具有电流稳定功能的充电器。方案、说明

具有电流稳定功能的充电器。无线电电子电气工程百科全书

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我们为汽车电池提供稳定设定充电电流的充电器，电流高达 10 A。它还提供了当电池达到设定电压时自动关闭充电电流的电路。该器件还可用作独立电源，具有可调输出电压和负载电流限制，适用于不需要严格电压纹波标准的电路。

该器件的操作非常接近具有输出电压脉宽调节的脉冲稳压器的操作原理。目前，开关电源（UPS）是最有前途的，但对于许多无线电爱好者来说，其制造充满了很大的困难。

在该电路中，尝试应用使用晶闸管功率调节器的 UPS 的思想。同时，采取措施以达到最高效率。为此，选择了电源变压器输出绕组中点的全波整流电路，直接连接晶闸管代替二极管，在整流的同时还起到调节的作用。对于该电路，我们只需要两个散热器来冷却两个晶闸管，而不是像在电桥中包含二极管的电路中那样需要四个散热器。

充电电流很高 - 这样的设备开始逐渐变成加热设备。

当然，在电源变压器的次级绕组中，您必须绕制桥式整流电路的两倍匝数，但绕组线的横截面只有桥式整流电路的一半大，这甚至在绕制变压器。

图中所示为充电器的电路图（“地”是有条件地示出的，并且不与外壳连通）。

（点击放大）

该方案由几个部分组成：

1、电源降压变压器T1上装有晶闸管VS1、VS2，滤波电容C1C4和电感L1上的电源滤波器。

2、脉冲发生器，控制晶闸管VS1、VS2的开通相位。该发生器根据使用单结晶体管模拟电路的标准电路组装，该单结晶体管使用元件VT1和VT2、定时电容器C6和匹配脉冲变压器T2。

3.晶体管VT3、VT4和带有电阻器R7的电容器C13上的可调电流源，电阻器RXNUMX充当可变电阻器，借助它调节发生器产生的脉冲的相位。

4.电流和电压跟踪电路，用于使用电压比较器电路控制运算放大器DA1.1和DA1.2上的可调电流源。这还包括电流表分流器 R14。

5、为脉冲发生器电路和微电路供电的整流器，由二极管VD1、VD2、二极管VD6和电阻器R11上的参量稳压器、电容器C8、C9上的平滑电源滤波器以及参考电压源组成用于电阻器R1-R24上的电压比较器DA27的操作。

6. 为了提高断开充满电电池的准确性，使用了一个附加单元，该单元由 DDI 芯片和 R8R10、VD4、VD5、VD9 和 VD10 元件制成。

必须特别提及该装置；它不需要安装。在汽车电池充电器的制造中，尤其是在大电流充电时，当试图实现自动化时，他们遇到了电压不稳定而关闭的问题，但在展台上一切正常。经过观察，作者注意到内存的所有者非常错误地将它们连接到电池，他们可以使用随机导体（有一次我看到了超过10 m的电线连接）。这些电线上会形成显着的电压降，监控输出电压的设备开始提前错误地关闭充电器，有时会周期性地打开和关闭。

考虑到电路中充电电流是脉动流动的，即可以排除该影响因素。然后，当整流器的电动势超过电池的电动势时，会有一段时间没有充电电流，此时需要控制输出电压。该操作算法可以以多种方式实现。通过引入这种监测输出电压的方法，可以显着提高电池达到设定电压水平时关闭充电器的准确性。

存储电路工作原理在导通的初始时刻，受控电流源VT3-VT4会通过电阻R7加正开通，因此晶体管VT1-VT2上发生器产生的脉冲相位延迟是最小的。当交流正弦波的半波出现时，晶闸管VS1和VS2几乎立即打开，变压器消耗的功率最大。当电容器C1-C4充电时，将出现电池的充电电流，这将引起电流表R14分流器两端的压降。该电压通过电阻器 R20 馈送到电压比较器 DA1.1 的反相输入端，与来自可变电阻器 R27 的设定参考电压进行比较。

一旦分流器 R14 上的电压降超过示例电压，DA1.1 比较器就会切换，并且其输出端将出现低电平（几乎“接地”）。该低电平通过二极管VD7和电阻器R13馈送到晶体管VT4的基极，并且受控电流源开始关闭，增加其在电容器电路Sat中的电阻。发生器脉冲产生得晚，晶闸管VS1-VS2开路少，功耗也降低。随着充电电流的减小，比较器又回到原来的位置，不影响晶体管VT3-VT4。由此，进行充电电流的脉宽调节。

在 DAI 比较器上。图1示出了用于监视输出电压的电路。一旦超过设定值（通常为14,6V），比较器DA1.2也将切换，同样，仅通过二极管VD8，然后通过电阻R13关闭晶体管VT3-VT4，脉冲发生器将关闭，充电电流将停止。由于电阻R27、R28形成了相当宽的磁滞回线，只有当充电器端电压下降到12,7V时，比较器才会恢复到原来的位置，充电器才会开始工作。 LED HL2 发出充电结束信号。

如上所述，这里应用了新的电压控制原理，提高了脱扣精度。仅在交流正弦波半波之间的狭窄时间段内控制电压，其余时间比较器的灵敏度被大大低估。该节点由DDI芯片和辅助元件VD4、VD5、VD9、VD10、R8、R9、R10构成。

在 DD 1.1-DDI.2 微电路上，制作了一个脉冲整形器，与电流正弦波的正半波隔离，电流正弦波通过整流二极管 VD1-VD1 从变压器 T2 的次级绕组获取，这些二极管通过整流二极管 VD8-VD4 馈送。电阻器R1.1和齐纳二极管VD4连接到DD2微电路的输入端。由于 VD100 齐纳二极管切断了部分电压，并且由于 DDI 芯片的阈值特性，DDI .7 输出将具有频率为 8 Hz、持续时间为 3 ... 2 ms（持续时间取决于电源电压）。 DDI .3 芯片的输出将是持续时间为 10...2 ms、周期为 3 ms 的反转脉冲。在这些时间间隔 (3...10 ms) 内，保证没有充电电流，并且通过 VD1.2 二极管从 DDI .XNUMX 微电路输出施加的脉冲不会影响 DAXNUMX 的非反相输入.XNUMX 比较器。在这段时间里，输出电压受到控制。

DDI .3 输出无脉冲期间，即如果存在低电平，它将显着旁路电压控制输入，从而有效地关闭 DA1.2 比较器。当比较器 DA1.2 被触发时，其低电平通过 VD1.3 二极管施加到 DD 9 芯片的输入端，禁止脉冲通过 DDI .3 芯片，其输出端为高电平，并且不影响比较器。在实践中，这种电压控制原理的引入使得实现电池与充电器的非常精确的断开成为可能。

对安装在存储器中的部件的要求并不重要；晶体管和二极管的各种互换在这里是可能的。最好用更现代的晶闸管代替，例如T-112等。安装电感器 L1 是为了保护晶闸管在给电容器 C3C4 充电时免受大电流的影响。电感器采用 Ø12x25 磁芯制成，间隙为 0,1 mm，用 PEL 2,02 线缠绕直至填满。

如果没有电源滤波电容，电流控制电路就不起作用，而它们的存在甚至是可取的，因为充电将接近直流充电，这将对电池产生有益的影响。可以增加电容器（尤其是 C3 和 C4）的电容，从而减少电压纹波，在负载电流为 1 A 时，在指示额定值 C4-C1,5 的充电器输出处电压纹波为 5 V。

对于脉冲发生器，选择带有变压器输出的电路，因为与晶闸管控制电极的电流耦合电路相比，基于晶闸管的各种设备的长期维修实践表明其具有良好的可靠性。在这里，即使在非常空载的功率控制电路中，晶闸管也会很快失效。变压器T2使用典型的MIT-3（可以使用FIT4），但您也可以自己制作Sh7x6磁芯，所有匝都用PEL 0,15线绕制，每个绕组包含40匝。

用于监视和设置输出电压的电路，由电阻R17、R19、R20组装而成，选择方便安装，它们安装在靠近输出端子的面板上。

电源变压器T1采用宽35mm的U型铁制成，设定厚度38mm。初级绕组采用PEL线0,7，890匝；次级绕组采用PEL-1,7线，每半绕组70匝。

如果没有电流表分流器，可以很容易地用一根直径为 1,8 ... 2 mm、长度为 15 ... 18 cm 的钢丝缠绕成螺旋状制成。然后电阻器R15将测量仪器的刻度校准为10A的电流或其他选定的刻度。这比为设备选择分流器更简单、更容易。另外，在器件上调节一个附加电阻R16，以测量器件所选量程下的电压。

如果需要，可以通过从电路中消除电阻R22来消除电压比较器的迟滞，然后当达到设定电压时，电流将减小到电池电流，其值取决于电池的类型及其磨损。那么就没有特别需要安装DD1芯片了。在这种能力下，存储器可以作为单独的电源工作。电阻R18可用于调节输出电压，电阻R27可用于设置电源电路中的限制电流。

参考文献：

集成电路。运算放大器。体积 /。 - M：Fizmatlit，1993.-240 页。

作者：B.G. 埃罗费耶夫

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