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无线电电子与电气工程百科全书 汽车电池的自动充电器和启动器。 无线电电子电气工程百科全书
工业生产的启动装置往往功率较低，运行可靠性不够。 最简单的自制汽车启动装置电路，仅由变压器和功率整流二极管组成，也有许多缺点。 首先，如果输出线意外短路，昂贵的整流二极管很容易损坏。 如果将此类电路连接到电池的极性不正确，则板载电子设备或电池本身可能会损坏。 另外，在制造最简单的启动装置时，要求正确选择变压器的参数（对于特定类型的磁路，初级和次级绕组的匝数之比），使其提供负载电流至少为 100 A，电压降至少为 10 V。 为了消除所有这些缺点，允许使用下面描述的装置。 它还可以用于对电池进行充电或训练，并且自动化不会让电池电压在所有操作模式下超过允许值。 该电路提供输出电压稳定和电流短路保护。 如果电池极性错误地连接到设备的输出端子，则将不允许其开机。 为了在不同模式下操作启动充电器，电池连接到相同的输出端子，这在操作过程中非常方便。 同时，使用安装在外壳前面板上的电压表和电流表来监控电路的运行和电池的状态，如图4.13所示。 XNUMX. 位于同一位置的调节器可以在很宽的范围内改变输出电压U和限制（保护）电流I。
该器件可以在三种模式下运行，通过开关 SA1（“模式”）进行选择： 1. 充电——以稳定电流对充电电池（AB）充电，直至电池电压升至 14,8 V。此时，充电电流可设置为 1 ... 10 A 范围内的任意电流。 2. 培训-用于防止电池板在长期储存（例如在冬季）提供电解液的情况下硫酸盐化。 该设备允许您在自动模式下循环完成充电-放电过程。 充电电流可设置为 1 A，放电电流为 10 A。循环次数不受限制。 3.启动模式用于启动汽车发动机。 在这种情况下，该器件与电池并联，并在连续模式下提供高达 100 A 的电流。 这使得在冬季或因老化而导致电池容量减少的情况下更容易启动发动机。 充电器-启动器的电路，图。 4.14、由以下部分组成： a)功率变压器T1，功率约为1kW，并在晶闸管VS1、VS2上制成整流器； b) 变压器T2和稳压器DA2、DA3上的控制电路的电源； c) 自动控制方案（DA1.DA4，TK）； d) 模式控制电路(PV1、测量电流的放大器DA6、PA1.HL1、HL2)； e) 开关和保护单元（K1、K2、DA5）。
表 4.1。 微电路上的电源电压
由于建议在给汽车电池充电时保持平均充电电流恒定，因此使用晶闸管作为调节元件。 它们同时充当受控整流器。 为了便于制造，控制电路由单独的变压器T2供电。 还从中移除信号以使电路的操作与电源频率同步（VD6-R28-R33 元件的电路）。 用于为控制电路供电的+15 V 和-15 V 电压在DA2 和DA3 微电路上保持稳定。 自动控制单元的工作原理如下。 来自输出端（X1、X2）的电压反馈信号（Uoc）经电阻R1-R4馈送到DA1.1积分器的输入端，输出放大电压与电阻R14设定的电压相加，为馈送到输入 DA4.15。 芯片DA4（KR1114EU4）是专门为构建脉冲控制电路而设计的，大大简化了器件。 它包含一整套用于进行脉宽控制的功能单元（图4.15），其内部有： 精密参考电压源+5V（ION）； 误差放大器（1 和 2）、比较器（3 和 4）、晶体管输出级的控制电路和锯齿波电压发生器。 发生器频率由外部电阻器 R30 和电容器 C15 设置。 振荡器的工作通过晶体管VT1与电源频率同步，晶体管VT6的开启信号来自整流器VDXNUMX。
在DA4/8微电路的输出端形成电压脉冲，其宽度取决于调节器R19、R14的位置。 由于短脉冲足以打开晶闸管，因此使用微分电路 C18-R45 来获得它们。 这些脉冲由晶体管 VT2、VT3 放大，并通过电流去耦脉冲变压器 (T3) 馈送到晶闸管 (VS1、VS2) 的控制输出。 电流稳定功能的执行如下。 从分流器 Ruj 获取的电流反馈信号 (loc) 通过电阻器 R5 馈送到积分器 DA1/7 的输入端。 积分器将电压放大10倍，并平滑纹波。 来自输出 DA1/10 的信号与电阻器 R14 设置的电压混合。 这些电压之间的差值被馈送到限流放大器的输入端 (DA4/2)。 在微电路内部，比较输入 DA4 / 4 和 DA4 / 2 的信号，其中较大的信号直接影响控制脉冲的宽度，从而影响晶闸管的打开时刻。 电路的运行由 PV1 电压表和 PA1 电流表控制。 当装置用作启动装置时，PA1电流表通过SA1开关直接连接到分流器。 在 100 A 电流下，分流器上的电压应为 75 mV，足以使仪器指针偏转至满刻度。 当工作电流需要达到10A时（“充电”或“训练”模式），可加装6倍的放大器（DA10）以使其测量更准确，PA1电流表针也可以偏离全面展开。 设备操作模式的指示由 LED 执行：HL1 LED 发光 - 工作，HL2 - 设备关闭，电池正在以 0,8 A 的电流放电（在训练模式下）。 当电池以正确的极性连接到端子 X1、X2 上时，开机和保护单元开始工作，在这种情况下，如果机器已打开。 A1、当按下SB1按钮时，由于电池有电流流经K1绕组、R67电阻和VD22二极管，K1继电器吸合，其触点（K1.1、K1.2）吸合。给T1变压器和控制电路供电，同时也会封锁按钮链（K1,3，22）。 不难看出，如果电池极性接错，则VD1二极管将截止，继电器KXNUMX无法导通。 DA5芯片上集成了一个电压比较器，根据SA1开关选择的模式，控制器件的操作算法，防止电池电压超过预定的（通过电阻R41）14,8V的水平。该有效值 -幅度会更大。 R48-VD17 的电路提供比较器的迟滞。 现在让我们更详细地考虑充电器-启动器在不同模式下的操作特征。 充电模式 当稳压器R14设置为最大值时，电流稳定模式下所需的充电电流由电阻R19设定。 充电电流由PA1电流表控制。 要进行充电，请将电池连接到设备的端子“+”(X1) 和“-”(X2)，观察极性。 当按下SB1按钮时，电路将开始工作。 一旦由电阻器 R19 设置的输出电压超过电池的可用电平，电流就开始从变压器 (T1) 流经充电电路中的分流器 (Rsh)，从而在其上产生电压。 该电压进入电流反馈积分器DA1.1的输入端。 它会发生变化，直到补偿 DA4/2 输入处设置的参考电压（该电压反过来决定晶闸管打开的时刻，从而决定电源电路中的电流）。 因此，在设备的这种和其他操作模式下电流或电压的稳定是设置晶闸管打开时刻的过程，在该时刻设备输出处的电压通过反馈电路补偿参考电压。某一点的电压。 如果电路工作在电流稳定模式下，那么当电池充电时，其上的电压将会增加。 一旦达到 14,8 V 的电平，DA5 比较器就会被触发，从其输出到 DA4 / 4 输入的信号会停止形成控制晶闸管打开的脉冲。 训练模式 训练过程与充电过程基本相似，不同之处在于，当 SA1 开关设置为适当的模式时，DA5 比较器监视电池上的电压电平，如果超过 14,8 V，则向 DA4/DA4 发送锁定信号。 4 输入。 这导致控制晶闸管打开的脉冲（DA8 / 5）消失。 此时，三极管VT3也打开，继电器K3.1工作。 它将负载（R68）与其触点K68 连接起来，对电池进行放电。 电阻R0,8提供XNUMXA的放电电流。 放电将持续到电池电压降至 10,5 V。一旦发生这种情况，DA5 比较器的输出将再次出现零电平，这将关闭继电器。 短路，电路将进入电池充电模式。 这种充放电过程会周期性地重复，并且循环次数不受限制。 启动模式 在此模式下，不仅会限制设备的输出电流以保护其免受损坏，而且会将输出电压水平限制为电池和板载网络的安全值。 要工作在该模式下，电流调节器 R14 设置为最大值，电阻器 R19 根据 PV1 器件设置 13 ... 14 V 的电压。 现在您可以将钥匙插入汽车点火装置并启动发动机。 在这种情况下，根据启动条件，箭头 PA1 可能会占据刻度上的不同位置，其最大值将对应 100 A。PV1 电压表的箭头可能会向下偏离。 装配特点和设计 该设备的主体尺寸为 340x240x200 毫米，由硬铝板制成。 晶闸管VS1和VS2安装在面积约为1000cmXNUMX的散热器上。 （这些晶闸管的标准散热器就具有这样的表面积）。 从结构上看，图中虚线突出的部分除SA1开关外，均位于玻璃纤维制成的双面印刷电路板上，厚度为2,5.3,5毫米，尺寸为145x110。 MM，如图。 4.17.4.19。 元件VD5和R8、R9分别安装在T2、C5、C6下方，以增加安装密度。 调谐电阻上下固定在电路板上，如图 4.20 所示。 XNUMX。 防止变压器下方安装时印制导线短路。 T3 和调谐电阻器放置在介电垫片下方。 此外，还需要在板上输出 DA5 / 2-DA4 / 7-VT1 / e 之间制作两个体积跳线。
印刷电路板与其余部件的连接是通过连接器进行的。 HZ型。 РШ2Н-2-15 和任何微型连接器的接触花瓣。 调节器 R14 和 R19 的连接线必须屏蔽。 电源部分（从变压器 T1 到晶闸管和端子 X1、X2）的安装采用横截面至少为 8 mmXNUMX 的柔性绞线（例如品牌线）进行。 PVZ。 装置中微电路可用进口模拟器件DA1-A747C替代； DA2-TL494L； DA3-78L15； DA4-79L15； DA5-LM211N； DA6 - 没有类似物。 安装在微电路输入端的 KD521 型二极管可防止电路设置过程中的意外损坏，并且可以用任何低功率脉冲二极管替换：KD522、KD510、KD503 等。 可调电阻器（R38、R40、R41、R44）为便于调节采用多圈型SP5-3，调节R14、R19型SPZ-4a-0,25W具有线性特性（A）的阻值变化，其余均可任何类型，例如 MLT - 相应的功率。 有极性电容器。 C10、C11、C13、C14 和 C17 K50-35 型； C3、C4 类型 K42U-2，0,015 V 时 630 uF； 其余的来自K10系列或。 KM-6。 作为测量仪器，使用相同类型M1的指针电压表PV1和电流表RA42301。 由于电流表具有内部分流器，因此您需要打开外壳并将其取出。 事实上，在测量 100 A 电流的电路中，使用了外部分流器 (Ruj)。 分流器Rm采用标准型75ShSM-100-0,5。 转变。 A1（当前机器）- 类型。 AE10-31 适用于电流 10 A、SA1 型开关。 PGZ（PG2），任何按钮SB1都可以。 继电器 K1 类型 KP460DC，适用于 12 V（波兰生产）或类似产品，具有三组转换触点，额定电流高达 5 A。 KZ型。 RES2 护照 RS47-4.500.407 (RS01-4.500.407)。 为了制造 T1，使用了绕组位置处横截面 Sct = 35 cm 的变压器铁芯。 （窗户面积Sok=72 cm240）。 初级绕组包含 2,5 匝截面为 1,8 mm22 的 PETV 线。 （直径 22 毫米），次级 3 + 10 匝，带电线。 PShV-XNUMX，截面为 XNUMX 毫米见方。 任何次级绕组电压为 2-5-3 - 4 + 5 V 和 18-18-6 - 7 + 8 V 的低功率变压器 T10 (P - 10 W)，但如果其设计提供安装在印刷电路板上的费用。 脉冲变压器。 T3是在标准尺寸的装甲杯内部的框架上进行的。 B28 来自铁氧体品牌 M2000NM。 绕组包含 1-2 - 80 匝、3-4 - 40 匝，采用直径为 0,35 mm 的 PELSHO 线。 架构设置 设置时，需要示波器、数字电压表、等效负载Rh（阻值为1.1.2欧姆、功率至少100W的线电阻，例如直径为0,5的镍铬合金线） mm 是合适的），以及电流高达 1 A 的外部指针电流表 (PA2)，见图 10。 4.21。
电路图上标有星号的元件可能需要选择。 继电器电路中附加电阻R67的选择应使继电器K1的电枢在工作后在电源电压小于10V时释放（最好在电路中安装电阻和继电器之前进行） 。 该方案的初步配置按以下顺序进行。 需要用跳线暂时阻断继电器触点K1.1和K1.2，并拆焊R36。 将 SA1 开关设置到“训练”位置，并将电阻器 R14 和 R19 调至最大。 使用示波器打开主电源 (A1)，检查引脚 DA4 / 5 处锯齿波电压的形状 - 它在零电平时不应有大的阶跃，见图 4.16。 28，a（这可能需要选择电阻器R1）。 之后，用示波器和数字电压表控制端子X2和X4.16的电压。 输出电压形状应与图 44 所示相对应。 19、b并由电阻R4和R8调节。 如果不是这种情况，则应检查 DAXNUMX/XNUMX 输出处是否存在脉冲以及安装是否正确。
通过微调电阻器 R44，我们设置晶闸管的断开时刻 Uopen = 15,5 V。这是必要的，以便在设备的所有操作模式下，输出电压的幅值超过电池上的电压（否则晶闸管将没开）。 关闭设备后，将 R36 焊接到位。 之后，当电路打开时，通过调节器 R19，我们将器件输出端的有效电压设置为 14,8 V，并通过选择电阻器 R36，我们确保当输出端达到该电压时，比较器 DA5 会切换- DA5 / 9 输出处出现 +15 V（HL1 LED 将发光）。 之后，通过调节器 R19，我们在器件的输出端设置 10,5 V 的电压，并通过调节电阻器 R41，我们确保当端子 X1-X2 达到该电压时，比较器在输出 DA5.9 处具有零电压.41（电阻器 RXNUMX 设置比较器的迟滞值）。 为了使前面板上安装的控件方便使用，即电阻器 R19 的输出电压调节范围保持在 10 ... 15 V 范围内 - 需要选择额外的电阻器 R15 和 R24 类似地，选择电阻器 R10 和 R23 用于电流稳定水平的调节范围：电阻器 R14 的范围为 1 ... 10 A。在这种情况下，不会超出电池允许的模式。 电阻R19用于在“启动”模式下调整端子X1-X2的电压，在其他模式下它被设置为最大输出电压，因为这些模式下的电路应作为电流稳定器工作（输出电压将取决于电流值），并且随着电池充电，其上的电压会增加，但不会超过允许值。 要校准PA1电流表在“充电”和“训练”模式下的读数，需要通过电阻R38将仪器指针设置为“0”。 之后，我们连接Rh负载（带有SA2开关）和外部指针电流表（RA2），图4.20。 14。 使用电阻R19（当R2为最大值时），使用外部电流表PA10将电流设置为40A，使用电阻R1，您需要将PAXNUMX上的电流读数设置为相同的值。 此操作应重复几次，调整 R38 和 R40，直到箭头 PA1 位于“0”且电流为 10 A 时与外部电流表的读数相对应。 现在您需要检查电路在电流稳定模式下的运行情况。 为此，在打开设备时，我们会阻塞触点 K1.1、K1.2。 将SA1开关置于“启动”位置，电流调节器“I”置于中间位置，“U”置于最大位置。 我们在输出端子 X1-X2 上连接一个电阻约为 0,2 欧姆的负载（就功率而言，应设计最大流过 100 A 的电流）。 在这种情况下，设备的读数应为：RA1 - 50 A，PV1 - 10 V。您可以使用“I”调节器更改输出电流 - 在这种情况下，输出电压也会改变，这对应于当前稳定模式。 并且当负载电阻在较小范围内变化时，电流不应变化。 至此，初步的调整就可以认为完成了，最后的检查是在真实的电池上进行的。 作者：Shelestov I.P.
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