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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Chargeur sans transformateur. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Chargeurs, batteries, cellules galvaniques Dans un souci de réduction de la taille des équipements radio conçus, les radioamateurs accordent une place importante à la miniaturisation de l'alimentation électrique. Habituellement, ce problème est résolu à l'aide d'un convertisseur de tension pulsée. Parallèlement, des progrès significatifs dans le domaine des composants électroniques permettent de créer des alimentations de petite taille ne contenant pas de transformateur. La simplicité relative de la conception et la disponibilité des composants les rendent également attrayants pour les radioamateurs. Pour la première fois, une telle solution technique a été proposée par L.M. Braslavsky de l'Institut électrotechnique de Novossibirsk en 1972, après avoir déposé une demande d'invention. Il s'est avéré si original et non évident pour les spécialistes que le VNIIGPE a procédé à un examen de la demande pendant six années entières et ce n'est qu'en 1978 qu'il a délivré un certificat de droit d'auteur. Plus tard, d'autres solutions ont été brevetées, permettant la mise en œuvre d'alimentations à condensateur. Un schéma simplifié d'un tel dispositif est présenté à la Fig. 6.10. Il vous permet de mettre en œuvre la "formation" des batteries - un mode dans lequel la batterie est chargée pendant un demi-cycle de la tension secteur, puis déchargée avec un courant inférieur à la résistance de ballast.
Le convertisseur de tension à condensateur décrit est conçu pour charger des batteries de voiture d'une capacité allant jusqu'à 70 Ah, de sorte que le courant de sortie moyen maximal de l'appareil doit être de 7 A. Cette valeur est cohérente avec la limitation de la composante variable au niveau de 20 ... 30 % de la tension nominale pour les condensateurs à oxyde appliqués. La diode de redressement VD38, le condensateur C13 et les diodes Zener VD39, VD40 forment la tension d'alimentation de l'unité de commande, qui synchronise le fonctionnement des transistors de commutation VT2 et VT3 avec la polarité de la tension secteur et stabilise le courant de sortie. L'appareil fonctionne comme suit. Avec une alternance positive de la tension secteur, un bloc de condensateurs C1.C12 et un condensateur de stockage d'énergie C13 sont chargés. Avec une alternance négative, la LED de l'optocoupleur U1 s'allume et son phototransistor, en s'ouvrant, shunte la jonction d'émetteur du transistor VT1. Le transistor VT1 se ferme et à travers la résistance R5 connecte l'entrée non inverseuse de l'ampli op DA1 à la sortie de l'unité de condensateur. En même temps, l'ampli-op lui-même commute et ouvre les transistors VT3, VT2 et la LED de l'optocoupleur U2 L'ampli-op DA1 fonctionne en mode comparateur, donc son signal de sortie ne peut prendre que deux valeurs - proches de la tension d'alimentation et à zéro. Si la tension sur son entrée inverseuse est supérieure à celle sur l'entrée non inverseuse, la tension de sortie sera proche de zéro et le transistor VT3 sera à l'état fermé. Sinon, la tension à la sortie de l'ampli-op est proche de la tension d'alimentation, le transistor VT3 s'ouvre et à travers la résistance R10 - le transistor VT2 et l'optocoupleur U2. Le signal d'entrée pour stabiliser le courant de sortie est la tension sur l'unité de condensateur. Ainsi, la variation de tension sur l'unité de condensateur (sa diminution) est directement proportionnelle à la charge donnée à la charge, donc, en stabilisant la charge dégagée par l'unité de condensateur lors d'un seul cycle de décharge, l'appareil stabilise le courant de sortie. Sa valeur est régulée par la résistance R7. Après la fermeture du transistor VT1, la tension de l'unité de condensateur est fournie à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel DA1 et est comparée à celle fournie à titre d'exemple à l'entrée inverseuse du diviseur R6...R8. Lorsque la tension sur l'unité de condensateur devient inférieure à celle de l'exemple, l'amplificateur opérationnel DA1 passe à l'état zéro et ferme le transistor VT3, et à travers lui (et la charge de l'appareil) le photodistor optocoupleur U2. Si, pour une raison quelconque, la tension sur l'unité de condensateur n'a pas diminué jusqu'à l'exemple (c'est-à-dire que la charge, déterminée par la position du curseur de la résistance R7, n'est pas entrée dans la charge) et que le temps imparti pour la décharge est terminé, le fonctionnement de l'unité pour empêcher la tension secteur d'entrer dans le dispositif de sortie est organisé de cette manière. La tension de l'alternance négative du réseau diminue jusqu'à ce que la LED de l'optocoupleur U1 s'éteigne et, par conséquent, son phototransistor se ferme. Cela conduit à l'ouverture du transistor VT1, shuntant l'entrée non inverseuse et commutant le comparateur DA1 et, par conséquent, fermant les transistors VT3, VT2 avant même l'apparition d'une alternance positive de la tension secteur. Ainsi, il y a une synchronisation forcée de l'unité de stabilisation de courant avec la polarité de la tension secteur. L'optocoupleur U2 n'est nécessaire qu'en tant qu'amélioration de la sécurité et peut ne pas être disponible dans les alimentations intégrées. La charge de la batterie prend un temps relativement long et nécessite un certain contrôle. Par conséquent, l'appareil offre la possibilité d'éteindre automatiquement la batterie en cours de charge à une tension de 14,2 ... 14,4 V. La fonction de l'élément de seuil pour déconnecter une batterie complètement chargée est assurée par le relais électromagnétique K1 (RES10), qui fonctionne à une tension d'environ 10,5 V. Le relais est connecté aux bornes de sortie X2 et X3 via une résistance d'ajustement de fil R11. Cette résistance, avec le condensateur C14, forme un filtre qui supprime la composante alternative de la tension de charge pulsée, mais laisse passer la composante continue à augmentation lente de la tension de la batterie. Par conséquent, lorsque la tension de seuil est atteinte, le relais K1 est activé et, en ouvrant les contacts K1.1, coupe l'alimentation du bloc condensateur et du système de contrôle. L'enroulement du relais lui-même reste alimenté par la batterie en cours de charge et, en raison de la présence d'hystérésis, s'éteint lorsque la tension chute à 11,8 V. Après cela, la batterie est automatiquement rechargée. L'activation / désactivation de la fin de charge automatique est effectuée par l'interrupteur SA2. L'utilisation du relais de la série RES10 est due à son faible courant de consommation et, par conséquent, au faible courant de décharge de la batterie en mode d'arrêt de charge. Les contacts de faible puissance du relais utilisé reflètent également les caractéristiques du dispositif décrit liées au caractère capacitif de la charge. Par conséquent, une coupure dans le circuit d'alimentation de l'unité de condensateur se produit sans étincelle. L'utilisation de deux fusibles secteur (FU1, FU2) et d'un interrupteur SA1 à deux sections est associée à des exigences de sécurité électrique accrues en raison du manque d'isolation galvanique de l'appareil par rapport au secteur. Il est possible d'utiliser n'importe quels condensateurs à oxyde dans l'unité de condensateur, mais de préférence du même type. Dans le cas de l'utilisation de condensateurs importés, les dimensions de cette unité peuvent être considérablement réduites. Les diodes du bloc peuvent également être quelconques, conçues pour le même courant et la même tension inverse - même les diodes D226B et D7Zh feront l'affaire, mais les dimensions du bloc et sa masse augmenteront considérablement. L'optocoupleur T0325-12,5-4 sera remplacé par T0125-10 ou T0125-12,5 non inférieur à la classe 4. Au lieu de KP706B (VT3), il est possible d'utiliser des transistors à effet de champ domestiques similaires ou des IGBT importés pour le même courant et la même tension, et de préférence avec une résistance de canal minimale. Lors du choix d'un relais électromagnétique, il faut tenir compte du fait que la tension nominale de la plaque signalétique est environ 1,5 ... 1,7 fois supérieure à la tension de déclenchement et que la tension de déclenchement peut être quelque peu différente même pour les relais du même lot. Il est possible d'utiliser des relais RES9, RES22, RES32 et autres avec une consommation de courant suffisamment faible, pour une tension de fonctionnement de l'ordre de 8 ... broutage" contacts de relais et faux positifs. Un appareil correctement assemblé commence à fonctionner immédiatement. Il ne faudra, en gros, qu'une sélection de résistances R6 et R8 pour ajuster la plage de réglage du courant de charge. Pour ce faire, une batterie déchargée doit être connectée à la sortie de l'appareil et, à l'aide d'une sélection de résistances R6 et R8, régler la plage de régulation du courant de charge par la résistance R1 à l'aide de l'ampèremètre RA7. Si, à la position initiale du curseur de la résistance R7, le courant est différent de zéro, vous devez alors réduire la résistance de la résistance R8. Si le courant de charge devient égal à zéro pas dans la position extrême du moteur R7, la résistance de cette résistance doit être augmentée. Ensuite, le moteur de la résistance R7 est réglé sur sa position finale. Si maintenant le courant de charge est inférieur au maximum, la résistance de la résistance R6 devra être réduite, et si elle dépasse, elle sera augmentée. Après cela, en réglant le commutateur SA2 sur la position "Mode manuel", vous devez amener la batterie à pleine charge, en contrôlant la tension avec un voltmètre CC. Ensuite, vous devez déconnecter l'appareil du réseau, basculer l'interrupteur à bascule SA2 en mode "Auto" et le curseur de résistance R11 sur la position de résistance maximale. En reconnectant l'appareil au réseau, en réduisant la résistance de la résistance R11, ils obtiennent un fonctionnement clair du relais K1 - l'appareil est prêt à fonctionner. Lors de l'installation et de l'utilisation du chargeur, vous devez vous rappeler qu'il n'y a pas d'isolation galvanique du secteur. Par conséquent, vous pouvez le connecter et le déconnecter de la batterie uniquement lorsque le cordon d'alimentation est débranché du secteur. Auteur : Semyan A.P.
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