Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Микросхема стабилизатор тока для аккумулятора

Каталог радиолюбительских схем

Устройства для зарядки аккумуляторных батарей 7А, 16В.

На рис. 1 приведена схема зарядного устройства(ЗУ). Оно не боится обрывов в цепи нагрузки, занимает немного места, позволяет плавно регулировать ток и поддерживать его неизменным при изменении напряжения в сети и на зажимах аккумуляторной батареи. Это устройство можно использовать не только для зарядки аккумуляторов, но и во всех других случаях, когда сопротивление нагрузки изменяется, а ток должен оставаться неизменным (например, для электролиза, который радиолюбители используют для травления печатных плат, для нанесения покрытий на металлические детали).


Рис. 1.Схема зарядного устройства с тринисторным стабилизатором тока

Основные характеристики такого зарядного устройства

Максимальный ток нагрузки, А . 7

Максимальное напряжение на нагрузке, В . 16

Коэффициент стабилизации по току нагрузки

не менее . 200

Коэффициент полезного действия, %. не менее . 70

Рассмотрим работу устройства по его принципиальной схеме. В стабилизированный регулятор тока дополнительно введен узел на операционном усилителе А1. В этом узле происходит сравнение значения тока, протекающего через нагрузку, с некоторым заданным, и формируется сигнал управления углом открывания тринистора V15.

Напряжение, пропорциональное току нагрузки, снимается с резисторов R17, R18 — датчиков тока и подается через резистор R16 на неинвертирующий вход операционного усилителя (ОУ) (вывод 10 микросхемы А1). На инвертирующий вход ОУ (вывод 9) поступает образцовое (задающее) напряжение с движка переменного резистора R13.

Допустим, что по какой-либо причине ток через нагрузку увеличился. При этом увеличилось напряжение, поданное на неинвертирующий вход операционного усилителя. Сигнал рассогласования усиливается и с его выхода через резистор R15 подается на вход дифференциального каскада (база транзистора V13). В данном случае напряжение на базе V13 увеличивается, что увеличивает угол открывания тринистора V15, и ток через нагрузку уменьшается. Таким образом, за счет применения отрицательной обратной связи по току нагрузки значение этого тока поддерживается на заданном уровне.

Конденсаторы С5 и С7 сглаживают пульсации напряжения, снимаемого с датчика тока. Резисторы R11 и R14 обеспечивают подачу небольшого отрицательного (десятки милливольт) напряжения на инвертирующий вход ОУ в нижнем (по схеме) положении движка переменного резистора R13. Это позволяет регулировать ток нагрузки практически от нуля. Конденсатор С6 повышает устойчивость работы операционного усилителя.

Элементы устройства питаются от стабилизированных выпрямителей напряжением +12 и —12 В. Стабилизатор +12 В, от которого питается большая часть элементов, выполнен на стабилитроне V3 и транзисторе V2. Стабилизатор —12 В, от которого питается только одно плечо операционного усилителя и частично цепь образцового напряжения, выполнен на стабилитроне V14 и резисторе R6.

Микросхему К140УД1Б можно заменить на К140УД5, К140УД6, К140УД7, К153УД2 (с соответствующей цепью коррекции). Транзистор V2 — любой из серий КТ603, КТ608, КТ801. КТ807, КТ815; V8.V12.V13- любые из серий КТ312. КТ315, КТ316, КТ201; V11 -любой из серий КТ814, КТ208, КТ503. Конденсаторы С1, С2, С4, СБ, С7 — типов К50-6, К50-12 или К50-20; СЗ, С6 — КМ-6, К10-7в, КЛС. Резисторы R17 и R18 — типов С5-16В-2 Вт, R13 — типов СП-1, СП-0,4, остальные — типа МЛТ.

Диоды Д305 (V4 — V7) можно заменить на любые из серий Д242 — Д248, но в этом случае в 3 . 5 раз возрастет рассеиваемая на каждом диоде тепловая мощность, и размеры радиаторов придется увеличивать. Амперметр РА1 — прибор типа М5-2 со шкалой на 10 А.

Трансформатор Т1 — стандартный типа ТС-180 (магнитопровод ПЛ20Х40Х50). Все вторичные обмотки в нем удалены, а намотаны обмотки II и III. Обмотка

Читайте так же:
Принципиальная схема стабилизатора тока

II содержит 120 витков провода ПЭВ-2 0,25 с отводом от середины, обмотка

III -90 витков провода ПЭВ-2 1,95.

Большая часть элементов устройства смонтирована на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита (рис. 4).


Рис. 2. Монтажная плата зарядного устройства:
а — расположение печатных проводников; б — расположение деталей на плате

Диоды V4—V7 установлены на радиаторах (четыре дюралюминиевые пластины площадью по 30 . 40 см 2 каждая), тринисторV15 —на пластине площадью 200см 2 .

Прибор смонтирован в корпусе размерами 300 Х 190 Х 160 мм (использован корпус от лампового вольтметра ВК7-9).

Налаживание стабилизатора тока несложное. К выходным зажимам подключают нагрузку — проволочный резистор сопротивлением 1 . 2 Ом и мощностью не менее 100 Вт (удобно использовать нихромовую проволоку диаметром 0,5 . 1 мм). Движок переменного резистора R13 устанавливают в верхнее (по схеме) положение и подбором резистора R12 устанавливают ток через нагрузку равным 7 А. При вращении оси переменного резистора ток должен плавно уменьшаться до нуля.

Проверить работу узла стабилизации тока можно следующим образом. Устанавливают определенный ток через нагрузку (скажем, 5 А), а затем замыкают накоротко гнезда Х1 и Х2. При этом ток через амперметр РА1 практически не должен измениться.

Зарядное устройство с дискретной установкой зарядного тока

При зарядке различных аккумуляторов необходим определенный зарядный ток для каждого из них. Предлагаемое устройство позволяет устанавливать 127 значений тока всего лишь с помощью семи выключателей.

Это зарядное устройство рассчитано на зарядку любых малогабаритных аккумуляторов с напряжением от 1,5 до 12 В и током зарядки от 1 до 127 мА. К нему можно подключать, например, аккумуляторы Д-0,025, Д-0,06, Д-0,25, Д-0,55, ЦНК-0,45, ЦНК-0,9, а также батареи, составленные из них. Ток зарядки не зависит от числа заряжаемых аккумуляторов и может быть дискретно установлен в указанном выше диапазоне с шагом 1 мА без использования измерителя тока. Нестабильность тока зарядки не превышает 0,5 %. По достижении на аккумуляторе напряжения, соответствующего полной зарядке, процесс автоматически прекращается. Напряжение порога прекращения зарядки в зависимости от типа аккумулятора или батареи можно устанавливать от 1 до 12 В. Процесс зарядки контролируется светодиодом.

Высокие характеристики нестабильности зарядного тока обеспечивает источник тока, в котором использована микросхема КР142ЕН19 [1]. Эта микросхема отлично работает также в прецизионных источниках тока [2] в диапазоне от нескольких десятков микроампер до нескольких ампер.

Схема зарядного устройства с указанной микросхемой приведена на рис. 1. Источник тока образуют микросхема DA1, транзисторы VT3, VT4 (они образуют составной транзистор) и токозадающие резисторы R4-R10, подключаемые выключателями SA2-SA8. Сопротивления резисторов подобраны такими, чтобы при подключении одного из них устанавливался ток зарядки, указанный на схеме. Одновременным подключением нескольких резисторов устанавливают суммарный ток. К примеру, при замыкании контактов выключателей SA2, SA4 суммарный ток составит 5 мА, а когда будут замкнуты контакты всех выключателей, суммарный ток достигнет 127 мА.


Рис.1. Принципиальная схема зарядного устройства

При необходимости дискретность установки тока можно изменить, сделав ее, к примеру, равной 2, 3, 5 мА. Сопротивление соответствующего токозадающего резистора в этом случае определяют по формуле:
R = Uоп/Iзар (Ом),
где Uоп — опорное напряжение микросхемы DA1 (около 2,5 В); Iзар — ток зарядки, А.

Выбирая другую дискретность, следует учитывать, что каждое последующее значение зарядного тока должно быть вдвое больше предыдущего, например, 3, 6, 12, 24 и т.д.

Питание на микросхему DA1 поступает через ключ на транзисторе VT2, а режим работы ее задает резистор R3. Заряжаемый аккумулятор G1 подключают к выходу источника тока через гнезда (или зажимы) Х2 и ХЗ. Диод VD5 предотвращает разрядку аккумулятора при случайном отключении питания устройства. Поскольку аккумулятор заряжается от стабилизированного источника, напряжение на коллекторах транзисторов VT3, VT4 будет равно разности напряжений источника питания и аккумулятора. Это напряжение через эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе VT5, поступает на вход (вывод 6) компаратора, собранного на таймере КР1006ВИ1 [3]. На другой вход компаратора (вывод 5) подается опорное напряжение с движка переменного резистора R16.

Читайте так же:
Схемы стабилизаторов тока стабилизаторов напряжения

В начале зарядки аккумулятора напряжение на коллекторах транзисторов VT3, VT4 и, следовательно, на выводе 6 компаратора больше опорного напряжения, поступающего на его вывод 5. При этом на выходе компаратора (вывод 3) устанавливается низкий уровень, который удерживает транзистор VT1 в закрытом состоянии. В итоге открыт транзистор VT2, который включает источник тока, и начинается зарядка аккумулятора. Зажигается светодиод HL2, контролирующий работу источника тока и процесс зарядки.

По мере зарядки аккумулятора напряжение на коллекторах транзисторов VT3, VT4 и, соответственно, на выводе 6 компаратора уменьшается. Как только оно уменьшится до напряжения, установленного на выводе 5, компаратор сработает. На выводе 3 компаратора установится высокий уровень, который откроет транзистор VT1. Транзистор VT2 при этом закроется, источник тока отключится. Светодиод HL2 погаснет, что укажет об окончании процесса зарядки.

При снижении напряжения аккумулятора на значение напряжения гистерезиса, устанавливаемого подстроечным резистором R14, процесс зарядки возобновится.

Блок питания устройства состоит из понижающего трансформатора Т1 и двух стабилизаторов напряжения — на элементах VT7, VT8, DA3 и микросхеме DA4. Первый стабилизатор служит источником питания микросхемы DA2 и источником для зарядки аккумулятора. Подстроенным резистором R21 устанавливают выходное напряжение стабилизатора. Для зарядки аккумуляторов в диапазоне от 1 до 12 В и нормальной работы источника тока оно должно быть 16 В.

На транзисторе VT7 выполнена защита от короткого замыкания на выходе. При нормальной работе стабилизатора этот транзистор закрыт, поскольку напряжение на его эмиттере больше напряжения на базе. В случае короткого замыкания напряжение на эмиттере становится меньше напряжения на базе, транзистор открывается, напряжение на его коллекторе резко уменьшается, что приводит к закрыванию транзистора VT8 и запрещению работы микросхемы DA3.

Диод VD4 служит для повышения пробивного напряжения эмиттер-база транзистора VT7, поскольку такое напряжение у большинства транзисторов не превышает 8 В. Диод VD3, включенный в прямом направлении, компенсирует падение напряжения на диоде VD4, а вместе с диодом VD2 создает начальное смещение на базе транзистора VT7.

Второй стабилизатор служит для питания микросхемы DA1 и ее элементов управления.

Светодиод HL1 сигнализирует о подключении устройства к сети.

Вместо указанных на схеме в устройстве допустимо использовать на месте транзисторов VT1, VT2, VT6 любые из серий КТ312, КТ315, КТ342, на месте VT5, VT7 — любые из этих же серий, но с допустимым напряжением коллектор-эмиттер не менее 25 В, на месте VT3 — серий КТ342, КТ3102 с коэффициентом передачи тока базы не менее 100, на месте VT4, VT8 — любые из указанной серии. Светодиоды — любые из серии АЛ307. Трансформатор Т1 — готовый или самодельный, он должен обеспечивать на вторичной обмотке напряжение 18. 20 В при токе нагрузки 200. 400 мА. Диодный мост VD1 — серии КЦ405 с любым буквенным индексом. Выключатель SA1 — МТЗ, ТП1-1, остальные — типов МТ1, ТП1-1 или аналогичные. Постоянные резисторы — МЛТ, переменные R14, R16 — СП1-1, СП4-1 группы А, подстроенный R21 — СПЗ-1.

Читайте так же:
Стабилизатор тока из китая

Большинство деталей устройства смонтировано на двух печатных платах из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На одной плате (рис. 2) собрана основная часть устройства, на другой (рис. 3) — стабилизатор напряжения. Транзистор VT4 установлен на алюминиевой пластине толщиной 4. 5 мм таких же размеров, что и печатная плата. Сама плата крепится к пластине сверху на стойках высотой 3. 5 мм. Поскольку коллектор транзистора соединен с пластиной, в местах отверстий для крепления платы необходимо удалить фольгу, а также изолировать пластину в случае установки устройства в металлическом корпусе.


Рис.2. Печатная плата №1 (собирается основная часть устройства)


Рис.3. Печатная плата №2 (собирается стабилизатор напряжения)

Транзистор VT8 установлен на небольшом радиаторе, который, как и трансформатор, закреплен на нижней крышке корпуса устройства. Сам корпус может быть любой конструкции, его размеры определяют габариты используемых элементов.

Налаживание зарядного устройства начинают с проверки стабилизатора напряжения на микросхеме DA3 без подключения его к основной плате. При отсутствии ошибок в монтаже и исправных деталях на выводе 1 микросхемы должно быть напряжение около 2,5 В. Затем подстроечным резистором R21 устанавливают на выходе стабилизатора (на конденсаторе С2) напряжение 16 В. Для проверки стабилизатора под нагрузкой параллельно конденсатору С2 подключают резистор МЛТ-2 сопротивлением 120 Ом. Выходное напряжение стабилизатора не должно отличаться более чем на 50 мВ. Если оно превышает это значение, подбирают резистор R20.

Чтобы проверить защиту, выводы конденсатора С2 замыкают пинцетом или проволочной перемычкой. Светодиод HL1 должен погаснуть, а после снятия перемычки загореться.

Убедившись в нормальной работе стабилизатора, проверяют действие всего устройства. Подключив вольтметр к выводу 1 микросхемы DA4, проверяют выходное напряжение второго стабилизатора — оно должно быть равным 9 В. Затем замыкают проволочной перемычкой гнезда Х2, ХЗ и ставят выключатель SA2 в положение замкнутых контактов. Подав питание, измеряют напряжение на эмиттере транзистора VT4 — оно должно быть около 2,5 В, при этом должен светиться светодиод HL2. Подбором резистора R3 устанавливают ток через микросхему DA1 равным 0,5. 0,6 мА. Удаляют перемычку с гнезд и вместо нее подключают к гнездам миллиамперметр. Подбором резистора R4 добиваются тока 1 мА. Далее вместо контактов выключателя SA2 замыкают контакты выключателя SA3 и подбором резистора R5 устанавливают ток 2 мА. Аналогично подбором остальных резисторов (R6-R10) при замкнутых контактах соответствующих выключателей устанавливают токи, указанные на схеме.

Конечно, процесс установки токов зарядки можно упростить, если вместо постоянных резисторов R4-R10 включить подстроечные.

Шкалу резистора R16 градуируют, подключая к гнездам Х2, ХЗ свежезаряженные аккумуляторы соответствующего напряжения. Перемещая движок резистора, добиваются момента погасания светодиода HL2 и делают отметку на шкале резистора.

С помощью резистора R14 устанавливают напряжение гистерезиса, при котором будет четко гаснуть светодиод в момент полной зарядки аккумулятора.

Источники

  1. Янушенко Е. Микросхема КР142ЕН19. — Радио, 1994, № 4, с. 45, 46.
  2. Микросхемы для линейных источников питания и их применение. TL431. Семейство регулируемых прецизионных параллельных стабилизаторов. — М.: Додека,1998.
  3. Коломбет Е. А. Таймеры. — М.: Радио и связь, 1983.

Схема зарядного устройства для аккумулятора от GSM-телефона (LM317)

Приведена принципиальная схема зарядного устройства,именно для аккумулятора, а не для сотового телефона, оно построено на микросхеме-стабилизаторе LM317. Разница в том, что схема зарядки сотового телефона состоит из внешнего блока питания, обычно, напряжением 5-5,5V и внутренней схемы контроллера зарядки.

То есть, фактически, собственно зарядное устройство содержится внутри сотового телефона, а то, что называют зарядным устройством, — это всего лишь блок питания для него.

Читайте так же:
Lm317 стабилизатор тока с индикацией

Если потеряно, так называемое, зарядное устройство, его можно купить или использовать любой другой источник постоянного тока напряжением 5-5,5V и током 0,5-1 А. Это особенно просто сейчас, когда у всех сотовых телефонов для зарядки используется один из стандартных USB-разъемов.

Куда хуже, если вышло из строя само зарядное устройство, то которое находится внутри сотового телефона, или более частый случай — сломали разъем для подключения блока питания. Как быть в этом случае? Ремонт осложняется необходимостью разборки сотового телефона и весьма «ювелирной» пайкой. Практически, можно больше навредить, чем починить.

Но есть другой вариант, — заряжать от внешнего зарядного устройства. Для этого можно приобрести, так называемую «Лягушку» или сделать простейшее зарядное устройство самому, например, по схеме показанной на рисунке в этой статье. Ведь, фактически, нам нужно только взять блок питания (или любой другой источник тока напряжением 5V и током не ниже 0,5А), и подать с него напряжение на заряжаемый аккумулятор, но не непосредственно, а через стабилизатор тока зарядки.

Схема зарядного устройства

Вот простейшая схема этого стабилизатора тока и показана на этом рисунке. Схема работает в двух режимах, режиме быстрой зарядки и режиме медленной, щадящей зарядки.

Рис. 1. Принципиальная схема зарядного устройства для аккумулятора от GSM-телефона (LM317).

Применение

При быстрой зарядке выходной ток, поступающий на аккумулятор, ограничивается на уровне 0,5А. Что, в большинстве случаев, составляет от 0,3 до 0,7 номинального тока аккумулятора, и укладывается в допустимые пределы тока быстрой зарядки.

Однако, при этом, нужно внимательно следить за временем зарядки и за температурой батареи. Время зарядки можно рассчитать, разделив номинальный ток аккумулятора на 0,5 А. То есть, если ток на аккумуляторе указан, например, 800мА (0,8А), то время зарядки будет 0,8/0,5=1,6 часа. То есть, примерно, 1 час и 35 минут.

В режиме «Осторожно» ток всего 0,1 А, и заряжаться им аккумулятор можно оставить 8-10 часов. То есть, на ночь, особо не беспокоясь за перезарядку или перегрев.

Схема проста, остается только подобрать блок питания, им может быть, например, блок питания («зарядное устройство») для сотового телефона или лабораторный блок питания.

Бареттер

Баре́ттер (англ. barretter, iron-hydrogen resistor ) — электронный газонаполненный прибор, двухполюсник — стабилизатор тока.

Содержание

  • 1 Устройство и принцип действия
  • 2 Другие типы стабилизаторов тока
  • 3 Применение бареттеров
  • 4 Основные нормируемые характеристики
  • 5 Обозначения бареттеров
    • 5.1 Примеры промышленно изготавливаемых бареттеров
      • 5.1.1 Газонаполненные
      • 5.1.2 Интегральные микросхемы, применяемые в качестве стабилизаторов тока
  • 6 См. также
  • 7 Примечания
  • 8 Литература
  • 9 Ссылки

Устройство и принцип действия [ править | править код ]

Бареттер представляет собой заполненный водородом стеклянный баллон, внутрь которого помещена платиновая, железная или вольфрамовая проволока, свёрнутая в прямую спираль.

Чаще всего используется нить из химически чистого железа, поскольку железо в атмосфере водорода имеет высокий термический коэффициент сопротивления (ТКС). По сути бареттер — это специальная разновидность лампы накаливания с водородным наполнением.

Такое устройство имеет нелинейную вольт-амперную характеристику (ВАХ), на которой в некотором диапазоне изменений напряжения на приборе ток через него изменяется в незначительных пределах. Нелинейность ВАХ обусловлена положительным ТКС металлической нити, при увеличении напряжения на которой возрастает её тепловыделение, что увеличивает температуру и, соответственно, увеличивает сопротивление.

Если ток через железную проволоку достаточен, чтобы его температура достигла примерно 700 °C, становится существенной температурная зависимость электрического сопротивления от температуры. При повышении напряжения и, соответственно, повышении температуры, значение сопротивления проволоки увеличивается скачкообразно на некоторой длине спирали образуется темно-красная раскалённая зона. По мере увеличения напряжения эта зона становится все длиннее и длиннее. Заполнение водородом не только защищает железо от окисления, но также растворимость водорода в железе начинает становиться заметной при температуре свыше 500 °C и скачкообразно увеличивается примерно при 700 °C, а вместе с насыщением железа водородом увеличивается его удельное электрическое сопротивление и электрическое сопротивление проволоки [1] . Эти два механизма способствуют формированию горизонтального участка ВАХ. Свыше температуры 1000 °C атомы водорода покидают кристаллическую решетку железа и ВАХ бареттера становится такой же, как и у лампы накаливания, при этом бареттер уже не так эффективно стабилизирует ток.

Читайте так же:
Для чего нужен стабилизатор напряжения тока

При изменении напряжения температура нити не может также быстро изменяться из-за тепловой инерции. Водород имеет высокую теплопроводность, что увеличивает скорость отвода тепла от нити и снижает постоянную времени прибора.

Кроме того, водородная атмосфера является восстановительной, а не окислительной средой, что способствует долговечности нити.

Бареттер обладает заметной тепловой инерцией (режим стабилизации тока устанавливается через время от нескольких секунд до минуты, в зависимости от толщины проволоки), поэтому способен стабилизировать только относительно медленные изменения тока.

При включении бареттера из холодного состояния происходит скачок тока, так как холодная нить имеет малое сопротивление. По мере прогрева нити её сопротивление растет и ток устанавливается на заданном значении. Этот скачок тока при включении является в большинстве применений нежелательным, потому иногда бареттеры объединяют в одном корпусе с урдоксами (ограничителями пусковых токов).

Подбирая материал нити, её диаметр, длину и покрытие, можно получить заданную характеристику стабилизации тока.

Другие типы стабилизаторов тока [ править | править код ]

Существуют также полупроводниковые электронные устройства, функционально эквивалентные бареттеру, собранные на транзисторах, или в виде законченных интегральных микросхем [2] .

Применение бареттеров [ править | править код ]

Бареттеры чаще всего использовались для защиты дорогостоящих ламп накаливания, нитей накала катодов кинескопов и радиоламп.

Бареттеры могут применяться для стабилизации как постоянного тока, так и переменного тока.

Для частичной стабилизации тока вместо бареттера можно использовать лампу накаливания, не забывая при этом, что у бареттера есть горизонтальный участок ВАХ, а у лампы такого участка нет.

В радиолюбительских схемах в качестве ограничителя тока применяются обычные или галогенные лампы накаливания, например, в схемах зарядки аккумуляторов для защиты от токовой перегрузки, а также при запуске ламп ДРЛ без дросселя.

Развитие электроники позволило в 60-х годах 20-го века разработать полупроводниковые двух- и трёхполюсные стабилизаторы тока с гораздо более широкими возможностями и удобством применения, чем у бареттера, особенно по быстродействию.

Массовое производство транзисторов практически полностью вытеснило из употребления бареттеры, поскольку участок коллекторных (стоковых) ВАХ у транзисторов (особенно полевых) пригоден для стабилизаторов тока. Схемы на полупроводниковых приборах получаются точными, компактными, долговечными и легко управляемыми.

Основные нормируемые характеристики [ править | править код ]

  • Напряжение стабилизации — рабочее напряжение на бареттере, соответствующее средней точке области стабилизации;
  • Номинальный ток бареттера;
  • Пределы бареттирования по току — наименьший и наибольший ток, при котором бареттер работает устойчиво;
  • Пределы бареттирования по напряжению — пределы изменения падения напряжения на сопротивлении бареттера, при которых ток, протекающий через него, изменяется не более чем на 5 %.

Обозначения бареттеров [ править | править код ]

В обозначении бареттера первое число указывает его номинальный ток, иногда этот ток называют током бареттирования в амперах, вторые два числа — пределы бареттирования в вольтах.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию