Стабилизатор тока для заряда аккумуляторов

Стабилизатор тока для заряда аккумуляторов позволяет получать токи в нагрузке от 1 мА до 10 А. Устройство содержит следующие основные узлы: источник опорного напряжения, мощный генератор выходного тока, прецизионный задающий узел, а также блок питания и измерительные приборы. Мощный генератор выходного тока, формирующий ток в нагрузке, построен на базе операционного усилителя по классической схеме. Регулирующий элемент выполнен на составных транзисторах VT2 и VT3.
Источник опорного напряжения представляет собой повторитель напряжения, выход которого нагружен на ряд последовательно соединенных прецизионных резисторов R4-R12. На вход повторителя приходит постоянное напряжение Uo, поступающее с выхода двухступенчатого параметрического стабилизатора напряжения на опорных диодах VD1 и VD3 серии Д818Е и КС515А через делитель на резисторах Rl – R3. На каждом из 9 нагрузочных резисторов R4 – R12 падает одинаковое напряжение, равное U0/9 Таким образом, с выходов этого делителя можно снять десять опорных напряжений в диапазоне от О до U0 Для повышения точности задания нагрузочные резисторы выбраны низкоомными с допуском 1 %. Выходные сигналы ИОН формируют в задающем узле напряжения управления мощным генератором выходного тока.

Схема стабилизатора тока для заряда аккумуляторов

16519831

Прецизионный задающий узел представляет собой сумматор, выполненный на высокоточном ОУ серии К140УД14А. Он обеспечивает суммирование опорных напряжений, снимаемых с делителя R4-R12. Это позволяет установить на выходе ОУ DA2 с помощью переключателей SA1 – SA4 любое напряжение от 0 до 1,111 U0 в соответствии с выражением:

60600018

где К1, К2, КЗ, К4 -0, 1, 2,… 9 – коэффициенты, устанавливаемые переключателями SA1 – SA4 соответственно. Таким образом, прецизионный задающий узел позволяет дискретно установить задающее напряжение с шагом U0/9000 Для высокой точности суммирования резисторы сумматора должны иметь допуск 0,05…0,1% и сопротивление значительно большее, чем у резисторов ИОН. Такое построение задающего узла обеспечивает простоту и высокую точность установки при минимальном количестве деталей.

Генератор выходного тока является классическим источником тока с усилителем мощности, выполненным на транзисторах VT2, VT3. Резистор R25 выполняет функции датчика тока ОУ и сравнивает задающее напряжение, поступающее на неинвертирующий вход, с напряжением обратной связи, приходящим на инвертирующий вход, стремясь их выровнять. Выравнивание осуществляется за счет воздействия на базу составного транзистора, который работает в линейном режиме. Изменения базового тока вызывают соответствующие изменения тока эмиттера и коллектора до тех пор, пока напряжение обратной связи, выделенное на R25 и строго пропорциональное току в силовой цепи, не сравняется с задающим напряжением.

Блок питания должен обеспечивать два напряжения: 15…20 В при токе 0,3 А и 30 В при токе до 10 А. Для контроля тока и напряжения на нагрузке используются стрелочные приборы. Ток полного отклонения вольтметра не должен превышать 100 мкА во избежание ошибки установления тока нагрузки, особенно на нижней границе диапазона.

В предложенной схеме стабилизатора тока для заряда аккумуляторов желательно использовать высококачественную элементную базу, которая является залогом высокой точности и надежности устройства. Если же отказаться от задачи создания широкодиапазонного прибора, можно применить любые имеющиеся ОУ и резисторы. Транзистор VT3 необходимо установить на радиаторе.

Настройка схемы стабилизатора тока для заряда АКБ

Переходя к настройке схемы, нужно установить все переключатели в нулевое положение, подстроечные резисторы R2, R19 — в среднее положение. Подключить резистор нагрузки сопротивлением 100…300 Ом. Включить питание и установить резистором R2 напряжение на эмиттере VT1 около 4,5 В. Резистором R19 сбалансировать операционный усилитель, установив на его выводе 6 напряжение, равное нулю. Затем подключить нагрузочный резистор известного сопротивления около 10 Ом, установить переключатели в положение 1 А и выставить этот ток в нагрузке резистором R2, контролируя ток и напряжение по приборам. Затем установить переключателями ток 1 мА, подключить нагрузочный резистор 1 кОм и уточнить силу тока в нагрузке резистором R19. После этого проверяется изменение тока по диапазону и в случае необходимости уточняется резисторами R2 и R18. Если нет ошибок в монтаже, настройка на этом заканчивается.

86794261

64406108

s37124462

При работе с токами свыше 5 А, для использования этого источника в качестве зарядного для автомобильных аккумуляторов, необходимо провести следующие изменения:

  • – Уменьшить сопротивление резистора R25 до 0,1 Ом, чтобы уменьшить падение напряжения на нем и, следовательно, рассеиваемую мощность. Его желательно изготовить из отрезка константанового провода, имеющего малый температурный коэффициент сопротивления.
  • – Подключить параллельно транзистору VT3 второй такой же, увеличив площадь радиатора. При этом следует учесть все общие рекомендации по параллельному включению транзисторов.
  • – Суммарную емкость конденсаторов желательно увеличить до 20000 мкФ. Кроме этого, необходимо установить резистор R1 сопротивлением 10 кОм и R3 сопротивлением 820 Ом, чтобы выставить напряжение на эмиттере VT1 равным 0,8…2,0 В.

В общем данная схема стабилизатора тока для заряда аккумуляторов будет основой для создания зарядных устройств практически для любых аккумуляторов – как мощных автомобильных, так и небольших, с токами от 10 мА.