充电器中的半桥逆变器。方案、说明

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无线电电子与电气工程百科全书 / 电压转换器、整流器、逆变器

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基于逆变器的开关电源的发展使得制造重量轻、尺寸小的低成本充电器成为可能。推挽式脉冲转换器对于磁路的不对称磁化和直通电流的发生至关重要。在具有饱和变压器的半桥逆变器中，初级绕组没有直流分量，并且闭合晶体管两端的电压不会超过市电电压。

在逆变器电路中，发生三重转换：

电源电压整流，即获得恒定的高电压；
将直流高压转换为脉冲
高频及其向低压的转变；
将高频电压转换为恒定的低压，即它的矫直和稳定。

所提出的设备（图 1）旨在为汽车和其他强大的电池充电。

（点击放大）

矩形脉冲发生器是在1系列的模拟集成定时器DA555上制作的，定时器的内部结构包括两个比较器，其输入连接到引脚2和6，一个输入端（引脚4）复位为零的RS触发器，一个用于增加负载能力的输出放大器，一个关键晶体管，其集电极连接到引脚7，一个控制输入（引脚5来自电源分压器）。

为了在振荡器模式下操作微电路，内部比较器DA2的输入6和1连接在一起。当外部电容C1上的电压上升到2/3 Upit时，它继续充电，并且输出3 DA1处的高电平被低电平取代。

当电容器C1两端的电压由于微电路内部晶体管的放电而下降到1/3 Upit时，输出3 DA1再次设置为高电平。

定时电容C1的充电和放电过程是循环进行的。 C1 的充电通过二极管 VD1、R2 和可变电阻器 R1 的导通部分（图中左侧）进行，放电通过 VD2、R2、R4 和 R1 的右侧进行。该方案允许使用 R1 调整脉冲的占空比（持续时间与周期的比率）。在这种情况下，发生器频率保持恒定，但脉冲宽度（持续时间）发生变化。这设置了端子处所需的输出电压。 XT1、XT2。 HL1 LED 指示灯使您能够直观地监控输出 3 DA1 是否存在高电平。

来自输出3 DA1的正极性脉冲通过限流电阻R4进入晶体管VT1的基极并将其打开。结果，晶体管 VT2 和 VT3 切换到相反的导通状态（VT2 闭合，VT3 断开）。当脉冲结束且DA3引脚1的高电平变为零时，VT1分别关闭，VT3关闭，VT2打开。

在发射极VT2和集电极VT3的连接点(脉冲变压器T1的初级绕组上)形成矩形脉冲。

晶体管VT11、VT12基极电路中的电阻R4、R5和升压电容C2、C3减少了开关瞬间的直通电流，使晶体管脱离饱和状态，减少了控制电路的损耗和晶体管的发热。为了使晶体管VT1延迟一段时间打开并快速关闭，这对开关输出晶体管有积极的作用，定时器的位晶体管（引脚7）DA1连接到VT1的基极。

阻尼二极管VD5、VD6与晶体管VT2、VT3并联，保护它们免受反向电压脉冲的影响。在某些晶体管中，它们已经安装在外壳中，但这并不总是反映在护照数据中。在按键关闭状态下，变压器T1中积累的能量被转移到负载，并通过阻尼二极管部分返回到电源。

隔离电容C8消除流经变压器T1初级绕组的晶体管VT2、VT3和滤波电容C9、C10不同特性的直流分量。缓冲链 C7-R16 消除了在绕组 T1 中切换电流时出现的反向电压浪涌。电感器 L1 减少了开关晶体管的动态损耗，从而缩小了产生的振荡频谱。滤波电容器 C9、C10 和均衡电阻器 R18、R19 为逆变器变压器创建了一个人工中点。

脉冲发生器由无变压器电路通过参数稳定器 R6-R10-VD3 供电。

电源电压通过滤波器C12-T2-C11。当器件开启时限制滤波电容器C9、C10的充电电流产生热敏电阻RT1。当它被滤波电容器的充电电流加热时，其在“冷”状态下的高电阻变成低电阻。变阻器 RU1 在转换器运行期间分流进入网络的电压浪涌。

高频二极管VD7、VD8对次级绕组T1的电压进行整流，在滤波电容器C6上获得恒定电压，通过内部分流器为1A的电流表PA10提供给负载。利用HL2 LED，对电压的存在进行可视化控制。逆变器短路保护由保险丝FU1 提供。使用横截面为 1 ... 2 mm2 的电线以适当的极性将充电电池连接到端子 XT4 和 XT2。

为了维持给定的输出电压，电路中引入了反馈电路。来自分压器 R14-R15 的电压与输出成正比，通过限流电阻 R13 提供给光耦合器 VU1 的 LED。齐纳二极管 VD4 限制 LED 上的过电压。光耦合器的光电晶体管连接到DA5定时器的控制输入（引脚1）。

随着输出电压的增加，例如由于负载电阻的增加，通过VU1 LED的电流增加，光耦合器的光电晶体管打开更多并分流定时器控制输入。上比较器 DA1 输入端的电压下降，它以电容器 C1 上较低的电压切换内部触发器，即DA1 脉冲的持续时间减少。因此，输出电压降低，反之亦然。器件输出电压的温度依赖性可以通过用热敏电阻代替 R15 并通过晶体管散热器上的垫圈固定来补偿。

细节和设计。 AT/ATX计算机电源未经过任何修改，使用ERL-1R35或AR-320-450T1型高频变压器T1。初级绕组的匝数大约为 38 ... 46，线径 0,8 mm。次级绕组有 2x7,5 匝，由 4x0,31 毫米线束制成。电感L1用于计算机电源的次级电压滤波器。磁芯 - 铁氧体，尺寸 10x26x10 毫米。匝数 - 15...25，线径 0,6...0,8 mm。电感器 T2 - 双绕组，型号 15-E000-0148 或滤波器 HP1-P16，电流为 1,6 A（电感 - 2x6 mH）。

作为定时器DA1，可以采用国产芯片KR1006VI1或进口模拟芯片，其主要参数如表1所示。为了替代功率晶体管VT2、VT3，表2所示的类型是合适的。

该装置的元件放置在两块印刷电路板上，其图纸如图2和图3所示。

充电器中的半桥逆变器

晶体管VT2、VT3必须通过垫片和绝缘螺柱安装在散热器上。将组装好的印刷电路板安装在机架上合适的外壳中，将电流表安装在切孔中，将LED HL1、HL2粘在附近，并固定电流调节器R1、开关SA1和保险丝FU1、FU2。

首次打开设备之前，连接冰箱灯 (220 Vx15 W) 代替电源保险丝，连接汽车灯 (12 Vx55 W) 代替负载。冰箱灯泡的微弱发光表明电路的工作状况。与网络断开连接后运行几秒钟后，检查晶体管的发热情况。如果温度正常，则通过R14滑块中间位置的电阻R1设定输出电压（负载下）13,8V，转动R1滑块时，车灯的亮度应该发生变化。

为了防止晶体管和整流二极管冷却不足，在充电器外壳上加装了风扇。但最好使用带有标准风扇的过时计算机电源机箱。

作者：V.Konovalov、E.Tsurkan、A.Vanteev，“自动化和远程机械”创意实验室，伊尔库茨克

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