Устройство для заряда аккумуляторной батареи постоянной мощностью Советский патент 1984 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится к преобразователям постоянного тока и может использоваться, в частности, для заряда аккумуляторных батарей (АБ) в системах электроснабжения автономных объектов с первичными источниками ограниченной мощности. Известны устройства для заряда АБ, реализующие различные режимы заряда: при неизменном зарядном токе, при неизменном зарядном напряжении, при поочередной стабилизации тока или напряжения заряда и т.п. 1. с целью повышения готовности объекта и максимального использования первичного источника заряд АБ, работающей в буферном режиме, обычно осу ществляется всем избытком мощности первичного источника, а заряд вспомо гательных маломощных АБ постоянным током. В последнем случае потребляемая от источника мощность в конце заряда АБ из-за повышения ее напряже ния значительно превыщает среднюю мощность заряда АБ и система заряда оказывается неоптимальной из-за огра ниченных удельных энергетических показателей. Известно устройство для питания нагрузки постоянной мощностью, содержащее источник питания постоянного напряжения, ключевой регулирующий транзистор, первичную обмотку накопительного дросселя, к вторичной обмотке которого через разделительный диод подключе) фильтрующий конденса.тор, соединенный с выходными выводами, и одновибратор схемы управления тран 3 ис тором. Это устройство выполняет функцию стабилизации мощности при работе в режиме прерывистых токов дросселя. Условием обеспечения данного режима во всем диапазоне изменения напряжением на АБ от ,„ до является выполнение равенства Зир мин I -2 где Е - входное стабилизированное напряжение; Ци L,, индуктивности первичной и вторичной обмоток накопител ного дросселя соответственно . При Этом уровень стабилизируемой мощности Р„ определяется по формуле X - частота переключения регулирующего транзистора. Таким образом, при фиксированных значениях Е, X, , у выходная мощност устройства постоянна и не зависит о напряжения на АБ. Деличины L и L определяются из условия обеспечения минимальной массы и максимального КПД устройства 2. Недостатком данного устройства является отсутствие защиты от перегрузки при понижении напряжения на АБ. В процессе хранения АБ, в результате саморазряда, или в результате глубокого разряда АБ напряжение на АБ может оказаться ниже „ В случае необходимости описанного устройства для заряда АБ с напряжением ниже Ujop тин устройство переходит в режим работы с непрерывным током дросселя. При этом выходная мощность устройства и ток заряда АБ с понижением напряжения на АБ резко возрастают. Появляется опасность выхода устройства из строя. Целью изобретения является расширение области применения, повышение надежности и защита устройства при перегрузках. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее источник питания постоянного напряжения, ключевой регулирующий транзистор и первичную обмотку накопительного дросселя, к вторичной обмотке которого через разделительный диод подключен фильтрующий конденсатор, соединенный с выходными выводами, и первый одновибратор схемы управления транзистором, снабженной источником питания, дополнительно введены второй одновибратор, первая и вторая схема И, схема ИЛИ, инвертор, делитель напряжения, выпрямитель с фильтром и пороговое устройство, причем общий вывод источника питания схемы управления транзистором подключен к точке соединения ключевого регулирующего транзистора и первичной обмотки накопительного дросселя, выход первого одновибратора соединен с -первым входом первой схемы И, выход второго одновибратора соединен с первым входом второй схемы И, делитель напряжения включен параллельно первичной обмотке накопительного дросселя, средняя точка делителя напряжения через выпрямитель с фильтром связана с пороговым устг ройством, выход которого соединен с вторым входом первой схемы И и через инвертор с вторым входом второй схемы И, выход первой и второй схемы И подключены соответственно к первому и второму входам схемы ИЛИ, выход которой соединен с управляющим электродом ключевого транзистора. На чертеже приведена структурная схема устройства для заряда АБ постояннои мощностью.

Устройство состоит из ключевого регулирующего транзистора 1, накопительного дросселя 2, разделительного диода 3, фильтрующего конденсатора 4 первого и второго одновибраторов 5 и 6, первой и второй схем И 7 и 8, делителя напряжения 9, выпрямителя с фильтром 10, порогового устройства 11, инвертора 12 и схемы ИЛИ 13.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение на делителе напряжения относительно общего полюса источника управления в момент времени, когда регулирующий транзистор 1 открыт, равно -Е, в момент времени, когда регулирующий транзистор 1 закрыт, .- +U ( . ebx-ujL ;

Это напряжение после делителя напряжения 9 выпрямляется выпрямителем с фильтром 10 и поступает на вход порогового устройства 11.

В расчетном режиме напряжение на АБ и, следовательно, на выходе преобразователя выше иэар/имн-

На выходе порогового устройства 11 при этом высокий уровень напряжения, соответствующий логической единице. Сигнал от первого одновибратора 5 проходит через первую схему И, схему ИЛИ и поступает на управлякяций электрод регулирующего транзистора 1.

Прохождение сигнала от второго .сдановибратора 6 заприцено логическим .нулем на втором входе второй схемы И 8, поступакяцим с выхода порогового устройства 11 через инвертор 12.

Устройство работает в расчетном режиме, исходная мощность стабилизируется на заданном уровне в соответствии с (2) .

В случае пониженного напряжения на АВ в течение времени, когда регу лирующий транзистор 1 закрыт, оно снимается с делителя напряжения 9, выпрямляется и сглаживается выпрямителем с фильтром 10, и поступает на вход порогового устройства 11. Пороговое устройство, настроенное на значение ин срабатывает. На его выходе устанавливается значе0 ние напряжения, соответствующее уровню логического нуля.

Прохождение сигнала от первого одновибратора 5 запрещается. Сигнал от второго одновибратора 6 5 через вторую схему И 8 и схему ИЛИ 13 поступает на управляющий электрод регулирующего транзистора 1.

Относительная длительность сигнал ла управления второго одновибратора - 7 jfg выбирается в соответствии с ожидаемой величиной аварийного напряжения на АБ таким образом, чтобы устройство при этом продолжало работать в режиме прерывистых токов дросселя.. В этом случае АБ продолжает заряжаться постоянной мощностью,но меньшего уровня.

Выбором соответствующего значения -t можно добиться возможности включения устройства на практически 0 полностью разряженную АБ, при этом заряд АБ осуществляется небольшой постоянной мощностью.

Следовательно, обеспечивается защита устройства от перегрузки авто5 матическим переходом на меньший уровень стабилизируемой мощности при включении устройства на заряд АБ с напряжением ниже Озар мимТаким образом, достигается расшиQ рение области применения устройства и повышается надежность его работы.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ПОСТОЯННОЙ МОЩНОСТЬЮ, содержащее источник питания постоянного напряжения, ключевой регулирующий транзистор, первичную обмотку накопительного дросселя, ко вторичной обмотке которого через разделительный диод подключен фильтрующий конденсатор, соединенный с выходными выводами, и первый одновибратор схемы управления транзистором, снабженный источником питания, о тличающеес я тем, что, с целью расширения области применения, повышения надежности и згициты от перегруЗок, оно снабжено вторым одновибратором, первой и второй схемами И, схемой ИЛИ, инвертором, делителем напряжения, выпрямителем с фильтром И пороговым устройством, причем общий вывод источник питания схекы управления транзистором подключен к точке соединения ключевого регулирующего транзистора и первичной обмотки накопительного дросселя, выходы первого и второго одновибраторов соединены соответственно с первыми входами первой ,и второй схем и, параллельно первичной обмотке накопиi тельного дросселя подключен делитель напряжения, средняя точка ко(Л торого через выпрямитель с фильтром связана с пороговым устройством, выход которого соединен с вторым входом первой схемы И и через инвертор с вторым входом второй схемы И, выходы первой и второй схемы И подключены соответственно к первому и второму входам схемы ИЛИ, выход которой соединен со (У1 с управляющим электродом ключевого регулирующего транзистора. со