Схема. Импульсное автоматическое зарядное устройство для ИБП
Источник бесперебойного питания, описание которого опубликовано в одной из предыдущих статей автора («Радио», 2005, № 8, с. 32, 33), содержит два сетевых низкочастотных трансформатора, которые в основном определяют его габариты и массу. Использование импульсного зарядного устройства позволяет отказаться от одного из этих трансформаторов, в результате чего удалось существенно сократить габариты и массу ИБП.
Схема устройства показана на рис. 1. Оно содержит полумостовой инвертор на транзисторах VT3, VT4 и конденсаторах С7, С8. Для внешнего возбуждения инвертора применен генератор на микросхеме КР1211ЕУ1 (DA3), который вырабатывает противофазные импульсы с разделительными паузами, исключающими возникновение сквозного тока через транзисторы инвертора. Частота импульсов (около 50 кГц) определяется цепью R6C1.
Первоначальное питание генератора на микросхеме DA3 осуществляется от заряжаемой батареи через стабилизатор напряжения на микросхеме DA2, поэтому включение устройства в сеть без батареи не приводит к запуску инвертора, потребляемый ток практически равен нулю. Подключение батареи запускает генератор, что вызывает протекание импульсного тока в первичной обмотке I трансформатора Т2 и появление импульсного противофазного напряжения на секциях обмотки II, выпрямляемого диодами VD2 и VD3. Напряжением, снимаемым с выхода выпрямителя, заряжают батарею и питают генератор на микросхеме DA3.
Элементы R1—R5, DA1, VT1 образуют узел, предотвращающий перезарядку батареи. Напряжение батареи, сниженное делителем R1R2, поступает на управляющий вход (вывод 1) микросхемы DA1. Пока напряжение батареи ниже 14В, ток анода микросхемы DA1 минимален (около 1 2 мА). Создаваемое этим током падение напряжения на резисторе R3 недостаточно для открывания транзистора VT1. Этот транзистор закрыт, на входе FV (вывод 2) микросхемы DA3 присутствует низкий логический уровень, разрешающий генерацию. Когда напряжение батареи достигнет 14…14,2 В, напряжение на управляющем входе (вывод 1) микросхемы DA1 превысит пороговый уровень 2,5 В, ток анода микросхемы DA1 существенно возрастет, транзистор VT1 откроется, на вход FV (вывод 2) микросхемы DA3 поступит напряжение высокого логического уровня, которое остановит генерацию импульсов, в результате чего зарядка батареи будет прекращена.
Транзистор VT2 и резисторы R7—R9 ограничивают максимальный ток зарядки на уровне 6…7 А. Пока ток зарядки меньше допустимого предела, падение напряжения на резисторе R8 (датчике тока) недостаточно для открывания транзистора VT2. Если ток зарядки превысит допустимый предел, транзистор VT2 откроется, ток его коллектора создаст на резисторе R5 и, соответственно, на выводе 2 микросхемы DA3 напряжение высокого логического уровня, которое прекратит генерацию импульсов возбуждения. Диод VD1 ограничивает напряжение на выводе 2 микросхемы DA3 до безопасного уровня.
Емкость конденсаторов С7 и С8 недостаточна для сглаживания пульсаций на удвоенной частоте напряжения сети. Ток зарядки батареи пульсирует с этой частотой. Как показала практика, это не ухудшает качество зарядки батареи и дает возможность отказаться от сглаживающего конденсатора большой емкости, что способствует дальнейшему уменьшению габаритов устройства и снижению нагрева коммутирующих транзисторов VT3 и VT4.
Конструкция и детали. Большая часть деталей смонтирована на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 2. Остальные компоненты — навесные. Дроссель L1 использован готовый от телевизора ЗУСЦТ. Его можно изготовить самостоятельно, намотав на кольцо К28х16х9 из феррита 2000НМ в два провода 100… 150 витков провода ПЭЛ диаметром 0,35 мм. Для намотки трансформаторов использован провод ПЭЛ и кольцевые магнитопроводы из феррита 2000НМ. Трансформатор Т1 — на магнитопроводе типоразмера К16x10x4,5. Обмотка I содержит 80 витков провода диаметром 0,35 мм, а обмотки II и III — по 18 витков провода диаметром 0,69 мм. Трансформатор Т2 намотан на двух сложенных вместе кольцах типоразмера К38х24х7. Обмотка I содержит 80 витков провода диаметром 0,8 мм. Обмотка II содержит 12 витков жгута из восьми проводов диаметром 0,72 мм. Затем эту обмотку разделяют на две полуобмотки по четыре провода в каждой. После этого начало одной полуобмотки соединяют с концом другой, в результате чего получается средняя точка, которую соединяют с общим проводом. Площадь сечения проводов, по которым протекает ток зарядки батареи, должна быть не менее 3 мм2. Транзисторы VT3 и VT4 установлены на ребристом тепло-отводе размерами 65×92 мм, аналогичном используемому в выходном каскаде строчной развертки телевизоров ЗУСЦТ. Диод VD1 — любой германиевый маломощный, выдерживающий обратное напряжение 10В.
Налаживание при исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже заключается в подборе сопротивления резистора R1. Для этого параллельно резистору R5 подключают простейший логический анализатор, а параллельно конденсатору С6 — вольтметр и регулируемый источник постоянного тока с верхним пределом регулирования не менее 15В. Установив на конденсаторе С6 напряжение 14…14,2 В, подбором резистора R1 добиваются возникновения на выводе 2 DA3 сигнала высокого уровня.
М. ОЗОЛИН, с. Красный Яр Томской обл.
«Радио» №9 2006г.
Похожие статьи:
Автоматическое зарядное устройство для свинцово-кислотной аккумуляторной батареи
Импульсное зарядное устройство
‘Интеллектуальное’ зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторов
Автоматическое зарядное устройство
Автоматическое зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторных батарей
Автоматическое зарядно-разрядное устройство Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов
Автоматическое зарядное устройство на 4 канала с функцией разрядки.
