Універсальний регулятор напруги і зарядно-пусковий пристрій для автомобіля

Досить часто в практиці виникає необхідність радіоаматорський регулювання змінної напруги в межах 0. 220 В. Широко використовуються для цієї мети ЛАТРы (автотрансформатори). Але їх вік вже пройшов і на зміну цим громіздким апаратів прийшли сучасні тиристорні регулятори, які мають один недолік: напруга в таких пристроях регулюється шляхом зміни тривалості імпульсів змінної напруги. З-за цього до них неможливо підключити высокоиндуктивную навантаження (наприклад, трансформатор або дросель, а також будь-яке інше радіопристрій, що містить в собі перелічені вище елементи).

Від цього недоліку вільний даний регулятор змінної напруги. Він поєднує в собі: пристрій захисту від струмових перевантажень, тиристорний регулятор напруги з мостовим регулятором, високий ККД (92. 98%). Крім того, регулятор працює спільно з потужним трансформатором та випрямлячем, який може бути використаний для зарядки автомобільних акумуляторів і в якості пускового пристрої при розрядженій АБ.

Схема регулятора напруги:

Основні параметри регулятора напруги:

• Номінальна напруга живлення, В 220 ± 10%;
• Вихідна напруга змінного струму, В 0. 215;
• ККД, не менше, % 92;
• Максимальна потужність навантаження, кВт 2.
• Основні параметри зарядно-пускового пристрою:
• Вихідна напруга постійного струму, В 0. 40;
• Постійний струм, споживаний навантаженням, А 0. 20;
• Пусковий струм (при тривалості пуску 10 c), A 100.

Опис регулятора напруги

Перемикачем SA2 вибирається регулювання змінної напруги в межах 0. 98% від мережевого, яке знімається з гнізд XS1, регулювання постійного напруги в межах 0.. .40 на виході затискачів XS2 і XS3.

Середнє чи ефективне значення напруги регулюється шляхом зміни фазового кута запалювання силового тиристора. Вводячи затримку на відкривання тиристорного ключа, ми тим самим змінюємо значення середнього струму, що протікає через навантаження.

На елементах VT1 і VT2 зібраний аналог одноперехідного транзистора, керуючого роботою силового тиристора VS1. Замикаючий напруга подається на базу транзистора VT1 з дільника напруги, утвореного елементами R1. R4. Елементи R5, R6 та С1 утворюють фазозсувну ланцюг. Змінюючи опір резистора R6 можна змінити час заряду конденсатора С1 до значення замикаючого напруги, і тим самим регулювати затримку на вмикання тиристора VS1. Таким чином, відбувається регулювання потужності в навантаженні. Опір резистора R5 задає верхнє значення вихідної напруги. Слід мати на увазі, що, збільшуючи опір резистора R5, ми зменшуємо вихідна напруга. При зменшення опору верхній поріг напруги спочатку буде збільшуватися, а потім почне зменшуватися. Опір резистора необхідно вибрати таким, що б напругу було максимальним.

Захист від струмових перевантажень при включенні регулятор змінної напруги в мережа забезпечується включенням в ланцюг терморезисторів R4.1 і R4.2, мають негативний ТКС. За рахунок теплової інерції терморезистора порогове замикаючий напруга, що подається на базу VT1, має максимальне значення у момент включення регулятора і плавно зменшується по мірі розігріву терморезистора струмом, що протікає через дільник напруги. Відповідно вихідна напруга в перший момент після включення має мінімальне значення і плавно зростає в протягом проміжку часу, обумовленого тепловою інерцією терморезисторів (приблизно 1. 2 с), прагнучи до встановленого значення. При цьому навантаження і силові елементи виявляються надійно захищеними від кидків струму при включенні.

Взаємозамінність деталей регулятора напруги

Замість терморезисторів Т8Н в регуляторі напруги можна застосувати будь-які терморезистори з серій Т8 і Т9 (при цьому час виходу на режим буде кілька відрізнятися від вказаного).

Перемикачі SA1 і SA2, так само як і всі монтажні дроти високовольтної частини пристрої повинні бути розраховані на струм 5. 12 А. Всі радіоелементи, піддаються тепловим перегрузам, повинні бути встановлені на радіатори з відповідною площею поверхні; VS1 – не менше 250 см2; VD1. VD8 – не менше 150 см2 на кожен з діодів; VT1 і VT2 – не менше 10. 15 см2 на кожен транзистор.

Якщо пристрій передбачається використовувати не тільки для зарядки АВТО-АБ, але і для пуску двигуна, то необхідно враховувати наступне:

1. Діоди VD5. VD8 слід використовувати на струм не менше 80 А і Uoбp. не менш 100 В (наприклад, Д132-80Х) і встановлювати їх на теппоотводы відповідної площі (не менше 300 см2 на кожен з діодів).

2. Проводи, що з’єднують низьковольтну частину пристрою, повинні бути розраховані на короткочасний струм 100. 150 А, тобто мати площу перерізу не менше 35 мм2, при цьому вони повинні бути як можна коротше.

3. Амперметр РА1 повинен бути розрахований на струм не менше 100 А. Амперметр на струм 20 А краще відключати (закорочувати) або зовсім від нього відмовитися.

Автор: А. Филипович, р. Дзержинськ

Автор: Super User Опубліковано: 06 вересня 2015 Створено: 06 вересня 2015 Останнє оновлення: 04 лютого 2023

Связанные материалы

Три простые схемы регулятора тока для зарядных устройств

Мы уже рассматривали много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, сегодня же я вам покажу три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так как они универсальны и могут быть использованы не только в зарядных устройствах, но и во многих самодельных конструкциях, включая и лабораторные блоки питания.

Регулятор тока по идее не многим отличается от регулятора напряжения, стоит заметить, что есть понятие стабилизатор тока.

В отличие от регулятора он поддерживает стабильный выходной ток независимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Сегодня мы рассмотрим пару вариантов стабилизатора и один регулятор общего применения, стабилизатор тока неотъемлемая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого в нагрузку.

Важный момент… во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованны шунты, по сути это низкоомные резисторы, для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта экспериментальным образом.

Кстати ссылки на все печатные платы найдёте в конце статьи. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора.

Все три варианта которые мы сегодня рассмотрим работают в линейном режиме, а значит силовой элемент — транзистор. При больших нагрузках будет нагреваться и нуждается в охлаждении.

Постараюсь пояснить принцип работы схем максимально простыми словами…

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов, всего два транзистора, один из них управляющий, второй же является силовым, по которому протекает основной ток. Датчик тока или шунт представляет из себя низкоомный проволочный резистор, при подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение.

Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт этот транзистор.

Резистор R1 задаёт напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии.

Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1, грубо говоря затухается или замыкается на плюс питания через открытый переход маломощного транзистора. Этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Резистор R2 по сути обычный делитель напряжения, которым мы можем задать как бы степень приоткрытости управляющего транзистора, а следовательно управлять и силовым транзистором, ограничивая ток протекающий по нему. Резистор R2 по сути обычный делитель напряжения, которым мы можем задать как бы степень приоткрытости управляющего транзистора, а следовательно управлять и силовым транзистором, ограничивая ток протекающий по нему. Увеличить общий ток коммутации этой схемы, можно дополнительными силовыми транзисторами, подключенных параллельно. Так как характеристики даже одинаковых транзисторов будут отличаться, в их коллекторную цепь добавлены резисторы, они предназначены для выравнивания токов через транзисторы, чтобы последние были нагружены равномерно.

Вторая схема построена на базе операционного усилителя, её неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, в отличие от первого варианта эта схема является именно стабилизатором тока. Как и в первой схеме, тут также имеется датчик тока или шунт, операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, всё по уже знакомой нам схеме.

Усилитель сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение, операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах, путём изменения выходного напряжения.

Выход операционного усилителя управляется мощным полевым транзистором.

То есть, принцип работы мало, чем отличается от первой схемы за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения в лице стабилитрона.

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться и ему необходим радиатор, кстати возможно применение биполярных транзисторов.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхемы стабилизатора LM317, это линейный стабилизатор напряжения но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока. Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов. Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

Максимально допустимый ток для микросхема LM317 составляет около полтора ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором, в этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, следовательно нагреваться она не будет.

Взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься.

Автор; АКА Касьян

Как вам статья?