Пускозарядное устройство с синхронным выпрямителем

Б. КАЛАШНИК, Б. ЧЕРНИКОВ, г. Воронеж

На диодах мощных выпрямителей выделяется значительное количество тепла. Причина этого — неустранимое падение напряжения на р-п переходе выпрямительного диода, достигающее 0,5...1 В. В предлагаемом устройстве применен синхронный выпрямитель, в котором диоды заменены полевыми транзисторами. Сопротивление их канала сток—исток в открытом состоянии всего несколько миллиом. Это значительно уменьшает падение напряжения и, следовательно, тепловыделение.

-

При использовании мощных полевых транзисторов в качестве управляемых вентилей в синхронном выпрямителе следует иметь в виду, что такие транзисторы содержат в своей структуре диод, подключенный между стоком и истоком в обратном направлении и обычно называемый защитным.

Поэтому в выпрямителе полевые транзисторы включают инверсно. Пока канал транзистора закрыт, ток выпрямляет защитный диод, оставаясь закрытым при обратной для него полярности приложенного напряжения и открываясь при прямой. Чтобы устранить падение напряжения на открытом диоде, необходимо синхронно с ним открывать канал транзистора, подавая на затвор открывающие импульсы. В результате почти весь ток потечет через канал, сопротивление и падение напряжения на котором значительно меньше, чем у открытого диода

Синхронный выпрямитель для успешной работы должен содержать устройство,  следящее  за  полярностью

приложенного к вентилям полевым транзисторам напряжения и формирующего управляющие сигналы, своевременно открывающие и закрывающие их. Это особенно важно при работе на емкостную нагрузку или на нагрузку, обладающую собственной ЭДС (аккумуляторную батарею).

На рис. 1 показана схема пускозарядного устройства на основе синхронного выпрямителя. Работает он следу-

ющим образом. Пусть на стоках параллельно соединенных транзисторов VT2 и VT4 действует положительная полуволна напряжения. Защитные диоды транзисторов при такой полярности напряжения закрыты.

Ограниченное диодом VD2 до +0,7 В. это напряжение поступит на инвертирующий вход компаратора DA1. В результате на инверсном "эмиттерном" выходе компаратора (выводе 1) уровень напряжения будет высоким Поскольку триггер Шмитта, построенный на микросхеме таймера DA3, инвертирует этот уровень, напряжение между

затворами и истоками транзисторов VT2 и VT4 близко к нулю, а сами транзисторы закрыты.

Во время отрицательной полуволны напряжения между стоками и истоками транзисторов VT2 и VT4 открываются защитные диоды этих транзисторов. Но поскольку напряжение на инвертирующем входе компаратора DA1 теперь меньше, чем на неинвертирующем, уровень на его выходе 1 станет низким, а на выходе микросхемы DA3 — высоким. Каналы сток—исток транзисторов VT2 и VT3 откроются, зашунтировав защитные диоды, и останутся в таком состоянии до смены полярности приложенного к ним напряжения.

Аналогичным образом происходит управление транзисторами VT3 и VT5 второго плеча двухполупериодного выпрямителя Применение таймеров КР1006ВИ1 с выходным током до 200 мА в качестве драйверов обеспечивает быстрое переключение транзисторов VT2—VT5, что дополнительно снижает рассеиваемую на них мощность.

Конденсаторы CI, C2 устраняют высокочастотные пульсации напряжения, поступающего на входы компара-

торов DA1 и DA2, обеспечивая их переключение без "дребезга" Резисторы R8 и В9 — нагрузочные в цепях эмиттеров выходных транзисторов компараторов. Коллекторы этих транзисторов соединены с плюсом питания При его включении цепь R10C4 устанавливает таймеры ОАЭ и DA4 в исходное состояние с низким уровнем на выходах. По мере зарядки конденсатора С4 напряжение на нем увеличивается и микросхемы начинают нормально работать.

Применение двух транзисторов в каждом плече выпрямителя позволяет довести ток нагрузки до 200 А. конечно,

Источник: Журнал Радио 2010 №1

Пускозарядное устройство с синхронным выпрямителем

Массовый ежемесячный научно-технический журнал

Издаётся с 1924 года

Журнал Радио 2010 №1Пускозарядное устройство с синхронным выпрямителем
Пускозарядное устройство с синхронным выпрямителем
Пускозарядное устройство с синхронным выпрямителем
Пускозарядное устройство с синхронным выпрямителем

при достаточно мощном трансформаторе Т1. Этого вполне достаточно, чтобы "помочь" стартеру почти любого легкового автомобиля завести двигатель, если аккумуляторная батарея заряжена недостаточно. Напряжение на обмотках II и III трансформатора под нагрузкой должно быть около 10 В, а габаритная мощность — не менее 800 В-А.

Для зарядки аккумуляторную батарею подключают к зажимам "Uaap" и "Общий". Компаратор DA5 сравнивает ее напряжение с образцовым. Порог сравнения устанавливают подстроечным резистором R4. Пока напряжение батареи ниже заданного, уровень на выходе 7 компаратора DA5 остается низким, а транзистор VT1 открыт. Синхронный выпрямитель заряжает батарею.

Поскольку напряжение на выходе синхронного выпрямителя пульсирующее, по мере зарядки батареи оно все большую часть полупериода превышает

образцовое. Уровень напряжения на выходе компаратора в этих интервалах времени становится высоким, а транзистор VT1 закрывается. За счет этого средний ток зарядки уменьшается, а при полной заряженности аккумуляторной батареи становится равным нулю (транзистор VT1 постоянно закрыт).

Блок управления синхронным выпрямителем питается выпрямленным напряжением через диод VD1. Конденсаторы С5 и С6 сглаживают пульсации.

Чертеж печатной платы блока управления изображен на рис. 2, а ее внешний вид — на рис. 3. Вместо конденсаторов С5 и С6 здесь смонтирован один конденсатор емкостью 4700 мкФ. Модуль закрепленных на теплоотводах полевых транзисторов VT1—VT5 показан на рис. 4.

Если потребляемый от синхронного выпрямителя ток заведомо не превысит 100 А, в каждом его плече можно оставить по одному транзистору. А если необходим ток больше 200 А, число параллельно соединенных транзисторов в каждом плече можно соответственно увеличить либо заменить их более мощными, в том числе IGBT. Например, IGBT GA400GD25S рассчитаны на ток 400 А, GA600GD25S — 600 А.

Пускозарядное устройство с синхронным выпрямителем

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика

Схема Пускозарядное устройство с синхронным выпрямителем