Зарядное устройство Советский патент 1993 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для подзаряда аккумуляторов и гальванических источников тока.

Цель изобретения - повышение надежности устройства в аварийных режимах пу- гем ис/лючения саморазряда аккумуляторной батареи при пропадании сетевого напряжения..

На чертеже приведена схема зарядного устройства.

Устройство содержит трансформатор 1, выпрямитель 2, токоограничивающий резистор 3, ключевой элемент 4; зажимы 5, 6 для подключения аккумуляторной батареи, первый транзистор 7, второй транзистор 8, третий транзистор 9, стабилитрон 10, потенциометр 11, резисторы 12-15, диод 16, конденсатор 17, резисторный делитель 18, 19, четвертый транзистор 20.

Вторичная обмотка трансформатора 1 соединена с выпрямителем 2, первый выход которого соединен с управляемым ключевым элементом 4 в силовой цепи устройства, с анодом диода 16, с эмиттером транзистора 7 и резисторами 3, 13. Катод

диода 16 соединен с одним выводом параллельно соединенных резисторного делителя 18, 19 и конденсатора 17, вторые выводы которых соединены со вторым выходом выпрямителя 2 и вторым выходным зажимом 6 устройства. Выход резисторного делителя 18, 19 соединен с базой четвертого транзистора 20. Второй и третий транзисторы 8, 9 образуют блокирующий транзисторный элемент. Схема сравнения выходного напряжения устройства с опорным выполнена на потенциометре 11 и резисторе 14 и стабилитроне 10. Выход схемы сравнения образован движком потенциометра 11 и точкой соединения резистора 14 и стабилитрона 10.

Первый транзистор 7 подключен выходом к управляющему выводу ключевого элемента 4, а входом - к выходу блокирующего транзисторного элемента 8, 9, выходная цепь которого образована соединенными коллекторно-эмиттерными цепями второго и третьего транзисторов 8, 9 и подключена через резистор 12 ко второму выходному зажиму 6 устройства и общему выводу схе«

&

00

со

4

со ч| го

мы сравнения (10, 14, 11). База транзистора 8 соединена с движком потенциометра 11, База транзистора 9 соединена с общей точкой стабилитрона 10 и резистора 14. Эмиттер транзистора 20 соединен с цепью питания схемы сравнения (10, 14, 11). Коллектор транзистора 20 соединен с первым выходным зажимом 5 устройства.

Трансформатор 1 и выпрямитель 2 предназначены для получения выпрямленного напряжения. Ключевой элемент 4 служит для коммутации напряжения с выхода выпрямителя 2 на выходные клеммы 5, б. Резистор 3 ограничивает ток в цепи элемента 4. Первый транзистор 7 служит для выработки сигнала управления ключевого элемента 4. Транзистор 8 служит для выработки сигнала запирания ключевого элемента 4 при достижении конечного зарядного напряжения аккумуляторной батареи (АБ). Транзистор 9 служит для выработки сигнала включения ключевого элемента 4 е случаях правильного подключения к зажимам 5, 6 АБ (при отсутствии закороченных секций или значительно сниженной ЭДС). Резисторы 13, 14 исключают произвольное отпирание транзисторов 7, 9 при повышении температуры.

Потенциометр 11 служит для выставления напряжения уставки, до которого следует заряжать аккумулятор. Стабилитрон 10 и резистор 14 служат для выработки тока в базовую цепь транзистора 9 при правильном подключении АБ. Диод 16 служит для исключения разряда конденсатора 17 через ключевой элемент 4. Конденсатор 17 и резисторы 18, 19 служат для выработки сигнала открывания четвертого транзистора 20 при наличии напряжения в питающей сети переменного напряжения.

Выполнение элементов устройства следующее. Вся элементная база устройства может быть реализована на традиционных полупроводниковых приборах, обеспечивающих их эксплуатацию в режимах, определяемых паспортными данными.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на трансформатор 1 с выхода выпрямителя 2 поступают положительные импульсы, при этом через диод 16 заряжается конденсатор 17 до амплитудного значения. Напряжение с выхода делителя 18, 19 поступает на базу четвертого транзистора 20, который открывается, и напряжение с аккумуляторной батареи, подключенной к клеммам 5, б, подается на стабилитрон 10 и вывод потенциометра 11 через коллектор-эмиттерный переход транзистора 20.

При напряжении аккумуляторной батареи, больше, чем напряжение пробоя стабилитрона 10, транзистор 9 открыт, а потенциал транзистора 8 практически ра- вен потенциалу анода стабилитрона 10. При напряжении аккумуляторной батареи, меньшем конечного зарядного напряжения, транзистор 8 открыт. Через переход эмиттер - база транзистора 7 протекает ток, отпирающий этот транзистор и тиристор 4. Через аккумуляторную батарею течет зарядный ток. Зарядные импульсы с выпрямителя 2 поступают через тиристор 4 до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

достигнет конечного зарядного н.апряжв - ния. При этом происходит запирание транзистора 8 из-за увеличения потенциала на резисторе 12 относительно движка потенциометра 11, а транзистор 9 при этом остается в насыщенном состоянии и обеспечивает передачу напряжения с резистора 12 на эмиттер транзистора 8.

В случае же неправильного подключения аккумуляторной батареи к выходным зажимам устройства (переполюсовка) с замкнутыми зажимами, подключение батареи с закороченными секциями или значительно сниженной ЭДС транзистора 9 закрыт, поскольку напряжение пробоя стабилитрона 10 отсутствует. Ток через транзистор 8 не протекает, поэтому транзистор 7 и тиристор 4 не открываются. Это исключает коммутацию напряжения выпрямителя 2 на неисправную нагрузку.

В случае же пропадания входного переменного напряжения в сети конденсатор 17 разряжается через резисторный делитель 18, 19 и база транзистора 20 принимает нулевой потенциал второй выходной клеммы 6 устройства.

При этом транзистор 20 закрыт, и на схему сравнения (10, 14, 11) не поступает напряжение с выходной клеммы 5. Стабилитрон 10 не пробивается из-за отсутствия соответствующего напряжения, а транзистор 9 закрыт. Это исключает отпирание транзистора 7 и тиристора 4.

Таким образом, устройство позволяет в аварийных режимах в случаях пропадания сетевого напряжения отключать цепь питания схемы сравнения, что исключает саморазряд аккумуляторной батареи, предотвращает ее деградацию.

Эффективность от применения предлагаемого устройства состоит в повышении надежности в аварийных ситуациях в необслуживаемом режиме, что исключает саморазряд и деградацию аккумуляторной батареи и повышает срок ее службы.

Фор мула изобретения Зарядное устройство, содержащее выходные зажимы, трансформатор, выпрямитель, первый выход которого соединен с управляемым ключевым элементом в силовой цепи устройства, выход управляемого ключевого элемента соединен с первым выходным зажимом, первый транзистор, второй и третий транзисторы, образующие блокирующий транзисторный элемент, схему сравнения выходного напряжения устройства с опорным; выполненную на потенциометре и резисторно-стабилитрон- ной цепи, выход которой образован движком потенциометра и точкой соединения резистора и стабилитрона, первый транзистор подключен выходом к управляющему выводу ключевого элемента, а входом - к выходу блокирующего транзисторного элемента, выходная цепь которого образована соединенными последовательно коллектор

0

но-эмиттерными цепями второго и третьего транзисторов и подключена через резистор к второму выходному зажиму устройства, к второму выходу выпрямителя и общему выводу схемы сравнения, а базы второго и третьего транзисторов подключены к выходу схемы сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в аварийных режимах, в него введены диод, конденсатор, резисторный делитель, четвертый транзистор, причем первый выход выпрямителя соединен через диод с одним выводом параллельно соединенных рези- сторного делителя и конденсатора, вторые выводы которых соединены с вторым выходом выпрямителя, выход резисторного делителя соединен с базой четвертого транзистора, эмиттер которого соединен с цепью питания схемы сравнения, а коллектор четвертого транзистора соединен с первым выходным зажимом.

г