ-контроллера на микросхеме.

Особенности зарядного устройства с ШИМ-контроллером

Применение широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для управления мощным транзистором позволяет получить ряд преимуществ:

  • Высокий КПД (до 90%)
  • Малые габариты и вес устройства
  • Точная стабилизация тока заряда
  • Возможность плавной регулировки тока
  • Низкий уровень помех

В качестве ШИМ-контроллера часто используется микросхема IR2153. Она формирует управляющие импульсы для транзистора, обеспечивая эффективное управление процессом заряда.

Расчет и выбор компонентов зарядного устройства

При разработке зарядного устройства на мощном транзисторе необходимо правильно рассчитать и выбрать основные компоненты:

  1. Трансформатор: мощность зависит от максимального тока заряда
  2. Диодный мост: ток должен быть в 1,5-2 раза больше максимального зарядного тока
  3. Транзистор: выбирается с запасом по току и напряжению
  4. Радиатор: площадь рассчитывается исходя из мощности, рассеиваемой на транзисторе
  5. Конденсаторы фильтра: емкость зависит от тока пульсаций

Правильный выбор компонентов обеспечит надежную и эффективную работу зарядного устройства.


Автоматическое управление процессом заряда

Современные зарядные устройства на мощных транзисторах часто оснащаются схемами автоматического управления процессом заряда. Это позволяет:

  • Контролировать напряжение аккумулятора
  • Регулировать ток заряда в зависимости от степени заряженности
  • Отключать устройство при достижении полного заряда
  • Защищать аккумулятор от перезаряда
  • Индицировать режимы работы и степень заряда

Для реализации автоматического управления часто используются микроконтроллеры или специализированные микросхемы зарядных устройств.

Меры безопасности при использовании зарядного устройства

При работе с зарядным устройством на мощном транзисторе необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

  • Использовать устройство только в хорошо вентилируемых помещениях
  • Не допускать короткого замыкания выходных клемм
  • Соблюдать полярность при подключении аккумулятора
  • Не превышать максимально допустимый ток заряда
  • Периодически проверять исправность изоляции проводов
  • Отключать устройство от сети при обслуживании

Соблюдение этих простых правил обеспечит безопасную эксплуатацию зарядного устройства.


Преимущества и недостатки зарядных устройств на мощных транзисторах

Зарядные устройства на мощных транзисторах имеют ряд преимуществ и недостатков по сравнению с другими типами зарядных устройств:

Преимущества:

  • Высокий КПД
  • Возможность точной регулировки тока заряда
  • Компактные размеры
  • Низкий уровень пульсаций выходного напряжения
  • Возможность реализации различных алгоритмов заряда

Недостатки:

  • Относительная сложность схемы
  • Необходимость применения радиатора для охлаждения транзистора
  • Чувствительность к перегрузкам и коротким замыканиям
  • Более высокая стоимость по сравнению с простейшими зарядными устройствами

Несмотря на некоторые недостатки, зарядные устройства на мощных транзисторах остаются одним из лучших решений для заряда автомобильных аккумуляторов.


Мощное зарядное устройство для автомобиля

Самодельные зарядные устройства всегда были и будут востребованы, так как число автолюбителей растет, а промышленные аппараты дороги и не всегда удовлетворяют потребности пользователей. В связи с такой тенденцией, в этой статье будет рассматриваться вариант зарядного устройства на ток до 50 А и мощностью – 600 Вт. Выходную мощность при желании можно увеличить, сделав небольшую доработку.

Нетрудно догадаться, что эта схема не с обычным понижающим трансформатором, иначе вес и размер данного устройства был бы увесистый. Как и принято, в последнее время во всем оборудовании, здесь применяется схема, в основе которой лежит  широтно-импульсный модулятор. Такие схемы имеют высокий КПД и не требуют громоздких трансформаторов.

 

Итак, рассмотрим, как работает электронная схема.

Входное напряжение от сети проходит через фильтр, состоящий из дросселей и конденсаторов. Это необходимо для исключения импульсных помех, влияющих на работу модулятора.

Далее напряжение проходит через выпрямительный диодный мост и электролитические конденсаторы. Следует иметь в виду, что конденсаторы лучше ставить с запасом по напряжению, вольт так на 400, иначе через время они могут стрельнуть. Это основная проблема импульсников.

Вся дальнейшая схема, состоящая из мощных транзисторов IRF 740, микросхемы IR 2153 и вспомогательных элементов, образуют высокочастотный генератор импульсов. Частота генератора обычно выше 10 кГц и человеческое ухо не слышит этот звук, хотя особо чувствительный слух может слышать высокочастотное пищание.

Управляющим элементом служит именно микросхема, а выходным каскадом являются транзисторы, которые работают по принципу ключей.

Далее переменное напряжение высокой частоты, понижается трансформатором до нужного значения. Трансформатор имеет две вторичные обмотки. Первая служит для питания вентилятора обдува, а вторая собственно для зарядки аккумулятором. В схеме обдува все просто, стоит один диод, конденсатор и ограничительный резистор. Цепи зарядки имеют диодный мост и несколько соединенных параллельно конденсаторов большой емкости. Чем емкость выше, тем стабильнее и качественней выходное напряжение. Если позволяют размеры корпуса можно поставит конденсаторы на 4700 мкф  и 50 В. Диодам также следует уделить особое внимание, они должны быть высокочастотные и на ток не менее 30 А.

Сопротивления 25 Ом в цепи затвора полевого транзистора, выбирают в пределах 0,5-1 Вт. Что касается термистора во входной цепи, то его сопротивление должно быть 5 Ом, а ток, на который он рассчитан ? 5 А.

Силовые транзисторы необходимо установить на алюминиевые или медные радиаторы. Если пластина радиатора общая, транзисторы устанавливают через слюдяные прокладки. При использовании отдельных радиаторов для лучшего теплоотвода применяют термопасту.

В начале статьи было сказано, что можно увеличить выходной ток и мощность. Для этого вместо транзисторов указанных на схеме нужно поставить более мощные и соответственно обеспечить их большим теплоотводом. Тоже касается диодов входного и выходного моста.

Хотелось бы отметить, что многие компоненты, например, трансформатор, диоды и конденсаторы можно взять из ненужного блока питания компьютера.

При исправных деталях и правильном монтаже, устройство должно сразу же заработать. Напряжение на выходе можно замерять мультиметром. Если оно находится в пределах 15 В значит все работает. В рассмотренном варианте ЗУ нет защиты от К.З на выходе и неправильной полярности. Это нужно учитывать и быть внимательным. Во всем другом схема довольно проста и эффективна.

Автор: Etxt


 

Автомобильное зарядное устройство своими руками. Простое регулируемое автомобильное зарядное

Мне пришлось совсем недавно самостоятельно соорудить зарядное устройство для автомобильного аккумулятора с током 3 – 4 ампер. Конечно мудрить, что то не желания, не времени не было и в первую очередь вспомнилась мне схема стабилизатора зарядного тока. По этой схеме очень просто и надежно сделать зарядное устройство.

Вот сама схема для зарядного устройства:

Установлена была старая микросхема (К553УД2), она хоть и старая, просто время не было опробовать новые, да и к тому же она оказалась под рукой. Шунт от старого тестера прекрасно подошел на место резистора R3. Резистор можно конечно и самим изготовить из нихрома, но при этом сечение должно быть достаточным, чтобы выдержать через себя ток и не накалиться до предела.

Устанавливаем шунт параллельно амперметру, подбираем его учитывая размеры измерительной головки. Собственно и устанавливаем мы его на саму клемму головки.

Таким образом выглядит печатная плата стабилизатора тока зарядного устройства:


Трансформатор может быть применен любой от 85 вт и выше. Обмотка вторичная должна быть на напряжение 15 вольт, а сечение провода должно начинаться от 1,8 мм (диаметр по меди). На место выпрямительного моста подошел 26МВ120А. Может он большеват для такого типа конструкции, зато устанавливать его очень просто, прикрутил и надел клеммы. Можно и установить любой диодный мост. Для него главная задача – выдержать соответствующий ток.

Недавно возникла у меня необходимость собрать по-быстрому зарядное устройство для автомобильного аккумулятора с зарядным током до порядка 3-4-х ампер. На всякие премудрости времени, да и желания, особо не было. Поэтому из закромов всплыла старая, но проверенная временем схема стабилизатора зарядного тока. Дискуссию о пользе — вреде заряда аккумулятора стабильным током оставим за пределами этого поста. Скажу только, что схема простая, надёжная, проверенная временем. А больше от неё ничего и не требуется.

Схема зарядного устройства следующая (для увеличения — клик на картинке):

Микросхема (К553УД2) установлена древняя, но так как она в наличии как раз имелась, а тратить время на эксперименты с другими, более современными, было лень, она и была установлена. В качестве резистора R3 был использован шунт от старого тестера.

Можно изготовить его из нихрома, но необходимо помнить, что сечение его должно быть достаточным.

чтобы пропустить через себя зарядный ток и не раскалиться при этом.

Шунт, установленный параллельно амперметру, подбирается исходя из параметров имеющейся измерительной головки. Устанавливается он непосредственно на клеммах головки.

Печатная плата стабилизатора тока зарядного устройства вот такая:


В качестве трансформатора подойдёт любой от 85 вт и выше. Вторичная обмотка на напряжение 15 вольт. Сечение провода (диаметр по меди) от 1,8 мм.

В качестве выпрямительного моста был установлен 26MB120A. Он, конечно, мощноват для этой конструкции, но уж больно удобно его монтировать — прикрутил на радиатор, нацепил клеммы и всё. Его спокойно заменяем на любой диодный мост. Главное, чтобы держал необходимый ток (про радиатор тоже не забываем).

Для корпуса подвернулся ящик от старой магнитолы. В верхней плоскости его был насверлен ряд отверстий для лучшей вентиляции.

Передняя панель — из листа текстолита. На амперметре установлен шунт, который надо отрегулировать опираясь на показания тестового амперметра.


Транзистор на радиаторе крепится к задней стенке корпуса.

После сборки устройства проверяем стабилизатор тока просто закоротив между собой (+) и (-). Регулятор должен обеспечить плавную регулировку во всём диапазоне зарядного тока. При необходимости — подбираем резистор R1.

Не забываем, что при этом ВСЁ падение напряжения приходится на регулировочный транзистор! Это вызывает его сильный нагрев! Быстро проведя проверку размыкаем перемычку!!!

Теперь зарядным устройством можно пользоваться. Оно будет стабильно поддерживать зарядный ток во всём диапазоне зарядки. Так как устройство не имеет автоматического отключения по окончании зарядки, за уровнем напряжения на аккумуляторе следим по показанию вольтметра.

Попалась в интернете схема двухканального зарядного устройства. Я не стал делать сразу на два канала, так как не было необходимости — собрал один. Схема вполне рабочая и заряжает прекрасно.

Схема ЗУ для автоаккумуляторов

Характеристики зарядного устройства

  • Напряжение сети 220 В.
  • Выходное напряжение 2 х 16 В.
  • Ток заряда 1 — 10 А.
  • Ток разряда 0,1 — 1 А.
  • Форма тока заряда — однополупериодный выпрямитель.
  • Ёмкость аккумуляторов 10 — 100 А/ч.
  • Напряжение заряжаемых аккумуляторов 3,6 — 12 В.

Описание работы: это зарядно-разрядное устройство на два канала с раздельной регулировкой тока заряда и тока разряда, что очень удобно и позволяет подобрать оптимальные режимы восстановления пластин аккумулятора исходя из их технического состояния. Использование циклического режима восстановления приводит к значительному снижению выхода газов сероводорода и кислорода из-за их полного использования в химической реакции, ускоренно восстанавливается внутреннее сопротивление и ёмкость до рабочего состояния, отсутствует перегрев корпуса и коробление пластин.

Ток разряда при зарядке ассиметричным током должен составлять не более 1/5 тока заряда. В инструкциях заводов изготовителей перед зарядкой аккумулятора требуется произвести разрядку, то есть провести формовку пластин перед зарядом. Искать подходящую разрядную нагрузку нет необходимости, достаточно выполнить соответствующее переключение в устройстве. Контрольную разрядку желательно проводить током в 0,05С от ёмкости аккумулятора в течении 20 часов. Схема позволяет провести формовку пластин двух аккумуляторов одновременно с раздельной установкой разрядного и зарядного тока.

Регуляторы тока представляют ключевые регуляторы на мощных полевых транзисторах VT1,VT2.
В цепях обратной связи установлены оптопары, необходимые для защиты транзисторов от перегрузки. При больших токах заряда влияние конденсаторов C3,C4 минимальное и почти однополупериодный ток длительностью 5 мс с паузой в 5 мс ускоряет восстановление пластин аккумуляторов, за счёт паузы в цикле восстановления, не возникает перегрева пластин и электролиза, улучшается рекомбинация ионов электролита с полным использованием в химической реакции атомов водорода и кислорода.

Конденсаторы С2,С3 работая в режиме умножения напряжения, при переключении диодов VD1,VD2, создают дополнительный импульс для расплавления крупнокристаллической сульфатации и переводе окисла свинца в аморфный свинец. Регуляторы тока обеих каналов R2, R5 питаются от параметрических стабилизаторов напряжения на стабилитронах VD3, VD4. Резисторы R7, R8 в цепях затворов полевых транзисторов VT1, VT2 ограничивают ток затвора до безопасной величины.

Транзисторы оптопар U1, U2 предназначены для шунтирования напряжения затвора полевых транзисторов при перегрузке зарядным или разрядным токами. Напряжение управления снимается с резисторов R13, R14 в цепях стока, через подстроечные резисторы R11, R12 и через ограничительные резисторы R9, R10 на светодиоды оптопар. При повышенном напряжении на резисторах R13, R14 транзисторы оптопар открываются и снижают напряжение управления на затворах полевых транзисторов, токи в цепи сток-исток понижаются.

Обсудить статью ПРОСТОЕ РЕГУЛИРУЕМОЕ АВТОМОБИЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ

В этой статье поговорим еще об одном зарядном устройстве для автомобиля. Заряжать будем аккумуляторы стабильным током. Схема зарядного изображена на рисунке 1.

В качестве сетевого трансформатора в схеме применен перемотанный трансформатор от лампового телевизора ТС-180, но подойдут и ТС-180-2 и ТС-180-2В. Для перемотки трансформатора сначала его аккуратно разбираем, не забыв при этом заметить какими сторонами был склеен сердечник, путать положение U-образных частей сердечника нельзя. Затем сматываются все вторичные обмотки. Экранирующую обмотку, если будете пользоваться зарядным только дома, можно оставить. Если же предполагается использование устройства и в других условиях, то экранирующая обмотка снимается. Снимается так же и верхняя изоляция первичной обмотки. После этого катушки пропитываются бакелитовым лаком. Конечно пропитка на производстве происходит в вакуумной камере, если таких возможностей нет, то пропитаем горячим способом – в горячий лак, разогретый на водяной бане, бросаем катушки и ждем с часик, пока они не пропитаются лаком. Потом даем лишнему лаку стечь и ставим катушки в газовую духовку с температурой порядка 100… 120˚С. В крайнем случае обмотку катушек можно пропитать парафином. После этого восстанавливаем изоляцию первичной обмотки той же бумагой, но тоже пропитанной лаком. Далее мотаем на катушки по… сейчас посчитаем. Для уменьшения тока холостого хода, а он явно возрастет, так как необходимой ферропасты для склеивания витых, разрезных сердечников у нас нет, будем использовать все витки обмоток катушек. И так. Число витков первичной обмотки (см. таблицу) равно 375+58+375+58 = 866витков. Количество витков на один вольт равно 866витков делим на 220 вольт получаем 3,936 ≈ 4витка на вольт.



Вычисляем количество витков вторичной обмотки. Зададимся напряжением вторичной обмотки в 14 вольт, что даст нам на выходе выпрямителя с конденсаторами фильтра напряжение 14 √2 = 19,74 ≈ 20вольт. Вообще, чем меньше это напряжение, тем меньшая бесполезная мощность в виде тепла будет выделяться на транзисторах схемы. И так, 14 вольт умножаем на 4витка на вольт, получаем 56 витков вторичной обмотки. Теперь зададимся током вторичной обмотки. Иногда требуется быстрехонько подзарядить аккумулятор, а значит требуется увеличить на некоторое время зарядный ток до предела. Зная габаритную мощность трансформатора – 180Вт и напряжение вторичную обмотки, найдем максимальный ток 180/14 ≈ 12,86А. Максимальный ток коллектора транзистора КТ819 – 15А. Максимальная мощность по справочнику данного транзистора в металлическом корпусе равна 100Вт. Значит при токе12А и мощности 100Вт падение напряжения на транзисторе не может превышать… 100/12 ≈ 8,3 вольта и это при условии, что температура кристалла транзистора не превышает 25˚С. Значит нужен вентилятор, так как транзистор будет работать на пределе своих возможностей. Выбираем ток равный 12А при условии, что в каждом плече выпрямителя уже будет стоять по два диода по 10А. По формуле:

0,7 умножаем на 3,46, получаем диаметр провода?2,4мм.

Можно уменьшить ток до 10А и применить провод диаметром 2мм. Для облегчения теплового режима трансформатора вторичную обмотку можно не закрывать изоляцией, а просто покрыть дополнительно еще слоем бакелитового лака.

Диоды КД213 устанавливаются на пластинчатые радиаторы 100×100х3мм из алюминия. Их можно установить непосредственно на металлический корпус зарядного через слюдяные прокладки с использованием термопасты. Вместо 213- х можно применить Д214А, Д215А, Д242А, но лучше всего подходят диоды КД2997 с любой буквой, типовое значение прямого падения напряжения у которых равно 0,85В, значит при токе заряда 12А на них выделится в виде тепла 0,85 12 = 10Вт. Максимальный выпрямленный постоянный ток этих диодов равен 30А, да и стоят они не дорого. Микросхема LM358N может работать с напряжениями входного сигнала близкими к нулю, отечественных аналогов я не встречал. Транзисторы VT1 и VT2 можно применить с любыми буквами. В качестве шунта применена полоска из луженой жести. Размеры моей полоски вырезанной из консервной банки ()– 180×10х0,2мм. При указанных на схеме номиналах резисторов R1,2,5 ток регулируется в пределах примерно от 3 до 8А. Чем меньше номинал резистора R2, тем больше ток стабилизации устройства. Как рассчитать добавочное сопротивление для вольтметра прочитайте .

Об амперметре. У меня, полоска вырезанная по указанным выше размерам, совершенно случайно имеет сопротивление 0,0125Ом. Значит при прохождении через ее тока в 10А, на ней упадет U=I R = 10 0,0125=0,125В = 125млВ. В моем случае примененная измерительная головка имеет сопротивление 1200 Ом при температуре 25˚С.

Лирическое отступление. Многие радиолюбители, основательно подгоняя шунты для своих амперметров, почему то никогда не обращают внимание на температурную зависимость всех элементов собираемых ими схем. Разговаривать на эту тему можно до бесконечности, я вам приведу лишь небольшой пример. Вот активное сопротивление рамки моей измерительной головки при разных температурах. И для каких условий рассчитывать шунт?

Это означает, что ток выставленный в домашних условиях, не будет соответствовать току выставленном по амперметру в холодном гараже зимой. Если вам это по барабану, то сделайте просто переключатель на 5,5А и 10… 12А и ни каких приборов. И не бойся, как бы их не разбить, это еще один большой плюс зарядного устройства со стабилизацией тока заряда.

И так, дальше. При сопротивлении рамки равном 1200Ом и токе полного отклонения стрелки прибора 100мкА нам нужно подать на головку напряжение 1200 0,0001=0,12В = 120млВ, что меньше, чем падение напряжения на сопротивлении шунта при токе 10А. Поэтому последовательно измерительной головке поставьте дополнительный резистор, лучше подстроечный, что бы не мучиться с подборкой.

Монтаж стабилизатора выполнен на печатной плате (см. фото 3). Максимальный ток заряда для себя я ограничил шестью амперами, поэтому при токе стабилизации 6А и падении напряжения на мощном транзисторе 5В, выделяемая мощность при этом равна 30Вт, и обдуве вентилятором от компьютера, данный радиатор нагревается до температуры 60 градусов. С вентилятором это много, необходим более эффективный радиатор. Примерно определить необходимую . Мой вам всем совет — ставьте радиаторы рассчитанные для работы ПП приборов без куллеров, пусть лучше размеры прибора увеличатся, но при остановке этого куллера, ни чего не сгорит.


При анализе выходного напряжения осциллограмма его была сильно зашумлена, что говорит о нестабильности работы схемы т.е. схема подвозбуждалась. Пришлось дополнить схему конденсатором С5, что обеспечило стабильность работы устройства. Да, еще, для того, что бы уменьшить нагрузку на КТ819, я уменьшил напряжение на выходе выпрямителя до 18В (18/1,41 = 12,8В т.е. напряжение вторичной обмотки у моего трансформатора равно 12,8В). Скачать рисунок печатной платы. До свидания. К.В.Ю.

Дополнение. Аналог LM358 — КР1040УД1

Схема автоматического зарядного устройства с одним транзистором

Эта схема дешевого зарядного устройства с одним транзистором предназначена для автоматического отключения питания батареи, как только батарея достигает полного уровня заряда.

В этой статье описана очень простая схема автоматического зарядного устройства с одним транзистором, в которой используется только один транзистор для определения напряжения, а также для автоматического отключения батареи от источника питания, когда она полностью заряжена.

Работа схемы

Как показано на схеме, мы видим простую конфигурацию, в которой одиночный транзистор подключен в стандартном рабочем режиме. Функционирование схемы можно понять с помощью следующих пунктов:

Учитывая, что аккумулятор, который необходимо зарядить, является 12-вольтовым аккумулятором, мы знаем, что рекомендуется заряжать аккумулятор до тех пор, пока его напряжение не достигнет от 13,9 В до 14,3 В.

Базовое напряжение транзистора настраивается с помощью предустановки P1, так что транзистор просто проводит и управляет реле при напряжении около 14 вольт.

Как отрегулировать отсечку порогов

Эта регулировка становится точкой срабатывания цепи по высокому напряжению и используется для отключения напряжения зарядки аккумулятора, когда он полностью заряжен или его напряжение достигает примерно 14 вольт.

Нижняя точка срабатывания схемы не может быть отрегулирована, так как эта схема слишком проста и не включает функцию обнаружения низкого напряжения.

Однако сам транзистор оснащен функцией отключения в случае, если его базовое напряжение становится слишком низким.

Обычно транзистор общего назначения, подобный показанному (BC547), при настройке на включение при напряжении 14 вольт может иметь нижний порог около 10 вольт, когда он может просто выключиться.

Такая большая разница напряжений между верхним заданным порогом и нижним естественным порогом обусловлена ​​большим гистерезисом конструкции. Это действует как естественный гистерезис в конструкции.

Нижний порог 10 вольт опасно низок, и мы не можем ждать, пока схема перезапустит процесс зарядки, пока напряжение батареи не упадет до этого опасного уровня 10 вольт.

Разрядка батареи до 10 вольт может привести к постоянной разрядке батареи и сокращению срока ее службы. . Поэтому, чтобы устранить эту проблему, в схеме нужно было как-то уменьшить уровень гистерезиса. Это делается введением пары диодов на эмиттер транзистора.

Мы знаем, что обычно на диодах 1N4007 падает около 0,7 вольта, а на двух диодах общее напряжение составляет 1,4 вольта. Включив два диода последовательно с эмиттером транзистора, мы заставим транзистор выключиться на 1,4 В раньше его нормального заданного предела в 10 вольт.

Поэтому теперь нижний порог срабатывания схемы становится 10 + 1,4 = 11,4 вольт, что можно считать вполне приемлемым для аккумулятора и для автоматического перезапуска процесса зарядки.

После обновления обоих пороговых значений в соответствии со стандартными требованиями к зарядке у нас теперь есть автоматическое зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов, которое не только дешево построить, но и достаточно умно, чтобы очень эффективно заботиться об условиях заряда аккумулятора.

Принципиальная схема

Перечень деталей для предлагаемой схемы автоматического зарядного устройства с одним транзистором

R1 = 4K7
P1 = 10K,
T1 = BC547B,
Реле = 12 В, 400 Ом, SPDT,
TR1 = 0–14 В, ток 1/10 от батарея AH
Мостовые диоды = равны номинальному току трансформатора
,
Эмиттерные диоды = 1N4007,
C1 = 100 мкФ/25 В мы обсудим очень простую схему автоматического зарядного устройства с использованием одного транзистора и реле в качестве основных компонентов. Несмотря на то, что конструкция чрезвычайно проста, она имеет функцию автоматического отключения, когда батарея полностью заряжена. Схема также имеет 3-светодиодный индикатор для индикации различных стадий зарядки аккумулятора.

Parts List

  • Resistors are all 1/4 watt 5%
  • 10 K = 1no
  • 680 Ohms = 3nos (2 resistors connected with the LEDs)
  • 2.2 K = 1no
  • Semiconductors
  • 1N4007 = 1no
  • 9 V 1/2 W Zener Dioded2 = 1NO
  • D1 Schottky Diode Sr360/SR560 = 1NO
  • T1 Transistor может быть BC547, BC548/2N3904/2N222222222222221 гг. Зеленый светодиод 5 мм 20 мА = 1 шт.
  • D5 Желтый светодиод 5 мм 20 мА = 1 шт.
  • Реле 12 В 400 мА = 1 шт. заряженный подключается через +OUT, а земля -Ve OUT цепи.

    +OUT цепи зарядного устройства идет к положительной клемме аккумулятора через предохранитель на 3 ампера.

    Линия GND разъема -VE OUT идет к отрицательной клемме аккумуляторной батареи.

    После этого схема питается от регулируемого источника постоянного тока 13,5 В. Положительный соединяется с точкой +Ve IN, а отрицательный соединяется с точкой -Ve in.

    Указанный выше постоянный ток входит в цепь, проходит через полюс реле и достигает размыкающего контакта реле.

    От размыкающего контакта реле напряжение 13,5 В поступает на клемму D1 (+) аккумулятора и предохранитель на 3 А.

    Предположим, что напряжение разряженной батареи составляет 11 В. Теперь 13,5 В входного питания снижены до значения 11 В.

    Аккумулятор начинает заряжаться.

    КРАСНЫЙ светодиод получает рабочее напряжение через размыкающий контакт реле и загорается, показывая, что аккумулятор заряжается.

    Рассчитанные значения резистивного делителя (10 К и 680 Ом) на базе T1 гарантируют, что T1 остается выключенным, пока батарея заряжается и напряжение на ее клеммах ниже 13,5 В.

    По мере зарядки батареи, в какой-то момент его терминальное напряжение достигает промежуточного более высокого значения. При этом загорается желтый светодиод через D2, указывая на состояние зарядки аккумулятора.

    Наконец, после многих часов зарядки напряжение батареи достигает установленного уровня полной зарядки 13,5 В. Когда это происходит, потенциал базы транзистора T1 становится достаточно высоким, заставляя транзистор работать.

    Транзистор теперь включается и активирует реле, контакты которого теперь переключаются с Н/З на Н/О.

    Отключает подачу питания к аккумулятору и запрещает зарядку аккумулятора. Таким образом, автоматическое отключение батареи выполняется, когда батарея достигает установленного уровня полного заряда.

    Загорается зеленый светодиод, подключенный к нормально разомкнутому контакту реле, указывая на то, что батарея теперь полностью заряжена и зарядка прекращена.

    Примечания:

    Описанная выше однотранзисторная схема автоматического зарядного устройства на 12 В была протестирована и показала, что она работает нормально.

    Для тестирования использовалась свинцово-кислотная батарея на 12 В.

    Уровень отсечки при полном заряде был установлен на 13,5 В, а входное напряжение постоянного тока составляло 14,5 В.

    Поскольку уровень отсечки при полной зарядке определяется резисторами 10 К и 680 Ом в базе транзистора, вы можете настроить эти значения, чтобы изменить уровень отсечки при полной зарядке на любое другое подходящее значение.

    Помните, что разрядная батарея всегда должна подключаться перед подачей питания на цепь. В противном случае реле включится и перейдет к нормально разомкнутым контактам, а затем подключение батареи приведет к отключению батареи.

    Изображения прототипа

    На первом изображении ниже показана внутренняя конструкция схемы автоматического зарядного устройства с одним транзистором. Мы можем ясно видеть полную сборку, состоящую из резисторов, транзистора, реле, диодов и светодиодов.

    На следующем изображении ниже показана процедура тестирования схемы, которая заряжает подключенную батарею. КРАСНЫЙ и ЖЕЛТЫЙ светодиоды включаются, указывая на то, что процесс зарядки продолжается, и батарея достигла промежуточной стадии зарядки, приблизительно при напряжении около 13 В.

    На следующем изображении ниже показано, что батарея полностью заряжена, и реле отключило подачу заряда к батарее. Зеленый и желтый светодиоды указывают на полностью заряженный аккумулятор.

    На последнем изображении ниже показано состояние SoC батареи, обозначенное горящим желтым светодиодом. Это происходит, когда питание цепи отключено, а батарея все еще подключена к цепи.

    Сильноточный источник питания 13,8 В

    Сильноточный источник питания 13,8 В
    Продукция Elliott Sound Проект 77 

    © Род Эллиот (ESP), апрель 2001 г.
    Последнее обновление: ноябрь 2019 г.


    Введение

    Как это обычно бывает, этот запас возник по необходимости. В схеме нет абсолютно ничего особенного, за исключением того, что, как показано, она вполне способна выдавать до 20 ампер в прерывистом режиме или 10 А в непрерывном режиме. Просто используйте более крупный трансформатор, мостовой выпрямитель и больше конденсаторов и выходных транзисторов, чтобы получить больший ток. Базовая схема должна быть рассчитана на ток до 50 А или около того, но ее, очевидно, можно увеличить еще больше (если вы действительно до нужен источник питания на 500А!). Нет никаких причин, по которым предложение нельзя было бы также уменьшить (я слышал, как кто-то сказал: «Боже мой!»?). Используя меньшее количество транзисторов и меньший трансформатор, он будет работать от 1 А и выше.

    Это , а не проект, предназначенный для начинающих или для питания операционных усилителей (или других подобных легкомысленных целей). питание 12В.

    Правило не особенно замечательное, но так задумано. Его можно было бы сделать намного лучше, но с риском нестабильности и повышенной сложности, особенно по мере увеличения текущих возможностей. Как оказалось, относительно плохое регулирование на самом деле является преимуществом — блок питания предназначен для тестирования автомобильных усилителей мощности и т.п., и даже с самым толстым проводом всегда будет некоторое падение напряжения, и это очень хорошо имитируется блоком питания. .

    В результате испытания, проводимые с использованием этого источника питания, будут намного ближе к реальности, чем если бы использовался источник с идеальной регулировкой. Его также можно использовать в качестве зарядного устройства (с осторожностью!), так как напряжение холостого хода очень стабильно.


    Этот проект требует знания электропроводки. Если вы не знакомы (или обоснованно боитесь) с бытовым электроснабжением — НЕ ПЫТАЙТЕСЬ СТРОИТЕЛЬСТВО.

    ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Никогда не используйте свинцово-кислотные батареи в помещении, если не обеспечена очень хорошая вентиляция. Не курите и не допускайте открытого огня в радиусе 10 метров от заряжаемой батареи,
    , так как во время зарядки образуются взрывоопасные газы. Эти батареи содержат серную кислоту, которая обладает высокой коррозионной активностью и может вызвать сильные ожоги.
    Безопасная работа и методы обработки во все времена .

    Описание

    Схема источника питания показана на рисунках 1 и 2. Для основного регулирования используется положительный трехполюсный стабилизатор 7812, за которым следует столько эмиттерных повторителей мощности, сколько необходимо для требуемого тока. Транзисторы не критичны. Я использовал приборы 2N3771 (50В, 20А, 200Вт) просто потому, что у меня их целая куча лежала в барахле. Они в значительной степени идеальны, но я предлагаю вам использовать все, что вы можете получить дешево. Если вы используете TIP35 (как показано на схеме), рассчитывайте использовать четыре транзистора для первых 10 А и по одному транзистору для каждых дополнительных пиковых 5 А (или 4 А непрерывных) выходной мощности, чтобы обеспечить достаточный запас прочности. Номинальное напряжение не имеет значения, так как основное питание будет только около 22 В с трансформатором на 18 В, и с этим справится любой силовой транзистор. Если вам нужно больше 10 А, используйте схему, показанную на рис. 3.


    Рис. 1. Базовый блок питания на 10 А — блок питания

    Светодиоды не являются обязательными, но рекомендуются. Резисторы серии 2,2 кОм (как показано) обеспечивают ток светодиода около 10 мА. В качестве альтернативы используйте сверхъяркие светодиоды и увеличьте номиналы резисторов. Это уменьшит разрядный ток, если во время зарядки батареи произойдет сбой сетевого питания. Однако разница незначительна, и использование блока питания в качестве постоянно включенного зарядного устройства , а не , рекомендуется.

    Блок питания рассчитан на большой ток, и я использовал тороидальный трансформатор на 300 ВА и два мостовых выпрямителя, по одному на каждую обмотку. Электролит на 40 000 мкФ — это один из тех, что мне пришлось взять в руки, и он обеспечивает отличную производительность. Вы можете обойтись немного меньшей емкостью для версии на 10 А, но пульсации могут стать проблемой, если емкость недостаточна. Показанная схема имеет напряжение пульсаций около 4 В при нагрузке 20 А, и это вполне приемлемо, поскольку ИС регулятора устраняет большую часть пульсаций. Имейте в виду, что ток пульсаций конденсатора будет очень высоким, поэтому убедитесь, что используемые конденсаторы имеют достаточно высокий номинал, чтобы предотвратить перегрев и выход из строя.

    Рассчитайте приблизительную емкость, которая вам нужна, по следующей формуле…

    C = ( I L / Δ V ) × k × 1000 мкФ

    (где I L — ток нагрузки, ΔV — напряжение пульсаций, k = 7 для частоты пульсаций 100 Гц или 6 для частоты пульсаций 120 Гц)

    Для этого приложения приемлемо напряжение пульсаций полной нагрузки до 5 В, но не стесняйтесь иметь меньшее значение. По мере уменьшения напряжения пульсаций рассеивание выходных транзисторов будет увеличиваться. Это явно странное поведение связано с тем, что среднее напряжение на транзисторах больше с меньшими пульсациями. К сожалению, не существует прямого расчета для определения тока пульсаций конденсатора.

    Быстрый и грязный расчет состоит в том, чтобы просто умножить выходной ток на 1,5, поэтому, если вы потребляете 10 А в нагрузке, ток пульсаций конденсатора будет около 15 А. Это относится только к для трансформаторного выпрямителя и фильтра, работающих от сети с частотой 50 или 60 Гц. Однако есть много зависимостей, в частности полное эквивалентное сопротивление вторичной обмотки трансформатора. Трансформаторы большего размера имеют меньшее сопротивление и вызывают более высокие пульсации тока — это невозможно описать подробно из-за множества переменных.

    Поскольку наиболее распространенные мостовые выпрямители с самым высоким номинальным током составляют 35 А, используйте несколько трансформаторов (и/или обмоток) и мосты для большей силы тока. Это будет намного дешевле, чем пытаться получить устройства на 100 А (или более), и общая производительность, вероятно, также будет лучше. Точно так же используйте несколько фильтрующих конденсаторов, а не один большой блок — опять же, они дешевле и превзойдут один очень большой конденсатор. На рис. 1 показан рекомендуемый метод соединения нескольких обмоток для более высокого тока, который можно дублировать столько раз, сколько необходимо.


    Рис. 2. Базовый блок питания 10 А — секция регулятора

    Как видите, регулятор сделан регулируемым в небольшом диапазоне, и обычно дает от 11В до 13,8В при полной нагрузке. При напряжении без нагрузки, установленном на 13,8 В (номинальное напряжение батареи 12 В), выходное напряжение упадет до 13,5 В при токе около 1,5 А и до 12,8 В при токе около 13 А. Это довольно типично для падений напряжения, которые можно ожидать в автомобильной установке. Излишне говорить, что если источник питания рассчитан на больший ток, то и регулирование останется примерно таким же, но на более высоких расчетных токах. C4, C5 и C7 должны быть установлены как можно ближе к регулятору IC, чтобы предотвратить колебания.

    Компоненты для амперметра не являются обязательными и нужны только в том случае, если вы включаете схему измерителя. Если счетчик вам не нужен, эти части (R8-11, VR2, M1) можно не использовать. Лично я рекомендую использовать измеритель, чтобы вы знали, какой ток потребляется. Обратите внимание, что эмиттерные резисторы показаны с проволочной обмоткой на 5 Вт, но вы также можете использовать типы с проволочной обмоткой на 2 Вт или 3 Вт, если вы можете получить их дешево.

    Выходные транзисторы соединены параллельно, с проволочными резисторами 0,1 Ом 5 ​​Вт в эмиттере каждого. Чем больше транзисторов вы используете, тем лучше стабилизация и пиковый ток. Резисторы, используемые для управления дополнительным (но настоятельно рекомендуемым) амперметром, должны быть только типа 1/4 Вт. Они усредняют напряжения отдельных эмиттерных резисторов, и результат будет намного более точным, чем управление измерителем только от одного эмиттерного резистора. Хотя показаны транзисторы TIP35, можно использовать устройства 2N3055 (TO-3). Я рекомендую прикрепить пластиковые силовые транзисторы к радиатору — крепление одним винтом не обеспечивает хороших тепловых характеристик. TIP35 имеет более высокую номинальную мощность, чем 2N3055 (125 Вт против 115 Вт соответственно).

    Диод (D1) от выхода обратно к входу и D2 (от регулятора к +VE) должны быть сильноточными. Я предлагаю диоды минимум на 2 А (или два диода на 1 А параллельно, как я использовал в своем устройстве). Это используется, чтобы гарантировать, что ИС не будет повреждена, если источник питания подключен к батарее или другому источнику напряжения без сетевого питания. R1 и R2, резисторы 4,7 Ом 5 ​​Вт, питающие стабилизатор, обеспечивают единственную доступную электронную защиту — когда ток ИС превышает 1 А, входное напряжение ИС будет уменьшено, а выходное напряжение упадет. Если вы используете сильноточный стабилизатор (в стиле TO3), то сопротивление резисторов должно быть уменьшено, но диод должен иметь более высокий номинал, чтобы компенсировать повышенный ток обратно в крышку основного фильтра.

    D2 используется для предотвращения обратного смещения выходных транзисторов до такой степени, что они могут быть повреждены. Это не совсем необходимо, но не вредит. Если сеть выходит из строя, а источник питания используется (и постоянно подключен) к автомобильному аккумулятору или подобному аккумулятору, аккумулятор будет разряжаться током покоя регулятора и R12. Ток будет около 50 мА, и если его оставить достаточно долго, батарея будет повреждена, если она разрядится до достаточно низкого напряжения. Эта цепь не предназначен для в качестве постоянно подключенного зарядного устройства и не должен использоваться как таковой. Если вам нужно больше 10 А, я предлагаю использовать схему ниже.


    Рис. 3. Альтернативный источник питания >10 А — секция регулятора

    Дополнительный транзистор увеличивает выходной ток стабилизатора и обеспечивает больший базовый ток для выходных транзисторов. Это приводит к дополнительному падению напряжения на диоде база-эмиттер, поэтому выходное напряжение будет немного ниже с управляющим транзистором. Значение R3 уменьшается для компенсации. С драйверным транзистором, как показано, схема должна обеспечивать ток не менее 100 А с 20 выходными устройствами. Если вам нужно больше, продублируйте драйвер и выходные транзисторы, используя по одному драйверу на каждую группу из 20 выходных транзисторов (по 5 А каждый).

    Внимание!  Диода для защиты устройства от обратной полярности при подключении к батарее нет. Последовательный диод уменьшит регулирование и быть очень дорогим, а параллельный диод может привести к короткому замыканию аккумулятора (типичный автомобильный аккумулятор на 12 В может легко обеспечить несколько сотен ампер!). Это очень плохо для батареи и не слишком хорошо для диода (он, вероятно, взорвется — и да, я серьезно). При желании можно использовать выходной предохранитель, но не защитит от обратной полярности. Добавьте схему, показанную на рис. 5А, к оборудование , если вам нужна защита от обратной полярности.

    Кроме того, блок питания вполне способен расплавить тонкие измерительные провода или провод заземления на осциллографе (например). Как и все сильноточные мощности запасных частей, соблюдайте осторожность при сборке и использовании этого запаса, чтобы избежать риска серьезных ожогов или повреждения оборудования.

    Защита осуществляется только с помощью предохранителя, так как источник питания достаточно прочен, чтобы выдержать практически любые нарушения в течение короткого периода времени. Минимальная защита, обеспечиваемая резисторами R1 и R2, достаточна для того, чтобы предохранитель перегорел до того, как транзисторы будут повреждены. Я ненадолго подумал об «электронном автоматическом выключателе», но очень быстро отказался от него, так как мне нужно было срочно поставлять питание!

    Блок, который я сделал, использовал корпус, который у меня завалялся, и хотя радиатор незначителен, его вполне достаточно для моих нужд. В расходных материалах, предназначенных для тестирования аудиопродукции, потребуется меньше радиатора, чем вы можете себе представить, поскольку даже мощные автомобильные усилители не будут постоянно потреблять полную мощность. Однако, если вам нужен максимальный непрерывный выходной ток для вашего источника питания (исходя из количества выходных транзисторов, размера трансформатора и т. д.), то источнику питания потребуется на больше радиаторов , чем вы думаете. Если вы все-таки решите сделать версию на 50А (или больше), я предполагаю, что вам понадобится довольно большой объем радиатора — это не будет реальной проблемой (кроме финансовой), так как места будет много — мощность Трансформатор(ы) должен быть не менее 1200 ВА (выход 50 А), поэтому корпус должен быть довольно большим. Это оставит вам много места для игр.


    Радиатор

    Важно отметить, что радиаторы, показанные на моем устройстве, подходят для очень коротких всплесков сильного тока, но совершенно не подходят для непрерывной работы. Для источника питания, выдающего, скажем, 20 А, общее рассеивание транзистора будет около 240 Вт или около того, в зависимости от регулирования силового трансформатора.

    Чтобы избавиться от такого большого количества тепла, требуется значительный радиатор — в целом, вы будете смотреть на что-то около 0,1 ° C / Вт, предполагая повышение температуры корпуса транзистора на 25 ° C — температура перехода будет выше! Так как это представляет собой почти невозможно большой радиатор, вам понадобится вентилятор — возможно, два или три вентилятора. это критически важно, чтобы вентиляторы обдували воздух прямо на радиаторы.

    Многие считают, что хреновые вентиляторы работают так же хорошо, но это не так — на самом деле они хреновые. Чтобы получить максимальную теплопередачу, необходима высокая турбулентность на поверхности радиатора, а этого можно добиться, только обдувая ребра воздухом. Не поперек плавников — прямо на них.

    Для тех, кто хочет узнать больше о радиаторах, минимизирующих тепловое сопротивление и обеспечивающих безопасную рабочую температуру выходных устройств, см. Радиаторы.


    Строительство

    Конструкция не критична в обычном смысле. ИС регулятора должна быть установлена ​​на радиаторе, а конденсаторы (как показано на рис. 1) должны быть установлены как можно ближе к ИС для предотвращения колебаний. Для этого проекта печатная плата недоступна, да и не нужна, так как вся проводка должна выдерживать очень высокие токи, которые просто расплавят дорожки на печатной плате. Небольшая сигнальная секция (регулятор, транзистор, байпасные крышки и т. д.) может быть установлена ​​на крошечном кусочке Veroboard или аналогичного материала.

    Используйте максимально толстый провод для всех основных силовых соединений, особенно для выхода. Любое дополнительное сопротивление, которое вы вводите в свою проводку, уменьшит регулирование. Я предлагаю, чтобы вы держали провода к эмиттерным резисторам 0,1 Ом короткими, и большая часть силовой проводки будет в значительной степени самонесущей из-за толщины провода.

    Подключите амперметр так, чтобы точка возврата располагалась как можно ближе к средней точке резисторов эмиттера. Точность никогда не будет большой, но она будет снижаться еще больше, если в цепи много меди, потому что температурный коэффициент сопротивления для меди достаточно высок. Резисторы на выходе 100 Ом (мониторинг тока) не внесут никакой ошибки. Я откалибровал свой измеритель на полную шкалу 10 А, но калибровка на 20 А вполне в порядке, чтобы учесть пиковый ток источника питания.

    VR2 (можно использовать любое значение от 500 Ом до 2 кОм) используется для калибровки измерителя. Используйте амперметр и подходящую нагрузку и отрегулируйте потенциометр, чтобы получить такое же показание, что и внешний измеритель. Убедитесь, что внешний измеритель способен работать с током, на который вы собираетесь калибровать. Шкала счетчика может быть перемаркирована как 0-10А или 0-20А и соответственно откалибрована.

    Если у вас нет доступа к амперметру, рассчитанному как минимум на 10 А, то для калибровки измерителя потребуется известное точное низкое значение сопротивления и точный вольтметр. Вы можете рассчитать ток, зная значение резистора и напряжение, и регулировать подстроечный резистор, пока не получите то же значение, что и при расчете. Движение измерителя также не критично — используйте любой измеритель от 100 мкА до 1 мА со схемой, как показано на рисунке. Вам нужно будет отрегулировать значения резистора подачи для других перемещений.

    I = V / R   Где I — ток, V — измеренное напряжение, а R — номинал тестового резистора (в омах)

    Как правило, для калибровки устройства вам понадобится резистор сопротивлением около 1 или 2 Ом. Мощность будет чрезвычайно высокой — резистор 1,25 Ом при 12,5 В и 10 А будет рассеивать 125 Вт. Восемь резисторов 10 Вт 10 Ом в ведре с водой будут работать очень хорошо и позволят вам «испытать вымачивание» устройства на полной мощности, чтобы убедиться, что все остается вместе. Обратите внимание, что при погружении в воду и при постоянном токе вы вызовете коррозию выводов резистора на их положительных концах, если только вы не используете дистиллированную воду.

    Регулятор напряжения может быть откалиброван или просто поставить маркер на панели для 13,8В. При желании в схему также можно включить вольтметр — если он используется, его следует подключить к выходным клеммам.


    Приложение

    Авторский блок показан на рисунках 4 и 5 на основе схем на рисунках 1 и 2. Он был разработан как источник питания 10 А. Как я уже упоминал, этот корпус лежит у меня без дела, и я не могу использовать его при максимальном токе 20 А в течение длительного времени, так как у него недостаточно радиатора. Тем не менее, он служит цели, для которой он мне был нужен, а именно для тестирования некоторых автомобильных усилителей, которые у меня были (также валялись без дела). Я нашел его чрезвычайно удовлетворительным, и, поскольку его можно завершить за полдня, это делает его простым проектом, который должен служить много лет.


    Рис. 4. Питание прототипа (передняя панель, вид изнутри) — версия 10A

    Счетчик уже был в чехле, которым я пользовался, хорошо виден тороидальный трансформатор, а также фильтрующий конденсатор. Мостовые выпрямители находятся на вертикальном алюминиевом кронштейне между трансформатором и крышкой фильтра. Управляющая электроника (регулятор, транзистор и маленькие колпачки) находится на плате Veroboard справа от счетчика. Крайний правый колпачок — это выходной конденсатор. Регулятор термически связан с передней панелью для обеспечения теплоотвода (не забудьте про изоляционную шайбу и втулки!).


    Рис. 5. Питание прототипа (задняя панель, вид изнутри) — версия 10A

    На изображении выше видны монтаж силового транзистора, эмиттерный резистор и сетевой вход. Маленькая круглая штука вверху по центру фотографии — это триммер для настройки экспонометра. Все подключения к сети должны быть защищены от прикосновения. Это включает в себя розетку IEC и сетевой предохранитель.

    С этого ракурса видно, что крышка фильтра — это старый блок компьютерного класса (извлеченный из моего верного ящика для мусора), а также видно, что я использовал только три силовых транзистора. Как я упоминал ранее, я использовал устройства 2N3771, и они намного мощнее, чем предложенные мной 2N3055, но, вероятно, их очень трудно достать (и почти наверняка они дороги). Маленькие радиаторы, которые я использовал, видны только сзади. Сопрягаемые поверхности были тщательно обработаны, чтобы они были абсолютно плоскими, и термически соединены с алюминиевой задней пластиной с помощью теплоотводящего компаунда и большого давления от крепления транзистора.


    Защита вашего оборудования

    Нет сомнений в том, что такой блок можно использовать для питания автомобильных усилителей и, возможно, другого оборудования, и большинство из них имеют ограниченную защиту от обратной полярности или не имеют ее вовсе. Если питание может отключаться и снова подключаться с какой-либо степенью регулярности, существует реальная вероятность того, что на каком-то этапе оно будет подключено с обратной полярностью. Обратите внимание, что две цепи ниже являются отдельными, но их можно использовать вместе. Этих цепей не часть блока питания — они используются в составе питаемого оборудования.


    Рис. 6. (A) Обратная полярность и (B) Защита от перенапряжения

    В детекторе полярности используется реле (рассчитанное как минимум на ток оборудования и максимальный ток . Если источник питания подключен неправильно, реле не замкнется. Загорится светодиод «Обратное», и оборудование будет спасено от затруднений. чтобы его волшебный дым вышел.  При правильном подключении загорится светодиод «Правильно», реле замкнется, и на схему поступит питание.  Катушка реле должна быть рассчитана на напряжение оборудования (обычно 12 В для этого приложение)

    Поскольку ни одно оборудование не может быть на 100 % отказоустойчивым, дорогое оборудование также может выиграть от защиты от перенапряжения. Если выходное напряжение источника питания превысит примерно 16 В (со значениями, как показано), SCR сработает, замкнув источник питания — обычно это называется цепью лома. Это приведет к срабатыванию предохранителя до того, как оборудование будет повреждено (сбой в любом источнике питания может привести к повышению напряжения до полного нерегулируемого значения). SCR должен быть в состоянии проводить неповторяющийся пиковый ток, который по крайней мере в 5 раз превышает номинал предохранителя … предпочтительно выше. C122 рассчитан на непрерывный ток 8 А, но выдерживает более 80 А в течение 10 мс. «F» относится к номинальному напряжению (F означает 50 В), но подходит любое напряжение. Предпочтительным устройством является BT152-400R, который может обрабатывать 200 А в течение 10 мс. Можно получить устройство еще большего размера, но показанные варианты являются хорошей отправной точкой. R3 не является обязательным и защищает SCR от чрезмерного пикового тока. При указанном значении (0,22 Ом) максимально возможный ток составляет около 60 ампер.

    Схемы, показанные на рисунке 5, относятся к питаемому оборудованию… , а не к источнику питания. Такая же схема должна быть добавлена ​​к каждому элементу оборудования, которое вы планируете подключить к источнику питания. Обратите внимание, что автомобильное оборудование (усилители, проигрыватели компакт-дисков и т. д.) спроектировано так, чтобы выдерживать высокие переходные напряжения, которые могут достигать 40 В для номинальной системы 12 В. Не включайте защиту от перенапряжения в любое такое оборудование, которое может быть подключено к сети автомобиля, так как цепь гарантированно сработает в какой-то момент. Цепь лома может быть подключена к выходной цепи источника питания, если вы предпочитаете. Сделать абсолютно уверен , что управление переменным питанием не может позволить выходному сигналу превысить напряжение срабатывания лома!

    Можно использовать более сложные схемы лома, которые включают временную задержку для подавления переходных импульсов, но они выходят за рамки этой статьи.


    Создание более мощных устройств

    Поскольку многим читателям может потребоваться более высокая мощность, чем показанное устройство, вот несколько рекомендаций для более крупных устройств.

    • Не рассчитывайте собрать версию на 100 А (или больше) за один день.
    • Используйте один 2N3055 для каждых 5 А пикового выходного тока (4 А непрерывно) — Каждый транзистор будет рассеивать около 40 Вт. Нет причин, по которым вы Однако больше использовать нельзя, и это улучшит передачу тепла от перехода к радиатору.
    • При коэффициенте усиления по току, равном 20 для 2N3055 (довольно типично), один стабилизатор TO-3 на 5 А будет управлять током до 100 А (используйте 25 транзисторов).
    • Для увеличения тока используйте повышающую схему вокруг микросхемы стабилизатора (до 500 А на выходе, со 100 транзисторами!). Я оставлю подробности схемы повышения вам (она очень часто используется, и в сети есть много примеров). В качестве альтернативы используйте схему, показанную на рисунке 3.
    • Рассмотрите возможность использования более мощных транзисторов для уменьшения количества компонентов. Однако стоимость, вероятно, будет выше, а производительность радиатора будет не так хорош из-за более высокого теплового сопротивления между переходом и радиатором.
    • Используйте несколько трансформаторов и мостовых выпрямителей, а не по одному очень большому каждому
    • Трансформаторы должны быть рассчитаны на мощность 300 ВА на каждые 10 А непрерывно. 100А требуется 3кВА
    • Трансформаторы могут быть перегружены до 200 % в течение коротких периодов времени (50 % времени под нагрузкой и 50 % в выключенном состоянии). Другие коэффициенты перегрузки можно рассчитать (но избыточная или непрерывная перегрузка составляет не рекомендуется !). Рассмотрите возможность охлаждения трансформатора(ов) с помощью вентилятора.
    • См. статью о конструкции блока питания, чтобы узнать о пульсациях тока конденсатора (это будет экстремально!)
    • См. статью о радиаторах, чтобы узнать больше о наилучшем способе крепления транзисторов.
    • Если вам нужен большой ток, рассмотрите возможность использования импульсного источника питания (см. ниже)

    Вышеизложенное не является исчерпывающим, но вы поняли идею. Для большинства приложений показанного блока будет достаточно. Я сомневаюсь, что слишком много конструкторов захотят создавать блоки питания на 500 А, но если вам действительно нужен такой монстр, то эта схема вполне справится с этой задачей. Мда… 500А при 13,8В это 6,9кВт — я почти готов построить один, черт возьми (шучу. )

    Даже блок на 1 кА (1000 ампер) не является невозможным с несколькими незначительными модификациями (включая схему усиления регулятора), но для чего-либо, превышающего показанный базовый блок на 10 А, хорошей идеей будут дополнительные разъемы и предохранители для тяжелых условий эксплуатации. Я сомневаюсь, что это понадобится для большинства обычных приложений. Стоит отметить, что большинство электрических розеток и бытовой электропроводки рассчитаны на максимальную мощность около 2400 Вт, поэтому для обработки тока потребуется специальная цепь.

    Как бы то ни было, если вам нужно что-то большее, чем базовый источник питания 10 А, используйте источник питания, как показано, подключенный к автомобильному аккумулятору. Его можно безопасно оставить постоянно подключенным, если питание установлено на 13,8 В (хотя проверьте температуру — свинцово-кислотные батареи имеют зависящее от температуры напряжение «плавающего заряда»). В этом случае устройство является зарядным устройством для аккумуляторов, но не будет привносить шум в выходное напряжение аккумулятора (в отличие от обычных зарядных устройств, которые не сглажены). Имейте в виду, что в случае сбоя в электросети батарея будет разряжаться при токе около 50 мА, поскольку не существует простого способа предотвратить разрядку.

    В качестве альтернативы, вы можете довольно дешево приобрести импульсные источники питания на 12 В, и, если они имеют калибровку напряжения, их можно запараллелить с помощью резисторов 0,1 Ом от выхода каждого источника питания к общей выходной шине. Каждый источник питания должен быть отрегулирован так, чтобы выходные напряжения были в пределах 0,1 В или выше. Это гарантирует, что они будут делить ток поровну. Некоторые из них предназначены для параллельного соединения без необходимости использования внешних резисторов. Источник питания 200 Вт 12 В подходит для более 16 А, поэтому легко получить очень мощный источник питания, используя 2 или 3 из них.



    Основной индекс Указатель проектов
    Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2001. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *