Зарядний пристрій з стабілізатором струму

На рис. 1 представлена ще одна схема зарядного пристрою, в якому здійснюється стабілізація струму заряду. Регулюючим елементом є тріністор. Цей пристрій можна використовувати не тільки для зарядки акумуляторів, але і у всіх інших випадках, коли опір навантаження змінюється, а струм повинен залишатися незмінним (наприклад, для електролізу, який радіоаматори використовують для травлення друкованих плат, для нанесення покриттів на металеві деталі).

Основні характеристики такого зарядного пристрою

Максимальний струм навантаження, А ,…………………………………….. ….. 7
Максимальна напруга на навантаженні, В. …………………………. 16
Коефіцієнт стабілізації по струму навантаження КСТ = (Uвх / Uвх) / (Iвих / Iвих), не менше ……………………….. … 70
Коефіцієнт корисної дії%, не менше …………………… 70

Розглянемо роботу пристрою по його принциповою схемою і тимчасовим діаграм (рис. 1), які показані для випадку навантаження, що не містить джерел ЕРС.


Рис. 1.

На транзисторі VT2 зібраний генератор пилоподібного напруги. Через резистор R4 на базу транзистора VT2 подано відкриває напруга (рис. 2, діаграма А), а через резистор R2 з двухполуперіодного випрямляча на діодах VD1-VD4 надходить що закриває пульсуюче напруга (рис. 2, діаграма Б). Сумарне напруга на базі транзистора VT2 показано переривчастою лінією Б. Діод VD11 обмежує амплітуду закриває напруги. Опір резисторів R2 і R4 вибрано таким, що транзистор велику частину часу закритий. Конденсатор С3 заряджається через резистор R5. Але в момент наближення мережевого напруги до нуля транзистор VT2 відкривається, розряджаючи конденсатор С3. На колекторі транзистора формується напруга, за формою близьке до пилоподібним (рис. 2, діаграма В), Через резистор R6 воно надходить на один з входів диференціального підсилювача на транзисторах VT4, VT5, а на іншій подається напруга (рис. 2, діаграма Г) з виходу операційного підсилювача (ОП) DA1, яке залежить від положення движка резистора R 15.


Рис. 2.

Як тільки значення напруги на базах транзисторів VT4 і VT5 зрівняються, транзистор VT4 відкриється. Слідом за ним відкриється транзистор VT3 і сформує імпульс струму (рис. 2, діаграма Д), що відкриває тріністор VS1. З цього моменту напівперіод на навантаження буде подано випрямлена напруга з обмотки II трансформатора Т1 (рис. 2, діаграма Е). Чим більше напруга на базі транзистора
VT5 , тим пізніше будуть виникати імпульси, що відкривають тріністор, і тим менше буде середній струм через навантаження.

Функцію стабілізатора струму виконує вузол на ОУ DA1. Датчиком струму служить резистор R 11; напруга, знімається з цього резистора, пропорційно струму навантаження. Через резистор R13 воно підведено до неінвертуючий вхід ОП.

Якщо з якої-небудь причини струм через навантаження збільшився, то збільшується і напруга на неінвертуючий вхід ОП. Це призводить до відповідного збільшення напруги на базі транзистора VT5 і збільшення кута відкривання тріністора VS1-струм через навантаження зменшується. Таким чином, негативна

зворотній зв'язок по струму навантаження підтримує його на заданому рівні.

Конденсатори С5, С7 згладжують пульсації напруги на виході. Резистори R 12, R 16 забезпечують подачу невеликого негативного напруги на інвертується вхід ОУ на нижньому за схемою положенні движка резистора R 15. Це дозволяє регулювати струм навантаження практично від нуля. Конденсатор С6 підвищує стійкість роботи ОУ. На елементи пристрою надходить напруга живлення від двох стабілізаторів (VD9, VT1 і VD12, R3).

У пристрої ОУ К140УД1Б можна замінити на К140УД5, К140УД6, К140УД7, К153УД2 (з відповідною ланцюгом корекції); транзистор КТ801Б – на будь-який із серій КТ603, КТ608, КТ801, КТ807, КТ815; КТ315В – на КТ312, КТ315, КТ316, КТ201; КТ814Б-на КТ814, КТ208. Конденсатори С1, С2, С4, С5, С7 пристрої К50-6 або К50-35; С3, С6 – КМ-6 або К10-7в, КЛС. Резистор R11 утворений двома паралельно з'єднаними резисторами С5-16В опором 0,1 Ом.

Діоди VD5-VD8 – типу Д305; їх можна замінити на будь-які з серій Д242-Д248, але в цьому випадку зростає розсіюють на кожному діод потужність, і розміри тепловідводів доведеться збільшити. Амперметр РА1 – Типу М5-2 з струмом повного відхилення стрілки 10 А.

Трансформатор Т1 виконаний на стрічковому магнітопроводі ШЛ25х32. Обмотка I містить 710 витків дроту ПЕВ-2 0,8;

обмотка II – 105 витків дроту ПЕВ-2 0,21 з відведенням від середини;

обмотка III – 80 витків дроту ПБД 2,64.

Діоди VD5-VD8 встановлені на тепловідведення площею 50 … 60 см ^ 2 кожен. Тріністор VS1 встановлений на тепловідвід площею не менше 200 см.

Велика частина елементів пристрою змонтована на друкованій платі (рис. 3).


Рис. 3.

Для налагодження пристрою до його виходу підключають дротяний резистор опором 1 … 2 Ом і потужністю не менше 100 Вт (можна використовувати ніхромового дріт діаметром 0,5 … 1 мм). Движок змінного резистора R 15 встановлюють у верхнє за схемою становище і підбіркою резистора R 14 добиваються, щоб струм через навантаження був рівним 7 А. При обертанні ручки змінного резистора струм повинен плавно зменшуватися до нуля.

На закінчення відзначимо, що застосовуваний тип тріністора VS1 і дані трансформатора вказано для використання в режимі зарядки акумуляторів струмом до 7 А. Як вже зазначалося, запас по потужності тріністора і трансформатора необхідний у зв'язку з великим значенням коефіцієнта форми зарядного струму. Якщо ж пристрій буде працювати на навантаження, що не має власної ЕРС (наприклад, гальванічну ванну), то потужність трансформатора може бути значно знижена. При зазначених даних пристрій може віддавати в навантаження струм до 12 … 15 А, проте доведеться підібрати опір резистора R14.

Джерело матеріалу