Устройство для разряда аккумуляторных батарей Советский патент 1992 года по МПК H01M10/42 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам разряда аккумуляторных батарей.

Изобретение является развитием устройства по авт. св. N 1050014 и состоит из транзисторного регулирующего органа, датчики разрядного тока, подключенного к усилителю сигнала рассогласования, при этом регулирующий орган выполнен из ряда одинаковых параллельно включенных цепочек, каждая из которых состоит из силового транзистора и включенного в его коллекторную цепь гасящего резистора, причем выход усилителя сигнала рассогласования соединен с базой каждого транзистора через отдельный операционный усилитель, который по входу связан с соответствующим источником опорного напряжения

Недостатком данного устройства является работа силовых транзисторов в неблагоприятном режиме, а именно в режиме насыщения с большим коллекторным током, который характеризуется сильным разогревом p-n-перехода транзистора и, следовательно, пониженной надежностью регулирующего органа.

Целью изобретения является повышение надежности регулирующего органа устройства и снижение массогабаритов элементов теплоотвода за счет сокращения времени работы силовых транзисторов в режиме насыщения путем закорачивания переходов коллектор-эмиттер этих транзисторов после выхода их на режим насыщения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для разряда аккумуляторной ба„w. XI

4 О ± Ь Ю

ю

тареи в каждую регулирующую цепочку кроме первой дополнительно введены компаратор и реле, первый выход которого подключен к общей шине источника питания, а второй вывод- к выходу компаратора, первый вход которого соединен с базой силового транзистора, а второй вход - с источником опорного напряжения первой регулирующей цепочки, причем первый контакт нормально разомкнутой группы контактов реле (1+1)-й регулирующей цепочки соединен с коллектором, а второй контакт этой группы - с эмиттером силового транзистора 1-й регулирующей цепочки

Введение в устройство указанных элементов позволяет облегчить тепловой режим силовых транзисторов после выхода их в режим насыщения за счет резкого снижения тока через переход коллектор-эмиттер путем Закорачивания этого перехода дополнительным проводником, благодаря чему повышается надежность регулирующего органа и снижаются массогабаритные показатели элементов теплоотвода.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства

. Устройство содержит регулирующий орган 1, в который входят силовые транзисторы 2i - 2м и гасящие резисторы 3i - Зм, датчик 4 тока разряда , усилитель 5 рассогласования, на вход которого подается опор- ное напряжение Коп, операционные усилители 6i - , на входы которых подаются соответственно опорные напряжения Ui - UN,компараторы 7i - 7ы-1 и реле 8i - 8м 1Компараторы 7.1 - 7м-1 предназначены для выбора момента срабатывания каждого реле при выходе соответственно каждой предыдущей цепочки в режиме насыщения

Реле 8i - 8м-1 предназначены для закорачивания эмиттера с коллектором силового транзистора каждой предыдущей регулирующей цепочки после выхода его в режим насыщения.

Регулирующий орган 1 подключен силовыми выводами через датчик тока 4 к зажимам аккумуляторной батареи. Эмиттеры всех силовых транзисторов 2i - 2м подключены к одному выводу регулирующего органа, а коллекторы - через соответствующие гасящие резисторы 3i - Зм к другому выводу. Базы указанных транзисторов соединены с выходами соответствующих операционных усилителей 6i - 6м.

Выход датчика 4 тока связан с одним из входов усилителя 5 рассогласований, на второй вход которого подается опорное напряжение Uon Выход усилителя 5 соединен

с одноименными входами всех операционных усилителей 6i - 6м, вторые входы которых подключены к соответствующим источникам напряжения уставки.

Первый контакт нормально разомкнутой группы контактовреле(1+1)-й(1 1, 2,...N- 1) регулирующей цепочки соединен с коллектором, а второй контакт этой группы - с эмиттером силового транзистора 1-й регулирующей цепочки.

Первый вывод обмотки реле (1+1)-й регулирующей цепочки соединен с общей шиной ист :чника питания, а второй вывод с - выходом компаратора этой же цепочки, первый вход которого подключен к базе(+1)-го сипового транзистора, а второй вход - к источнику опорного напряжения Ui первой регулирующей цепочки.

Устройство работает следующим образом

При отключенной аккумуляторной батарее и подаче питания на устройство ток разряда отсутствует, поэтому напряжение с датчика тока Ugr равно нулю, а напряжение

с выхода усилителя 5 рассогласование Uj, пропорциональное разности напряжений Uon - идт, максимально. Напряжения источников И-ЦЕ. разнесены между собой таким образом, что Ui Uz 0з .. ., при этом UH-I

U|+ AU(i 1,2... N-1). Приищет выходные напряжения всех усилителей 6i - 6м максимальны, на выходах компараторов 7i - 7м-ч присутствуют высокие потенциалы, обеспечивающие срабатывание реле 8i 8м-1. транзисторы 2i - 2ы открыты, а их переходы коллектор-эмиттер, кроме транзистора 2м, закорочены контактами сработавших соответствующих реле.

Подключение аккумуляторной батареи

вызывает протекание разрядного тока по датчику 4 и увеличение его выходного напряжения идт. По мере увеличения идт уменьшается выходное напряжение усилителя 5Ujt. Уменьшение UЈ до UN сопровождается снижением выходного напряжения усилителя GN и плавным переходом транзистора 2ы из полностью открытого (режим насыщения) состояния в полностью закрытое. При этом, когда напряжение на базе

этого транзистора станет меньше Ui, на выходе компаратора 7м-1 появляется низкий потенциал, реле 8м-1 обесточивается, контакты 8(м-1) 1 размыкаются и транзистор 2м-1 подготавливается к выходу из режима насыщения и переходу в рабочую область. Дальнейшее снижение выходного напряжения усилителя 5 приводит к поочередному переходу из открытого состояния в закрытое транзисторов 2N-1, 2м-2 и т.д, и обесточиванию

реле 8м-2, 8м-з и т,д. соответственно. В установившемся режиме напряжение на выходе датчика тока отличается от опорного значения Uon только на величину ошибки регулирования е , при этом первая

транзисторов 2i, 222j-t находится в полностью открытом состоянии, а их переходы коллектор - эмиттер закорочены контактами 8i.i, 82.18(j-i) 1 сработавших реле 8i,

828j-i соответственно, вторая часть тран-

зисторов 2j+i, 2j+2,...2N в полностью закрытом состоянии, а реле 8j, 8j+i,... в обесточенном состоянии. Транзистор 2j работает в активной области, Всякое изменение разрядного тока (например, из-за изменения аккумуляторной батареи) приводит к изменению выходного напряжения усилителя 5, при этом изменяется состояние одного или нескольких транзисторов, а также компараторов и реле соответственно, вплоть до того, пока ток разряда не установится ла заданном уровне, определяемом величиной Uon.

Технико-экономический эффект изобретения выражается в том, что существен- но сокращается время работы силовых транзисторов регулирующего органа в неблагоприятном режиме, а именно в режиме насыщения, путем закорачивание перехо.

дов коллектор - эмиттер каждого транзистора, кроме последнего, после выхода их в режим насыщения с большими коллекторными токами.

Таким образом исключается разогрев транзисторов в режиме насыщения, что позволяет повысить надежность регулирующего органа и снизить массогабаритные показатели элементов теплоотвода.

Формула изобретения Устройство для разряда аккумуляторных батарей по авт.св. № 1050014, от л ича юще- е с я тем, что, с целью повышения надежности и снижения массогабаритов, в каждую регулирующую цепочку, кроме первой, дополнительно введены компаратор и реле, первый вывод обмотки которого подключен к общей шине питания, а второй вывод - к выходу компаратора, первый вход которого соединен с базой силового транзистора, а второй вход - с источником опорного.напряжения первой регулирующей цепочки, причем первый контакт нормально разомкнутой группы контактов реле (1+1)-й (,2,...,N-1) регулирующей цепочки соединен с коллектором, а второй контакт этой группы - с эмиттером силового транзистора 1-й регулирующей цепочки.

iV- - U I

VI

Использование: изобретение может быть использовано в устройствах разряда аккумуляторных батарей. Сущность изобретения: устройство выполнено в виде ряда параллельно включенных разрядных регулирующих цепочек. Каждая цепочка содержит последовательно включенные гасящий резистор и силовой транзистор, В каждую регулирующую цепочку, кроме первой, введены компаратор и реле, нормально разомкнутая группа контактов которого соединена с коллектором и эмиттером силового транзистора предыдущей регулирующей цепочки. При выходе 1-го силового транзистора на режим насыщения реле