Эволюция импульсных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора на основе AT/ATX.
РадиоКот >Схемы >Питание >Зарядные устройства >Эволюция импульсных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора на основе AT/ATX.
2010
В инструкциях по эксплуатации к первым отечественным автомобилям было написано, что аккумулятор нельзя эксплуатировать летом (начинать заводить автомобиль и двигаться) при заряде менее 50%, и зимой менее 75%. Проанализируем, почему аккумулятор в некоторых случаях не будет успевать полностью заряжаться. Например, на улице зима, вам нужно за день съездить в 3-4 места, на улице -25, двигатель остывает уже через 15 мин, а перерывы межу поездками 1-3 часа. Уже темно и вы пользуетесь фарами, а также подогревом сиденья и стекол. В результате все это дело потребляет не менее 400- 500 ватт. Генератор дает ватт 800 и у вас остается ватт 300 (в теории) на зарядку аккумулятора. 300 ватт при 14 В в бортовой сети автомобиля это примерно 20 А.
Конечное напряжение заряда при температуре 20 градусов Цельсия равно 2.25-2.3 вольта на элемент батареи. Для батареи с номинальным напряжением 12 В (6 элементов) конечное напряжение заряда равно 13.5-13.8 В. Если батарея эксплуатируется при других температурах, то для увеличения ресурса батарей рекомендуется уменьшать конечное напряжение заряда до 2.2-2.25 В/эл при температуре 40 градусов и увеличивать напряжение до 2.35-2.4 В при температуре 0 градусов. Применение такой температурной компенсации зарядного напряжения позволяет увеличить ресурс батареи при 40 градусах Цельсия на 15 %. Но чтобы аккумулятор заряжался нужно выходное напряжение зарядного поднять хотя бы на один вольт выше максимального напряжения заряженного аккумулятора (напряжение примерно 15,8 вольта). Для полного заряда разряженной батареи рекомендуется проводить заряд в течение 24 часов. Если необходим более быстрый (в течение 8-10 часов) заряд батареи в случае циклического режима эксплуатации, конечное напряжение заряда увеличивают до 2.4-2.48 В/эл (при 20 градусах Цельсия) и обязательно ограничивают время заряда в соответствии с остаточным зарядом батареи перед зарядкой. Следует отметить, что потенциал электрохимической поляризации свинца примерно при 65С падает до нуля, и выше этой температуры аккумулятор не может существовать, т.е. его невозможно будет зарядить, так как на «-» будет идти исключительно побочная реакция, при которой будет восстанавливаться только водород, да и сам свинец начнет реагировать с серной кислотой. Подача на аккумулятор при заряде напряжения ЭДС в 2В + потенциал электрохимической поляризации 1,3В (примерно 3, 3В на ячейку) также ведет к полному смещению процесса к побочным реакциям. При эксплуатации для сведения к минимуму побочного газообразования и скорости коррозии положительных пластин подаваемое напряжения на элемент не следует делать выше 2,4В на ячейку. Если точнее, то максимальное напряжение заряда 2.33 В на банку при +25С. Температурный коэффициент 0,002 Вград. Т.е. зимой при -25 это будет составлять на каждую банку плюс 50град.*0.002 Вград = 0.1 В . Батарею из 6 банок летом надо заряжать напряжением не выше, чем 2,33*6=13,98 В, а зимой (2,33+0,1)*6= 14,58В. При этом, ни какого специального ограничения тока иили времени заряда не требуется. Ток будет ограничиваться естественным образом, за счет сопротивления проводников и переходного сопротивления на клеммах. А жестко заданное напряжение не приведет к закипанию аккумулятора и не создаст условий для повышенной коррозии положительных пластин. Фактически это будет эквивалентно заряду аккумулятора генератором в бортовой сети. И теперь самое важное, на что никогда не акцентируется внимание. Все эти напряжения являются максимальными (пиковыми), и справедливы для зарядных устройств с ограничением максимального напряжения, т.е. стабилизированных источников питания. Многие зарядные устройства не ограничивают напряжение, а регулируют мощность, отдаваемую в батарею. Действующее значение напряжение, которое будет показывать вольтметр может быть и меньше указанных 14 В, но аккумулятор будет кипеть и плохо заряжаться. Потому что часть времени подводимое напряжение будет превышать норму в 14 В, и большая часть подводимой мощности уйдет на электролиз воды и разрушение анода электрода, а оставшуюся часть периода напряжение будет ниже 14 В, ток будет равен 0. Вольтметр на зарядном устройстве может показывать и 11 В, но аккумулятор при этом будет кипеть и едва заряжаться. В нашем зарядном устройстве аккумулятор почти не кипит и хорошо заряжается. Огромный плюс зарядных устройств с ограничением пиковых напряжений — это возможность ставить аккумулятор на заряд не отключая клеммы аккумулятора от бортовой сети. При этом электроника не сбрасывается, крепления клемм не снашиваются, а времени на периодический подзаряд уходит минимум (открыл капот, поставил на заряд минут на 10-15). Зарядка автомобильного аккумулятора при постоянном напряжении: при этом методе, в течение всего времени заряда напряжение зарядного устройства остается постоянным. Зарядный ток убывает в ходе заряда по причине повышения внутреннего сопротивления батареи. В первый момент после включения, сила зарядного тока определяется следующими факторами: выходным напряжением источника питания, уровнем заряженности батареи и числом последовательно включенных батарей, а также температурой электролита батарей. Сила зарядного тока в первоначальный момент заряда может достигать (1,0-1,5)С20. Для исправных, но разряженных автомобильных аккумуляторов такие токи не принесут вредных последствий. Несмотря на большие токи в первоначальный момент зарядного процесса, общая длительность полного заряда аккумуляторных батарей приблизительно соответствует режиму при постоянстве тока. Дело в том, что завершающий этап заряда при постоянстве напряжения происходит при достаточно малой силе тока. Однако, заряд по такой методике в ряде случаев предпочтителен, так как он обеспечивает более быстрое доведение батареи до состояния, позволяющего обеспечить пуск двигателя. Кроме того, сообщаемая на первоначальном этапе заряда энергия тратится преимущественно на основной зарядный процесс, то есть на восстановление активной массы электродов. При этом реакция газообразования в аккумуляторе еще не возможна. Итак, зарядка при постоянстве напряжения позволяет ускорять процесс заряда аккумуляторов при подготовке к использованию.
Различных зарядных устройств на основе блока питания гуляет по просторам интернета немало. Вот решил поведать и я об истории развития своей схемы зарядок. Схема создавалась для того, чтобы наш котомобиль в морозы зимой все же продолжал ездить на авто, а собрать мог каждый желающий, мало-мальски радиокот. Основной упор в схемотехнике зарядных устройств -простота переделки. В наш век «китайтизации» электроники и электронной промышленности зачастую проще, дешевле и доступнее взять готовый AT/ATX блок питания и переделать его под любые свои нужды, нежели купить отдельно силовой трансформатор, диоды на мост, тиристор и прочие детали. Сначала поведаю о самом простом (ну уже проще просто не бывает!!!) и надежном зарядном на основе AT блока питания, без индикатора тока (хотя амперметр никто не мешает поставить).
Ну, вот блоков для переделки вы уже поднасобирали, тогда начнем-с пожалуй:
Подходим поближе и отыскиваем блоки АТ
Эх, наконец-то раздобыли. Разбираем и смотрим на плату. Для нашей схемы берем самого распространенного китайца, собранного на TL494. Его моем, чистим, сушим и смазываем кулер.
Надо сказать небольшое отступление. О качестве комплектующих для АТ и АТХ блоков. Хочу сказать о важном элементе схемы — фильтрующий конденсатор 310 вольт в первичной цепи. От него зависит не только такой параметр как пульсации выходного напряжения с частотой сети под большой нагрузкой, но и, что очень важно — нагрев самих выходных ключей. Если емкости не хватает, то им приходится работать до 35% своего времени на большей ширине импульса, чем при нормальной емкости, так как среднее средневыпрямленное напряжение уже не 310 вольт, а 250 — 260 вольт напряжение, за счет пульсаций. Контроллеру приходится отрабатывать такие провалы, увеличивая ширину и время открытого состояния транзистора. Следовательно, им приходится работать на большем токе, чем при достаточной емкости. Больше ток — больше нагрев — меньше кпд. (Он и так небольшой 60 — 75% в зависимости от блока). Проведя некоторые измерения более древних и очень старых АТ блоков питания и более новых АТХ выяснилось — китайцы совсем совесть потеряли. Если раньше ставили конденсаторы — как на нем написано,
так оно и есть. То теперь 50% допуск всегда в минус. Перебрал сотни блоков: Написано 470МКФ, выпаиваешь замеряешь — 300 -330МКФ, даже новый конденсатор — та же история.
Ну, да и ладно, пусть пишут что хотят: Ну, а нам необходимо заменить в АТ блоке, на основе которого мы будем строить зарядку 200МКФ на эти самые 330МКФ, или еще лучше 470МКФ (настоящих 470). Транзисторам легче будет.
С дросселями та же история. АТ дроссель:
АТХ дроссель:
Не домотаны, и кольцо меньше… Следствием уменьшения индуктивности дросселя групповой стабилизации будет акустический свист на малых токах (1-2 ампера). Индуктивность этого дросселя рассчитывается, исходя из режима непрерывности тока через него при минимальных нагрузках. При включении блока, он сразу выходит на мощность не менее 150Вт (зависит от компьютера). Через дроссель протекают определённые токи, не менее какой то величины. Дроссель можно рассчитать на это минимальное значение тока, но тогда, при включении без нагрузки, ток через дроссель станет прерывистым, что повлечёт за собой некоторые неприятности… Схема ШИМ регулирования рассчитана для случая непрерывности тока, по этому, при прерывистом токе, регулирование будет сбиваться, дроссель будет петь, напряжения на выходах будут прыгать, вызывая дополнительные токи перезарядки электролитических конденсаторов… Конечно, в данном случае нам на помощь придет цепь RC коррекции обратной связи (некоторые расчеты ниже), но притуплять скорость реакции на изменение напряжения бесконечно нельзя, В какой-то момент TL494 при КЗ просто не успеет снизить ширину импульса и транзисторы выйдут из строя. Этот процесс достаточно быстрый. Поэтому с этим нужно быть осторожнее. Ну ладно, это было лирическое отступление. Продолжим с зарядным устройством.
Схема с мягкой характеристикой зарядного тока.
Плата стандартного АТ блока. Смотрим на схему, что надо выпаять (а выпаять надо много-много лишнего), а что запаять, чтобы получить самую простую зарядку для аккума. Схема взята стандартная, стандартного блока АТ и номиналы уже установленных элементов могут существенно отличаться от ваших. Менять их на указанные на схеме НЕ НАДО! Выпаиваем только ставшие ненужными защиты от перенапряжения, канал 5 вольт, канал -12 вольт. В общем, согласно схеме, оставляем следующее.
В итоге чтобы получить полноценную, регулируемую зарядку на 10 ампер и 15,8в с управляемым от тока нагрузки вентилятором, надо добавить всего восемь деталек!!! А именно: заменить два электролита, добавить шунт очень приближенного сопротивления 0,01ома -0,08 ома (например, три сантиметра шунта с китайского мультика — работает отлично). Фото исходного шунта (Авторский донор снят с советской Цэшки):
Резистор на 120ом, на 3,9к, и примерно 18к, переменный резистор на 10к, конденсатор на 10 нано и перевернуть обмотку на дросселе по каналу -5 вольта для вентилятора. Только не забудьте, что вентилятор теперь подключать надо так: красный на корпус, а черный на -5:.-12в. Шунт припаиваем в разрыв косички с силового трансформатора. Когда будете настраивать резистор на 3,9к то его сопротивление подберите по току заряда 10 ампер на реальном аккумуляторе. Вы не поверите — это всё! Это просто небывалая простота переделки практически уже металлолома во вполне достойную вещь! Если диоды по каналу +12в у Вас изначально стояли FR302, то надо заменить на более мощные, например выпаять из более современного ATX блока питания. Причем короткого замыкания он не боится — входит в ограничение тока. А вот переполюсовка подключения к аккумулятору приведет к большому ба-баху! Про «НОУ-ХАУ», уникальную защиту от перегрузки и короткого замыкания, в конце статьи. Цветными кружочками и линиями обозначены добавленные дополнительные элементы.
Настройка: Все включения до полной настройки проводить включая в сеть только последовательно с лампочкой накаливания 60 ватт. Проверяем монтаж.
Настройка канала напряжения. Подключаем крокодилами мультиметр в режиме измерения напряжении на диапазоне до 200вольт. Включаем в сеть. Напряжение на выходе должно быть в пределах 16 вольт плюс/минус 4 вольта. Если что-то около 5 вольт, значит забыли заменить резистор в цепи контроля напряжения (1 вывод TL494) на 18к. Если около 23-25в, и постепенно без нагрузки нагреваются выходные ключи, то значит в цепи контроля напряжения (1 вывод TL494) обрыв или сопротивление 18к слишком большое, и блок вышел на полную ширину импульса и все равно не может набрать напряжение, для включения обратной связи. Настраиваем подбором этого резистора на напряжение примерно 15,8 — 16,2 вольта. Если вы выставите 14,4 в то акум через примерно 1 час перестанет у вас заряжаться вообще (проверено многократно на разных аккумуляторах).
Настройка канала тока. Резистор включенный последовательно с регулятором тока временно меняем на подстроечник 22к выставляем его в положение минимального сопротивления. Подключаем крокодилами мультиметр в режиме измерения тока на диапазоне 10 ампер. Включаем в сеть блок через лампочку. Если лампочка вспыхнула и продолжает ярко светиться, значит что-то напутали, проверяем монтаж. Если амперметр показывает ток в пределах от 1 до 4 ампер то все нормально. Выставляем переменный резистор в режим максимального сопротивления, а подстроечным резистором настраиваем ток 15 -16 ампер. Иногда лампочка не дает так настроить, поэтому настройте примерно такой ток. Теперь подключив на выход разряженный аккумулятор и амперметр последовательно, убираем лампочку и включаем в сеть. Подстроечным резистором подстраиваем более точно ток, но уже 10 ампер. Затем подстроечник выпаиваем, меряем и впаиваем постоянный резистор такого же сопротивления. Вентилятор охлаждения должен вращаться с оборотами пропорционально току. Если на максимальном токе или коротком обороты слишком велики (напряжение выше 20 вольт), то необходимо отмотать витков 10 с обмотки минус 5 вольт канала питания вентилятора Напряжение на вентиляторе при подобранных витках должно быть от 6 вольт до 17 вольт. Все, на этом настройка закончена.
В итоге на выходе сборочного стола получаем такое зарядное устройство. И даже с корпусом практически никаких слесарных работ не нужно. Выходные/входные провода выведены сзади через пластмассовые разъемы. Таких зарядных в свое время было сделано десятки, и все работают до сих пор :-).
Далее приспособим сюда индикатор тока на светодиодах или на люминесцентном индикаторе, кому, как нравится. В итоге чтобы получить на выходе такое симпатичное зарядное устройство, надо всего совсем немного доработать нашу схему. На люминесцентном индикаторе:
На светодиодах:
И корпус без покраски, индикатор на КТ315И.
Если всё устраивает, то тогда продолжаю мурлыкать по теме. Для измерения тока с более менее сносной точностью, нужно собрать усилитель напряжения с шунта на LM358 и сам индикатор на двух LM324 или на КТ315-х и всё :-). Приведу схему отдельно усилителя, с простой платой, и отдельно самого индикатора. Крепить внутри лучше и проще. Индикаторов два варианта.
Схема усилителя. Диод D1, резистор R3, конденсатор С3 интегрирующая цепь, так как на входе пульсирующее напряжение отрицательной полярности, а нам надо на выходе получить постоянное напряжение пропорциональное току. Настройка: обязательно проверить 12 вольт, часто попадаются бракованные КРЕН-ки, затем резистором R2 калибруют показания индикатора по мультиметру. Резистором регулировки тока выставляете максимальный ток и резистором настраиваете, чтобы только-только зажегся, последний светодиод. Конденсатор С3 работает как интегратор и задает плавность спадания показаний индикатора.
Фото собранных плат усилителей напряжения с шунта (подстроечные сопротивления еще не запаяны).
Схема индикатора на КТ 315. Конечно, «прошлый век» и все такое, скажите Вы, но, а если их в наличии 3 литровая банка. Куда прикажите девать? Выбросить? А SMD-шные транзисторы надо идти на базар и купить, а места в корпусе все равно много. Сверлить отверстия под 315 тоже не надо. Но все же на ваш выбор, схема не критична к выбору транзисторов, хоть МП10 запаяйте, все равно будет работать.
Количество транзисторов и светодиодов можно уменьшить, например до 6 шт., но когда много, то красивше. Фото собранной линейки, пока еще без впаянных светодиодов.
И более ранняя разводка
Эмитерный повторитель можно и не запаивать, а включить напрямую, работает и без него, только спадают показания быстро, а не плавно по одному светодиоду. Иногда на некоторых экземплярах требовалось включать прямо включенный диод, типа КД522, между выходом усилителя и линейкой. Это было необходимо, когда при нулевом токе светились один — два первых светодиода. Налаживание линейки. Правильно собранный без ошибок индикатор работает сразу. Подключаем на вход переменный резистор — бегунок ко входу, правый конец резистора на +, левый на -. Подаем питание, вращаем резистор и смотрим на светодиоды, должны поочередно вспыхивать и гаснуть. Данный индикатор обладает существенной нелинейностью показаний (сначала завал и посередине бывают горбы), но для зарядного вполне подойдет. Просто при настройке значение каждого светодиода отмаркируете.
В схеме блока на плате надо добавить источник 6…8в для светодиодной линейки. Для люминесцентного индикатора добавлять этот источник не надо.
Фото собранной зарядки по вышеприведенным схемам, но на блоке ATX (разницы с АТ особой нет, отличие что питание TL494 питается от дежурки):
Фото крепления платы усилителя. Припаивается в основную плату выводами: корпус и +22в.
Далее приведу схему индикатора на операционных усилителях. В качестве самого индикатора лучше использовать люминесцентный индикатор (схема проще). Если использовать светодиоды, то надо будет добавить еще 8 резисторов по 2к и подключать катодами на корпус. Принцип работы прост. Схема в настройке не нуждается, кроме подбора резистора в цепи накала.
В данной схеме используется два счетверенных усилителя, для формирования восемь уровней индикации. Операционные усилители, используемые в этой схеме — LM324 (Или LM393 если используете светодиоды. Тогда подключаем их аноды на +, а катоды каждый на свой выход). Это довольно распространенная ИМС и найти ее не составит труда. Резисторы R2:.R10 образуют делитель, задающий пороги срабатывания каждого усилителя. Усилители работают в режиме компараторов.
Фото собранного индикатора тока на люминесцентный индикатор
Крепится к передней стенке с помощью термоклея пистолетом или паяльником.
Вышеприведенная схема имеет мягкую характеристику зарядного тока. Ток снижается плавно на протяжении всего времени заряда (Как в автомобиле).
Теперь рассмотрим схему с жесткой характеристикой зарядного тока.
Здесь ток снижается более круто и только к концу заряда. На протяжении основного времени ток стабильный. Здесь нам потребуется уже АТХ блок питания. Нововведение коснулось и защиты от переполюсовки и короткого замыкания. В данном зарядном шунт установлен по минусовой шине, поэтому необходимо разрезать соединение платы с корпусом блока. Если этого не сделать то при случайном касании плюсовым проводом металлического корпуса блок питания придется ремонтировать (менять джентльменский комплект — предохранитель, мост, пара MJE13007, резисторы 10 ом базовые :-)). Схема содержит усилитель напряжения с шунта, компаратор с обратной связью на конденсаторе ( о конденсаторе и его расчетах ниже) для более плавной работы и для устранения перерегулирования и любая из рассмотренных выше линеек индикаторов, но предпочтительней на LM324. В данном случае управление микросхемой TL494 осуществляем через вывод 4, как имеющий самое маленькое усиление и следовательно саму малую реакцию на изменение напряжения на его входе, а не 3, 1,16. При управлении через 4 вывод вся схема зарядного работает устойчиво, отсутствуют возбуждения, перерегулирования, нет нагрева выходных транзисторов.
Теперь немного теории. Для устойчивой работы замкнутых обратными связями преобразователей, необходимо, чтобы коэффициент усиления разомкнутого контура стал меньше единицы до того, как фазовый угол достигнет значения -180 гр. Кроме того, в области среза должен быть сформирован наклон ЛАХ (логарифмическая амплитудная характеристика) разомкнутой системы -20дБ/Дек, а в области низких частот коэффициент усиления должен быть достаточно большим для того, чтобы снизить погрешность при измерениях входного напряжения и тока нагрузки. Т.е. мы считаем частоту индуктора выходной емкости по формуле для LC. Потом для этой же частоты по формуле RC считаем сопротивление и емкость в цепи обратной связи. А если у нас выходной конденсатор низкого сопротивления, то по этой же формуле еще раз считаем следующий конденсатор и пару для него берем сопротивление из высокого плеча делителя выходного напряжения.
Правда там не сказано, от чего отталкиваться, выбирая соотношение для величины емкости и сопротивления. Т.е. знаем частоту, знаем формулу, но два неизвестных. А вот в этом
есть эмпирическая формула для подбора величины сопротивления в цепи обратной связи ОУ. R = 5800 * Cвых * Fперекрест * Vвых, где Fперекрест — численно принимается 1/10 от частоты работы преобразователя. Правда почему-то в 2й картинке они емкость считают отталкиваясь от 1/3 частоты LC, что вносит несуразицу, т.к. в 1й картинке считалось ровно по частоте LC. Но хотя бы примерный порядок для подбора величин эти данные дают.
Защита от переполюсовки и КЗ выполнена на двух транзисторах и светодиоде. Схема:
Настройка заключается в подборе R3 в зависимости от вашего шунта, и подборе R5 для ограничения максимального выходного тока на уровне 10 ампер. Доработки линеек индикаторов состоят только в установке и подстройке подстроечного сопротивления для диапазона отображения тока 3 — 10 ампер. Настройка канала тока. Резистор R5 временно меняем на подстроечник 10к выставляем его в положение максимального сопротивления. Подключаем мультиметр в режиме измерения тока на диапазоне 10 ампер. Включаем в сеть блок через лампочку. Если лампочка вспыхнула и продолжает ярко светиться, значит что-то напутали, проверяем монтаж. Если амперметр показывает ток в пределах от 0,2 до 1 ампер то все нормально. Выставляем переменный резистор R6 в режим максимального напряжения с бегунка, а подстроечным резистором настраиваем ток 10 ампер. Затем выпаиваем подстроечник, замеряем и впаиваем постоянный резистор такого же сопротивления. Работа и настройка канала напряжения аналогично первой схеме.
Доработки основной платы АТХ блока для схемы управления на LM358.
Доработки схемы линеек:
В схеме с операционными усилителями ставим Р1 и подбираем его или подбираем R2, а Р1 не добавляем, а подключаем напрямую.
Подробней остановимся на защите от переполюсовки и от короткого замыкания. Схема своего рода «НОУ-ХАУ», по простоте и надежности. Плюс в том, что не нужно использовать мощное реле, или тиристор, на котором падение напряжения около двух вольт. Схема как самостоятельное устройство может быть встроена в любое зарядное устройство и блок питания. Выход из режима защиты автоматический, как только устранится короткое замыкание или преполюсовка. При срабатывании светится светодиод «ошибка подключения».
Описание работы: При нормальном режиме напряжение через светодиод и резистор R9 отпирает VT1 и все напряжение со входа поступает на выход. При коротком замыкании или переполюсовке ток импульсно резко возрастает, падение напряжения на полевике и шунте резко увеличивается, что приводит к открыванию VT2, который в свою очередь шунтирует затвор исток. Добавочное отрицательное напряжение по отношению к истоку (падение на шунте) прикрывает VT1. Далее происходит лавинный процесс закрытия VT1. Светодиод засвечивается через открытый VT2. Схема может находиться в данном состоянии сколь угодно долго, до устранения замыкания.
Для зарядки дополнительно и мотоциклетных аккумуляторов можно добавить переключатель подключающий дополнительный подобранный резистор в цепи вывода 1 TL494. Конструкция будет универсальной если поставите переменный резистор. На выходе можно регулировать напряжение до 20 вольт.
Если поставить мост в выходном канале 12в, то тогда можно регулировать напряжение до 35 вольт. Дальнейшие доработки ограничены только фантазией.
Дабы не быть голословным, привожу фотки работы зарядного
Фото работы зарядного устройства. Ток зарядки 10 ампер.
Также разработаны и другие схемные решения. Продолжение следует…
Файлы:
Печатные платы в формате SL 5.0.
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Схема зарядного устройства для шуруповерта. Электрическая схема зарядного устройства шуруповерта
Множество современных шуруповертов работают от аккумуляторной батареи. Емкость их в среднем составляет 12 мАч. Для того чтобы устройство всегда оставалось в рабочем состоянии, необходимо зарядное устройство. Однако по напряжению они довольно сильно отличаются.
В наше время выпускаются модели на 12, 14 и 18 В. Также важно отметить, что производители применяют различные комплектующие элементы для зарядных устройств. Для того чтобы разобраться в этом вопросе, следует взглянуть на стандартную схему зарядного.
Схема зарядки
Стандартная электрическая схема зарядного устройства шуруповерта включает в себя микросхему трехканального типа. В данном случае транзисторов для модели на 12 В потребуется четыре. По емкости они могут довольно сильно отличаться. Для того чтобы устройство могло справляться с высокой тактовой частотой, на микросхеме крепятся конденсаторы. Они для зарядок используются как импульсного, так и переходного типа. В данном случае важно учитывать особенности конкретных аккумуляторных батарей.
Непосредственно тиристоры используются в устройствах для стабилизации тока. В некоторых моделях установлены тетроды открытого типа. По проводимости тока они отличаются между собой. Если рассматривать модификации на 18 В, то там часто имеются дипольные фильтры. Указанные элементы позволяют с легкость справляться с перегрузками в сети.
Модификации на 12В
На 12 В зарядное устройство для аккумуляторов шуруповерта (схема показана ниже) представляет собой набор транзисторов емкостью до 4.4 пФ. В данном случае проводимость в цепи обеспечивается на уровне 9 мк. Для того чтобы тактовая частота резко не повышалась, применяются конденсоры. Резисторы у моделей используются в основном полевые.
Если говорить про зарядки на тетродах, то там дополнительно имеется фазовый резистор. С электромагнитными колебаниями он справляется хорошо. Отрицательное сопротивление зарядками на 12 В выдерживается в 30 Ом. Используются они чаще всего для аккумуляторных батарей на 10 мАч. На сегодняшний день они активной применяются в моделях торговой марки «Макита».
Зарядные устройства на 14 В
Схема зарядного устройства для шуруповерта на 14 В транзисторов в себя включает пять штук. Непосредственно микросхема для преобразования тока подходит лишь четырехканального типа. Конденсаторы у моделей на 14 В используются импульсные. Если говорить про батареи с емкостью в 12 мАч, то там дополнительно устанавливаются тетроды. В данном случае диодов на микросхеме предусмотрено два. Если говорить про параметры зарядок, то проводимость тока в цепи, как правило, колеблется в районе 5 мк. В среднем емкость резистора в цепи не превышает 6.3 пФ.
Непосредственно нагрузки тока зарядки на 14 В способны выдерживать в 3.3 А. Триггеры в таких моделях устанавливаются довольно редко. Однако если рассматривать шуруповерты торговой марки «Бош», то там они используются часто. В свою очередь у моделей «Макита» они заменяются волновыми резисторами. С целью стабилизации напряжения они подходят хорошо. Однако частотность зарядки может изменяться сильно.
Схемы моделей на 18 В
На 18 В схема зарядного устройства для шуруповерта предполагает использование транзисторов только переходного типа. Конденсаторов на микросхеме имеется три. Непосредственно тетрод устанавливается с диодным мостом. Для стабилизации предельной частоты в устройстве применяется сеточный триггер. Если говорить про параметры зарядки на 18 В, то следует упомянут о том, что проводимость тока колеблется в районе 5.4 мк.
Если рассматривать зарядки для шуруповертов компании «Бош», то данный показатель может быть выше. В некоторых случаях для улучшения проводимости сигнала применяются хроматические резисторы. В данном случае емкость конденсаторов не должна превышать 15 пФ. Если рассматривать зарядные устройства торговой марки «Интерскол», то в них трансиверы используются с повышенной проводимостью. В данном случае параметр максимальной токовой нагрузки может доходить до 6 А. В конце следует упомянуть об устройствах компании «Макита». Многие из аккумуляторных моделей оснащаются качественными дипольными транзисторами. С повышенным отрицательным сопротивлением они справляются хорошо. Однако проблемы в некоторых случаях возникают с магнитными колебаниями.
Зарядные устройства «Интрескол»
Стандартное зарядное устройство шуруповерта «Интерскол» (схема показана ниже) включает в себя двуканальную микросхему. Конденсаторы подбираются для нее все с емкостью в 3 пФ. В данном случае транзисторы у моделей на 14 В используются импульсного типа. Если рассматривать модификации на 18 В, то там можно встретить переменные аналоги. Проводимость у данных устройств способна доходить до 6 мк. В данном случае батареи используются в среднем на 12 мАч.
Схема для модели «Макита»
Схема зарядного устройства шуруповерта «Макита» имеет микросхему трехканального типа. Всего транзисторов в цепи предусмотрено три. Если говорить про шуруповерты на 18 В, то в данном случае конденсаторы устанавливаются с емкостью 4.5 пФ. Проводимость обеспечивается в районе 6 мк.
Все это позволяет снять нагрузку с транзисторов. Непосредственно тетроды применяются открытого типа. Если говорить про модификации на 14 В, то зарядки выпускаются со специальными триггерами. Данные элементы позволяют отлично справляться с повышенной частотностью устройства. При этом скачки в сети им не страшны.
Устройства для зарядки шуруповертов «Бош»
Стандартная схема зарядного устройства шуруповерта «Бош» включает в себя микросхему трехканального типа. В данном случае транзисторы имеются импульсного типа. Однако если говорить про шуруповерты на 12 В, то там установлены переходные аналоги. В среднем пропускная способность у них имеется на уровне 4 мк. Конденсаторы в устройствах применяются с хорошей проводимостью. Диодов у зарядок представленного бренда имеется два.
Триггеры в устройствах используются только на 12 В. Если говорить про систему защиты, то трансиверы применяются лишь открытого типа. В среднем токовую нагрузку они способны переносить в 6 А. В данном случае отрицательное сопротивление в цепи не превышает 33 Ом. Если отдельно говорить про модификации на 14 В, то выпускаются они под батареи на 15 мАч. Триггеры не используются. При этом конденсаторов в схеме имеется три.
Схема для модели «Скил»
Схема зарядного устройства шуруповерта Skil включает в себя трехканальную микросхему. В данном случае модели на рынке представлены на 12 и 14 В. Если рассматривать первый вариант, то транзисторы в цепи используются импульсного типа. Приводимость тока у них равняется не более 5 мк. В данном случае триггеры во всех конфигурациях используются. В свою очередь тиристоры применяются только для зарядок на 14 В.
Конденсаторы у моделей на 12 В устанавливаются с варикапом. В данном случае больших перегрузок они не способны выдержать. При этом транзисторы перегреваются довольно быстро. Непосредственно диодов в зарядке на 12 В имеется три.
Применение регулятора LM7805
Схема зарядного устройства для шуруповерта с регулятором LM7805 включает в себя только двухканальные микросхемы. Конденсаторы используются на ней с емкостью от 3 до 10 пФ. Встретить регуляторы данного типа чаще всего можно у моделей торговой марки «Бош». Непосредственно для зарядок на 12 В они не подходят. В данном случае параметр отрицательного сопротивления в цепи доходит до 30 Ом.
Если говорить про транзисторы, то они у моделей применяются импульсного типа. Триггеры для регуляторов использоваться могут. Диодов в цепи предусмотрено три. Если говорить про модификации на 14 В, то тетроды для них подходят лишь волнового типа.
Использование транзисторов BC847
Схема зарядного устройства для шуруповерта на транзисторах BC847 является довольно простой. Используются указанные элементы чаще всего компанией «Макита». Подходят они для аккумуляторов на 12 мАч. В данном случае микросхемы используются трехканального типа. Конденсаторы применяются с двоенными диодами.
Непосредственно триггеры используются открытого типа, а проводимость тока у них находится на уровне 5.5 мк. Всего транзисторов для зарядки в 12 В потребуется три. Один из них устанавливается у конденсаторов. Остальные в данном случае находятся за опорными диодами. Если говорить про напряжение, то зарядки на 12 В перегрузки с данным транзисторами способны переносить в 5 А.
Устройство на транзисторах IRLML2230
Схемы зарядки с транзисторами данного типа встречаются довольно часто. Компания «Интрескол» использует их в модификациях на 14 и 18 В. В данном случае микросхемы применяются только трехканального типа. Непосредственно емкость указанных транзисторов равняется 2 пФ.
Перегрузки тока от сети они переносят хорошо. В данном случае показатель проводимости в зарядках не превышает 4 А. Если говорить про другие компоненты, то конденсаторы устанавливаются импульсного типа. В данном случае их потребуется три. Если говорить про модели на 14 В, то в них тиристоры для стабилизации напряжения имеются.
Зарядно разрядное устройство для малогабаритных аккумуляторов. Электрические схемы бесплатно. Схемы зарядных устройств для малогабаритных аккумуляторов. Где ещё можно применить схему
Данное зарядное устройство предназначено для независимой автоматической зарядки трёх малогабаритных АКБ, размера ААА, АА. Весь процесс зарядки индицируется светодиодами. Если аккумулятор не разряжен до 1-го вольта, то ЗУ проведёт его разрядку и только потом начнётся зарядка, по окончании которой ЗУ проверит работоспособность аккумулятора, и если он будет неисправен, то подаст соответствующий сигнал.
За основу своей конструкции, я взял схему из журнала «Радио» № 10 за 2007 год — «Зарядное устройство на микроконтроллере PIC12F675», стр. 33-35.
Схема зарядного устройства и схема блока питания, приведены ниже на рисунках 1 и 2. В оригинальном зарядном устройстве, был использован импульсный блок питания на микросхеме TNY264, который подробно описан в журнале «Радио» за 2006 год, стр. 33-34, и в качестве которого можно использовать любой подходящий блок питания, с выходным напряжением 9 — 12 вольт, и током нагрузки от 1,5 ампера.
Рисунок 1.
Схема электрическая принципиальная.
Рисунок 2.
Схема электрическая принципиальная блока питания.
Программа для применённого в схеме микроконтроллера PIC12F675, постоянно дорабатывается. На данное время есть версия прошивки ZU_12F675_V_6.5.1. Я прошил версией ZU_12F675_V_6.4. Работает нормально. В прикреплённом архиве имеются все эти прошивки.
Данное зарядное устройство так же можно собрать и на микроконтроллере PIC12F683, программа для него написана пользователем kpmic с форума, ссылка на который приведена ниже и основательно отличается от версий для МК 12F675.
На данном микроконтроллере я работу устройства не проверял, а прошивка для него также имеется в прикреплении.
Да, схема и плата при применении данного микроконтроллера переделки не требует, отличие от версий для МК 12F675
измерение напряжения производится по прерыванию АЦП..
Работа схемы.
После подачи питающего напряжения, МК DD1 последовательно проверяет наличие подключенных к ячейкам аккумуляторов. При отсутствии напряжения на гнезде XS1 — МК DD1 «делает вывод”, что аккумулятор не установлен и переходит к анализу состояния следующей ячейки. Когда аккумулятор подключен, MK DD1 измеряет его напряжение, и если оно более 1 В. ячейка включается на режим разрядки.
На выводе 5 регистра DD2 появляется высокий уровень напряжения, открывается транзистор 1VT3, и через него и резистор 1R8 протекает ток разрядки около 100 мА, а светодиод 1HL2 начинает светить, индицируя этот режим.
Как только напряжение аккумулятора станет менее 1 В, МК DD1 выключит режим разрядки и светодиод 1HL2 погаснет. Высокий уровень появится на выводе 6 регистра DD2, откроются транзисторы 1VT1 и 1VT2, начнется зарядка аккумулятора и загорится светодиод 1HL1.
В этом режиме МК DD1 периодически измеряет напряжение на аккумуляторе, и когда оно достигнет значения 1,45 В, он начинает проверять возрастает напряжение или нет. Когда напряжение перестает увеличиваться, режим зарядки прекращается и кратковременно включается режим разрядки (загорается светодиод 1HL2) и измеряется напряжение на аккумуляторе. Если оно будет 1,1 В и менее, что свидетельствует о неудовлетворительном состоянии аккумулятора, светодиод 1HL2 станет мигать.
При подключении к ЗУ аккумулятора, напряжение на котором менее 1 В, режим зарядки включается сразу.
Для охлаждения элементов ЗУ применен вентилятор М1, который начинает работать при включении режима зарядки любого из аккумуляторов. Так как на него поступает напряжение питания меньше номинального (примерно 8,5 В), вращается он медленно, но производительности достаточно для охлаждения устройства. После окончания зарядки всех аккумуляторов вентилятор прекращает работу, а светодиод HL1 зеленого цвета свечения начинает мигать, показывая, что ЗУ можно отключить от сети.
ЗУ собрал на печатке, которую сделал по размерам имеющегося корпуса
Рисунок 3.
Печатная плата ЗУ.
При номиналах 1R2 24Ома — ток заряда около 0,22А и 1R8 10 Ом — ток разряда — 0,1А. Если нужны другие токи (под конкретный АКБ), то необходимо подбирать эти резисторы.
При прошивке МК особое внимание об-ратить на калибровочный байт, прошитый на заводе. Перед программированием необходимо прочитать содержимое его памяти. В конце последней строки вместо 3FFF будет 34ХХ это и есть байт, после загрузки hex в буфер программы эту константу нужно вернуть на место вручную ! Ели затереть калибровочный байт, ЗУ не будет работать.
Ниже на рисунке 4, он обведён красным квадратом.
Рисунок 4.
Скрин с калибровочным байтом.
Если собрано все правильно, детали исправные, МК прошит как говорилось раньше, то ЗУ начинает работать сразу.
В процессе прогонки (проверки работоспособности, проверка max тока потребления, чтобы определиться с блоком питания) проводил заряд-разряд АКБ на всех каналах по раздельно и вместе.
У применённой мной версии прошивки, после включения устройства — кратковременно мигают светодиоды разряда.
Если напряжение больше 1 V — включается разряд, загораются светодиоды разряда и светодиод индикации включения.
Желтый (1HL2) — разряд до 0,9 V, красный (1HL1) — заряд, напряжение зависит от состояния аккумулятора, чем хуже аккумулятор, тем выше напряжение, может доходить до 2,5 V (зависит от внутреннего сопротивления аккумулятора).
После окончания заряда, на 10 сек. включается желтый (разряд) и измеряется напряжение на аккумуляторе, и если оно упало до 1,1 вольта (и ниже), то мигает желтый светодиод. Аккумулятор в таком случае можно выкинуть или использовать в пультах управления. Хватает на пару месяцев.
При тестировании использовал свой лабораторный БП:
Рисунок 5.
Лабораторный БП.
Зеленый (HL1) включается при отсчете минутных интервалов, вспыхивает каждую минуту.
Так как устройство предназначенного для длительной работы (полный цикл заряд-разряд АКБ 2,8 А/ч занял около 15 часов), то желательно проконтролировать температурный режим силовых элементов (1DA1, 1VT2 во всех каналах) в подготовленном Вами корпусе.
Я сначала установил 1VT2 такие, как по схеме — КТ973, но в процессе работы «уж больно сильно они грелись» — до 70С. Пришлось поставить по мощнее — TIP146 (по схеме Дарлингтона, составные, аналог КТ825). Можно было в принципе оставить и КТ973, только желательно предусмотреть для них теплоотвод.
7805 тоже порядочно греются, если есть возможность, то их тоже лучше ставить на радиатор (все три на общую пластину через изолятор).
После всех тестов определился с параметрами необходимого БП, который должен иметь напряжение 9,5 V, и с током нагрузки 1,5 А.
Сначала пытался использовать и «китайские» малогабаритные БП, потом принял решение собирать ИБП по подобию в оригинале, на основе микрух TNY267PN (имеются в наличии). При проектировании использовал программу PIExpertSuite. Данная прога очень упрощает изготовление ИБП.
Вот скрин рабочего проекта:
Рисунок 6.
Скрин рабочего проекта схемы БП.
Рисунок 7.
Спецификация (список элементов).
Схема электрическая принципиальная, применённого мной в устройстве блока питания.
Рисунок 8.
Схема блока питания.
Программа PIExpertSuite очень удобная для проектирования импульсных блоков питания (правда, только на основе подобных микрух) и дает все рекомендации в использовании и применении компонентов, а также и изготовлении импульсного трансформатора.
Изготовил плату ИБП
Рисунок 10.
Печатная плата ИБП.
Собрал, проверил в работе.
Рисунок 11.
Собранная конструкция блока питания.
При изготовлении ЗУ обратил внимание, что в схеме есть неточности: вывод 4 (GP3/MCLR) DD1 подключить к плюсу питания через резистор 1 к; перепутаны ноги DD1 5, 7 — это 1-й и 3-й канал (просто поменять местами при изготовлении платы).
Рисунок 12.
Плата БП в корпусе.
Рисунок 13.
Плата ЗУ в крышке корпуса.
Рисунок 14.
Компоновка устройства.
По данному ЗУ есть форум журнала «Радио», где обсуждаются некоторые вопросы по повторению данной конструкции…
Если кто-то заинтересуется данной конструкцией, и в процессе сборки, или настройки возникнут какие либо вопросы, то задавайте их на форуме. Чем смогу — обязательно помогу и отвечу на вопросы.
В прикреплённом вложении содержатся все необходимые файлы для сборки ЗУ.
Архив для статьи.
, из МП-3 плеера, фотоаппарата, а зарядного устройства для него нет. Особенно часто такая ситуация возникает при ремонте различной РЭА. Поэтому настоятельно рекомендуется сделать небольшое универсальное зарядное устройство с возможностью регулировок его параметров, чтобы можно было заряжать практически любые (никель-кадмиевые, свинцовые, литиевые и т.д.) аккумуляторы с рабочим напряжением от 1,5 до 12 В и ёмкостью до 10 А/ч. При этом важно, чтоб зарядное устройство не допускало перезаряда и сигнализировало об окончании процесса зарядки. В результат экспериментов получилась такая несложная схема, доступная для повторения даже начинающими радиолюбителями:Диодный мост выдерживающий ток более ампера. Конденсатор фильтра электролитический на емкость от 470 мкФ, и напряжением 25-50В. Трансформатор можно взять с мощностью 20-40 ватт и имеющим нужное нам напряжение на вторичной обмотке. Ток зарядки аккумулятора устанавливаем согласно формулы:
I = (0,5 … 0,7) / R2
Резистор R2 желательно ставить переменный (для возможности регулировки максимального начального тока заряда). Стабилизатор КРЕН12А (LM317) позволяет регулировать выходное напряжение зарядки в широких пределах (от 1,5 до 35 В).
По мере напряжение на нем будет приближаться к напряжению стабилизатора и, соответственно, ток через транзистор (нижний по схеме) станет понижаться. Это приведет к его постепенному закрыванию, а светодиод плавно погаснет. Для контроля процесса зарядки, удобно использовать на выходе стрелочный индикатор. Хорошо подходят для этого индикаторы уровня записи старых магнитофонов.
Зарядка настроек не требует и при правильной сборке начинает работать сразу. При подключении к клеммам разряженного аккумулятора загорается светодиод и стрелка прибора отклоняется к концу шкалы, в зависимости от типа аккумулятора. С помощью переменного резистора R3 выставляем максимальный ток зарядки. По мере зарядки яркость светодиода будет постепенно понижаться, а стрелка прибора приближаться к началу шкалы. При полной зарядке, когда напряжения на аккумуляторе и выходе зарядного устройства сравняются, ток через аккумулятор станет нулевым. Это исключит всякий риск перезарядить аккумулятор.
Вместо переменного резистора R4 удобнее использовать переключатель с набором заранее подобранных сопротивлений. Тогда нужно будет лишь установить переключателем нужное нам напряжение заряда.
Подбирая сопротивления нижнего ряда резисторов, мы выставляем на выходе нужное нам напряжение. Таким способом легко подобрать любое напряжение. Зарядное устройство собрано на небольшой плате, размерами 2,5 х 3 см.
При длительном хранении и неправильной эксплуатации на пластинах появляются крупные нерастворимые кристаллы сульфата свинца. Большинство современных выполнены по простой схеме, в которую входит трансформатор и выпрямитель. Их использование рассчитано на снятие рабочей сульфитации с поверхности пластин аккумулятора, но застарелую крупнокристаллическую сульфитацию они убрать не в состоянии.Характеристики устройства Напряжение аккумулятора, 12В Емкость, А-ч 12-120Время измерения, с 5Импульсный ток измерения, А 10Диагностируемая степень сульфатации, %30. Регулятор мощности на тс122 25 ..100Масса устройства, г 240Рабочая температура воздуха, ±27°Ссталлы сульфата свинца обладают большим сопротивлением, что препятствует прохождению зарядного и разрядного тока. Напряжение на аккумуляторе во пора зарядки растет, ток заряда падает, а обильное выделение смеси кислорода и водорода может привести к взрыву. Разработанные импульсные зарядные устройства способны во пора зарядки перевести сульфат свинца в аморфный свинец с последующим его осаждением на поверхность очищенных от кристаллизации пластин.Исходя из значения напряжения под нагрузкой, резистором R14 устанавливается соответствующее роль сульфитации в процентах на шкале прибора РА1 при среднем положении дви…
Для схемы «Немного об ускоренной зарядке»
В последнее час в продаже появилось большое количество различных (ЗУ). Многие из них обеспечивают зарядный ток. численно равный 1/10 от емкости аккумулятора. Зарядка при этом длится12. ..18 часов, что многих прямо не устраивает. Для удовлетворения требований рынка разработаны «ускоренные» зарядные устройства.Например, ЗУ «FOCUSRAY». модель 85 (рис.1), представляет собой автоматическое зарядное устройство для ускоренной зарядки, смонтированное в корпусе с сетевой вилкой и позволяющее заряжать одновременно два аккумулятора типа 6F22 («Ника») или четыре NiCd или NiMH аккумулятора типоразмеров AAA или АА (316) током до 1000 мА. На корпусе ЗУ, напротив каждого аккумуляторного гнезда, в кассете имеется свой светодиод. индицирующий режим работы ЗУ. При отсутствии аккумулятора он не светится, при зарядке — мигает, по окончании зарядки светит постоянно.Естественно, наиболее полноценная работа батареи происходит тогда, когда аккумуляторы одинаковые. Описание микросхемы 0401 При этом заряд и разряд происходят одновременно, и полностью используется их ресурс как источника питания. На практике такая идеальная ситуация почти не встречается, и приходится либо подбирать аккумуляторы для батареи, пользуясь приборами, либо «приучать» аккумуляторы к совместной работе. Для этого необходимо:- взять однотипные аккумуляторы с одинаковой емкостью и, желательно, из одной партии; — зарядить их и полностью разрядить на реальную нагрузку; — повторить заряд-разряд в составе батареи несколько раз, т.е. произвести ее «формовку».Подогнать аккумуляторы приятель к другу можно и при индивидуальной зарядке. Установив аккумуляторы в держатели батарейного отсека ЗУ. включае…
Для схемы «Автоматическое ЗУ для малогабаритных аккумуляторов»
Разработанное автоматическое зарядное устройство (АЗУ) позволяет заряжать малогабаритные аккумуляторы МРЗ-плееров. цифровых фотокамер, фонарей и т.д. от сети. Применение ею позволяет отказаться от нескольких и производить полную разрядку с поставленной задачей устранения «эффекта памяти», которым обладают просторно распространенные никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы. АЗУ реализует патент РФ на полезную модель №49900 от 04.08.2006 г. Прототипом для него послужило зарядное устройство из .Основные особенности АЗУ обеспечиваются применением интегральной микросхемы TL431 (регулируемого стабилитрона) и использованием генератора переменного тока на основе реактивного элемента (в данном варианте — конденсатора). АЗУ обеспечивает зарядку «пальчиковых» аккумуляторов типоразмеров AAA и АА стабильным током 155 мА от сети (220 8, 50 Гц). Схема терморегулятора на симисторе Оно может использоваться и при меньших значениях напряжения сети с пропорциональным уменьшением зарядного тока. Стабильность зарядного тока всецело определяется стабильностью рис.1 питающего АЗУ переменного напряжения.В начале заряда батареи аккумуляторов светится сигнальный светодиод, перед окончанием зарядки он начинает мигать, а потом полностью выключается. АЗУ обеспечивает автоматическое снижение зарядного тока (не менее, чем на порядок) при достижении ЭДС заряженной батареи и световую индикацию этого режима.В автономном режиме работы (без подключения к сети) производится автоматический разряд аккумулятора до напряжения приблизительно 0,6 В со световой индикацией процесса. При полностью заряженном аккумуляторе такой разряд начинается с тока примерно 200 мА.Разряд всей батареи аккумуляторов нерационален, т.к. может усугублять не идентичность составляющих ее аккумуляторов.Схема АЗУ показана на рис.1. Устройство содержит:- токоограни…
Для схемы «Зарядное устройство для малогабаритных элементов»
ЭлектропитаниеЗарядное устройство для элементовВ. БОНДАРЕВ, А. РУКАВИШНИКОВ г. МоскваМалогабаритные элементы СЦ-21, СЦ-31 и другие используются, например, в современных электронных наручных часах. Для их подзарядки и частичного восстановления работоспособности, а значит, продления срока службы, можно применить предлагаемое зарядное устройство (рис. 1). Оно обеспечивает ток зарядки 12 мА, достаточный для «обновления» элемента через 1,5…3 часа после подключения к устройству. рис. 1 На диодной матрице VD1 выполнен выпрямитель, на который подается сетевое напряжение через ограничительный резистор R1 и конденсатор С1. Резистор R2 способствует разрядке конденсатора после отключения устройства от сети. На выходе выпрямителя стоит сглаживающий конденсатор С2 и стабилитрон VD2, ограничивающий выпрямленное напряжение на уровне 6,8 В. Далее следуют источник зарядного тока, выполненный на резисторах R3, R4 и транзисторах VT1-VT3, и сигнализатор окончания зарядки, состоящий из транзистора VT4 и светодиода HL).Как только напряжение на заряжаемом элементе возрастет до 2,2 В, часть коллекторного тока транзистора VT3 потечет через цепь индикации. Дроздов схемы трансиверов Зажжется светодиод HL1 и просигнализирует об окончании цикла зарядки.Вместо транзисторов VT1, VT2 можно использовать два последовательно включенных диода с прямым напряжением 0,6 В и обратным напряжением более 20 В каждый, вместо VT4 — один такой диод, а вместо диодной матрицы — любые диоды на обратное напряжение не менее 20 В и выпрямленный ток более 15 мА. Светодиод может быть любой прочий, с постоянным прямым напряжением приблизительно 1,6 В. Конденсатор С1 — бумажный, на номинальное напряжение не ниже 400 В, оксидиый конденсатор С2-К73-17 (можно К50-6 на напряжение не ниже 15 В).Детали устройства смонтированы на печатной п…
Для схемы «Применение интегрального таймера для автоматического контроля напряж»
ЭлектропитаниеПрименение интегрального таймера для автоматического контроля напряжения при зарядке МакгоуэнФирма Stoelting Co. (Чикаго, шт. Иллинойс)На основе интегрального таймера типа 555 можно собрать автоматическое зарядное устройство для аккумуляторных батарей. Назначением такого зарядного устройства является поддержание в полностью заряженном состоянии резервной аккумуляторной батареи для питания какого-либо измерительного устройства. Такая батарея постоянно остается подключенной к сети переменного тока независимо от того, используется она в в данный момент для питания устройства или нет. В автоматическом зарядном устройстве из состава интегрального таймера используются оба компаратора, логический триггер и мощный выходной усилитель.Опорный стабилитрон D1 при посредстве внутреннего резистивного делителя, имеющегося в ИС таймера, подает опорные напряжения на оба компаратора. Укв схема Напряжение на выходе таймера (вывод 3) переключается между уровнями 0 и 10 В.При калибровке схемы вместо батареи никель-кадмиевых аккумуляторов включают регулируемый источник напряжения постоянного тока. Потенциометр «Выключение» устанавливают на требуемое конечное напряжение зарядки батареи (обычно 1,4 В на элемент), в потенциометр «Включение» — на требуемое начальное напряжение зарядки (обычно 1,3 В на элемент).Резистор R1 сдерживает рабочий ток на уровне менее 200 мА при любых условиях. Диод D2 предотвращает разряд батареи через таймер, когда последний пребывает в сос…
Для схемы «Малогабаритный простой блок питания»
Описанный ниже блок питания можно использовать для переносных и радиотехнических (радиоприемников, магнитол, магнитофонов и др.). Технические данные: Выходное напряжение — 6 или 9 В Максимальный ток нагрузки — 250 мА Блок питания имеет параметрический стабилизатор тока и компенсационный стабилизатор напряжения. Поэтому он не боится короткого замыкания по выходу, и выходной транзистор стабилизатора практически не может вылезти из строя. Схема блока питания показана на рисунке. Параметрический стабилизатор тока включает в себя цепочку R1C1 и первичную обмотку трансформатора Т1. Компенсационный стабилизатор напряжения собран на элементах R2, VT1, VD2, VD3, VD4. Работа схем неоднократно описывалась в литературе и в этом месте не приводится. Светодиод VD5 (красного цвета) с балластным сопротивлением R3 служит для индикации работоспособности блока питания. Детали: С1 — любой малогабаритный бумажный с номиналом 0,25 мкФ х 680 В; С2, СЗ — 1000 мкФ х 16 В; VD1 — КЦ407А; VD2 — Д18; VD3 — КС139А; VD4 — КС156А; VD5 — АЛ307А, Б; VT1 — КТ805АМ; Т1 — магнитопровод Ш12 х 18, первичная обмотка 2300 витков проводом ПЭВ-0,1, вторичная — 155 витков проводом ПЭВ-0,35. Блок питания умещается в корпус-вилку от импортного адаптера. О.Г. Рашитов, г.Киев…
Для схемы «Зарядное устройство для 3-6-вольтовых аккумуляторов»
Предлагаемое зарядное устройство разработано для зарядки стабильным током в первую очередь шахтерских аккумуляторов, именуемых в народе «коногонкой». Саморазряд у этих очень большой. А это означает, что уже через месяц, более того без нагрузки тот самый аккумулятор надобно заряжать. Устройство несложно доработать и для зарядки 12-вольтовых аккумуляторов, подходит оно (без доработки) и для зарядки 6-вольтовых аккумуляторов. Схема зарядного устройства очень проста (см. рисунок). Выпрямитель и трансформатор на схеме не показаны. Вторичная обмотка обеспечивает ток в нагрузке более 3 А при напряжении 12 В. Выпрямитель мостового типа на диодах Д242А, фильтрующий конденсатор — 2000 мкФх50 В (К50-6). Полевой транзистор типа КП302Б (2П302Б, КП302БМ) с начальным током стока 20-30 мА. Стабилитрон VD1 типа Д818 (Д809). Транзистор типа КТ825 с любой буквой. Его можно сменить схемой Дарлингтона, например, КТ818А и КТ814А и т.д. Реле поворотов на тиристоре схемы Резистор R1 типа МЛТ-0,25; резистор R2 типа ППЗ-14, но полностью подойдет и с графитовым покрытием; R3 — проволочный (нихром — 0,056 Ом/см). Транзистор VT2 размещен на ребристом теплоотводе с охлаждающей поверхностью приблизительно 700 см. Электролитический конденсатор С1 любого типа. Конструктивно схема выполнена на печатной плате, расположенной вблизи транзистора VT2. Чтобы заряжать и 12-вольтовые аккумуляторы, следует предусмотреть вероятность увеличения на 6 В переменного напряжения на вторичной обмотке сетевого транзистора зарядного устройства. Данную схему использовали так же, как приставку к блоку питания (подойдет и не стабилизированный источник напряжения). Достоинство данной схемы — не боится коротких замыканий по выходу, поскольку представляет собой фактически генератор стабильного тока. Величина этого тока зависит в первую очередь от смещения, которое устанав…
ЭлектропитаниеВыпрямители с электронным регулятором для зарядки Выпрямитель (рис. 1) собран по мостовой схеме на четырех диодах Д1 — Д4 типа Д305. Регулирование силы зарядного тока производится. при помощи мощного транзистора Т1 включенного по схеме составного триода. При изменении смещения, снимаемого на базу триода с потенциометра R1, изменяется сопротивление цепи коллектор-эмиттер транзистора. Зарядный ток при этом можно изменять от 25 ма до 6 а при напряжении на выходе выпрямителя от 1,5 до 14 в.Puc.1Резистор R2 на выходе выпрямителя позволяет устанавливать выходное напряжение выпрямителя при отключенной нагрузке. Трансформатор собран на сердечнике сечением 6 см квд. Первичная обмотка рассчитана на включение в сеть с напряжением 127 в (выводы 1-2) или 220 в (1-3) и содержит 350+325 витков провода ПЭВ 0,35, вторичная — 45 витков провода ПЭВ 1,5. Т160 схема регулятора тока аккумуляторов переключатель устанавливается в положение 1, 12-вольтовых — в положение 2.Puc.2Обмотки трансформатора содержат следующее количе…
Для схемы «Выпрямители с электронным регулятором для зарядки аккумуляторов»
Автомобильная электроникаВыпрямители с электронным регулятором для зарядки Выпрямитель (рис. 1) собран по мостовой схеме на четырех диодах Д1 — Д4 типа Д305. Регулирование силы зарядного тока производится. при помощи мощного транзистора Т1 включенного по схеме составного триода. При изменении смещения, снимаемого на базу триода с потенциометра R1, изменяется сопротивление цепи коллектор-эмиттер транзистора. Зарядный ток при этом можно изменять от 25 ма до 6 а при напряжении на выходе выпрямителя от 1,5 до 14 в.Puc.1Резистор R2 на выходе выпрямителя позволяет устанавливать выходное напряжение выпрямителя при отключенной нагрузке. Трансформатор собран на сердечнике сечением 6 см квд. Первичная обмотка рассчитана на включение в сеть с напряжением 127 в (выводы 1-2) или 220 в (1-3) и содержит 350+325 витков провода ПЭВ 0,35, вторичная — 45 витков провода ПЭВ 1,5. Структурная схема микросхемы 251 1НТ Транзистор T1 устанавливают на металлическом радиаторе, площадь поверхности радиатора должна быть не менее 350 см.кв. Поверхность учитывается с обеих сторон пластины при толщине ее не менее 3 мм. Б. ВАСИЛЬЕВ Схема, приведенная на рис. 2, отличается от предыдущей тем, что с поставленной задачей увеличения максимального тока до 10 о транзисторы T1 и Т2 включены параллельно. Смещение на базы транзисторов, изменением которого регулируется зарядный ток, снимается с выпрямителя, выполненного на диодах Д5 — Д6. При зарядке 6-вольтовых аккумуляторов переключатель устанавливается в положение 1, 12-вольтовых — в положение 2.Puc.2Обмотки трансформатора содержат следу…
Для схемы «ПРОСТЫЕ ЧМ-РАДИОМИКРОФОНЫ»
РадиошпионПРОСТЫЕ ЧМ-РАДИОМИКРОФОНЫРадиомикрофоны с частотной модуляцией (ЧМ) обычно довольно сложны. Так, в ЧМ-радиомикрофоне сигнал от электродинамического микрофона усиливается операционным усилителем, после чего поступает на базу транзистора высокочастотного генератора. осуществляя тем самым смешанную амплитудно-частотную модуляцию. Puc.1Значительно упростить конструкцию ЧМ радиомикрофона можно при использовании малогабаритных конденсаторных микрофонов, включаемых непосредственно в колебательный контур высокочастотного генератора. Варианты возможных схем с таким включением приведены на рис.1-3.Puc.2Как понятно, конденсаторный микрофон выполнен в виде развернутого конденсатора с двумя плоскими неподвижными электродами, параллельно которым закреплена мембрана (тонкая фольга, металлизированная диэлектрическая пленка и т.п.), электрически изолированная от неподвижных электродов Выступая элементом контура генератора, он, таким образом, осуществляет частотную модуляцию.Puc.3Мощность ЧМ-радиомикрофонов составляет долиединицы мВт для схемы на рис.1, единицы-десятки мВт для схемы на рис. Радомкрофон схеми 2 и десяткисотни (при наличии радиаторов) мВт для схемы на рис.3. Радиус действия, соответственно, изменяется от десятков метров до нескольких километров — при использовании ЧМ-радиоприемников с чувствительностью не менее 10 мкВ/м. Параметры катушек индуктивности аналогичны приведенным в .Литература 1. Ридкоус В. ЧМ радиомикрофон. — Радиолюбитель. -1991, N4, с. 22-23.М.ШУСТОВ, г.Томск(РЛ 9/91)…
Всех приветствую, кто заглянул на огонек. Речь в обзоре пойдет, как вы наверно уже догадались, о зарядно-балансировочном устройстве EV-Peak E3, позволяющим заряжать аккумуляторные сборки (2S-4S) на основе лития (Li-Ion / Li-Pol) в режиме балансировки током 3А. Данный прибор представляет огромный интерес, в первую очередь, для людей, увлекающихся РУ техникой и имеющих большой парк различных модельных аккумуляторов, а также для переделки электроинструмента на литий. Зарядное устройство имеет некоторые особенности, поэтому кому интересно, как устройство показало себя в работе, милости прошу под кат.
Общий вид зарядно-балансировочного устройства EV-Peak E3:
Данный зарядник покупался с конкретной целью – быстрая зарядка переделанной на литий 4S батареи шуруповерта. На момент покупки он стоил $14,99, чего-то аналогичного по функционалу (заряд 4S через балансировочный выход) за эти деньги просто нет:
Краткие ТТХ:
— Производитель – EV-Peak
— Модель – e3
— Корпус – пластик
— Напряжение питания – 100-240V
— Зарядная мощность – 30W
— Зарядный ток – 3А (фиксирован, постепенно снижается)
— Ток балансировки – 400ma
— Типы поддерживаемых аккумуляторов – литиевые (Li-Ion / Li-Pol) 2S-4S
— Размеры – 116мм*72мм*40мм
— Вес – 170гр
Комплектация:
— зарядное устройство EV-Peak E3
— сетевой шнур с евровилкой длиной 1м
— инструкция
Зарядное устройство EV-Peak E3 поставляется в компактной коробочке темного цвета из плотного гофрокартона, на которой присутствует логотип компании и наименование модели:
С торца коробки указаны основные спецификации устройства и тип вилки питания:
Для подключения к питающей сети служит сетевой шнур с евровилкой длиной около 1м:
В комплекте имеется краткое руководство по эксплуатации на английском языке:
Итого, комплектация хорошая, все доступно для работы «из коробки».
Габариты:
Зарядное устройство EV-Peak E3 очень компактное. Его размеры всего 116мм*72мм*40мм. Вот сравнение с аналогом в лице SkyRC e450:
Ну и по традиции, сравнение с тысячной банкнотой и коробком спичек:
Вес зарядного устройства небольшой – около 185гр:
Внешний вид:
EV-Peak E3 представляет собой зарядно-балансировочное устройство, способное заряжать аккумуляторные сборки (2S-4S) на основе лития (Li-Ion / Li-Pol) током 3А. Ток балансировки при этом – около 400ma. В отличие от SkyRC e450, в зарядном устройстве EV-Peak E3 отсутствует возможность заряда высоковольтовых литиевых аккумуляторов (HV 4,35V), литий-фосфатных (Li-Fe), а также с некоторой натяжкой аккумуляторов на основе никеля (NiCd/NiMH). К тому же, отсутствует возможность выбора зарядного тока, что является одним из главных минусов устройства. Другими словами, ЗУ EV-Peak E3 идеально подойдет для быстрой зарядки емких аккумуляторных сборок от радиоуправляемых моделей или электроинструмента.
Зарядное устройство EV-Peak E3 выполнено в черном пластиковом корпусе с множеством вентиляционных отверстий по бокам и включает в себя как схему управления зарядом, так и блок питания:
Основной концепцией компании является простота и надежность. В связи с этим, ЗУ EV-Peak E3 лишено каких-либо кнопок управления, а пользователю доступны лишь гнездо для подключения сетевого шнура и гнёзда для подключения аккумуляторных сборок. Расположены они по разным торцам устройства:
С противоположного торца присутствуют три гнезда для подключения трех видов аккумуляторных сборок (слева внизу – 2S, справа внизу — 3S, сверху — 4S):
На нижней стороне корпуса присутствует наклейка с указанием основных характеристик устройства, а также четыре пластиковые ножки:
Для индикации процесса (уровня) заряда предназначены 4 светодиодных индикатора:
После подключения аккумулятора, заряд начинается не сразу. В режиме ожидания поочередно мигают два индикатора, а при подключении аккумуляторной сборки сначала происходит проверка правильности подключения, а лишь затем начинается заряд.
Управление и индикация работы:
По управлению все банально и просто:
1) сначала подключаем зарядное устройство к сети. При этом должны поочередно мигать два индикатора
2) далее подключаем балансировочный разъем аккумулятора в соответствующее гнездо. Левый нижний разъем – для 2S, правый нижний – для 3S, верхний — для 4S сборок (двух/трех/четырехбаночные сборки аккумуляторов)
3) электроника проверяет правильность подключения и начинает заряд
Основное отличие зарядного устройства EV-Peak E3 от аналогичного SkyRC e450 в том, что нет необходимости подключать силовой разъем к устройству, поскольку питание подается сразу же на крайние балансировочные выводы:
Хотелось бы также заметить, что данное устройство кардинально отличается от SkyRC e3 и его многочисленных копий:
В тех устройствах установлены три независимых линейных контроллера (TP4056 или аналоги), заряжающие каждый свою банку током 0,8-1А. Балансировка, как таковая, там отсутствует и заряд начинается сразу же после подключения. Соответствие конечных напряжений на ячейках оставляет желать лучшего, впрочем, как и зарядный ток. В свою очередь, зарядное устройство EV-Peak E3 построено на несколько иной схемотехнике и «подгоняет» напряжение на всех ячейках к одному значению (4,2V на каждую банку).
Индикация заряда:
— мигает первый индикатор – уровень заряда батареи менее 25%
— горит первый и мигает второй индикатор — уровень заряда батареи от 25% до 50%
— горят первый, второй и мигает третий индикатор — уровень заряда батареи от 50% до 75%
— горят все три и мигает четвертый индикатор — уровень заряда батареи от 75% до 99% (балансировка)
— все четыре индикатора горят – батарея полностью заряжена
Разборка устройства:
Разобрать зарядное устройство EV-Peak E3 достаточно просто. Для этого необходимо выкрутить четыре винта на нижней стороне корпуса:
К качеству монтажа нареканий практически нет — пайка ровная, но в некоторых местах флюс до конца не смыт:
Микросхемы на оборотной стороне платы более крупно:
По схемотехнике входной фильтрующей части блока питания нареканий практически нет: присутствует плавкий предохранитель, фильтрующий конденсатор Х-типа (фильтрация от помех самого БП), кондер 68mkF*400V, двухобмоточный дроссель и конденсаторы Y-типа для снижения импульсных помех (синие):
Не хватает, правда, терморезистора для ограничения пускового тока и варистора для защиты от бросков сетевого напряжения. Силовые мосфеты и диоды прижаты к плоскому алюминиевому радиатору (пластине) через термопасту:
К сожалению, удалось прочитать только слева маркировку сдвоенных диодов Шоттки (MBRF20100CT), рассчитанные на 100V/20A.
Ревизия платы V1.4:
Многим покажется сходство 8-миногих мосфетов с «народными» линейными контроллерами заряда, но это не так. На плате присутствуют четыре мосфета AO4407A (один на оборотной стороне платы), рассчитанные на 30V/12A и четыре резисторных шунта:
Вцелом, исполнение хорошее, некоторые элементы взяты с запасом и дополнительно зафиксированы герметиком. На верхней крышке корпуса присутствует вырезанное окно, закрытое наклейкой:
Подозреваю, что в ассортименте компании есть похожие модели в подобном корпусе, но уже с кнопкой управления или кнопкой выбора тока заряда.
Тестирование зарядного устройства EV-Peak E3:
Прежде чем начать тестирование, немного расскажу о балансировке. Она предназначена для выравнивания напряжения на ячейках/банках аккумуляторной сборки, соединенных последовательно две или более (2S-4S). Как известно, аккумуляторов с абсолютно одинаковыми параметрами не бывает, поэтому один разряжается чуть быстрее, другой – чуть медленнее остальных. Следовательно, и при заряде один зарядится чуть быстрее, другой – чуть медленнее. Хотелось бы отметить важную особенность данной модели, а именно наличие «правильной» балансировки.
Для тестирования соберем простенький стенд из холдера/держателя на три аккумулятора, трех вольтметров и одного ампервольтметра:
Как видим, аккумуляторы практически полностью высажены, кроме среднего (10-15% емкости у крайних, около 25% у среднего). На лицо достаточно большая разбалансировка. При подключении аккумуляторной сборки к зарядному устройству, после проверки начинается заряд. Как и в случае с ЗУ SkyRC e450, зарядное устройство EV-Peak E3 чуть занижает зарядный ток (около 2,75А), хотя все в пределах нормы (10%):
Ранее я уже сравнивал показания приборов и DIY вольтметров/амперметров. Как пример, фото замера проходящего тока токовыми клещами UNI-T UT204A из предыдущего обзора:
Показания аналогичны, что и при замерах с True RMS мультиметром UNI-T UT61E.
Через 30-40 минут, зарядный ток начинает плавно снижаться:
Я не думаю, что кому-то будет интересен весь процесс заряда поэтапно, поэтому приведу лишь некоторые выборки:
ЗУ EV-Peak E3 заряжает литиевые аккумуляторы по алгоритму CC/CV, метод балансировки — CV phase, т.е. балансир не активен до тех пор, пока какая-либо банка (ячейка) не перейдет в режим CV. При достижении на какой-либо банке напряжения 4,16-4,17V балансир активируется и грубо говоря, временно отключает данную банку, перенаправляя энергию заряда на оставшиеся банки. Поскольку балансировочный ток всего около 400ma, то процесс выравнивания напряжения при сильном дисбалансе не слишком быстрый. При небольшом разбросе напряжения на банках, балансировка занимает около 10минут, не более.
В итоге, за минуту до окончания заряда имеем следующие показатели:
После отключения имеем следующую картину:
В принципе, хорошо. Хотелось бы видеть точное побаночное напряжение 4,2V, но возможно все дело в плохособранном стенде, ибо все сделано на «соплях».
Небольшой видеоролик окончания заряда:
Ну и для примера, реальный пример заряда 2S аккумулятора, емкостью 1200mah:
Зарядный ток около 2,8А, течет от плюса к минусу последовательно через все банки:
На среднем балансировочном проводе тока нет, что еще раз подтверждает отличную от бюджетных зарядников схемотехнику (тех, которые на TP4056 и аналогах):
На минусовом проводе аналогичный ток:
Более подробно смотрите в небольшом видеоролике:
Особенности данной модели:
Несмотря на все плюсы, зарядное устройство имеет и некоторые особенности, отчего сфера применения зарядника несколько сужается:
— нельзя снизить зарядный ток. Для компактных РУ моделей с небольшими аккумуляторами (2S 500-750mah) ток заряда в 3А чрезмерно высок и может привести к возгоранию
— нельзя заряжать одиночные аккумуляторы (1S). С другой стороны, ток в 3А несколько великоват для большинства моделей аккумуляторов на 2600-3500mah, поэтому за минус можно не считать.
— зарядное устройство не имеет режима «разряда» или «хранения». Модельные «липольки» не рекомендуется хранить полностью заряженными, поэтому по окончании сезона их лучше разрядить до определенного значения
— зарядное устройство очень просто в использовании и отлично подойдет для зарядки емких батарей от РУ моделей или электроинструмента
— зарядное устройство не имеет дополнительного гнезда для питания от бортового аккумулятора автомобиля или автоприкуривателя, как более «продвинутые» собратья, поэтому о зарядке модельных аккумуляторов в полевых условиях можно забыть, либо приобретать отдельно автомобильный инвертор 12V -> 220V
Плюсы:
+ качество изготовления
+ высокий ток заряда (3А)
+ хорошая балансировка (400ma)
+ встроенный БП
+ простота управления и использования
Минусы:
— зарядный ток несколько занижен (максимум 2,8А)
— отсутствует возможность выбора зарядного тока (только 3А с постепенным снижением)
Вывод: данное зарядное устройство покупалось с конкретной целью – быстрая зарядка переделанной на литий батареи шуруповерта. Свои функции выполняет отлично, нареканий нет, поэтому могу смело рекомендовать, кого не смущают ее особенности…
Планирую купить +12 Добавить в избранное Обзор понравился +36 +51Источники питания
Н. ГЕРЦЕН, г. Березники Пермской обл.
Радио, 2000 год, №7
На питании малогабаритной аппаратуры от гальванических элементов и батарей при сегодняшних ценах можно буквально разориться. Выгоднее, потратясь один раз, перейти на использование аккумуляторов. Для того чтобы они служили долго, их необходимо правильно эксплуатировать: не разряжать ниже допустимого напряжения, заряжать стабильным током, вовремя прекращать зарядку. Но если за выполнением первого из этих условий приходится следить самому пользователю, то выполнение двух остальных желательно возложить на зарядное устройство. Именно такое устройство и описывается в статье.
При разработке ставилась задача сконструировать устройство, обладающее следующими характеристиками:
Широкими интервалами изменения зарядного тока и напряжения автоматического прекращения зарядки (АПЗ). обеспечивающими зарядку как отдельных аккумуляторов, применяемых для питания малогабаритной аппаратуры, так и составленных из них батарей при минимальном числе механических переключателей;
— близкими к равномерным шкалами регуляторов, позволяющими с приемлемой точностью устанавливать зарядный ток и напряжение АПЗ без каких-либо измерительных приборов;
— высокой стабильностью зарядного тока при изменении сопротивления нагрузки;
— относительной простотой и хорошей повторяемостью.
Описываемое зарядное устройство полностью отвечает этим требованиям. Оно предназначено для зарядки аккумуляторов Д-0.03. Д-0.06. Д-0.125. Д-0.26. Д-0.55. ЦНК-0,45. НКГЦ-1.8. их импортных аналогов и батарей, составленных из них. До выставленного порога включения системы АПЗ аккумулятор заряжается стабилизированным током, не зависящим от типа и числа элементов, при этом напряжение на нем по мере зарядки постепенно растет. После срабатывания системы на аккумуляторе стабильно поддерживается выставленное ранее постоянное напряжение, а зарядный ток уменьшается. Иными словами, перезарядки и разрядки аккумулятора не происходит, и он может оставаться подключенным к устройству длительное время.
Устройство можно использовать в качестве блока питания малогабаритной аппаратуры с регулируемым напряжением от 1,5 до 13 В и защитой от перегрузки и короткого замыкания в нагрузке.
Основные технические характеристики устройства следующие:
Зарядный ток на пределе «40 мА» — 0…40, на пределе «200 мА» — 40…200 мА;
— нестабильность зарядного тока при изменении сопротивления нагрузки от 0 до 40 Ом — 2.5 %;
— пределы регулирования напряжения срабатывания АПЗ — 1,45… 13 В.
Схема зарядного устройства
В качестве стабилизатора зарядного тока применен источник тока на транзисторе \Л»4. В зависимости от положения переключателя SA2 ток в нагрузке Iн определяется соотношениями: I Н = (U Б — U БЭ)/R10 и I Н = (U Б — U БЭ)/(R9 + R10), где U Б — напряжение на базе транзистора VT4 относительно плюсовой шины, В; U БЭ — падение напряжения на его эмиттерном переходе, В; R9, R10 — сопротивления соответствующих резисторов, Ом.
Из этих выражений следует, что. изменяя напряжение на базе транзистора VT4 переменным резистором R8. можно регулировать ток нагрузки в широких пределах. Напряжение на этом резисторе поддерживается неизменным стабилитроном VD6, ток через который, в свою очередь, стабилизирован полевым транзистором VT2. Все это и обеспечивает нестабильность зарядного тока, указанную в технических характеристиках. Применение источника стабильного тока, управляемого напряжением, позволило изменять зарядный ток вплоть до весьма малых значений, иметь близкую к равномерной шкалу регулятора тока (R8) и достаточно просто переключать пределы его регулирования.
Система АПЗ. срабатывающая после достижения предельно допустимого напряжения на аккумуляторе или батарее, включает в себя компаратор на ОУ DA1, электронный ключ на транзисторе VT3, стабилитрон VD5. стабилизатор тока на транзисторе VT1 и резисторах R1 — R4. Индикатором зарядки и ее окончания служит светодиод HL1.
При подключении к устройству разряженного аккумулятора напряжение на нем и неинвертирующем входе ОУ DA1 меньше образцового на инвертирующем, которое установлено переменным резистором R3. По этой причине напряжение на выходе ОУ близко к напряжению общего провода, транзистор VT3 открыт, через аккумулятор течет стабильный ток, значение которого определяется положениями движка переменного резистора R8 и переключателя SA2.
По мере зарядки аккумулятора напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1 возрастает. Повышается напряжение и на его выходе, поэтому транзистор VT2 выходит из режима стабилизации тока, VT3 постепенно закрывается и его коллекторный ток уменьшается. Процесс продолжается до тех пор. пока стабилитрон VD6 не перестает стабилизировать напряжение на резисторах R7, R8. С понижением этого напряжения транзистор VT4 начинает закрываться и зарядный ток быстро уменьшается. Его конечное значение определяется суммой тока саморазрядки аккумулятора и тока, текущего через резистор R11. Иными словами, с этого момента на заряженном аккумуляторе поддерживается напряжение, установленное резистором R3, а через аккумулятор течет ток, необходимый для поддержания этого напряжения.
Светодиод HL1 индицирует включение устройства в сеть и две фазы процесса зарядки. При отсутствии аккумулятора на резисторе R11 устанавливается напряжение, определяемое положением движка переменного резистора R3. Для поддержания этого напряжения требуется весьма незначительный ток, поэтому HL1 светится очень слабо. В момент подключения аккумулятора яркость его свечения возрастает до максимальной, а после срабатывания системы АПЗ по окончании зарядки — скачкообразно уменьшается до средней между названными выше. При желании можно ограничиться двумя уровнями свечения (слабое, сильное), для чего достаточно подобрать резистор R6.
Детали устройства смонтированы на печатной плате, чертеж которой показан на рис. 2. Она выполнена методом прорезания фольги и рассчитана на установку постоянных резисторов МЛТ, подстроечного (проволочного) ППЗ-43. конденсаторов К52-1Б (С1) и KM (С2). Транзистор VT4 установлен на теплоотводе с эффективной площадью теплового рассеяния 100 см 2 . Переменные резисторы R3 и R8 (ППЗ-11 группы А) закреплены на передней панели устройства и снабжены шкалами с соответствующими отметками.
Переключатели SA1 и SA2 — любого типа, желательно, однако, чтобы контакты используемого в качестве SA2 были рассчитаны на коммутацию тока не менее 200 мА.
Сетевой трансформатор Т1 должен обеспечивать на вторичной обмотке переменное напряжение 20 В при токе нагрузки 250 мА.
Полевые транзисторы КПЗОЗВ можно заменить на КПЗОЗГ — КПЗОЗИ, биполярные КТ361В — на транзисторы серий КТ361. КТ3107, КТ502 с любым буквенным индексом (кроме А), а КТ814Б — на КТ814В. КТ814Г. КТ816В. КТ816Г. Стабилитрон Д813 (VD5) необходимо подобрать с напряжением стабилизации не менее 12.5 В. Вместо него допустимо использовать Д814Д или любые два соединенных последовательно маломощных стабилитрона с суммарным напряжением стабилизации 12.5… 13.5 В. Возможна замена ППЗ-11 (R3. R8) переменными резисторами любого типа группы А, а ППЗ-43 (R10) — подстроенным резистором любого типа с мощностью рассеяния не менее 3 Вт.
Налаживание устройства начинают с подбора яркости свечения светодиода HL1. Для этого переводят переключатели SA1 и SA2 соответственно в положения «13 В» и «40 мА». а движок переменного резистора R8 — в среднее, подключают к гнездам XS1 и XS2 резистор сопротивлением 50… 100 Ом и находят такое положение движка резистора R3. в котором изменяется яркость свечения HL1. Увеличения различия в яркости свечения добиваются подбором резистора R6.
Затем устанавливают границы интервалов регулирования зарядного тока и напряжения АПЗ. Подключив к выходу устройства миллиамперметр с пределом измерения 200…300 мА. переводят движок резистора R8 в нижнее (по схеме) положение, а переключатель SA2 — в положение «200 мА». Изменением сопротивления подстроечного резистора R10 добиваются отклонения стрелки прибора до отметки 200 мА. Затем перемещают движок R8 в верхнее положение и подбором резистора R7 добиваются показаний 36…38 мА. Наконец, переключают SA2 о положение «40 мА». возвращают движок переменного резистора R8 в нижнее положение и подбором R9 устанавливают выходной ток в пределах 43…45 мА.
Для подгонки границ интервала регулирования напряжения АПЗ переключатель SA1 устанавливают в положение «13 В», а к выходу устройства подключают вольтметр постоянного тока с пределом измерения 15…20 В. Подбором резисторов R1 и R4 добиваются показаний 4,5 и 13 В в крайних положениях движка резистора R3. После этого, переведя SA1 в положение «4,5 В», в тех же положениях движка R3 устанавливают стрелку прибора на отметки 1.45 и 4,5 В подбором резистора R2.
В процессе эксплуатации напряжение АПЗ устанавливают из расчета 1,4… 1,45 В на один заряжаемый аккумулятор.
Если устройство не предполагается использовать для питания радиоаппаратуры, индикацию окончания зарядки погасанием светодиода можно заменить его миганием, для чего достаточно ввести в компаратор гистерезис -дополнить устройство резисторами R12, R13 (рис. 3). а резистор R6 удалить. После такой доработки при достижении установленного значения напряжения АПЗ светодиод HL1 погаснет, а зарядный ток через аккумулятор полностью прекратится. В результате напряжение на нем начнет падать, поэтому вновь включится стабилизатор тока и загорится светодиод HL1. Иными словами, при достижении установленного напряжения HL1 начнет мигать, что иногда более наглядно, чем некая средняя яркость свечения. Характер процесса зарядки аккумулятора в обоих случаях остается неизменным.
Принципиальная электрическая схема Вымпел-55, прошивка 2.27 » SntHouse
К моему большому удивлению найти в сети принципиальной электрической схемы зарядного устройства Вымпел-55 в любой модификации я не смог.Любые другие зарядные устройства еще присутствуют, а этого нету.
Чего тут секретного понять не возможно, а вот при ремонте схема очень даже помогла бы.
Немного потратив времени я постарался сделать часть принципиальной схемы Вымпел-55 которая имеется у меня уже в новой версии исполнения и с новой прошивкой 2.27.
Имейте ввиду, что на схеме возможны ошибки… так что не обессудьте…
Принципиальная схема питающей части Вымпел-55 в модификации прошивки 2.27
Номиналы приведены так, как изображены на элементах smd — я их не переводил.
Схема периодически правится от косяков… так что не обессудьте…
Что касается трансформаторов.
Как мы видим на плате применены три трансфортатора:
TIGER EE-1608
TIGER EI-4006
TIGER EE13-220/25
В сети я так и не смог найти информацию по применяемым трансформаторам и по разводке намоток провода.
Все обозначения на схеме Вымпел-55 формальные , это надо учитывать.
Как я уже сказал, в отрисованной схеме возможны ошибки… скорее всего они там непременно есть.
Не все пути удалось отследить — многое скрыто смонтированными радио деталями.
Возможно также где то напуталось в процессе отрисовки — так что используя данную схему вы берете все риски на себя.
Я это делал на всякий случай для будущей ориентации по плате.
Для ориентации на плате и на схеме я обозначил условно основные элементы цифрами. Достаточно произвольно надо сказать.
Так что глядя на принципиальную схему и на фото центральной платы Вымпел-55 можно более менее сориентироваться.
Кстати реализованная часть схемы в Вымпеле-55 на THX208 очень напоминает вот эту типовую:
Если у вас есть «родная» принципиальная схема Вымпел-55 в прошивке 2.27, а в принципе и более ранней версии — поделитесь пожалуйста!
Ниже небольшой файловый архив дата шитов на некоторые элементы применяемые в схеме рассматривались здесь
Вот список этих элементов:
NTC 10D-15 — (термистор) терморезистор на 10 Ом
EL817 — оптрон
13009 — высоковольтный n-p-n транзистор
S1M — диод выпрямительный 1A
S2M — диод выпрямительный 2A
RS1M — диод выпрямительный 1A
ss18 — диод выпрямительный, с барьером Шоттки
THX208 — ШИМ контроллер
CBB22 — 684J 400v — пленочный конденсатор 0,68 мкФ
102 6KV — конденсатор высоковольтный 1000пф
331 — конденсатор 330 пФ
MBR20100 — диод Шоттки, 2х10А, 100В, общий катод [TO-220AB]
TL494C — импульсный регулятор напряжения
MCP4728A0 814104 — ЦАП
A7W — (bav99) — переключающие диоды
IRF1010E — транзистор, N-канал 60В 79 А [TO-220AB]
1GW — NPN транзистор SOT-23; BC847C
6ct — NPN транзистор SOT-23; BC817
LM317T — стабилизатор напряжения регулируемый, [TO-220SG]
MCP6061E — прецизионный усилитель
Тема по ЗУ Вымпел-55 на официальном сайте — www.orionspb.ru/forum/viewtopic.php?f=3&t=5842
Принципиальная Схема Зарядного Устройства Шуруповерта
Стандартная схема зарядного устройства для шуруповёртов на 18 вольт
Практически все шуруповёрты работают от аккумуляторов. Средняя ёмкость аккумулятора — 12 мАч. А для того, чтобы он всегда находился в рабочем состоянии, нужна постоянная подзарядка. Для этого необходимо зарядное устройство, характерное для каждого типа аккумуляторов. Однако они сильно различаются по своим характеристикам.
В настоящее время выпускают модели на 12–18 В. Также стоит отметить, что производители используют разные компоненты для зарядных устройств различных моделей. Чтобы разобраться с этим, вы должны ознакомиться со стандартной схемой этих зарядных устройств.
Стандартная электросхема зарядного устройства
Основой стандартной схемы является микросхема трехканального типа. В этом варианте на микросхеме крепятся четыре транзистора, сильно отличающихся по ёмкости и высокочастотные конденсаторы (импульсные или переходные). Для стабилизации тока используются тиристоры или тетроды открытого типа. Проводимость тока регулируется дипольными фильтрами. Эта электрическая схема легко справляется с сетевыми перегрузками.
Принципиальная схема
Предназначение электроинструментов в первую очередь в том, чтобы сделать наш повседневный труд менее утомительным и рутинным. В домашнем быту незаменимым помощником в ремонте или разборке (сборке) мебели и прочих предметов домашнего обихода является шуруповёрт. Автономное питание шуруповёрта делает его более мобильным и удобным в использовании. Зарядное устройство является источником питания для любого аккумуляторного электроинструмента, в том числе и шуруповёрта. Для примера познакомимся с устройством и принципиальной схемой.
Для принципиальных схем зарядных устройств шуруповёртов на 18 В используются транзисторы переходного типа несколько конденсаторов и тетрод с диодным мостом. Частотную стабилизацию осуществляет сеточный триггер. Проводимость тока зарядки на 18 В обычно составляет 5,4 мкА. Иногда, для улучшения проводимости, применяют хроматические резисторы. Ёмкость конденсаторов, в этом случае, не должна быть выше 15 пФ.
Конструкция аккумуляторного устройства для шуруповёрта
«Банки» аккумулятора заключены в корпус, который имеет четыре контакта, включая два силовых плюс и минус для разряда/заряда. Верхний управляющий контакт включён через термистор (термодатчик), который защищает аккумулятор от перегрева во время зарядки. При сильном нагреве он ограничивает или отключает ток заряда. Сервисный контакт включается через резистор на 9 кОм, который выравнивает заряд всех элементов сложных зарядных станций, но они используются обычно для промышленных приборов.
Стандартные и индивидуальные характеристики зарядного устройства
- Зарядные устройства марки «Интерскол» используют трансиверы с повышенной проводимостью. Их максимальная токовая нагрузка доходит до 6 А, а в новых моделях и выше. В стандартном зарядном устройстве шуруповёрта «Интерскол» используется двухканальная микросхема, конденсаторы на 3 пФ, импульсные транзисторы и тетроды открытого типа. Проводимость тока достигает 6 мкА, при средней энергоёмкости аккумулятора 12 мАч.
- Довольно часто российский использует схему зарядки аккумулятора с транзисторами типа IRLML 2230. В этом случае в зарядных устройствах на 18 В применяют микросхему трёхканального типа и конденсаторы с ёмкостью 2 пФ, которые хорошо переносят сетевые нагрузки. Показатель проводимости при этом достигает 4 мкА. При выборе шуруповёрта нужно учитывать его мощность, которая влияет на его срок эксплуатации. Чем выше показатель мощности, тем дольше проработает инструмент.
Элементы блока питания
Аккумулятор является самой дорогостоящей частью шуруповёрта и составляет примерно 70% от всей стоимости инструмента. При выходе его из строя придётся тратиться на приобретение практически нового шуруповёрта. Но если есть определённые навыки и знания вы можете самостоятельно исправить поломку. Для этого нужны определённые знания об особенностях и строении аккумулятора или зарядного устройства.
Все элементы шуруповёрта, как правило, имеют стандартные характеристики и размеры. Их основным отличием является величина энергоёмкости, которая измеряется в А/ч (ампер/час). Ёмкость указывают на каждом элементе блока питания (их называют «банками»).
«Банки» бывают: литий — ионные, никель — кадмиевые и никель — металл — гидридные. Напряжение первого вида — 3,6 В, другие имеют напряжение — 1,2 В.
Неисправность аккумулятора определяется мультиметром. Он определит, какая из «банок» вышла из строя.
Ремонт аккумулятора своими руками
Для ремонта аккумулятора шуруповёрта нужно знать его конструкцию и точно определить место поломки и саму неисправность. Если хотя бы один элемент выйдет из строя, вся цепь потеряет свою работоспособность. Наличие «донора», у которого все элементы в порядке или новые «банки» помогут решить эту проблему.
Мультиметр или лампа на 12 В подскажет, какой именно элемент неисправен. Для этого нужно поставить аккумулятор заряжаться до полной его зарядки. После чего разберите корпус и измерьте напряжение всех элементов цепи. Если напряжение «банок» ниже номинального, то нужно пометить их маркером. Затем соберите аккумулятор и дайте ему поработать до тех пор, пока его мощность заметно упадёт. После этого разберите снова и замерьте напряжение помеченных «банок». Проседание напряжения на них должно быть наиболее заметным. Если разница составляет 0,5 В и выше, а элемент работает, то это говорит о его скором выходе из строя. Такие элементы необходимо заменить.
С помощью лампы на 12 В можно также определить неисправные элементы цепи. Для этого нужно полностью заряженный и разобранный аккумулятор подключить к контактам плюс и минус на лампу 12 В. Нагрузка, созданная лампой, будет разряжать аккумуляторную батарею. После чего замерьте участки цепи и определите неисправные звенья. Ремонт (восстановление или замену) можно произвести двумя способами.
- Неисправный элемент обрезается и паяльником припаивается новый. Это касается литий — ионных батарей. Так как восстановить их работу не представляется возможным.
- Никель — кадмиевые и никель — металл — гидридные элементы можно восстановить, если присутствует электролит, который потерял объём. Для этого их прошивают напряжением, а также усиленным током, что способствует устранению эффекта памяти и повышает ёмкость элемента. Хотя полностью устранить дефект не получится. Возможно, спустя, некоторое время неисправность вернётся. Гораздо лучшим вариантом будет замена вышедших из строя элементов.
Замена необходимых элементов цепи
Для ремонта аккумулятора для шуруповёрта потребуется запасная аккумуляторная батарея, из которой, можно позаимствовать нужные детали или покупка новых элементов цепи. Новые «банки» должны соответствовать необходимым параметрам. Для их замены потребуется паяльник, олово, канифоль или флюс.
- Распаяйте соединения неисправных деталей и установите на их место новые. Не допускайте при этом их перегрева, который может привести к порче аккумулятора. Для этого постарайтесь выполнить быструю пайку без промедлений. В процессе пайки можете охлаждать её прикосновением руки, при отключённом напряжении.
- Выполняйте соединения родными пластинами (можно медными), иначе перегрев проводов может привести в работу необходимый термистор, который контролирует нагрев и отключает систему зарядки. При подключении не забывайте соблюдать полярность. Минус предыдущего элемента при последовательном соединении присоединяется к плюсу следующего.
- Выровняйте потенциал элементов цепи. Он различается практически на всех «банках». Для этого поставьте аккумулятор заряжаться на всю ночь, а потом на сутки оставьте для остывания. После чего, измерьте напряжение элементов. Показатели должны быть очень близки к номиналу.
- Вставьте аккумуляторную батарею в шуруповёрт и дайте на него максимальную нагрузку до полной разрядки. Сделайте два полных разрядных цикла. Результат даст полное представление об эффективности ремонтных работ.
Универсальный зарядник своими руками
Чтобы зарядить аккумуляторное устройство, можно сделать самодельную зарядку, питающуюся от USB-источника. Необходимые компоненты для этого: розетка, USB-зарядка, 10 амперный предохранитель, необходимые разъёмы, краска, изолента и скотч. Для этого нужно:
- Разобрать шуруповёрт на детали и отрезать верхний корпус от ручки ножом.
- Сделать отверстие для предохранителя сбоку от ручки. Соединить провод с предохранителем и вмонтировать в ручку агрегата.
- Зафиксировать предохранитель клеем или термопистолетом. Корпус обмотать скотчем и присоединить конструкцию к разъёму батареи. Провода монтируются вверху шуруповёрта. Инструмент собирается и обматывается изолентой. После чего корпус отшлифовывается, покрывается краской и полученное устройство заряжается.
Как видите, этот процесс не займёт много времени и не будет слишком разорителен для вашего семейного бюджета.
instrument.guru
Зарядное устройство для шуруповерта Bosch схема
В настоящий момент на рынке представлено огромное количество моделей аккумуляторных шуруповёртов Bosch и, соответственно, зарядных устройств к ним.
Зарядники отличаются следующими параметрами:
- Напряжение питания (возможны варианты с фиксированным напряжением 3.6, 7.2, 10.8, 12, 14.4, 18, 24, 36 вольт или варианты с настраиваемыми/выбираемыми выходными параметрами напряжения).
- Тип подключаемых аккумуляторов (это могут быть литий-ионные, никель-металлогидридные или никель-кадмиевые элементы).
- Время заряда и мощность (так, зарядное устройство может оснащаться технологией быстрой накачки энергии).
- Подключаемый разъём (за несколько поколений шуруповёртов накопилось большое число разных форматов подключений).
- Тип использования устройства (как правило зависит от типа шуруповёрта – бытовой он или профессиональный, первый тип устройств рассчитан на редкое использование и большое время заряда, второй – на ускоренный заряд и регулярное использование).
Классическое зарядное устройство – это вторичный источник напряжения (трансформатор) и дополнительные схемы, например: фильтрации, выпрямления, защиты, накачки и т.п.
То есть, для зарядки любой батареи будет достаточно трансформатора и диодного моста, как на схеме ниже.
Рис. 1. Схема зарядного устройства
Принцип работы такой:
1.трансформатор понижает сетевое напряжение до требуемого уровня;
2.диодный пост преобразует синусоидальные колебания тока на выходе трансформатора в прямоугольные импульсы;
3.простейший фильтр из конденсатора сглаживает переходы между импульсами с диодного моста.
На самом деле всё очень просто. Но в оригинальных схемах производителей зарядных устройств вводятся дополнительные узлы и блоки. В некоторых случаях, для уменьшения габаритов зарядки могут внедряться импульсные блоки питания.
Не самый последний показатель работы схемы блока питания – его мощность. Она зависит в первую очередь от параметров преобразователя (трансформатора или импульсного блока питания). Чем выше мощность, тем быстрее и эффективнее будет заряжаться аккумуляторная батарея. Мощность аккумуляторов определяется их напряжением, умноженным на ёмкость (измеряется в ампер-часах).
Схемы оригинальных ЗУ Bosh
Ничего нового производитель здесь не изобретёт. Технологии зарядки химических источников тока давно известны и обкатаны. Всё что нужно – уточнить номинал деталей и используемые технические решения.
Ниже рассмотрим несколько вариантов схем для зарядных устройств, которые уже детально изучены опытными пользователями.
Bosch AL1814
Внешний вид зарядки.
Рис. 2. Внешний вид зарядки
Схема принципиальная.
Рис. 3. Принципиальная схема зарядного устройства
При поиске неисправностей в первую очередь стоит проверить мосфет, далее резисторы и конденсаторы. Проверять элементы нужно с выпаиванием контактов, так измерения номинала будут соответствовать действительности.
Замену неисправных элементов стоит производить на точно такие же модели, но рабочие, в крайнем случае — на прямые аналоги.
Bosch AL 1115
Внешний вид устройства.
Рис. 4. Внешний вид устройства
Схема принципиальная электрическая.
Рис. 5. Принципиальная электрическая схема
Эта зарядка используется только для литий-ионных АКБ. Работает она на базе импульсного БП.
Bosch AL 2425 DV
Внешний вид прибора.
Рис. 6. Внешний вид прибора
Принципиальная схема находится здесь.
Несколько слов о самостоятельном ремонте
На самом деле, зарядки Bosch ничем не отличаются от устройств конкурентов и достаточно просто устроены. Для ремонта нужно:
- понимать немного в схемотехнике,
- уметь определять номинал и тип элемента по обозначениям на корпусе (часто они интернациональны),
- уметь проверять работоспособность отдельного элемента схемы (он выпаивается полностью или частично, например, если у элемента 2 контакта, то достаточно отпаять только одну ножку).
- иметь необходимый набор инструментов и измерительных приборов.
Полезные советы:
- Часто на плате имеются контрольные точки, типовые значения для сравнения указаны рядом с контактом (чтобы не выпаивать все детали без разбора можно отсечь лишние цепи с помощью контрольных точек).
- После разборки сразу произведите детальный осмотр схемы и элементов. Часто пострадавшие детали можно определить визуально (они потемнели, имеют трещины на корпусе, вздулись и т.п.).
- Наиболее уязвимыми элементами можно назвать транзисторы и микросхемы. Полупроводники чаще всего выходят из строя в сравнении с другими элементами схем (статистика не в их пользу).
- Для дешёвых зарядок принципиальных схем не найти, потому что их нет даже в сервисных мастерских. Производителю проще полностью заменить устройство, чем ремонтировать его силами специалистов. Но схему можно составить самостоятельно. Делать это нужно очень скрупулёзно, так как при большом количестве связей ошибок не избежать.
- Даже при наличии принципиальной схемы ремонт зарядок не сильно упрощается. Нужно знать расположение контрольных точек и стандартные для них значения измерений.
Вместо выводов
На самом деле для восстановления зарядных устройств принципиальные схемы не нужны. Достаточно последовательно проверить все ключевые элементы на номинал, ведь в схеме их часто не больше 10-20 шт.
Автор: RadioRadar
Доработка зарядного устройства шуруповерта
Шуруповерт — незаменимый инструмент, но обнаруженный недостаток заставляет подумать о том, чтобы внести кое-какие доработки и улучшить схему его зарядного устройства. Оставив шуруповерт зарядиться на ночь, автор этого видео блогер AKA KASYAN наутро обнаружил нагрев акб непонятного происхождения. Притом нагрев был достаточно серьезным. Это не нормально и резко сокращает срок службы аккумулятора. К тому же опасно с точки зрения пожаробезопасности.
Разобрав зарядное устройство, стало ясно, что внутри простейшая схема из трансформатора и выпрямителя. В док-станции всё было еще хуже. Индикаторный светодиод и небольшая схема на одном транзисторе, которая отвечает только за срабатывание индикатора, когда в док-станцию вставлен акб. Никаких узлов контроля заряда и автоотключения, только блок питания, который будет заряжать бесконечно долго, пока последний не выйдет из строя.
Поиск информации по проблеме привел к выводу, что почти у всех бюджетных шуруповёртов точно такая же система заряда. И лишь у дорогих приборов процессор на управлением реализована умные системы заряда и защит как на самом заряднике, так и в аккумуляторе. Согласитесь, это ненормально. Возможно, по мнению автора ролика, производители специально используют такую систему для того чтобы аккумуляторы быстро выходили из строя. Рыночная экономика, конвейер дураков, маркетинговая тактика и прочие умные и непонятные слова.
Давайте доработаем это устройство, добавив систему стабилизации напряжения и ограничения тока заряда. Аккумулятор на 18 вольт, никель-кадмиевый с емкостью в 1200 миллиампер часов. Эффективный ток заряда для такого акб не более 120 миллиампер. Заряжаться будет долго, но зато безопасно.
Давайте сначала разберемся, что нам даст такая доработка. Зная напряжение заряженного аккумулятора, мы выставим на выходе зарядника именно это напряжение. И когда аккумулятор будет заряжен до нужного уровня, ток заряда снизится до 0. Процесс прекратится, а стабилизация тока позволит заряжать аккумулятор максимальным током не более 120 миллиампер независимо от того, насколько разряжен последний. Иными словами мы автоматизируем процесс заряда, а также добавим индикаторный светодиод, который будет гореть в процессе заряда и погаснет в конце процесса.
Все нужные радиодетали можно приобрести дешево — в этом китайском магазине. Кэшбэк (возврат с покупок): до 90%. Схема узла.
Схема такого узла очень проста и легко реализуема. Затраты всего на 1 доллар. Две микросхемы lm317. Первая включена по схеме стабилизатора тока, вторая стабилизирует выходное напряжение.
Итак, мы знаем, что по схеме будет протекать ток около 120 миллиампер. Это не очень большой ток, поэтому на микросхему не нужно устанавливать теплоотвод. Работает такая система достаточно просто. Во время зарядки образуется падение напряжения на резисторе r1, которого хватит для того, чтобы высвечивался светодиод и по мере заряда ток в цепи будет падать. После некоторой величины падения напряжения на транзисторе будет недостаточное светодиод попросту потухнет. Резистор r2 задает максимальный ток. Его желательно взять на 0,5 ватт. Хотя можно и на 0,25 ватт. По данной ссылке можно скачать программу для расчёта микросхемы 18.
Данный резистор имеет сопротивление около 10 ом, что соответствует зарядному тока 120 миллиампер. Вторая часть представляет из себя пороговый узел. Он стабилизирует напряжение; выходное напряжение задается путем подбора резисторов r3, r4 . Для наиболее точной настройки делитель можно заменить на многооборотный резистор на 10 килоом.
Напряжение на выходе не переделанного зарядного устройства составляло около 26 вольт, при том, что проверка осуществлялась при 3 ваттный нагрузки. Аккумулятор, как уже выше было сказано, на 18 вольт. Внутри 15 никель-кадмиевых банок на 1,2 вольта. Напряжение полностью заряженного аккумулятора составляет около 20,5 вольт. То есть на выходе нашего узла нам нужно выставить напряжение в пределах 21 вольта.
Теперь проверим собранный блок. Как видно, даже при закороченном выходе ток не будет более 130 миллиампер. И это независимо от напряжения на входе, то есть ограничение тока работает как надо. Монтируем собранную плату в док-станцию. В качестве индикатора окончания заряда поставим родной светодиод док-станции, а плата с транзистором больше не нужна. Выходное напряжение тоже в пределах установленного. Теперь можно подключить аккумулятор. Светодиод загорелся, пошла зарядка, будем дожидаться завершения процесса. В итоге можно с уверенностью сказать что мы однозначно улучшили эту зарядку. Аккумулятор не нагревается, а главное его можно заряжать сколько угодно, поскольку устройство автоматически отключается, когда аккумулятор будет полностью заряжен.
В другой статье о переделке трансформатора.
izobreteniya.net
Эффективная схема зарядного устройства для шуруповерта
В процессе использования дешевого китайского шуруповерта, совсем недавно купленного, обнаружилось, что штатная зарядка слаба. Соответственно, мне понадобилась схема зарядного устройства для шуруповерта, которая будет стабильно работать. А то родное, китайское, зарядное устройство медленно заряжало при пониженном напряжении в сети и очень сильно грелось при подключении к повышенному напряжению 220В.
Для сборки самодельной зарядки к моему инструменту я использовал уже многократно проверенную схему, сердцем которой является составной транзистор КТ829. Данную конструкцию уже использовали на практике многие люди.
В зависимости от величины напряжения на аккумуляторе, проходящий через него зарядный ток регулируется КТ361, коллекторное напряжение транзистора управляет индикатором заряда, а сам КТ361 управляет работой составного транзистора. Светодиод в процессе зарядки горит, а как ток зарядки снижается, постепенно гаснет светодиод.
Максимальный ток зарядки ограничен резистором, с сопротивлением в 1 Ом. Требуемое напряжение на батарее определяет момент, когда заряд полный, процесс завершен, и ток зарядный уменьшается до нуля. Переменный резистор устанавливает порог заряда и после настройки, потом его заменяют на постоянный резистор требуемого сопротивления. Сам порог заряда нужно устанавливать слегка больше, величины, обеспечивающей максимальную зарядку емкости.
Кроме транзисторов, естественно, любая схема зарядного устройства для шуруповерта содержит трансформатор. В данном случае использовался трансформатор во вторичной обмотке которого напряжение 9 вольт и током в 1А, марка — ТП-20-14. Это трансформатор был снят из старого «Электроника-409» черно-белого малоформатного телевизора. Вы можете найти аналогичный трансформатор, выковыряв его из другого представителя «телерадио-динозавров».
Итак, теперь осталось готовое устройство для зарядки шуруповерта аккуратно смонтировать в любой пластиковый корпус с подходящими габаритами. Представленная в этой статье улучшенная схема зарядного устройства для шуруповерта надежна и очень хорошо работает. Год работы без сбоев продемонстрировал отсутствие недостатков, все это время, шуруповерт от этого устройства заряжался надежно и быстро.
sdelaj-sam.com
Принципиальная Схема Зарядного Устройства Шуруповерта
Схема зарядного устройства для шуруповерта. Электрическая схема зарядного устройства шуруповерта
Множество современных шуруповертов работают от батареи аккумуляторной. Емкость их примерно составляет twelve мАч. Чтобы устройство всегда оставалось в исправности, необходимо зарядное устройство. Однако по напряжению они довольно сильно отличаются.
Сегодня выпускаются модели на 12, fourteen не eighteen В. Также важно отметить, что отечественные изготовители применяют различные комплектующие элементы для зарядных устройств. Чтобы разобраться в этом деле, следует взглянуть на стандартную схему зарядного.
Схема зарядки
Стандартная электрическая схема зарядного устройства шуруповерта содержит микросхему трехканального типа. В нашем варианте транзисторов для модели на twelve В потребуется четыре. По емкости они быть довольно сильно отличаться. Если вы поставили цель устройство могло справляться с высокой тактовой частотой, на микросхеме крепятся конденсаторы. Они для зарядок используются как импульсного, так не переходного типа. Здесь важно учитывать особенности конкретных батарей аккумуляторных.
Непосредственно тиристоры используются в устройствах для стабилизации тока. В некоторых моделях установлены тетроды открытого типа. По проводимости тока они отличаются друг с другом. Если рассматривать модификации на eighteen В, то там часто имеются дипольные фильтры. Указанные элементы позволяют с легкость справляться с перегрузками в сети.
Модификации на 12В
На twelve В зарядное устройство для (схема показана ниже) по сути есть набор транзисторов емкостью до 4.4 пФ. Тогда проводимость в цепи обеспечивается на грани nine мк. Чтобы тактовая частота резко не повышалась, применяются конденсоры. Резисторы у моделей используются преимущественно полевые.
Говоря про зарядки на тетродах, то там дополнительно имеется фазовый резистор. С электромагнитными колебаниями он справляется хорошо. Отрицательное сопротивление зарядками на twelve В выдерживается в thirty Ом. Используются они чаще всего для батарей аккумуляторных на ten мАч. Сейчас они активной применяются в моделях торговой марки «Макита».
Зарядные устройства на fourteen В
Схема зарядного устройства для шуруповерта на fourteen В транзисторов в себе включает пять штук. Непосредственно микросхема для преобразования тока подходит лишь четырехканального типа. Конденсаторы у моделей на fourteen В используются импульсные. Если вести речь про батареи с емкостью в twelve мАч, то там дополнительно устанавливаются тетроды. В нашем варианте диодов на микросхеме предусмотрено два. Если вести речь про параметры зарядок, то проводимость тока в цепи, Вы, колеблется в районе five мк. Примерно емкость резистора в цепи не превышает 6.3 пФ.
READ Как Достать Насадку Из Шуруповерта
Непосредственно нагрузки тока зарядки на fourteen В способны выдерживать в 3.3 А. Триггеры в таких моделях устанавливаются довольно редко. Однако если рассматривать шуруповерты торговой марки «Бош», то там они используются часто. Следом у моделей «Макита» они заменяются волновыми резисторами. Преследуя цель стабилизации напряжения они подходят хорошо. Однако частотность зарядки изменяется сильно.
Схемы моделей на eighteen В
На eighteen В схема зарядного устройства для шуруповерта предполагает использование транзисторов только переходного типа. Конденсаторов на микросхеме имеется три. Непосредственно тетрод устанавливается с диодным мостом. Для стабилизации предельной частоты в устройстве применяется сеточный триггер. Если вести речь про параметры зарядки на eighteen В, то следует упомянут что же на самом деле, что проводимость тока колеблется в районе 5.4 мк.
Если рассматривать зарядки для шуруповертов , то данный показатель а возможно выше. Иной раз для улучшения проводимости сигнала применяются хроматические резисторы. Здесь емкость конденсаторов не должна превышать fifteen пФ. Если рассматривать зарядные устройства торговой марки «Интерскол», то там трансиверы используются с повышенной проводимостью. Здесь параметр максимальной токовой нагрузки может доходить до six А. В нижней части следует упомянуть об устройствах . Наверное из аккумуляторных моделей оснащаются качественными дипольными транзисторами. С повышенным отрицательным сопротивлением они справляются хорошо. Однако проблемы иной раз возникают с магнитными колебаниями.
Ремонт Зарядного Устройства для Шуруповерта
Зарядка шуроповёрта bosch bc430 у какой занимается сгорает предохранитель. Проблема оказалась очень простой, при ремонте.
Зарядные устройства «Интрескол»
Стандартное зарядное устройство шуруповерта «Интерскол» (схема показана ниже) означает двуканальную микросхему. Конденсаторы подбираются для нее что с емкостью в three пФ. Тогда транзисторы у моделей на fourteen В используются импульсного типа. Если рассматривать модификации на eighteen В, то там встречаются переменные аналоги. Проводимость у данных устройств способна доходить до six мк. Тогда батареи используются средняя на twelve мАч.
READ Бп Для Шуруповерта Из Электронного Трансформатора
Схема для модели «Макита»
Схема зарядного устройства шуруповерта «Макита» имеет микросхему трехканального типа. Всего транзисторов в цепи предусмотрено три. Если вести разговор про шуруповерты на eighteen В, то тогда конденсаторы устанавливаются с емкостью 4.5 пФ. Проводимость обеспечивается в районе six мк.
Это позволяет снять нагрузку с транзисторов. Непосредственно тетроды применяются открытого типа. Если вести речь про модификации на fourteen В, то зарядки выпускаются со специальными триггерами. Данные элементы позволяют отлично справляться с повышенной частотностью устройства. В скачки в сети им не страшны.
Устройства для зарядки шуруповертов «Бош»
Стандартная схема зарядного устройства шуруповерта
«Бош» означает микросхему трехканального типа. В нашем примере транзисторы имеются импульсного типа. Однако говоря про шуруповерты на twelve В, то там установлены переходные аналоги. Примерно пропускная способность у них имеется на грани four мк. Конденсаторы в устройствах применяются с хорошей проводимостью. Диодов у зарядок представленного бренда имеется два.
Триггеры в устройствах используются только на twelve В. Если вести разговор про систему защиты, то трансиверы применяются лишь открытого типа. Средняя токовую нагрузку они способны переносить в six А. Здесь отрицательное сопротивление в цепи не превышает thirty three Ом. Если отдельно говорить про модификации на fourteen В, то выпускаются они под батареи на fifteen мАч. Триггеры не используются. Одновременно конденсаторов в схеме имеется три.
Схема для модели «Скил»
Схема зарядного устройства шуруповерта Skil содержит трехканальную микросхему. Тогда модели на экономическом рынке представлены на twelve не fourteen В. Если рассматривать первый вариант, то транзисторы в цепи используются импульсного типа. Приводимость тока у них равняется уже five мк. Здесь триггеры в любых конфигурациях используются. Следом тиристоры применяются только для зарядок на fourteen В.
Конденсаторы у моделей на twelve В устанавливаются с варикапом. В нашем варианте больших перегрузок они не способны выдержать. Здесь транзисторы перегреваются довольно быстро. Непосредственно диодов в зарядке на twelve В имеется три.
READ На Что Влияет Емкость Аккумулятора Шуруповерта
Применение регулятора LM7805
Схема
зарядного устройства для шуруповерта с регулятором LM7805 содержит только двухканальные микросхемы. Конденсаторы используются на ее поверхности с емкостью от three до ten пФ. Встретить регуляторы конечно у моделей торговой марки «Бош». Непосредственно для зарядок на twelve В они не подходят. Тогда параметр отрицательного сопротивления в цепи доходит до thirty Ом.
Если вести разговор про транзисторы, то они у моделей применяются импульсного типа. Триггеры для регуляторов использоваться конечно. Диодов в цепи предусмотрено три. Если вести речь про модификации на fourteen В, то тетроды для их производства подходят лишь волнового типа.
Использование транзисторов BC847
Схема зарядного устройства для шуруповерта на транзисторах BC847 является довольно простой. Используются указанные элементы чаще всего . Подходят они для аккумуляторов на twelve мАч. Тогда микросхемы используются трехканального типа. Конденсаторы применяются с двоенными диодами.
Непосредственно триггеры используются открытого типа, а проводимость тока у них находится на показателе 5.5 мк. Всего транзисторов для зарядки в twelve В потребуется три. Один в их числе устанавливается у конденсаторов. Остальные в нашем примере находятся за опорными диодами. Если вести разговор про напряжение, то зарядки на twelve В перегрузки с данным транзисторами способны переносить в five А.
Устройство на транзисторах IRLML2230
Схемы зарядки с транзисторами данного типа встречаются часто. использует их в модификациях на fourteen не eighteen В. В нашем примере микросхемы применяются только трехканального типа. Непосредственно емкость указанных транзисторов равняется two пФ.
Перегрузки тока от сети они переносят хорошо. В нашем примере показатель проводимости в зарядках не превышает four А. Если вести разговор про другие компоненты, то конденсаторы устанавливаются импульсного типа. Тогда их потребуется три. Если вести речь про модели на fourteen В, то там тиристоры для стабилизации напряжения имеются.
источник
Усовершенствование ЗУ шуруповерта
Получил в подарок шуруповерт. Поставил на ночь на зарядку, а утром обнаружил, что блок аккумуляторов нагрелся. Конечно, это не нормально и снизит срок службы аккумуляторов, а также может стать причиной пожара.
Разобрав зарядочник я увидел, что внутри только трансформатор с выпрямителем, а в подставке (charging stand) всего лишь плата со схемой на 1 транзисторе, которая отвечает лишь за срабатывание светодиода, когда в подставку вставлен блок аккумуляторов. Нет никаких узлов контроля заряда и автоотключения. Такой блок питания будет заряжать бесконечно долго и быстро выведет из строя аккумуляторы. Практически у всех бюджетных шуруповертов такая же система заряда, лишь у дорогих приборов с процессорным управлением реализованы умные системы заряда и защиты, как в зарядочнике , так и в аккумуляторном блоке.
Разумеется я решил доработать свой зарядочник, добавив систему стабилизации напряжения и ограничения тока заряда.
Блок батарей на 18В собран из 15 никель-кадмиевых аккумуляторов напряжением 1.2В и емкостью 1200мАч. Т.о. для него эффективный ток заряда 120мА. Заряжаться будет долго, но зато безопасно.
Цель доработки – сделать устройство, которое при достижении необходимого конечного напряжения снизит ток заряда до 0. А стабилизация тока позволит заряжать током 120мА независимо от того насколько батарея разряжена. Также добавим индикатор зарядки, который погаснет при окончании процесса.
Схема очень простая, всего на 2 микросхемах LM317. Первая включена по схеме стабилизатора тока, вторая стабилизирует выходное напряжение. Т. к. ток будет не более 120мА, то микросхемы на радиатор ставить не придется.
Рассмотрим работу схемы. При зарядке ток протекает через R1 и происходит падение напряжения на нем, достаточное для срабатывания светодиода. По мере заряда ток в цепи уменшится и падение напряжения на R1 будет недостаточно для свечения индикатора.
R2 задает максимальный выходной ток. Мощность R2 0.5Вт (можно и 0.25Вт). Для расчета параметров LM317 есть программа. В моем случае, для тока120мА R2 = 10 Ом.
Вторая часть представляет собой пороговый узел, который стабилизирует напряжение. Выходное напряжение задается подбором R3 и R4. Для более точной настройки делитель можно заменить на многооборотный резистор 10кОм. Напряжение на выходе не переделанного устройства было около 26В (проверял на нагрузке 3Вт). Номинальное напряжение батареи 18В (15шт. х 1.2В), а полностью заряженного около 21В. Т.е. на выходе нашего узла надо выставить напряжение в пределах 21В.
Собираем на печатную плату и проверяем. Даже при закороченом выходе ток не более 120мА, причем независимо от напряжения на входе, т.е. ограничение тока работает правильно. Монтируем эту плату в подставку, предварительно убрав из нее штатную. Со штатной платы я взял только светодиод в качестве индикатора зарядки. Измеряем выходное напряжение, оно тоже в пределах установленного.
Теперь подключаем аккумуляторный блок, светодиод загорается. Через несколько часов свет погас, т.е. аккумулятор зарядился. При этом он не нагрелся, и главное, его можно не бояться оставлять на подставке, поскольку устройство автоматически отключается. Могу с уверенностью сказать, что мы улучшили эту зарядку. Можно вдобавок заменить и громоздкий силовой трансформатор на импульсный, но пока как-то недосуг.
Купить
LM317
Светодиоды
Набор резисторов
Скачать архив
vip-cxema.org
Генератор импульсного напряжения/ Генератор Маркса — принципиальная схема, принцип работы и применение
В электронике скачки напряжения — очень важная вещь, и это кошмар для каждого разработчика схем. Эти скачки обычно называют импульсами, которые можно определить как высокое напряжение , обычно в несколько кВ, которое существует в течение короткого промежутка времени . Характеристики импульсного напряжения можно заметить по времени спада высокого или низкого напряжения, за которым следует очень большое время нарастания напряжения. Молния является примером естественной причины, вызывающей импульсное напряжение.Поскольку это импульсное напряжение может серьезно повредить электрическое оборудование, важно проверить наши устройства на работу с импульсным напряжением. Здесь мы используем генератор импульсного напряжения, который генерирует скачки высокого напряжения или тока в контролируемой испытательной установке. В этой статье мы узнаем о работе и применении генератора импульсного напряжения . Итак, приступим.
Как было сказано ранее, импульсный генератор производит эти кратковременные всплески с очень высоким напряжением или очень большим током.Таким образом, существует два типа генераторов импульсов, генератор импульсного напряжения и генератор импульсного тока . Однако в этой статье мы обсудим генераторы импульсного напряжения.
Форма волны импульсного напряженияЧтобы лучше понять импульсное напряжение, давайте взглянем на форму волны импульсного напряжения. На изображении ниже показан одиночный пик формы импульса высокого напряжения
.Как видите, волна достигает своего максимального 100-процентного пика за 2 мкс.Это очень быстро, но высокое напряжение теряет свою силу почти на 40 мкс. Следовательно, импульс имеет очень короткое или быстрое время нарастания , тогда как очень медленное или длинное время спада . Длительность импульса называется хвостовой частью волны , которая определяется разницей между 3-й временной меткой ts3 и ts0.
Генератор одноступенчатых импульсовЧтобы понять работу генератора импульсов , давайте взглянем на принципиальную схему одноступенчатого генератора импульсов , которая показана ниже
.Схема выше состоит из двух конденсаторов и двух сопротивлений.Искровой зазор (G) — это электрически изолированный зазор между двумя электродами, в котором возникают электрические искры. Источник питания высокого напряжения также показан на изображении выше. Для любой схемы генератора импульсов требуется по крайней мере один большой конденсатор, который заряжается до соответствующего уровня напряжения, а затем разряжается нагрузкой. В приведенной выше схеме CS — это зарядный конденсатор . Обычно это высоковольтный конденсатор с номиналом более 2 кВ (в зависимости от желаемого выходного напряжения).Конденсатор CB представляет собой нагрузочную емкость , которая разряжает зарядный конденсатор. Резистор и RD и RE управляют формой волны.
Если внимательно присмотреться к изображению выше, можно обнаружить, что искровой разрядник не имеет электрического соединения. Тогда как емкость нагрузки получает высокое напряжение? Вот уловка, и по этой схеме вышеупомянутая схема действует как генератор импульсов. Конденсатор заряжается до тех пор, пока напряжение заряда конденсатора не станет достаточным для прохождения искрового промежутка.Электрический импульс, генерируемый на искровом промежутке, и высокое напряжение передается от вывода левого электрода к выводу правого электрода искрового промежутка, образуя таким образом подключенную цепь.
Время отклика схемы можно контролировать, изменяя расстояние между двумя электродами или изменяя напряжение полностью заряженных конденсаторов. Расчет выходного импульсного напряжения может быть выполнен путем расчета формы выходного напряжения с помощью
v (t) = [V 0 / C b R d (α - β)] (e - α t - e - β t )
Где,
α = 1 / R г C б β = 1 / R e C zНедостатки одноступенчатого импульсного генератора
Основным недостатком схемы одноступенчатого генератора импульсов является физический размер .В зависимости от номинального высокого напряжения компоненты становятся больше в размерах. Кроме того, для генерации высокого импульсного напряжения требуется высокое напряжение постоянного тока . Следовательно, для схемы одноступенчатого импульсного генератора напряжения довольно сложно добиться оптимального КПД даже после использования больших источников питания постоянного тока.
Сферы, которые используются для соединения зазора, также должны быть очень большого размера. Корону, которая разряжается в результате генерации импульсного напряжения, очень трудно подавить и изменить форму.Срок службы электрода сокращается и требует замены после нескольких циклов повторения.
Генератор МарксаЭрвин Отто Маркс в 1924 году предоставил схему многоступенчатого импульсного генератора . Эта схема специально используется для генерации высокого импульсного напряжения от источника питания низкого напряжения. Схема мультиплексированного импульсного генератора или обычно называемая схема Маркса может быть замечена на изображении ниже.
В приведенной выше схеме используются 4 конденсатора (может быть n конденсаторов), которые заряжаются источником высокого напряжения в условиях параллельной зарядки с помощью зарядных резисторов R1 — R8.
Во время разрядки искровой разрядник, который был разомкнутой цепью во время зарядки, действует как переключатель и соединяет последовательный путь через конденсаторную батарею, а генерирует очень высокое импульсное напряжение на нагрузке. Состояние разряда показано на изображении выше фиолетовой линией. Напряжение первого конденсатора должно быть превышено в достаточной степени, чтобы пробить искровой промежуток и активировать схему генератора Маркса .
Когда это происходит, первый разрядник соединяет два конденсатора (C1 и C2).Следовательно, напряжение на первом конденсаторе удваивается на два напряжения C1 и C2. Впоследствии третий разрядник автоматически выходит из строя, потому что напряжение на третьем разряднике достаточно высокое, и он начинает добавлять напряжение третьего конденсатора C3 в батарею, и это продолжается до последнего конденсатора. Наконец, когда достигается последний и последний искровой промежуток, напряжение достаточно велико, чтобы разорвать последний искровой промежуток на нагрузке, которая имеет больший промежуток между свечами зажигания.
Конечное выходное напряжение на конечном промежутке будет nVC (где n — количество конденсаторов, а VC — напряжение заряда конденсатора), но это верно в идеальных схемах.В реальных сценариях выходное напряжение схемы генератора импульсов Маркса будет намного ниже фактического желаемого значения.
Однако у этой последней точки искры должны быть большие промежутки, потому что без этого конденсаторы не перейдут в полностью заряженное состояние. Иногда выделения делают намеренно. Есть несколько способов разрядить батарею конденсаторов в генераторе Маркса.
Методы разряда конденсаторов в генераторе Маркса:
Импульсный дополнительный пусковой электрод : Импульсный дополнительный пусковой электрод — эффективный способ преднамеренного запуска генератора Маркса во время полной зарядки или в особом случае.Дополнительный пусковой электрод называется Тригатроном. Существуют тригатроны разных форм и размеров с различными техническими характеристиками.
Ионизация воздуха в зазоре : Ионизированный воздух — эффективный путь, по которому проходит искровой промежуток. Ионизация осуществляется с помощью импульсного лазера.
Снижение давления воздуха внутри зазора : Снижение давления воздуха также эффективно, если искровой промежуток спроектирован внутри камеры.
Длительное время зарядки: В генераторе Маркса для зарядки конденсатора используются резисторы. Таким образом, время зарядки увеличивается. Конденсатор, который находится ближе к источнику питания, заряжается быстрее, чем другие. Это связано с увеличенным расстоянием из-за повышенного сопротивления между конденсатором и источником питания. Это главный недостаток генератора Маркса.
Потеря эффективности: По той же причине, что описана ранее, поскольку ток течет через резисторы, эффективность схемы генератора Маркса низкая.
Короткий срок службы разрядника: Повторяющийся цикл разряда через разрядник сокращает срок службы электродов разрядника, который необходимо время от времени заменять.
Время повторения цикла зарядки и разрядки: Из-за большого времени зарядки время повторения генератора импульсов очень велико. Это еще один серьезный недостаток схемы генератора Маркса.
Применение схемы генератора импульсовОсновное применение схемы импульсного генератора — испытание высоковольтных устройств .Грозозащитные разрядники, предохранители, TVS-диоды, различные типы устройств защиты от перенапряжения и т. Д. Испытываются с помощью генератора импульсного напряжения. Не только в области испытаний, но и схема генератора импульсов также является важным инструментом, который используется в ядерно-физических экспериментах , а также в производстве лазеров, термоядерных и плазменных устройств.
Генератор Маркса используется для моделирования эффектов молнии на линиях электропередач и в авиационной промышленности.Он также используется в аппаратах X-Ray и Z. Другие применения, такие как проверка изоляции электронных устройств также проверяются с использованием схем импульсного генератора.
Схема многоступенчатого генератора импульсов| Схема Маркса
Цепь многоступенчатого импульсного генератора
:В начале обсуждения емкость C 1 генератора должна сначала заряжаться, а затем разряжаться в схемах формирования волны. Одиночный конденсатор С 1 можно использовать для напряжений до 200 кВ.При превышении этого напряжения отдельный конденсатор и его зарядный блок могут быть слишком дорогими, и размер становится очень большим. Стоимость и размер генератора импульсов увеличивается пропорционально квадрату или кубу номинального напряжения. Следовательно, для создания очень высоких напряжений батарея конденсаторов заряжается параллельно, а затем разряжается последовательно. Устройство для параллельной зарядки конденсаторов с последующим их последовательным соединением для разряда было первоначально предложено Маном. В настоящее время для схемы многокаскадного импульсного генератора используются модифицированные схемы Маркса.
Принципиальная схема схемы Маркса для схемы многокаскадного импульсного генератора и ее модификация показаны на рисунках 6.17a и 6.17b соответственно. Обычно сопротивление зарядки R s выбирается для ограничения зарядного тока примерно от 50 до 100 мА, а емкость C генератора выбирается так, чтобы произведение CR s составляло примерно от 10 с до 1 мин. Расстояние между зазором выбирается таким образом, чтобы напряжение пробоя зазора G было больше, чем напряжение зарядки V.Таким образом, вся емкость заряжается до напряжения V примерно за 1 минуту.
где
C — Емкость генератора
R с — Зарядные резисторы
G — Искровой разрядник
R 1 , R 2 — Волнообразные резисторы
Т — Объект испытаний
Когда импульсный генератор должен быть разряжен, зазоры G заставляются искроваться одновременно с помощью некоторых внешних средств.Таким образом, все конденсаторы C подключаются последовательно и разряжаются в нагрузочную емкость или тестируемый объект. Постоянная времени разряда CR 1 / n (для n ступеней) будет очень маленькой (микросекунды) по сравнению с постоянной времени заряда CR s , которая будет составлять несколько секунд. Следовательно, через зарядные резисторы R s не происходит разряда. В схеме Маркса, показанной на рис. 6.17a, цепь формирования импульсной волны подключена снаружи к конденсаторному блоку. На рис.6.17b показана модифицированная схема Маркса, в которой сопротивления R 1 и R 2 включены внутри блока. R 1 делится на n частей, равных R 1 / n, и помещается последовательно с зазором G. R 2 также делится на n частей и размещается на каждом конденсаторном блоке после зазора G. пространство, а также снижена стоимость. Но в случае, если форма волны должна быть изменена в широких пределах, изменение становится затруднительным. Дополнительные преимущества, полученные за счет распределения R 1 и R 2 внутри блока, заключаются в том, что управляющие резисторы меньше по размеру, а эффективность (V 0 / нВ) высока.
Импульсные генераторы номинально рассчитываются по общему напряжению (номинальному), количеству ступеней и общей накопленной энергии. Номинальное выходное напряжение — это количество ступеней, умноженное на напряжение зарядки. Номинальная запасенная энергия равна 1/2 C 1 V 2 , где C 1 = C / n (разрядная емкость), а V — номинальное максимальное напряжение (n-кратное зарядное напряжение). 16-ступенчатый импульсный генератор с емкостью ступени 0,280 мкФ и максимальным зарядным напряжением 300 кВ будет иметь номинальную мощность 192 кВт / сек.Высота генератора будет около 15 дюймов, а площадь пола составит около 3,25 х 3,00 м. Форму сигнала любой полярности можно получить, соответствующим образом изменив полярность зарядного устройства (пластина 3).
Компоненты схемы многоступенчатого импульсного генератора:Схема многокаскадного импульсного генератора требует нескольких составных частей для обеспечения гибкости и получения необходимой формы волны. Их можно сгруппировать следующим образом:
1.d.c. Зарядный комплект: Зарядный блок должен обеспечивать переменный постоянный ток. напряжение любой полярности для зарядки конденсаторов генератора до требуемого значения.
2. Зарядные резисторы: Это будут неиндуктивные резисторы высокой стоимости от 10 до 100 кОм. Каждый резистор рассчитан на максимальное напряжение от 50 до 100 кВ.
3. Конденсаторы генератора и искровые разрядники: Они расположены вертикально один над другим, все искровые промежутки выровнены.Конденсаторы рассчитаны на несколько операций зарядки и разрядки. При полном коротком замыкании конденсаторы будут способны выдавать ток 10 кА. Искровые разрядники обычно представляют собой сферы или полусферы диаметром от 10 до 25 см. Иногда также могут использоваться цилиндры со сферическим концом и центральной опорой.
4. Волнообразные резисторы и конденсаторы: Резисторы будут неиндуктивного типа с обмоткой и должны обеспечивать разрядку импульсных токов 1000 А. В противном случае каждый резистор будет рассчитан на максимальное напряжение от 50 до 100 кВ.Сопротивления бифилярно намотаны на неиндуктивные тонкие плоские изоляционные листы. В некоторых случаях они намотаны на тонкие цилиндрические формы и полностью закрыты. Нагрузочный конденсатор может быть заполнен сжатым газом или маслом емкостью от 1 до 10 нФ.
Современные импульсные генераторы имеют свои волновые резисторы, включенные внутри, с возможностью добавления дополнительных резисторов снаружи при изменении емкости генератора (при последовательном параллельном соединении для получения желаемой номинальной мощности при заданном испытательном напряжении).Такие генераторы оптимизируют набор резисторов. Коммерческий генератор импульсного напряжения использует шесть наборов резисторов в диапазоне от 1,0 Ом до примерно 160 Ом с различными комбинациями (максимум два резистора одновременно), так что значение сопротивления варьируется от 0,7 Ом до 235 Ом на каскад, охватывающий очень большой диапазон значений энергии и испытательных напряжений. Используемые резисторы обычно отлиты из смолы с номинальными значениями напряжения и энергии от 200 до 250 кВ и от 2,0 до 5,0 кВт · сек. Используя эти резисторы последовательно или параллельно, можно покрыть весь диапазон импульсных напряжений молнии и коммутации.
5. Система срабатывания: Состоит из искровых разрядников срабатывания, вызывающих искровой пробой промежутков.
6. Делители напряжения: Делители напряжения демпфированного конденсаторного или резисторного типа и осциллограф с записывающим устройством предназначены для измерения напряжений на испытуемом объекте. Иногда для калибровки также предусматривается сферический зазор.
7. Импульсные генераторы с газовой изоляцией: Импульсные генераторы, рассчитанные на 4 МВ или выше, будут очень высокими и потребуют большого пространства.Как таковые, они обычно располагаются на открытом пространстве и размещаются в изолированном корпусе. Высота блока 4,8 МВ может составлять около 30 м. Чтобы сделать установку компактной, в качестве изоляции можно использовать сжатый газ, например N 2 или SF 6 .
Генераторы импульсовнеобходимы для генерации очень быстрых переходных процессов с длительностью волн 0,5 / 5 или 0,1 / 1,0 мкс для тестирования систем с газовой изоляцией (GIS), которые появляются в настоящее время. Энергия, необходимая для тестирования этого типа оборудования, невелика (менее 30 кДж), а емкость нагрузки обычно составляет менее 500 пФ.
Встроенный преобразователь постоянного тока в постоянный для электромобиля на основе синхронного выпрямления и анализа характеристик
Преобразователь постоянного тока в постоянный является основной частью двухступенчатого бортового зарядного устройства для электромобиля. В настоящее время преобразователь постоянного тока в постоянный ток с полным мостом и плавным переключением фаз со сдвигом фазы имеет такие проблемы, как трудности с коммутацией отстающего плеча, колебания напряжения на вторичной стороне трансформатора и низкий КПД. В данной статье предлагается полномостовой преобразователь постоянного тока в постоянный с двумя фиксирующими диодами и синхронным выпрямлением.Фиксирующие диоды используются для подавления колебаний напряжения вторичной обмотки трансформатора и обеспечения энергии коммутации отстающей ветви. Синхронное выпрямление снижает потери коммутирующего устройства. Анализируются принцип работы и способ управления преобразователем постоянного тока в постоянный, рассчитываются потери коммутирующего устройства. Результаты моделирования и экспериментов показывают, что по сравнению с традиционным преобразователем постоянного тока в постоянный импульс напряжения на вторичной обмотке трансформатора меньше, КПД выше, а мягкое переключение может быть реализовано в широком диапазоне нагрузок, что удовлетворяет требованиям. требование быстрой зарядки автомобильных аккумуляторов.
1. Введение
Электромобили (электромобили) быстро развивались благодаря своей высокой эффективности и отсутствию загрязнения окружающей среды. Увеличение количества электромобилей увеличивает технические требования к бортовым зарядным устройствам [1]. Из-за ограниченного внутреннего пространства бортовое зарядное устройство (OBC) должно отвечать требованиям высокой плотности мощности, высокой эффективности зарядки и хорошего эффекта рассеивания тепла [2]. Двухступенчатый OBC включает преобразователь PFC и изолированный преобразователь постоянного тока в постоянный.Первый преобразует переменный ток в постоянный; последний обеспечивает широкий диапазон постоянного тока для зарядки установленных на автомобиле аккумуляторов. Цели исследования бортовых преобразователей электромобилей в основном сосредоточены на повышении эксплуатационной эффективности и сокращении объема [3]. Исследования PFC являются относительно зрелыми, а существующие исследования достигли эффективности более 98% [4]. Следовательно, его общий КПД и удельная мощность больше зависят от конструкции и работы преобразователя постоянного тока. В настоящее время высокочастотный импульсный преобразователь широко используется в преобразователе постоянного тока в постоянный.Частота переключения обычно находится на уровне десятков кГц [5]. Хотя увеличение частоты переключения значительно уменьшает объем оборудования, оно также вызывает такие проблемы, как увеличение потерь переключения, снижение эффективности и увеличение электромагнитных помех. Для решения этих проблем появились технологии мягкой коммутации, такие как ZVS, ZCS и LLC [6, 7]. Применение этой технологии в традиционной топологии импульсного источника питания может снизить коммутационные потери и шумовые помехи устройств переключения мощности в высокочастотном состоянии преобразователя, что может дополнительно повысить эффективность и плотность мощности, а также уменьшить объем и вес преобразователя.
Традиционные топологии DC-DC преобразователей, используемые в OBC, включают полномостовую схему ШИМ и полномостовую резонансную схему (включая LLC-резонанс и последовательный резонанс) [8]. Преобразователь LLC имеет преимущества в виде скачков напряжения без отключения и небольшой мощности циркулирующего тока. В сочетании с кривой зарядки аккумуляторных батарей автомобиля диапазон выходного напряжения преобразователя постоянного тока в постоянный шире, частота переключения преобразователя будет сильно отклоняться от резонансной частоты, и потери в системе увеличатся [9].Схема полномостовой ШИМ может адаптироваться к широкому диапазону выходного напряжения и фиксированной частоте переключения, но традиционный полномостовой преобразователь ШИМ имеет большую циркуляцию реактивной мощности и не может обеспечить мягкое переключение при небольшой нагрузке [10]. По этой причине предлагается фазосдвигающий полномостовой преобразователь с управляемым вспомогательным током, который реализует плавное переключение переключаемых транзисторов при полной нагрузке, но его стоимость высока, а управление затруднено [11]. Потери при обратном восстановлении выпрямительного диода можно уменьшить, используя управление фазовым сдвигом вторичной обмотки трансформатора, но эффективность при полной нагрузке низка [12].В этой статье предлагается усовершенствованный полномостовой преобразователь постоянного тока в постоянный с фазовым сдвигом ZVS. Два ограничивающих диода используются для устранения колебаний напряжения вторичного выпрямителя. Синхронный выпрямитель (SR) используется для уменьшения потерь в системе. Наконец, в лаборатории создается экспериментальный образец.
2. Бортовой способ зарядки электромобилей
2.1. Батарея Модель
В настоящее время существуют трехкомпонентные литиевые батареи и литий-железо-фосфатные батареи для электромобилей.Трехкомпонентные литиевые батареи имеют высокую плотность энергии, но низкий ток заряда и быстрое затухание емкости, которые в основном используются в электромобилях Tesla. Литий-железо-фосфатные батареи широко используются во многих электромобилях из-за их высокого тока заряда-разряда, медленного затухания емкости и высокой безопасности. Модель эквивалентной схемы Thevenin литий-железо-фосфатной батареи показана на рисунке 1 [13], где В куб.см — напряжение холостого хода, R e — внутреннее сопротивление батареи, R p — поляризационное сопротивление, а C p — поляризационная емкость.Эквивалентное сопротивление Z o батарей составляет
2.2. Структура схемы
В соответствии с различной топологией преобразователя зарядного устройства, OBC имеет одноступенчатую структуру и двухступенчатую структуру. Одноступенчатая структура имеет характеристики простой конструкции и низкой стоимости, но имеет только одноступенчатое преобразование, которое ограничивает диапазон выходного напряжения, а влияние коэффициента мощности, подавления гармоник тока и эффективности преобразования не идеальны. [14].Учитывая подавление гармоник входного тока, улучшение коэффициента мощности и способность обработки мощности, преобразователь переменного тока в постоянный делится на преобразователь переменного тока в постоянный и преобразователь постоянного тока в постоянный, как показано на рисунке 2. Прежний преобразователь переменного тока в постоянный обычно использует схему повышения мощности для коррекции коэффициента мощности, в то время как последний преобразователь постоянного тока обычно использует изолирующий преобразователь [15]. Обеспечивая безопасность преобразователя, он обеспечивает постоянный ток с малым коэффициентом пульсаций нагрузки. В статье исследуется двухступенчатое автомобильное зарядное устройство.
2.3. Стратегия зарядки
Аккумуляторы, устанавливаемые на транспортных средствах, являются источником энергии для электромобилей, поэтому для продвижения электромобилей очень важно использовать методы зарядки, которые могут обеспечить быструю зарядку и меньший ущерб для срока службы батарей [16]. В настоящее время методы зарядки аккумуляторов в основном включают метод зарядки постоянным током, метод зарядки постоянным напряжением и метод ступенчатой зарядки [17]. Зарядка постоянным током проста в использовании и легко контролируется, но если зарядный ток слишком мал, время зарядки будет слишком большим.Если выбранный зарядный ток слишком велик, на более позднем этапе зарядки легко перезарядить, что окажет большое влияние на пластину аккумулятора, что повлияет на срок службы аккумулятора [18]. Метод зарядки с постоянным напряжением также прост в использовании и позволяет избежать проблемы перезарядки аккумулятора на более поздней стадии зарядки. Однако на ранней стадии зарядки из-за более низкой электродвижущей силы на обоих концах батареи зарядный ток больше. Электрический ток приведет к изгибу пластины аккумулятора и быстрому повышению температуры аккумулятора, что повлияет на срок его службы.Кроме того, если выбранное напряжение зарядки слишком низкое, это приведет к недостаточной зарядке аккумулятора и сокращению срока его службы [19]. Метод ступенчатой зарядки обычно включает двухступенчатый метод зарядки и трехступенчатый метод зарядки [20]. Двухступенчатый метод зарядки означает зарядку постоянным током перед зарядкой аккумулятора. Когда напряжение на обоих концах батареи достигает определенной амплитуды, она переключается на зарядку с постоянным напряжением. Кривая зарядки показана на рисунке 3.Двухступенчатый метод зарядки сочетает в себе преимущества метода зарядки постоянным током и метода зарядки постоянным напряжением, позволяет избежать проблем, связанных с чрезмерным зарядным током на ранней стадии и легкой перезарядкой на более поздней стадии, и имеет высокую эффективность зарядки, которая может соответствовать зарядке. спрос на литий-железо-фосфатные батареи. В данной статье принят двухступенчатый метод зарядки.
При зарядке в режиме постоянного тока выходное напряжение DC / DC преобразователя автомобильного зарядного устройства изменяется в широких пределах.В режиме постоянного напряжения выходной ток преобразователя уменьшается от полной нагрузки до нуля. Таким образом, конструкция бортового блока питания должна отвечать следующим требованиям: регулировка выходного напряжения в широком диапазоне; плавное переключение в широком диапазоне нагрузок; высокие требования к удельной мощности и напряжению и току.
2.4. Метод управления переключением постоянного тока и постоянного напряжения
Метод управления зарядкой с переключением постоянного тока и постоянного напряжения показан на рисунке 4.В каскаде постоянного напряжения выходное напряжение сравнивается с опорным напряжением. Ошибка определяется ПИ-регулятором, и получается сигнал модуляции WCV. Аналогичным образом может быть получен сигнал модуляции WCV.
Режим переключения — «принять меньшее значение». На начальном этапе зарядки эквивалентное внутреннее сопротивление аккумулятора мало, а зарядный ток большой. В это время WCC Традиционная полная мостовая топология главной цепи ZVS показана на рисунке 5. В в — это входной источник питания постоянного тока. Коммутационные устройства (включая и) образуют инверторный мост, резонансный индуктор, T — высокочастотный трансформатор, D 1 и D 2 образуют мост выпрямителя высокой частоты, а L f и C f образуют высокочастотный фильтр.Преобразователь имеет такие проблемы, как сложность коммутации отстающей ветви, колебания напряжения на вторичной стороне трансформатора и низкий КПД. Усовершенствованная топология основной схемы ZVS с фазовым сдвигом и полным мостом с фиксирующими диодами и рабочими формами сигналов показана на рисунке 6. Ограничивающие диоды D 5 и D 6 добавлены для подавления колебаний напряжения выпрямителя и увеличения диапазон мягкого переключения; синхронное выпрямление применяется ко вторичной обмотке трансформатора, сопротивление проводимости полевого МОП-транзистора меньше, чем у диода, и это может повысить эффективность схемы. Рабочий процесс сдвинутого по фазе полного моста ZVS DC / DC преобразователя можно найти в [21], который здесь не обсуждается. Принцип подавления колебаний напряжения вторичной обмотки трансформатора подробно поясняется на Рисунке 7. Во время [] эквивалентная схема показана на Рисунке 7 (a). При ток нагрузки протекает через Q 6 , а ток, проходящий через Q 5 , падает до нуля и одновременно заряжает переходной конденсатор C 5 из Q 5 .После, резонансная индуктивность и резонанс C 5 , напряжения SR устройства Q 5 и вторичной стороны трансформатора, соответственно, следующие: Выражение показывает, что напряжение на выходной выпрямитель генерирует одинаковые колебания, когда не добавляются ограничивающие диоды. Его пиковое значение составляет 4/ n . Из-за эффекта демпфирования в процессе резонанса напряжение на выходном выпрямительном устройстве будет постепенно уменьшаться до 2/ n , а вторичное напряжение трансформатора будет постепенно уменьшаться до / n . Во время [] эквивалентная схема показана на рисунке 7 (b). В, поскольку обратный зарядный ток переходного конденсатора Q 5 исчезает, ток больше, чем ток, преобразованный в первичный, поэтому быстро уменьшается, пока два не станут равными. Поскольку ток индуктивности не может изменяться,>. Напряжение нейтральной точки двух ограничивающих диодов равно нулю, D 6 включен, а напряжение C 5 ограничено до 2 / n ; то есть = 2 / n .По сравнению с выражением, колебания напряжения Q 5 подавлены. В этот момент крутизна нарастания составляет At, =, ток, протекающий через ограничивающий диод D 6 , падает до нуля, и D 6 отключается естественным образом. Потом и увеличивайте на такой же крутизне. В это время мощность передается с первичной стороны на вторичную. В соответствии с формами управляющих сигналов Q 1 ~ Q 4 показаны текущие и управляющие формы сигналов Q 5 ~ Q 6 на рисунке 8.Управляющие сигналы Q 5 и Q 6 могут быть получены следующими тремя способами: (1) Та же логика движения, что и отстающая ветвь Q 3 ( Q 2 ) (2) И логика: управляющие сигналы Q 1 ( Q 4 ) и Q 3 ( Q 2 ) выполняются и логика (3) Или логика: управляющие сигналы Q 1 ( Q 4 ) и Q 3 ( Q 2 ) выполняются или логика Когда устройство SR не имеет управляющего сигнала, ток протекает через его основной диод, но падение напряжения проводимости основного диода больше, чем у проводящего канала, что приводит к увеличению потерь проводимости.Следовательно, ток должен протекать по проводящему каналу как можно дальше, а не через основной диод. Для сравнения: отношение времени логики или является самым высоким, а общие потери проводимости — самыми низкими, поэтому логика используется для получения синхронных управляющих сигналов. В соответствии с требованиями к применению бортового зарядного устройства, параметры и модели устройства показаны в таблице 1. Потери МОП-транзисторов в основном рассматриваются с четырех аспектов: коммутационные потери, потери проводимости, потери обратного восстановления и управляющие потери.Эквивалентная модель МОП-транзистора показана на рисунке 9, где — сопротивления затвора,, и, — конденсаторы между электродами МОП-транзистора, соответственно. Для упрощения анализа паразитная индуктивность МОП-транзисторов не рассматривается. Поскольку процесс выключения противоположен процессу запуска, обсуждается только процесс запуска, как показано на рисунке 10. В, напряжение затвора добавляется к МОП-транзистору. В течение ~, заряжается, повышается и достигает порогового напряжения включения МОП-транзистора при.Во время этого МОП-транзистор включается, и ток стока начинает расти. При ток стока увеличивается до номинального тока I d , а до напряжения платформы Миллера. Во время зарядки начинается зарядка, напряжение стока уменьшается, а напряжение затвора остается неизменным. В течение этого времени напряжение затвора начинает заряжаться, и в то же время напряжение затвора продолжает расти. При, =, МОП-транзистор полностью открыт. Потери полевого МОП-транзистора во время процесса запуска выглядят следующим образом: Точно так же процесс выключения аналогичен процессу запуска, поэтому потери при переключении следующие: Проводимость потеря полевого МОП-транзистора составляет , где — сопротивление полевого МОП-транзистора в открытом состоянии. Потери обратного восстановления полевого МОП-транзистора равны , где — заряд обратного восстановления основного диода. Потери управления полевым МОП-транзистором равны , где — заряд затвора полевого МОП-транзистора. Чтобы уменьшить потери проводимости в цепи синхронного выпрямителя после каскада, два транзистора SR соединены параллельно. Суммарные потери проводимости схемы синхронного выпрямителя после каскада составляют 1/2 одиночного транзистора: Потери проводимости тока, протекающего через основной диод, составляют: где и — падение напряжения в открытом состоянии, а на- состояние сопротивления корпуса диода соответственно. Тогда общие потери проводимости каждого полевого МОП-транзистора равны . Согласно параметрам выбора в таблице 1 и приведенному выше анализу, потери на предварительном и последующем этапе могут быть рассчитаны, как показано в таблице 2. Согласно таблице 2, значения КПД двух преобразователей показаны на рисунке 11.Можно сделать вывод, что эффективность улучшенного преобразователя постоянного тока в постоянный на 5% выше, чем у традиционного преобразователя постоянного тока в постоянный. Основные параметры полномостового DC / DC преобразователя со сдвигом фазы для OBC показаны в таблице 3. Основные формы сигналов преобразователя постоянного / постоянного тока показаны на рисунке 12, который, в свою очередь, представляет собой первичный ток трансформатора, ток резонансной индуктивности, токи двух ограничивающих диодов i D5 и i D6 , первичное напряжение трансформатора и вторичное напряжение трансформатора.Видно, что скачка вторичного напряжения трансформатора практически нет. В то же время фиксирующий диод может включаться только один раз за цикл, что снижает потери проводимости, вызванные фиксирующим диодом, это показывает рациональность конструкции параметров моделирования. Частично усиленные формы сигналов с ограничивающими диодами и без них показаны на рисунке 13. По сравнению с рисунками 13 (a) и 13 (b), колебания напряжения на обоих концах вторичного напряжения трансформатора и трубки SR Q 5 подавляется добавлением ограничивающего диода. Формы сигналов напряжения сток-исток, напряжения возбуждения и тока стока отстающего плеча Q3 при номинальной нагрузке и 1/5 номинальной нагрузки показаны на рисунках 14 (a) и 14 (b) соответственно. Можно видеть, что при номинальной нагрузке и условиях 1/5 номинальной выходной мощности Q 3 было уменьшено до нуля до появления, и может быть реализовано мягкое переключение при нулевом напряжении. Согласно параметрам таблицы 3, испытательный стенд бортового зарядного устройства мощностью 600 Вт спроектирован так, как показано на рисунке 15.Контроллер полуфизического моделирования RT-LAB выполняет управление постоянным напряжением-постоянным током по сигналу, выбранному датчиком тока / напряжения Холла, выходной аналоговый управляющий сигнал В c подключен к клемме управления фазовым сдвигом фазы. Микросхема управления сдвигом UCC3895, и основная схема управления ШИМ-волной фазового сдвига. Первичное напряжение В AB , первичный ток i p , и формы сигнала ШИМ Q 1 и Q 3 показаны на рисунке 16.Эти формы сигналов согласуются с теоретическим анализом и моделированием, которые подтверждают рациональность расчета параметров. Напряжение возбуждения В GS и напряжение стока В DS Формы сигналов отстающей ветви Q3 при номинальной нагрузке и 1/5 номинальной нагрузки показаны на рисунках 17 (a) –17 (б) соответственно. Можно видеть, что Q 3 может обеспечить плавное переключение при номинальной нагрузке и нагрузке 1/5. Формы сигналов выходного напряжения В o и выходного тока I o показаны на Рисунке 18 (a) при изменении тока нагрузки от 0 A до 40 A, а формы сигналов выходное напряжение В o и выходной ток I o показаны на Рисунке 18 (b), когда ток нагрузки изменяется с 40 A на 0 A. Анализ показывает, что значение люфта выходное напряжение меньше 0.4 В, который обладает хорошей защитой от помех и динамическими характеристиками. Взаимосвязь между КПД и нагрузкой при различных входных напряжениях показана на рисунке 19. Можно видеть, что КПД может достигать 95% в диапазоне номинальной нагрузки 20% -100%. На эффективность улучшенного OBC мало влияет изменение входного напряжения. Нацеленность на проблемы, существующие в двухступенчатом электромобиле OBC с фазосдвигающим полным мостом и плавным переключением DC / DC преобразователя, полномостового DC / DC преобразователя с фиксирующим диодом и синхронным выпрямлением предлагается. Добавлены фиксирующие диоды для реализации широкого диапазона мягкого переключения и устранения колебаний напряжения вторичного выпрямителя. Технология синхронного выпрямления вторичной обмотки трансформатора используется для снижения высокочастотных выпрямительных потерь.Проанализированы принцип работы и способ управления преобразователем постоянного тока в постоянный, рассчитаны потери коммутирующего устройства. Результаты моделирования и экспериментов показывают, что колебания напряжения вторичной стороны трансформатора удваиваются, а КПД OBC достигает 95% при номинальной нагрузке 20–100%, что соответствует требованиям к применению бортового зарядного устройства. Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу. Авторы подтверждают, что содержание данной статьи не имеет конфликта интересов. Авторы выражают признательность за помощь или поддержку со стороны коллег и финансовую поддержку со стороны группы инновационных технологий по устройству силовой электроники и управления шахтами провинции Хэнань, ключевые исследовательские проекты высших учебных заведений провинции Хэнань, грант №. 18A410001, и докторский фонд Хэнаньского политехнического университета, грант № B2017-19. Во-первых, вы должны понимать, с чем имеете дело с точки зрения напряжения и тока.Конденсатор — это электрический компонент, на котором напряжение может изменяться только непрерывно; т.е. не может быть «мгновенных» скачков с одного напряжения на другое. Это всегда верно независимо от того, заряжен конденсатор или нет. Это происходит потому, что конденсатор предназначен для хранения напряжения на своих пластинах: когда на конденсатор подается внешнее напряжение, он начинает заряжаться или разряжаться до тех пор, пока не будет соответствовать напряжению. Точно так же индуктор заставляет ток, проходящий через него, всегда быть непрерывным, независимо от того, заряжен он или нет, потому что он накапливает заряд в своих магнитных полях. Вопрос определяет незаряженные конденсаторы и катушки индуктивности как средство установки как напряжения на конденсаторах, так и тока на индукторах до нуля до появления импульса или ступенек. Так что же происходит, когда ступенчатая функция сначала попадает в конденсатор? Напряжение на конденсаторе, которое было нулевым, не может измениться мгновенно, поэтому оно остается на нуле, в то время как ток через него мгновенно изменяется в соответствии со ступенчатой функцией. В этот момент это точно такое же поведение, как у любого провода или короткого замыкания. Ступенчатая функция, воздействующая на индукцию, приводит к мгновенному изменению напряжения, в то время как текущий ток остается на нуле. Это точно такое же поведение, как и при разомкнутой цепи. Теперь оба эти компонента со временем начинают меняться. По прошествии достаточного времени конденсатор начинает действовать как разомкнутая цепь, а катушка индуктивности — как короткое замыкание. Но сейчас вы этим не занимаетесь. Вы просто имеете дело с мгновенными ответами. Что касается того, может ли импульс проявиться на конденсаторе или катушке индуктивности только со ступенчатым источником, ответ полностью зависит от того, какую часть импульса вы ищете.Например, если вы ищете напряжение на катушке индуктивности, оно будет наиболее точно отображаться. Однако, если вы искали ток через катушку индуктивности, нет, импульс будет невидимым. Международный журнал научных и технических исследований, Том 5, выпуск 4, апрель 2014 г. 1329 ISSN 2229-5518 Проектирование системы управления для автоматизации Генератор импульсов 100 кВ Талха Икбал, Хасан Ул Банна Краткое содержание — Эта статья в основном представляет собой практическое исследование преобразования генератора импульсов с ручным управлением в автоматический генератор.С 1970 года (когда была построена лаборатория высокого напряжения в UET Lahore, Пакистан) большая часть оборудования в этой лаборатории работала вручную. В этой лаборатории у нас есть два генератора импульсов мощностью 100 и 500 кВ, которые используются для тестирования. Оба они используют один и тот же механизм для генерации импульсов. В этой статье предлагается проект для автоматизации всей работы импульсного генератора (100 кВ), для которого мы использовали плату Arduino, которая закодирована так, что оператор должен вводить желаемое импульсное напряжение через компьютер, а остальная часть процесса будет выполнена. самой системой.Мы использовали инструмент LabView Simulation для написания кода. Все кодирование осуществляется в графической среде кодирования. Ключевые слова: Arduino Mega 2560, зарядка конденсатора, разрядка конденсатора, импульсный генератор, импульсное приложение, сферический зазор Измерение, регулировка сферического зазора, управление шаговым двигателем. —————————— —————————— N Импульсный генератор — это электрическое устройство, которое производит очень кратковременные высоковольтные или сильноточные скачки напряжения.Импульс — это сигнал очень большой силы и очень малой длительности. Этот импульс проходит через трансформатор для проверки изоляции. Генерация импульсного напряжения — это Рис.2 Автотрансформатор Рис.1 Зарядка и разрядка конденсаторов ——————— —————————— • Талха Икбал собирается начать обучение по программе магистратуры в области проектирования промышленных систем и систем управления в Университете Султана Кабуса, Оман, после того, как проработала стажером по менеджменту в многонациональной организации, PH-00923314100753.Электронная почта: [email protected] • Хасан Уль Банна в настоящее время учится по программе магистра в области электроэнергетики в Техническом университете Бранденберга, Германия, PH- 00923314176458. Электронная почта: [email protected] IJSER © 2014 http://www.ijser.org International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 5, Issue 4, April-2014 1330 ISSN 2229 -5518 обеспечивает диапазон вывода i.е. 0–200 В в зависимости от величины импульса. Основная идея этого проекта — автоматизировать данный генератор импульсов.Последовательно выполните следующие действия: Рис.3 Мощность Трансформатор 3. После зарядки конденсаторов плата Arduino отсоединяет Рис.4 Seleni- um Rectifier uum выпрямители. Селеновые выпрямители также были дешевле и проще в выборе и установке, чем электронные лампы. Однако позже они были заменены кремниевыми диодами с высоким КПД (близким к 100% при высоких напряжениях). Селеновые выпрямители могут действовать как ограничители тока, которые могут временно защищать выпрямитель во время короткого замыкания и обеспечивать стабильный ток. Высокое напряжение, создаваемое главным трансформатором, преобразуется в напряжение постоянного тока, чтобы его можно было использовать для зарядки конденсаторов в импульсном генераторе, подключенном впереди. Рис.6 Функциональная блок-схема процесса Рис.7 Arduino Mega 2560 , с которым я буду проводить свой эксперимент. С этого момента я буду применять все свои исследования и модификации в этом генераторе импульсов. Рис.5 Генератор импульсов 100 кВ вл. В 21 веке о них знают все, поскольку Микропроцессор — это всего лишь мозг, и нам нужен не- IJSER © 2014 http://www.ijser.org International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 5, Issue 4, April-2014 1331 ISSN 2229-5518 интеллектуальных устройств, которые «выполняют инструкции» процессора.Вот когда появляются периферийные устройства, поэтому первый вариант, который мы можем использовать, — это микроконтроллер, который поставляется со многими периферийными устройствами, например. АЦП, последовательная связь и т. Д., Но все же этого мне было недостаточно, поэтому я перешел на плату Arduino, которая представляет собой полный пакет со встроенной функцией записи кода. Arduino Mega 2560 — это полный пакет, основанный на контроллере ATmega2560. Его основные особенности: Интерфейс LabView для Arduino (LIFA) позволяет пользователям управлять датчики и собирать данные через Arduino с помощью графической среды программирования LabView.LIFA использует прошивку Arduino с открытым исходным кодом для связи с LabView. LIFA предоставляет простой, но мощный API для цифрового ввода-вывода, аналогового ввода, SPI, I2C, PWM и многого другого. Ниже приведены некоторые из основных функций LIFA. Механизм сферического зазора прост и удобен в эксплуатации. Пробивное напряжение воздуха составляет 33 кВ / см при стандартных условиях температуры и давления (без учета влияния влажности). Я использовал стандартные значения расстояния для разных диапазонов напряжения. В ТАБЛИЦЕ 1 приведены значения расстояний между сферами для различных напряжений пробоя. ТАБЛИЦА 1 ИМПУЛЬСНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ В ОТНОШЕНИИ СФЕРНОГО ЗАЗОРА Напряжение (кВ) Зазор (см) (см) 10 0,2874 15 0,4310 2056 30 0,9315 35 1,1181 40 45 1,5117 50 1,7070 Сферический зазор состоит из двух сферических электродов, разделенных газонаполненным изолирующим промежутком. Сферические зазоры используются в генераторе импульсов для подачи импульса высокого напряжения путем последовательного соединения заряженных конденсаторов.В одноступенчатом импульсном генераторе Маркса два конденсатора заряжаются параллельно до заданного значения напряжения. Для удержания этого заряда используется сферический зазор, который действует как переключатель. Когда происходит пробой, эти параллельные конденсаторы подключаются последовательно, в результате чего напряжение на выходных клеммах в два раза превышает входное напряжение зарядки конденсаторов. Важно отрегулировать зазор между сферами так, чтобы при срабатывании тригатрона обязательно произошел пробой зазора для подачи импульсного напряжения на испытательное оборудование, подключенное к выходному терминалу. IJSER © 2014 http : // www.ijser.org Рис.8 Сегментация кода для измерения зазора в сфере Международный журнал научных и инженерных исследований, том 5, выпуск 4, апрель 2014 г. 1332 ISSN 2229-5518 Базовый алгоритм регулировки расстояния между зазорами сфер выглядит следующим образом: Биполярные шаговые двигатели не имеют центрального ответвителя. Это упрощает конструкцию двигателя, но для этого нужен другой тип схемы драйвера, который называется H-мостом, потому что он напоминает букву «H». Ток можно реверсировать через катушку, замкнув соответствующие переключатели. Схема биполярного привода показана на рис. 12. Рис.9 Блок-схема для регулировки сферического зазора Сегмент кода для управления шаговым двигателем показан ниже на Рис.10 Шаговый двигатель Используемый двигатель Рис.11 Биполярный шаговый двигатель Двигатель Рис.13 Сегмент кода для управления шаговым двигателем Двумя распространенными типами шаговых двигателей являются биполярный двигатель и униполярный двигатель. Биполярные и униполярные двигатели похожи, за исключением того, что у униполярных есть центральный ответвитель на каждой обмотке.В своем проекте я использовал двухфазный четырехпроводной биполярный шаговый двигатель, потому что мне требовался высокий крутящий момент в регулировочной сфере. Давайте посмотрим на детали каждого устройства, задействованного во время этой операции. IJSER © 2014 http://www.ijser.org Международный журнал научных и технических исследований, том 5, выпуск 4, апрель 2014 г. 1333 ISSN 2229-5518 Это основная часть фазы зарядки. Автотрансформатор — это электрический трансформатор с одной обмоткой. В автотрансформаторе части одной и той же обмотки действуют как первичная, так и вторичная. Обмотка имеет не менее трех отводов для электрических соединений. Автотрансформатор может быть меньше, легче и дешевле, чем стандартный двухобмоточный трансформатор, однако автотрансформатор не обеспечивает гальванической развязки. Трансформатор потенциала используется в системе электроснабжения для понижения напряжения до безопасного значения, которое может подаваться на счетчики и реле с низкими номиналами. Имеющиеся в продаже реле и счетчики, используемые для защиты и измерения, рассчитаны на низкое напряжение. Теория PT похожа на теорию понижающего трансформатора общего назначения. Первичная обмотка этого трансформатора подключается между фазами или землей в зависимости от требований. Входное напряжение прикладывается к выводам первичной обмотки этого трансформатора, а затем пропорциональное вторичное напряжение появляется на вторичных выводах ПТ.В идеальном СТ, когда номинальная нагрузка подключена через вторичную обмотку, соотношение первичного и вторичного напряжений трансформатора равно коэффициенту трансформации, и два напряжения на клеммах находятся в точной фазе, противоположной друг другу. Но в реальном трансформаторе должна быть ошибка в соотношении напряжений, а также в фазовом угле между первичным и вторичным напряжениями. Реле — это переключатель с электрическим управлением. Многие реле используют электромагнит для механического приведения в действие переключающего механизма, но используются и другие принципы работы. Реле используются там, где необходимо управлять цепью с помощью сигнала малой мощности (с полной гальванической развязкой между цепями управления и управляемыми цепями) или когда несколько цепей должны управляться одним сигналом. В моей схеме мы использовали два реле: Базовый алгоритм блока управления зарядкой IG описан ниже: Рис.14 Блок-схема для зарядки Сегмент кода для зарядки конденсатора показан ниже в Рис.15 Сегмент кода для зарядки После зарядки конденсаторов и отключения автотрансформатор от генератора, мы готовы подать импульс на испытательное оборудование. Импульс подается с помощью тригатрона. При срабатывании тригатрона в зазоре сферы появляется двойное напряжение, которое вызывает его пробой.Этот пробой приводит к последовательному включению заряженного конденсатора, и на оборудование подается импульс. IJSER © 2014 http://www.ijser.org International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 5, Issue 4, April-2014 1334 ISSN 2229- 5518 конденсатор для устранения остаточного заряда в цепи.Для этого требуется заземление конденсаторов. Для достижения этой цели сферы соединяются вместе с помощью шагового двигателя, уже присутствующего в цепи управления. После их соединения мы должны снова запустить тригатрон, чтобы заземлить конденсаторы и устранить остаточный заряд. Рис.16 Сегмент кода для импульсного приложения и разрядки Рис.17 Пользовательский интерфейс W indow IJSER © 2014 http://www.ijser.org International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 5, Issue 4, April-2014 1335 ISSN 2229-5518 Компьютеризированные системы управления значительно улучшили работу систем за последние десять лет.В сфере индустриализации автоматизация — это шаг за пределы механизации. Автоматизация значительно снижает потребность в человеческих чувственных и умственных способностях, увеличивая при этом грузоподъемность, скорость и повторяемость. Теперь этот автоматический генератор импульсов достиг Мы хотим поблагодарить всех преподавателей кафедры электротехники Инженерно-технологического университета Лахора и Avanceon Limited. Эта работа была частично поддержана грантом Avanceon Limited, Пакистан. Рис.18 Полная система управления IJSER © 2014 http: // www.ijser.org Международный журнал научных и инженерных исследований, том 5, выпуск 4, апрель-2014 1336 ISSN 2229-5518 IJSER © 2014 http://www.ijser.org Хорошо. Поговорим об электрическом заряде и сохранении заряда. Это действительно очень старая идея. Впервые это заметили древние греки очень-очень-очень давно, и они поняли, что если вы возьмете немного янтаря и натерете его мехом, а затем возьмете его в волосы, перья или другие мелочи, он привлечет их, они прыгали бы прямо с земли и цеплялись за этот янтарь. Позже люди поняли, что стекло будет делать то же самое, если сначала натереть его шелком. Итак, эти две вещи были названы наэлектризованными. Теперь кажется, что они действуют точно так же, как и в этих маленьких экспериментах. Но оказывается, что это не совсем то. Как мы можем сказать? Что ж, один очень простой способ определить это — взять два маленьких питбола, а пит-шары — это маленькие легкие шары, похожие на нынешний пенополистирол. Вы могли бы использовать что-нибудь еще, вы знаете, 1000 лет назад. Но в настоящее время мы используем маленькие шарики из пенополистирола, на которые мы напыляли графит. Если я прикоснусь к ним обоим электрофитированным янтарем или электрофитированным стеклом, не имеет значения, то они будут отталкивать друг друга вот так. Итак, они были такими, и они расходились. Так что это показывает отталкивание, но не говорит о разнице между двумя типами электрошока. А что, если одну натереть стеклом, а другую — янтарем? Ну, в данном случае они сходятся. Совершенно противоположный эффект, мы получаем притяжение. Так что это странно.Этого мы не ожидали. Более того, если мы позволим этим двум мячам касаться друг друга, как только они будут притянуты, они внезапно вернутся в прежнее состояние, прежде чем мы позволим им даже прикоснуться к чему-либо. Ничего такого. Так что это странно. То, как люди понимают это сейчас, состоит в том, что они приписывают одному из них положительное, а другое отрицательное и говорят: «ну, черт возьми, если вы позволите им прикоснуться, то они просто отменит». Как будто 3-3 — это 0, и это как будто у вас не с чего было начинать. Хорошо. Итак, посмотрим, как это развивалось. Мы получаем как положительное, так и отрицательное. Теперь Бенджамин Франклин фактически был тем, кто дал положительный результат. А это означало, что янтарь отрицательный. И он сказал, что заряду разрешено переходить от одного предмета к другому, но он не может быть создан или уничтожен. Итак, как мы понимаем, когда вы берете янтарь и протираете его мехом, янтарь теряет свой положительный заряд, мех получает его, и, поскольку янтарь начинался с нуля, он потерял положительный заряд, теперь он имеет отрицательный.Или вы могли понять это по-другому. И это на самом деле более правильно. Мех теряет отрицательный заряд по сравнению с янтарем, и, поскольку он начинался с нуля, он потерял отрицательный, так что теперь он стал положительным. Так что идея сохранения заряда. Хорошо. Итак, давайте сделаем пару примеров задач. Это очень просто. Предположим, у вас есть объект с зарядом в 4 кулона, кулоны — это единица измерения заряда в системе СИ. Я не собираюсь определять это прямо сейчас, потому что определение кулона на самом деле включает магнитные поля, что довольно удивительно, но давайте просто примем как должное, что это единица, которую мы будем использовать для заряда.Итак, у нас есть 4 кулона на этого парня, 8 кулонов на того парня. Теперь предположим, что мы позволяем им соприкасаться, а затем разводим их. И теперь у нас есть 7 кулонов на этого парня. Сколько мы получили на этом? Ну, блин. Всего 12, семь занято этим, 5 осталось. Достаточно просто. Вторая проблема. У меня 3 на этом и -10 на том. Сложив их вместе, я получил -5 по этому. Что у меня на другом? Ну, блин. -10 + 3 это -7. Отрицательная пятерка на этом. Итак, этот парень получает -2. И это электрический заряд, сохранение заряда. Для начала, что такое электрический фильтр? Электрический фильтр может быть пассивным, активным, аналоговым или цифровым. Это устройство, обычно состоящее из дискретных компонентов, которые могут быть размещены между цепями, сетями или оборудованием / системами для выделения, ослабления или управления частотными составляющими желаемого или нежелательного сигнала.Термин «сигнал» может быть сигналом типа связи или мощности. Фильтры принимают электрический сигнал на своем входе и выдают другой или измененный сигнал на своем выходе в зависимости от внутренней конфигурации фильтров. Разумеется, общий термин «фильтр» можно также использовать для устройства на линиях управления и сигнальных линий. Однако в этой статье мы сосредоточимся на фильтре типа питания переменного / сетевого EMI (Электромагнитные помехи). Одна из причин заключается в том, что требования регулирующего органа требуют, чтобы кондуктивные и излучаемые излучения были ниже установленных пределов, но устройство также должно соответствовать требованиям к помехоустойчивости / переходным процессам.Разработчики часто забывают, что фильтр электромагнитных помех может помочь удовлетворить требования к устойчивости к быстрым переходным процессам, а также к излучаемым излучениям. Даже для военного / аэрокосмического оборудования они должны быть защищены от сбоев из-за шума EMI, а требования безопасности могут потребовать применения фильтров для защиты секретных данных. В договорных требованиях подразумеваются или указываются фильтры. По сути, фильтр электромагнитных помех переменного тока или сетевой фильтр представляет собой фильтр нижних частот, который блокирует поток «шума», пропуская желаемую входную частоту 50/60/400 Гц.Идеальный фильтр электромагнитных помех уменьшит амплитуду всех частотных сигналов, превышающих частоту среза фильтра. Частота среза — это частота между полосой пропускания сигнала и полосами подавления при ослаблении на 3 дБ ниже линии приема. Мера способности фильтра снижать заданный уровень сигнала — вносимые потери или затухание. Линия электропередачи или сетевой фильтр электромагнитных помех помещают в точку входа питания оборудования, в которое он устанавливается, чтобы предотвратить выход или проникновение шума в оборудование. По сути, фильтр электромагнитных помех состоит из двух основных типов компонентов — конденсаторов и катушек индуктивности. Самый простой тип называется фильтром первого порядка, состоящим только из одного реактивного компонента. Конденсаторы отводят ток шума от нагрузки, в то время как катушки индуктивности блокируют или уменьшают шум. Как правило, эти однокомпонентные фильтры не очень полезны, поскольку их затухание увеличивается только со скоростью 6 дБ / октаву или 20 дБ / декаду. Рисунок 2. Фильтры первого порядка Для достижения большего затухания требуется фильтр второго или более высокого порядка, как показано на рисунке 3, состоящий из двух или более реактивных компонентов. Величина индуктивной или емкостной составляющей определяется импедансом источника, нагрузки и максимальной пропускаемой частотой (т. Е. Частотой среза). Этот двухэлементный фильтр иногда называют L-фильтром. Необходимо учитывать резонансы фильтра и звона, которые включают конструктивную характеристику, называемую коэффициентом затухания, который описывает усиление и временную характеристику фильтра. Рисунок 3. Фильтры второго порядка Фильтр третьего порядка, конечно, состоит из трех или более реактивных элементов, как показано на рисунке 4. Эти типы фильтров иногда называют фильтрами «пи (π)» или «Т». Недостатком фильтра большего размера является увеличение физического размера. Фильтр третьего порядка — одна из самых популярных топологий используемых фильтров. Для фильтров более высокого порядка, показанных на рисунках 3 и 4, существуют две различные схемы.Одним из аспектов конструкции фильтра является рассогласование импеданса. Итак, какой из них следует использовать дизайнеру. Если разработчик имеет доступ к программному обеспечению для компьютерного моделирования, его можно использовать для определения наилучшей конфигурации. Однако, если программа моделирования недоступна, существует простое «практическое правило», которое можно использовать для помощи проектировщику. Первый фильтрующий элемент, ближайший к источнику или концу нагрузки, должен быть выбран так, чтобы обеспечить максимально возможное рассогласование на частотах электромагнитных помех. Обычно это означает, что если сопротивление источника или нагрузки низкое (<100 Ом), то первый фильтрующий элемент должен быть индуктивным.И наоборот, если сопротивление источника или нагрузки высокое (> 100 Ом), первый фильтрующий элемент должен быть емкостным. Это обеспечивает разработчику чрезвычайно эффективную конструкцию с наименьшим количеством этапов или компонентов Рис. 5. Удобная справочная таблица для определения несоответствия импеданса (Ссылка 3) предназначены не только для кондуктивных помех, но также помогают в соблюдении уровней излучаемых выбросов, а также помогают в вопросах устойчивости и быстрых переходных процессов, таких как быстрые электрические переходные процессы (EFT).Во всех схемах присутствуют как синфазные (CM), так и дифференциальные (DM) токи. Между ними есть существенная разница. При наличии пары линий передачи и обратного пути будет существовать тот или иной режим, обычно оба. Сигналы в дифференциальном режиме несут данные или интересующий сигнал (информацию). Синфазный режим является нежелательным побочным эффектом дифференциальной передачи и вызывает наибольшие проблемы с электромагнитной совместимостью. Рисунок 6. Ток в синфазном и дифференциальном режимах (ссылка 3) При использовании программного обеспечения для моделирования для прогнозирования выбросов обычно используется дифференциальный анализ.Невозможно предсказать излучаемые излучения, основываясь только на дифференциальных токах (в линиях передачи). Синфазные токи являются основным источником электромагнитных помех. Если рассчитывать только токи в дифференциальном режиме, можно сильно недооценить ожидаемые излучаемые излучения, поскольку в создании синфазных токов от источников напряжения в дифференциальном режиме задействованы многочисленные факторы и паразитные параметры. Эти параметры обычно нелегко предвидеть, и они присутствуют в формировании скачков напряжения в плоскостях мощности и возврата в течение Дифференциальный ток — это составляющая высокочастотной энергии, присутствующая как на пути сигнала, так и на обратном пути, равная и противоположная друг другу. Если фазовый сдвиг Используя сигнализацию в дифференциальном режиме, устройство передает ток, принимаемый нагрузкой.Должно присутствовать равное значение обратного тока. Эти два тока, распространяющиеся в противоположных направлениях, представляют собой стандартную работу в дифференциальном режиме. Дифференциальная фильтрация включает размещение конденсаторов между линиями и / или катушкой индуктивности последовательно со стороной высокого или низкого уровня линии. Рисунок 7. Дифференциальная фильтрация Синфазный ток — это составляющая высокочастотной энергии, которая присутствует как на сигнальном, так и на обратном пути, часто в одной фазе друг с другом. Измеренное РЧ-поле из-за синфазных токов будет суммой токов, которые существуют как в сигнальной, так и в обратной трассе.Это суммирование могло быть существенным. Синфазные токи генерируются любым дисбалансом в цепи. Излучаемые выбросы являются результатом такого дисбаланса. Синфазная фильтрация включает в себя конденсаторы, соединяемые с землей, и / или катушку индуктивности синфазного режима, включенную последовательно с обеими сторонами линии или линий. Синфазная катушка индуктивности не влияет на дифференциальные токи, за исключением того, что существует несовершенная связь Рисунок 8. Фильтрация синфазных помех Поскольку это два разных режима распространения шумового тока, важно определить, какой тип шумового тока существует, чтобы можно было реализовать надлежащую фильтрацию с максимальной эффективностью и стоимостью. Это важно для коэффициента подавления как синфазного, так и синфазного сигнала.Видно, что наиболее типичные конфигурации фильтров содержат как синфазную, так и дифференциальную фильтрацию. Мы обсудим преимущества и недостатки фильтров с открытой печатной платой (PCB) по сравнению с фильтрами в металлическом корпусе. Существует два типа шумовой связи (излучаемая и кондуктивная). Излучаемый и кондуктивный шум имеет тенденцию к взаимному преобразованию через провод или дорожку в результате процесса, называемого перекрестными помехами. Перекрестные помехи наблюдаются там, где в непосредственной близости находится много проводов или следов.Следовательно, даже если кондуктивный шум является проблемой только в одном месте, вы не можете полностью игнорировать возможность излучаемой связи с другим местом. Таким образом, если схема фильтра Рис. 9. Правильная компоновка позволяет избежать паразитных соединений, снижающих эффективность фильтра (рис. Любезно предоставлен Würth Electronic) Также следует учитывать высокочастотные паразитные и резонансные эффекты. Реальные катушки индуктивности и конденсаторы уступают по своим характеристикам теоретическим моделям. Отчасти это связано с самими элементами индуктивности и конденсатора (например,грамм. индуктивность выводов, емкость обмотки, эффекты повторного сопротивления и т. д.), в то время как другие вызваны компоновкой печатной платы, упаковкой или проводкой. Переход на другой фильтр электромагнитных помех может повлиять на характеристики излучаемого излучения из-за этих паразитных и резонансных эффектов. Таким образом, когда вы переходите с фильтра, прошедшего тестирование, необходимо повторно тестировать не только на кондуктивные излучения, но также повторно тестировать на излучаемое излучение, поскольку высокочастотные эффекты могут быть разными между двумя фильтрами, тем более что большинство коммерческих фильтров никогда не тестируются на частотах выше 30 МГц. Фильтр следует размещать непосредственно на выходе провода из продукта. Очень важно хорошее эффективное разделение. Разделение предотвращает возвращение шума во входные провода, обходя и сводя на нет влияние фильтра. Это будет отличный выбор для фильтра электромагнитных помех, устанавливаемого на входе переменного тока, или «модуля ввода питания (фильтра)». Рис. 10. Изоляция выводов (Ссылка 4) Чтобы выполнить вышеуказанный пункт, избегайте неправильной маршрутизации отведений. Не связывайте и не перекрестно фильтруйте входные и выходные провода.Опять же, когда выводы физически пересекаются друг с другом, это сводит на нет эффективность фильтра из-за перекрестных помех между проводами, как обсуждалось ранее. Рис. 11. Разделение вводов и выводов (Ссылка 4) Обеспечьте для фильтра заземление с низким сопротивлением. Крайне важно, чтобы монтажная поверхность фильтра электромагнитных помех была чистой и неокрашенной (например, проводящая поверхность). Хорошее заземление фильтра является важным фактором для эффективности фильтрации синфазных помех. Плохое соединение фильтра ограничивает фильтрацию шасси за счет добавления последовательного импеданса Перед тем, как отправиться в испытательную лабораторию, приобретите различные конфигурации фильтров у коммерческой компании по производству фильтров, чтобы иметь их под рукой во время тестирования. 3. Принцип действия ШИМ преобразователя постоянного тока в постоянный
3.1. Топология главной цепи
3.2. Анализ рабочего процесса
3.3. Выбор логики управления для устройств SR
4. Расчет потерь фазосдвигающего преобразователя постоянного / постоянного тока ZVS с полным мостом
Устройство Модель параметр Переключающее устройство SPP20N60CFD 325A / 1.7кВт Цепь привода 56PR3362 100 кГц Зажимной диод MURS360T3G 3A / 600V SR device /615 906 -17 100 кГц 4.1. Модель потерь полевого МОП-транзистора
4.2. Расчет убытков
4.2.1. Предварительный расчет потерь мощности
4.2.2. Расчет потерь после каскада
Конфигурация цепи Потеря Значение 906 906 Традиционный преобразователь мощности постоянного тока 906 Потеря диодного выпрямителя 36 Вт Улучшенный преобразователь постоянного тока в постоянный Потеря мощности на предварительном каскаде 24 Вт 6
5. Моделирование и эксперимент
параметры значение Номинальное входное напряжение 400 В Максимальное выходное напряжение 12 В Максимальный выходной ток 21 Резонансная катушка индуктивности 26 μ H Резонансный конденсатор 7.5 нФ Дроссель выходного фильтра 2 μ H Частота коммутации 100 кГц Максимальный входной ток 2 A
906 5,1 . Моделирование
5.2. Эксперимент
(a) Мутация нагрузки 0% ~ 80%
(b) Мутация нагрузки 80% ~ 0%
(a) Мутация нагрузки 0% ~ 80%
(b) 80% ~ 0% мутация нагрузки
6. Заключение
Доступность данных
Конфликт интересов
Благодарности
Почему конденсатор действует как короткое замыкание во время импульса тока?
для автоматизации генератора импульсов 100 кВ Проектирование системы управления
для автоматизации генератора импульсов 100 кВ
двухфазный процесс:
1. Параллельная зарядка конденсаторов
2. Последовательная разрядка этих конденсаторов
Несколько конденсаторов заряжаются параллельно до заданного напряжения V и затем последовательно соединяются искровым разрядником. переключатели, в идеале производящие напряжение V, умноженное на количество конденсаторов n .Из-за различных практических ограничений выходное напряжение несколько меньше, чем n × V. Зарядка и разрядка генератора Маркса показаны на рис. 1.
В разработке систем управления система фактически представляет собой группу объектов или элементов, способных выполнять индивидуальные задачи. Они подключаются в определенной последовательности для выполнения определенной функции. Система бывает двух типов:
1. Система с разомкнутым контуром
2. Система с замкнутым контуром
Обе системы имеют свои преимущества и недостатки.Система с разомкнутым контуром проще, дешевле и может быть легко сконструирована, но менее точна, менее надежна и не может устранить влияние помех. В то время как замкнутая система более точна и может реагировать на помехи, но более дорогая и сложная в изготовлении. 2.1 Автотрансформатор
Автотрансформатор имеет одну обмотку с двумя концевыми выводами и один или несколько выводов в промежуточных точках ответвлений или трансформатор, в котором первичная и вторичная обмотки имеют часть или все свои общие витки.Первичное напряжение подается на две клеммы
, а вторичное напряжение (снятое
с двух клемм) всегда имеет один
клемма, общая с первичным напряжением. Таким образом, первичная и вторичная цепи имеют несколько общих витков обмоток. Поскольку вольты на виток одинаковы в обеих обмотках, каждая из них развивает напряжение пропорционально количеству витков.В автотрансформаторе часть тока протекает напрямую от входа к выходу, и только часть передается индуктивно, что позволяет использовать меньший, более легкий и дешевый сердечник, а также требует только одной обмотки. Я использую трансформатор переменного напряжения 5 кВА, который принимает входное напряжение 230 В переменного тока и 2.2 Силовой трансформатор
Силовой трансформатор — это статическое электрическое устройство, которое передает энергию за счет индуктивной связи между цепями его обмоток. Переменный ток в первичной обмотке создает переменный магнитный поток в сердечнике трансформатора и, следовательно, переменный магнитный поток через вторичную обмотку. This
1. Отрегулируйте зазоры сфер между конденсаторами в соответствии с вводом пользователя через компьютер.
2. В соответствии с требованиями к уровню импульса редукторный двигатель постоянного тока устанавливает уровень напряжения, подключая автотрансформатор с обратной связью через магнитный контактор.
переменный магнитный поток индуцирует переменную электродвижущую силу (ЭДС) во вторичной обмотке
автотрансформатор, размыкая магнитную обмотку
.Это повышающий (1: 500) трансформатор 10 кВА с первичной, вторичной и третичной обмотками (для целей измерения). Например, если на первичную обмотку подается напряжение 35 В, то на вторичной обмотке будет 17,5 кВ. Таким образом мы получаем высокое переменное напряжение. Здесь следует отметить, что номинальный ток вторичной обмотки этого трансформатора очень низкий. 2.3 Селеновый выпрямитель
Селеновый выпрямитель — это тип металлического выпрямителя, изобретенный в 1933 году. Они использовались для замены ламповых выпрямителей в источниках питания для электронного оборудования и в силовых зарядных устройствах.Ламповые выпрямители имели КПД всего 60% по сравнению с 85% селеновых выпрямителей, частично из-за того, что контактор вакуумной трубки
и дал ему команду повернуться обратно в исходное положение (0 вольт) и запустить Trigatron для разряда конденсаторов
по всей длине. объект тестирования.
4. Наконец, шаговый двигатель вернул сферический зазор в исходное положение
, чтобы устранить остаточный заряд в конденсаторах.
Как показано на рис. 6: выпрямителям
требуется нагрев. Селеновые выпрямители не имеют времени прогрева в отличие от высокого вакуума 2,4 Генератор импульсов 100 кВ
Генератор импульсов, который есть в UET La-
Для того, чтобы понять Arduino, нужно хорошо разбираться в профессионалах. Граммируемая логика и базовые знания тактики, используемой для такого типа
, представляет собой одноступенчатый импульсный генератор 100 кВ на типе управления
. Всякий раз, когда задействованы интеллектуальные системы
, мы должны четко знать, что «микропроцессоры» находятся внутри.
не будет ошибкой сказать, что они являются «цифровыми мозгами»
любой системы, в которой они задействованы. Например, возьмем мой генератор Impulse
, в настоящее время все делается специализированным персоналом
с большой осторожностью, особенно во время зарядки аккумуляторных батарей ca-
до очень высокого напряжения.Я могу обучить ему компьютеры micro-
только один раз и с большой легкостью проделаю ту же работу в
в будущем. 4.1 Почему Arduino Mega Board?
4.2 Обзор
1. Он имеет 54 цифровых входа / выхода (из которых 15 контактов могут использоваться как выходы ШИМ)
2.16 контактов могут использоваться для аналоговых входов (к ним подключаются интегрированные АЦП)
3. 4 UART (аппаратные последовательные порты связи)
4. кварцевый генератор 16 МГц
5. Встроенная поддержка связи USB
6. Разъем питания для внешнего источника питания. случай, если это автономная система
7. Заголовок ICSP и кнопка сброса
8. Более сильная схема сброса
9. Atmega 16U2 4.3 Интерфейс LabView для Arduino
• Аналоговый вход (считывание отдельного аналогового входного контакта,
— полное считывание порта аналогового входа)
• Цифровой вход и выход: чтение или запись (отдельный цифровой контакт
: считывание или запись всего цифрового порта)
• Широтно-импульсная модуляция (запись отдельный вывод PWM, запись всего порта PWM)
• Поддержка встроенного датчика
• Управление шаговыми двигателями (до 7 шаговых двигателей, полностью настраиваемое управление шагом и направлением)
nals. 5.1 Измерение зазора
1437 5.2 Код LabView для измерения зазора между сферой и сферой2. низкий на рис. 8:
5.3 Алгоритм корректировки зазора в сфере
• Пользователь вводит необходимое импульсное напряжение в главный компьютер
.
• Главный компьютер отправляет сигнал на Arduino через
USB в соответствии с полученным значением напряжения.
• Arduino сравнивает введенное значение напряжения со значением расстояния для указанного диапазона.
• Выбирая расстояние, требуемое между зазорами сферы
, Arduino генерирует сигнал для шагового двигателя (механически соединенного со сферами), который выполняет расчетное вращение, регулируя расстояние до заданного значения.
• Это расстояние сохраняется в течение всего процесса зарядки, и после разрядки шаговый двигатель возвращается в исходное положение, соединяя обе сферы с уровнем земли.
Эти шаги показаны на блок-схеме ниже:
расстояние зазора. Его принципиальная схема показана на рис. 11. В отличие от униполярных двигателей, биполярные двигатели не имеют центральных ответвлений. Преимущество отсутствия центральных ответвлений заключается в том, что ток проходит через всю обмотку за раз, а не только через половину обмотки. В результате биполярные двигатели развивают больший крутящий момент, чем униполярные двигатели того же размера. Биполярные двигатели имеют крутящий момент примерно на 30% больше, чем эквивалентные униполярные двигатели того же объема. 5.5 Цепь привода
5.4 Шаговый двигатель
Шаговый двигатель, как следует из его названия, перемещается по одному шагу за раз, в отличие от обычных двигатели, которые вращаются непрерывно.Шаговые двигатели занимают уникальную нишу в мире управления двигателями. Эти двигатели обычно используются в измерительных и управляющих приложениях. Мы использовали шаговый двигатель, потому что мы использовали его. Два H-образных моста используются для управления двумя обмотками шаговых двигателей, как показано на рис. 12. 5.6 Код LabView для регулировки зазора между сферой
рис.13:
требует, чтобы шаговый двигатель перемещался на определенное количество шагов, он вращается постепенно, на это количество шагов
и останавливается. Из-за этой основной природы шагового двигателя он широко используется в недорогих системах управления положением без обратной связи. Управление разомкнутым контуром означает, что обратная связь о положении не требуется. Это устраняет необходимость в дорогостоящих устройствах считывания и обратной связи, таких как оптические энкодеры.Положение двигателя можно узнать, просто отслеживая количество входных ступенчатых импульсов.
Он имеет следующие преимущества:
• Бесщеточный
• Независимый от нагрузки
• Позиционирование с разомкнутым контуром
• Удерживающий момент
• Отличный отклик 6.1 Автотрансформатор
В своем проекте я использовал автотрансформатор на 5 кВА с номинальным током обмотки 15А. 6.2 Трансформатор потенциала
Мы использовали трансформатор напряжения 220/9 в цепи обратной связи, чтобы получить напряжение обратной связи от автотрансформатора для точной регулировки зарядного напряжения. 6.3 Реле
1. Для размыкания цепи зарядки, когда конденсаторы
заряжены до нужного значения.Это реле на 30 А 12 В постоянного тока.
2. Для запуска тригатрона при необходимости. Его номинал — 9A
12В постоянного тока. 6.4 Алгоритм процесса зарядки
• Пользователь вводит необходимое импульсное напряжение в главный компьютер.
• Главный компьютер отправляет сигнал на Arduino через
USB в соответствии с входом.
• Arduino (после регулировки зазора шара) начинает перемещать автотрансформатор, чтобы увеличить напряжение на первичной обмотке высоковольтного трансформатора.
• Он постоянно принимает обратную связь по напряжению, чтобы убедиться, что конденсаторы заряжены до требуемого напряжения.
• При достижении заданного значения напряжения
отключается от цепи (после небольшой задержки из-за постоянной времени заряда) путем отправки командного сигнала на реле
12 В постоянного тока.
• После этого процесса IG готов предоставить нам желаемый импульс
при срабатывании тригатрона.
Его функциональная блок-схема показана ниже: 6.5 Код LabView для зарядки конденсаторов
Рис.15:
После подачи импульса необходимо разрядить 7.1 Код LabView для импульсного приложения и
Разрядка
Код LabView для подачи импульса и разряда цепи показан ниже на рис.16:
На Рис.17 показано окно пользовательского интерфейса в программном обеспечении Labview, где он может вводить входные данные и наблюдать за всем процессом, завершая его этапы шаг за шагом. Каждому этапу процесса соответствует соответствующий светодиод в окне пользовательского интерфейса, чтобы узнать текущий этап генератора импульсов.
• Скорость
• Повторяемость
• Эффективность
• Безопасность человека
• Адаптивность
Краткое описание всей системы управления показано ниже на Рис. 18.
В заключение мы должны сказать, что мы
действительно замечательно справляется с такой задачей для лаборатории высокого напряжения нашего университета.
Это действительно поможет предстоящим сессиям в выполнении их лабораторных задач.
и будет мотивировать их выполнять такие проекты в ближайшем будущем.
, которые будут полезны для них и Университета. БЛАГОДАРНОСТЬ
ССЫЛКИ
[1] М.С. Найду и В. Камараджу , Book of High Voltage
Engineering, 3-е издание
[2] Йидон и Йедон, и МакГроу Хилл, Книга малых электродвигателей Hand-
, 2001 г.
[3] Грег Паула, Статья: The Rise of VSR Motor, Mechani-
cal Engineering Журнал Американского общества инженеров-механиков
[4] Rustie Laidman, Stepper Motor Tutorial,
(http: // 209.41.165.153 / stepper /)
[5] Д-р Дуглас В. Джонс, Учебное пособие по шаговым двигателям,
(http://www.cs.uiowa.edu/~jones/step/#introduction)
[6] Цепь привода Основы, Примечания по применению промышленных схем, (http://library.solarbotics.net/pdflib/pdf/drive.pdf)
[7] Arduino.cc/en/Main/arduino Board Mega
[8] www.omega.com /prodinfo/stepper_motors.html
[9] http://en.wikipedia.org/wiki/Impulse_generator
[10] http://www.hvtechnologies.com/HVSolutions
[11] http: // www.taltech.com/support/entry/serial_intro
[12] http://www.datasheetarchive.com/dl/Databooks-
1 / Book241-407.pdf
[13] http://www.cs.uiowa.edu / ~ jones / step / Shinano Kenshi
Corporation Сохранение заряда — Электрический заряд
КОНСТРУКЦИЯ ФИЛЬТРА ЭМИ
Руководство инженера по проектированию фильтра ЭМП
Зачем нужны фильтры электромагнитных помех? Рис. 1. Примеры различных пакетов фильтров и типичной конфигурации фильтров (любезно предоставлено компанией Schaffner)
Рис. 4. Фильтры третьего порядка
Как определить, какую конфигурацию использовать
. См. Рис. 5 как краткое и удобное руководство.
Зависимость синфазных токов от дифференциальных Фильтры
времен переключения фронта.
установлен точно на 180 °, токи дифференциального режима RF будут отменены. Однако синфазные эффекты могут развиваться из-за отскока земли и колебаний плоскости питания, вызванных компонентами, потребляющими ток от сети распределения электроэнергии.
(то есть индуктивность рассеяния). Лучше всего равномерно разделить катушку индуктивности по обе стороны линии передачи, чтобы сохранить баланс в цепи.Это важно как для синфазного сигнала
, так и для коэффициента подавления синфазного сигнала схемы. Взаимная индуктивность максимизирует сопротивление синфазному шуму.
Подсказки по макету
встроена в печатную плату, тогда должны быть выполнены надлежащие методы проектирования и компоновки, такие как недопущение разводки трасс параллельно друг другу, обеспечение достаточного разделения между трассами для минимизации индуктивной связи или трассировки соседних слоев (микрополосковая линия). или полосковая линия) перпендикулярно
друг другу, чтобы предотвратить шумовую связь между дорожками (см. рисунок 9).Однако с помощью металлического экрана можно контролировать перекрестные помехи / излучаемые помехи.
, тем самым изменяя эффекты резонанса и фильтрующую способность конденсаторов синфазного режима. Рис. 12. Влияние плохой адгезии фильтра (Ссылка 4)
Последняя мысль