Инвертор для зарядки аккумуляторов представляет собой двухтактный полумостовой импульсный источник питания с малым весом и небольшими габаритами. Зарядка выполняется при стабильном напряжении — это близко, по характеристике, к зарядке аккумуляторов в автомобилях.
Основные функциональные части схемы инвертора для зарядки аккумуляторов:
1.Входной помехоподавляющий фильтр.
2.Сетевой выпрямитель.
3.Сглаживающий фильтр высокого напряжения.
4.Ключевой двухтактный преобразователь с импульсным силовым трансформатором.
5.Цепь передачи и формирования сигнала обратной связи по напряжению.
6.Генератор импульсов прямоугольной формы.
7.Регулятор выходного тока.
8.Цепи контроля и индикации выходного напряжения
В схеме происходит тройное преобразование напряжения – переменное напряжение сети выпрямляется и сглаживается до постоянного тока, далее преобразуется в импульсы прямоугольной формы, частотой зависящей от задающего генератора на таймере DA1. Импульсы первичной цепи преобразования трансформируются трансформатором Т1 в низковольтную цепь — выпрямляются диодами VD6,VD7 — сглаживаются конденсатором С7 и используются для зарядки аккумулятора GB1.
Двухтактная схема инвертора позволяет применить полевые транзисторы VT1,VT2 пониженной, по сравнению с однотактной схемой, мощностью и напряжением.
Цепи обратной связи на оптопаре U1 и импульсный трансформатор Т1 гальванически разделяют высокое сетевое напряжение инвертора от низковольтных цепей нагрузки.
Низковольтный узел оснащён мощными лавинными диодами и индикацией низкого напряжения на светодиоде HL1.
Стабилизация выходного напряжения выполнена на оптопаре U1, а повышение температуры транзисторов от перегрева контролируется терморезистором RK1.
Основные технические характеристики:
Напряжение питания 185- 230 Вольт
Выходное напряжение 12-24 Вольт.
Выходной ток нагрузки 10 Ампер.
Частота преобразования 27кГц.
Входной помехоподавляющий фильтр состоит из двухобмоточного дросселя — Т2 и конденсаторов С9 С10, которые позволяют снизить помехи преобразования инвертора и устранить возможность проникновения импульсных помех из сети питания.
Сетевое напряжение после фильтра поступает на выпрямительный мост VD8 через предохранитель FU2 и выключатель сети SA1.
Сетевой выпрямитель дополнен сглаживающим фильтром из конденсаторов большой ёмкости С4,С5 — шунтированных резисторами R12,R13 для выравнивания напряжений. Терморезистор RK2 ограничивает ток заряда конденсаторов С4,С5 при подачи сетевого напряжения. Силовой трансформатор инвертора T1 одним выводом подключен к средней точке соединения конденсаторов С4С5, а вторым выводом к точке соединения истоков полевых транзисторовVT1VT2 ключевого преобразователя. Транзисторы зашунтированы от пробоя быстродействующими диодами VD4, VD5. Цепь из конденсатора C8 и резистора R15 снижает амплитуду выбросов высокого напряжения.
Цепи VD2R5 и VD3R6 ускоряют запирание транзисторов VT1,VT2 при переключениях.
Разделительный конденсатор C6 устраняет подмагничивание магнитопровода трансформатора Т1 инвертора при разбросе параметров конденсаторов С4,С5.
Генератор преобразования напряжения выполнен на аналоговом таймере DA1.
Микросхема DA1 содержит два операционных усилителя работающих в качестве компараторов, RC- триггер, выходной усилитель и ключевой транзистор для разряда внешнего времязарядного конденсатора C1.
Выводы 3 и 7 микросхемы DA1 работают в противофазе, при высоком уровне на выходе 3, на выходе 7 напряжение отсутствует. При нулевом уровне на выходе 3 DA1- выход 7 замкнут на минусовую шину. Выводы 2 и 6 — входа компараторов, переключают внутренний триггер в зависимости от уровня напряжения на конденсаторе С1, время заряда которого зависит от номиналов RC- цепи R1R2.
Повышенный уровень напряжения на выводе 3 DA1 открывает полевой транзистор обратной проводимости — VT1, конденсатор С6 заряжается с положительной шины питания в определённой полярности, ток зарядки проходя через первичную обмотку трансформатора Т1 трансформируется во вторичную цепь.
Полевой транзистор VT2 в это время заперт положительным напряжением смещения по цепи R1R3.
При переключении внутренних компараторов в микросхеме DA1 — по мере зарядки конденсатора С1, на выходе 3 DA1 установится нулевой уровень относительно средней точки конденсаторов С4С5.
Вывод 5DA1 позволяет получить прямой доступ к точке делителя с уровнем 2/3 напряжения питания, являющейся опорной для работы верхнего компаратора. Использование данного вывода позволяет менять этот уровень для получения модификаций схемы.
Конструктивное использование данного вывода в цепи отрицательной обратной связи — для стабилизации выходного напряжения.
Напряжение с аккумулятора GB1 через терморезистор RK1 поступает на установочный переменный резистор R14, которым регулируется ток светодиода оптопары U1. При повышении напряжения на зажимах аккумулятора яркость светодиода оптопары U1 возрастает, транзистор оптопары открывается и шунтирует вывод 5DA1 на нулевую шину питания. Частота генератора возрастает без изменения скважности импульсов. Длительность выходных импульсов сокращается, что приведёт к снижению тока заряда аккумулятора.
Питание микросхемы DA1 выполнено от высокого напряжения инвертора через ограничитель напряжения на резисторе R7 и стабилизировано диодом VD1. Минусовая шина взята от точки соединения стоков транзисторов.
Зарядная цепь выполнена на мощной паре лавинных диодов VD6VD7, полярность подключения аккумулятора индицируется светодиодом HL1.Ток заряда визуально устанавливается по амперметру PA1 регулятором тока – R14. Конденсатор C7 снижает уровень помех в низковольтных цепях.
Таймер DA1 с пониженным энергопотреблением серии 7555 заменим серией 555.
Сетевой диодный мост VD8 на напряжение не ниже 600 вольт и ток более трёх ампер, низковольтный выпрямитель VD4 на напряжение не ниже 50 Вольт и ток не менее 20 ампер.
Транзисторы подойдут на напряжение не ниже 200 Вольт и ток более трёх ампер.
Алюминиевые оксидные конденсаторы фирм «Nicon» или REC. Оптроны подойдут из серии LTV817, PC816.
Трансформатор T1 применён без перемотки от блока АТ/ТХ питания компьютера. Обмотка 1Т1 составляет 38 витков диаметром 0,8мм, вторичная обмотка имеет две обмотки по 7.5 витков каждая, сечением 4*0.31 мм — в жгуте.
Перед запуском схемы в цепь сетевого питания подключается лампочка 220 Вольт 100 ватт, или лучше с ЛАТРа подать пониженное напряжение с 36 вольт и далее медленно поднимать наблюдая за нагрузкой, вместо аккумулятора установить автомобильную лампочку на 12-24 Вольта 50 Ватт.
Напряжение заряда выставляется резистором R14, ток заряда — резистором R2. Ограничение тока заряда выполнено на предохранителе FU1. Полевые транзисторы установить на радиатор с прокладкой.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DA1 | Программируемый таймер и осциллятор | NE555 | 1 | |||
| DA2 | ИС источника опорного напряжения | TL431 | 1 | |||
| VT1 | MOSFET-транзистор | IRF840 | 1 | |||
| VT2 | MOSFET-транзистор | IRF9640 | 1 | |||
| VD1 | Стабилитрон | КС213Б | 1 | |||
| VD2, VD3 | Выпрямительный диод | FR205 | 2 | |||
| VD4, VD5 | Выпрямительный диод | FR155 | 2 | |||
| VD6, VD7 | Диод | КД213Б | 2 | |||
| VD8 | Диодный мост | KBJ406G | 1 | |||
| С1 | Конденсатор | 1600 пФ | 1 | |||
| С2 | Конденсатор | 2200 пФ | 1 | |||
| С3 | Конденсатор | 3300 пФ | 1 | |||
| С4, С5 | Электролитический конденсатор | 330 мкФ 200 В | 2 | |||
| С6 | Конденсатор | 2.2 мкФ 450 В | 1 | |||
| С7 | Электролитический конденсатор | 1000 мкФ 35 В | 1 | |||
| С8 | Конденсатор | 2000 пФ | 1 | |||
| С9 | Конденсатор | 0.1 мкФ 630 В | 1 | |||
| С10 | Конденсатор | 0.1 мкФ 400 В | 1 | |||
| R1 | Резистор | 5.1 кОм | 1 | |||
| R2 | Переменный резистор | 100 кОм | 1 | |||
| R3 | Резистор | 150 Ом | 1 | |||
| R4 | Резистор | 1.2 кОм | 1 | |||
| R5, R6 | Резистор | 82 Ом | 2 | |||
| R7 | Резистор | 47 кОм | 1 | 0.5 Вт | ||
| R8, R9 | Резистор | 12 кОм | 2 | |||
| R10 | Резистор | 5.6 кОм | 1 | |||
| R11 | Резистор | 9.1 кОм | 1 | |||
| R12, R13 | Резистор | 220 кОм | 2 | |||
| R14 | Переменный резистор | 3.3 кОм | 1 | |||
| R15 | Резистор | 56 кОм | 1 | 1 Вт | ||
| R16 | Резистор | 1.8 кОм | 1 | |||
| RK1 | Терморезистор | 33 кОм | 1 | |||
| RK2 | Термистор | SCK-103 | 1 | |||
| U1 | Оптопара | PC817 | 1 | |||
| T1 | Трансформатор | AT/TX | 1 | |||
| T2 | Трансформатор | 1 | ||||
| HL1 | Светодиод | АЛ307Б | 1 | |||
| FU1 | Предохранитель | 10 А | 1 | |||
| FU2 | Предохранитель | 3 А | 1 | |||
| PA1 | Амперметр | 10 А | 1 | |||
| SA1 | Выключатель | 1 | ||||
| GB1 | АКБ | 12 В | 1 | |||
| XT1, XT2 | Вилка сетевая | 1 | ||||
| XT3, XT4 | Разъем | 2 | ||||