带同步整流器的起动充电器。方案、说明

带同步整流器的启动充电器。无线电电子电气工程百科全书

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高功率整流二极管会产生大量热量。其原因是整流二极管的p-n结处存在不可修复的压降，达到0,5 ... 1 V。

在所提出的装置中，使用同步整流器，其中二极管被场效应晶体管取代。它们的漏源沟道在开路状态下的电阻只有几毫欧。这大大降低了电压降，从而降低了散热。

当使用强大的场效应晶体管作为同步整流器中的控制阀时，应记住，此类晶体管的结构中包含一个二极管，以相反方向连接在漏极和源极之间，通常称为保护性。因此，在整流器中，场效应晶体管反向导通。当晶体管通道关闭时，电流对保护二极管进行整流，当施加电压的极性反转时保持关闭，当它是正向时打开。为了消除开路二极管上的电压降，有必要与它同步地打开晶体管通道，向栅极施加打开脉冲。结果，几乎所有的电流都会流过通道，其上的电阻和电压降远小于开路二极管的电阻和电压降。

为了成功运行，同步整流器必须包含一个设备，该设备可以监控施加到阀门上的电压极性 - 场效应晶体管并生成及时打开和关闭它们的控制信号。当在容性负载或具有自己的 EMF（电池）的负载上运行时，这一点尤其重要。

带同步整流器的启动充电器
图。 1

图上。附图说明图1示出了基于同步整流器的充电装置的示意图。它的工作原理如下。让一个正电压半波作用在并联晶体管VT2和VT4的漏极上。晶体管的保护二极管在此电压极性下闭合。

被二极管 VD2 限制为 +0,7V，该电压将进入比较器 DA1 的反相输入端。因此，在比较器（引脚 1）的反向“发射极”输出处，电压电平将为高电平。由于建立在DA3定时器芯片上的施密特触发器反转该电平，晶体管VT2和VT4的栅极和源极之间的电压接近于零，并且晶体管本身关闭。

在晶体管 VT2 和 VT4 的漏极和源极之间的负半波电压期间，这些晶体管的保护二极管打开。但是由于比较器 DA1 的反相输入端的电压现在低于同相端的电压，因此其输出 1 的电平将变为低电平，而 DA3 芯片的输出端将变为高电平。晶体管 VT2 和 VT3 的漏源沟道将通过分流保护二极管而打开，并将保持在该状态，直到施加在它们上的电压的极性发生变化。

类似地，对全波整流器的第二臂的晶体管VT3和VT5进行控制。使用输出电流高达 1006 mA 的 KR1VI200 定时器作为驱动器可确保 VT2-VT5 晶体管的快速切换，从而进一步降低它们的功耗。

电容器 C1、C2 消除了提供给比较器 DA1 和 DA2 输入的高频电压纹波，确保它们的开关不会“反弹”。电阻器 R8 和 R9 是比较器输出晶体管的发射极电路中的负载电阻器。这些晶体管的集电极连接到电源加。当它打开时，R10C4 电路将定时器 DA3 和 DA4 设置为其初始状态，输出端为低电平。随着电容器 C4 充电，其两端的电压增加，微电路开始正常工作。

在整流器的每个支路中使用两个晶体管可以将负载电流提高到 200 A，当然，需要使用足够强大的变压器 T1。如果电池充电不足，这足以“帮助”几乎所有汽车的启动器启动发动机。负载下变压器II、III绕组电压应在10V左右，总功率应至少800V-A。

充电时，将电池连接到“U^p”和“Common”端子。 DA5 比较器将其电压与参考电压进行比较。比较阈值由调谐电阻 R4 设置。当电池电压低于规定电平时，比较器DA7的输出端5保持低电平，晶体管VT1开路。同步整流器为电池充电。
由于同步整流器的输出电压是脉动的，当电池充电时，它在半个周期的大部分时间都超过了示例性电压。在这些时间间隔内，比较器输出的电压电平变为高电平，晶体管 VT1 闭合。因此，平均充电电流减小，当电池充满电时，它变为零（晶体管 VT1 始终闭合）。

同步整流器控制单元由经过VD1二极管的整流电压供电。电容器 C5 和 C6 消除波纹。

带同步整流器的启动充电器
图。 2

控制单元的印刷电路板图如图2所示。 3，其外观如图所示。 5.这里安装了一个容量为6微法的电容器，而不是电容器C4700和C1。固定在散热器上的场效应晶体管VT5-VT4模块如图XNUMX所示。四。

带同步整流器的启动充电器

如果同步整流器消耗的电流肯定不超过 100 A，则可以在其每个臂中留下一个晶体管。如果需要超过 200 A 的电流，则可以相应增加每个臂中并联的晶体管数量或更换为功率更大的晶体管，包括 IGBT。例如，IGBT GA400GD25S 的额定电流为 400 A，GA600GD25S - 600 A。

作者：V.卡拉什尼克、V.切尔尼科夫、沃罗涅日；出版：radioradar.net

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