用于补偿电池自放电的电流源。方案、说明

用于补偿电池自放电的电流源。无线电电子电气工程百科全书

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由于化学电源的自放电是不可避免的问题，因此业余无线电文献中一直关注其补偿问题。文献[1]中给出了自动机顶盒的方案，对任何现有充电器进行简单改进后即可用于此目的。还有第二种选择 - 为此使用低功率电流源 (IT)，在电池长期存储期间永久连接到电池。此类设备甚至是由该行业生产的。作为第一个变体（图 1）IT 的基础（图 2），使用了 UP-N12-0,05-UHL3.1 型充电器的方案，该方案于 1992 年 5,5 月由 Zakarpatmash 生产协会发布乌日哥罗德州外喀尔帕特马什市由于在电路实验过程中只有一本操作手册，除了其中给出的参数外，还有IT在短路模式（短路）下的功耗（短路模式下为250 W）以及短路电流为 XNUMX mA，器件上的其他设计数据则不然。

根据这些数据，对电力变压器进行了近似计算。输入电压值确定为：5,5 W / 0,25 A × 22 V。在手头可用的变压器中，电焊套件中的 24 伏 25 瓦烙铁的降压变压器（PT）为 2.940.005文尼察工厂生产的.3TU被证明是最合适的“灯塔”，其示意图如图24所示。该变压器在 SGZ 类型的两个常规插座上提供 28 和 25 V 电压，具有相当低的“空闲”电流 (100 mA)。电气安全问题也在结构上得到解决：初级和次级绕组位于框架的不同部分。初级绕组的电阻约为XNUMX欧姆。

该器件（图 1）是一个具有高内阻的 IT，由大功率晶体管 VT1 制成。

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通过参考电压源(ION)向VT1基极提供稳定电压来保证输出电流参数的恒定，因此其输出电流实际上与集电极电路中的负载无关。 IT电路简单，具有良好的温度稳定性[2]。由于使用 LED 作为 ION，充当稳定器，因此获得了高参数。由于正温度系数h相互补偿_21e双极晶体管的（+2 mV / deg）和随LED温度变化的压降变化的负温度系数，可以从温度获得充电电流参数的稳定性，这对于LED的长期运行至关重要。设备。

图1和图2中的方案的一个缺点是电池可能以相反的极性错误地连接到IT，并产生所有随之而来的后果。文献[3]消除了这个缺点，但IT方案有些复杂。图 3 所示的 IT 电路的第二个版本中使用了比 [4] 更简单的电路解决方案。与图 1 和图 2 中的电路不同，这里使用晶体管开关代替电阻器 R2，由充电电池的电压控制，类似[1]。由于 LED 指示应明确确定设备当前的状态，因此与 [4] 相比，图 3 中的电路受到更多关注。电路中引入了双色 LED 指示灯，可清楚地指示电池与 IT 连接的一个或另一个极性。晶体管开关的引入使得可以完全消除通过反接的IT对电池的放电，以及消除短路模式，因为当XS1和XS2闭合时，控制电压处于所需的极性VT2基极不供电，闭合，可能的电池放电电路被中断。

用于补偿电池自放电的电流源

用于将电池连接至 IT 的极性指示器由两个 LED 组成：VD5 型 AJ1307A 和 VD6 型 AL307V，分别为红色和绿色。他的工作很明确。从原理上讲，指示器中的 LED 除了发出信号外，还执行自我保护功能：发光的二极管可防止连接 LED 的反向电压 (Uobr.max = 4 V) 的影响，从而限制 Uobr.max它的温度为 1,6 ... 1,8 C。您可以使用双色 LED，而不是两个不同发光颜色的 LED。当220V电源电压关闭时，通过LED指示灯的电池放电电流值由电阻R4决定。对于本设计，它等于 15mA。表中给出了 LED 指示灯可能状态的变体。

用于补偿电池自放电的电流源

为了减少220V电源连接指示电路中的无用损耗，将VD8二极管连接到具有4V交流电压的FET绕组（T1，图3）。还使用反方向连接的硅二极管 VD8 来保护二极管 VD7 免受反向电压影响。

用于补偿电池自放电的电流源

[4]中没有关于所用散热器的信息。在实际设计的第一个版本中，使用了强大的硅晶体管 KT803，正如参考书 [5] 中所述，它在没有散热器的情况下消耗 5 W 的功率。

由于VT1（图2）最困难的模式是短路模式（尽可能），因此在该模式（200 mA）下测试了电路的工作情况。该模式下调节晶体管的功耗：Р=240,2=4,8 (W)。在实验过程中，VT1 晶体管明显升温，因此将其安装在尺寸为 46x85x1,5 mm 的硬铝制成的附加散热器（板）上。该板本身安装在 PT 外壳顶盖上的三个 12 毫米高的螺纹柱上。

电池（作为化学电流源）IT运行期间比自放电补偿电流（TCS）更大的短路电流的物理意义，在一定的简化中可以表示为电池电压减去IT、电池等内阻恒定时的电源电压。在使用晶体管开关完成图 2 中的电路后（图 4），VT1 的热状态显着改善（P = 24 V0,06A = 1,44 W），然而，安装有 VT1 的板式散热器的设计出于保持安装体积的原因而被保留。

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整流器和 IT 元件采用铰接方式安装在板和 PT 外壳上平面之间。在板上钻四个直径为 5 毫米的孔，将 LED 安装在其中。 LED 和板通过分子胶相互固定。 IT 与电池的连接是使用 SSh5 连接器和带有适当设计的夹子的柔性两线线路进行的。自由插座 XS1 和 XS2 PT（图 2），其中安装了额外的花瓣，用作 XS4 和 XS2.4（图 2.5 和图 3）。此次修改后，PT完全保留了其原有功能。

细节。希望在功率为20W及以上的IT中使用硅晶体管，优选在金属外壳中，电压1)eq至少为50V。电阻器R1为MLT1型，R2为MLT-0,5型。变压器T1（图3）可以独立制作，例如，在显像管彩色电视机的ULF输出变压器的磁路Ø16x24（S = 3,84 cm2）上制作。制造磁路的变压器钢在 50 Hz 频率下具有较低的功率损耗，这对于 T1 的预期长期运行非常重要。

匝数T1的计算按照建议[6]按照公式50/S进行（考虑到使用高质量磁芯，经验数减少为50）。从那里 N 50 / S (cm2) 50 / 3,84 13 (转/V)。初级绕组匝数220x13=2870，次级13x24x 1,2=370 + 13x4x1,2=63（次级绕组匝数增加20%）。绕组线径按下式计算：d=0,8(l)^0,5。对于初级绕组，出于降低有源电阻的原因，采用0,15mm的直径。例如，对于短路电流为0,2A的次级绕组，d=0,8(0,2)^0,5=0,36（毫米）。根据上述公式计算并组装在上述磁路上的两个制造的变压器的“空载”电流约为 5 mA。

设置方案（图2）。断开 VD2 LED（图 2）与晶体管的连接，并将其直接连接到整流桥。将万用表接在开路的VD2（A点）上，接上电流表。连接 2 kΩ 电位计而不是电阻器 R4,7，通过变阻器打开并设置为最大电阻。通过改变电位器的阻值，将通过VD2的电流设置为10mA。将 VD2 连接到晶体管。安装了一个 1 ... 47 欧姆的线绕电位器，而不是发射极电阻器 R100，通过变阻器打开并设置为最大电阻。将万用表连接到 XS1 和 XS2，通过电流表打开至最大测量限值。通过改变电位器的阻值，将短路电流设置为200mA。所连接（预充电）电池的建议 [3] 的电池 TCR 值应为 45 mA。

注意由于晶体管 VT1 ION 的 E-B 转换分流，空载时（没有电池连接或输出短路时）VD2 LED（图 1 和图 2）不应点亮。

设置方案（图4）。将电压为 14,5 V 的充电电池连接到 IT 输出，用 4 kOhm 电位器替换电阻器 R470，打开变阻器并设置为最大电阻。通过毫安表设置电位器电流为 10 mA。设置 IT 输出电流（图 4）与设置 IT 输出电流（图 2）类似，但只能在电池以适当极性连接的情况下进行。图4输出电流IT的值应等于电池的TCR加上流过电池连接指示器的电流之和，即45+15=60（毫安）。

参考文献：

Elkin S.A. 具有扩展操作功能的充电器供电设备//电工。 - 2000 年。 - 第 4 名。第 46 页。
编辑翻译“LED 热补偿器”//Radio.- 1978.-№4.-S.61。 3. Chayi L. 电池寿命保护程序//收音机爱好。 - 2003 年。 - 第 4 号。 - C.59。
操作手册 UA2.940.017RE PO“Zakarpatmash”。
Tereshchuk PM 等人。半导体接收放大器件。业余无线电爱好者手册。 - K.：Naukova Dumka，1981.- S. 125。
Polyakov V. 减少变压器杂散场 // Rodio。 - 1983 年。 - 第 7 号。 - C.28。

作者：SA 埃尔金

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