RU81854U1

RU81854U1 - CHARGER FOR BATTERIES

Info

Publication number: RU81854U1
Application number: RU2008149264/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Шибаев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЭРЛАЙН"
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2009-03-27

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к зарядным устройствам аккумуляторных батарей. Зарядное устройство для аккумуляторных батарей содержащее блок выпрямления напряжения питания сети 1, преобразователь напряжения 2, узел стабилизации 7, узел защиты 4. К преобразователю напряжения 2 подключен второй выпрямитель - 3 (+12 В), выход которого соединен со входом узла стабилизации 7 и узлом защиты 4, к выходу преобразователя напряжения 2 подключен третий выпрямитель 8 (+5 В), выход которого связан со входом узла стабилизации 7 через дополнительно подключенный делитель напряжения 6, а выход узла стабилизации 7 подключен к преобразователю напряжения 2. Разработанное устройство обладает оригинальной схемой регулировки выходного напряжения на нагрузке в пределах от 11,5 до 23 В.The utility model relates to electrical engineering, namely to battery chargers. A battery charger containing a rectifier for supply voltage 1, a voltage converter 2, a stabilization unit 7, a protection unit 4. A second rectifier 3 (+12 V) is connected to the voltage converter 2, the output of which is connected to the input of the stabilization unit 7 and the unit 4, to the output of the voltage converter 2 is connected a third rectifier 8 (+5 V), the output of which is connected to the input of the stabilization unit 7 through an additionally connected voltage divider 6, and the output of the stabilization unit 7 is connected to the converter voltage 2. The developed device has an original circuit for adjusting the output voltage at a load ranging from 11.5 to 23 V.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к зарядным устройствам аккумуляторных батарей.The utility model relates to electrical engineering, namely to battery chargers.

Известно зарядное устройство, содержащее силовой трансформатор, выпрямитель, ограничитель тока, реле максимального напряжения с контактами и клеммы для подключения аккумулятора и дополнительное реле времени, Патент РФ №2118032 от 20.08.1998 г.Known charger containing a power transformer, a rectifier, a current limiter, a maximum voltage relay with contacts and terminals for connecting the battery and an additional time switch, RF Patent No. 2118032 from 08.20.1998

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является патент РФ на полезную модель №31696 от 20.08.2003 г. «Автоматическое зарядное устройство для аккумуляторных батарей с индикацией заряда».The closest in technical essence to the claimed utility model is the RF patent for utility model No. 31966 of 08.20.2003, “Automatic charger for rechargeable batteries with charge indication”.

Компоновочная схема зарядного устройства содержит ограничитель потребляемого тока и напряжения на входе преобразователя напряжения, преобразователь напряжения, блок выпрямления и индикации наличия напряжения на входе устройства, блок управления зарядным током, управляемый через подстроечные сопротивления, схема контроля степени зарядки, блок, выполняющий функцию стабилизатора напряжения, и блок защиты устройства при коротких замыканиях на входах для подключения аккумуляторной батареи.The layout of the charger contains a limiter of the current consumption and voltage at the input of the voltage converter, a voltage converter, a rectification unit and an indication of the presence of voltage at the input of the device, a charging current control unit controlled via tuning resistances, a charge degree control circuit, a unit that performs the function of a voltage stabilizer, and a device protection unit for short circuits at the inputs for connecting the battery.

Разработанное устройство обеспечивает зарядку любых аккумуляторных батарей при разрядке ниже установленного уровня.The developed device provides charging of any rechargeable batteries when discharging below a specified level.

Приведенное выше автоматическое зарядное устройство собрано по схеме однотактного преобразователя напряжения. Несмотря на простоту в изготовлении и относительную дешевизну, оно обладает существенным недостатком - это низкий КПД по сравнению с двухтактной схемой преобразования.The above automatic charger is assembled according to the scheme of a single-cycle voltage converter. Despite the simplicity of manufacture and the relative cheapness, it has a significant drawback - this is a low efficiency compared to a push-pull conversion circuit.

Задачей разработанной полезной модели является создание зарядного устройства для аккумуляторных батарей по схеме двухтактного преобразователя напряжения.The objective of the developed utility model is to create a charger for rechargeable batteries according to a push-pull voltage converter circuit.

Технический результат заключается в достижении более высокой выдаваемой мощности в нагрузку при тех же габаритах, что и импульсное зарядное устройство, собранное по схеме однотактного преобразователя напряжения.The technical result consists in achieving a higher output power to the load with the same dimensions as a pulse charger assembled according to a single-cycle voltage converter.

Зарядное устройство для аккумуляторных батарей содержащее блок выпрямления напряжения, преобразователь напряжения, узел стабилизации, блок защиты устройства при коротких замыканиях на входах для подключения аккумуляторной батареи.A battery charger comprising a voltage rectification unit, a voltage converter, a stabilization unit, a device protection unit for short circuits at the inputs for connecting the battery.

К преобразователю напряжения подключен второй выпрямитель, выход которого соединен со входом блока стабилизации и защиты, к выходу преобразователя напряжения подключен третий выпрямитель (5 В), выход которого связан со входом узла стабилизации A second rectifier is connected to the voltage converter, the output of which is connected to the input of the stabilization and protection unit, a third rectifier (5 V) is connected to the output of the voltage converter, the output of which is connected to the input of the stabilization unit

через дополнительно подключенный делитель напряжения, а выход узла стабилизации подключен к преобразователю напряжения.through an additionally connected voltage divider, and the output of the stabilization unit is connected to a voltage converter.

Разработанное устройство обладает оригинальной схемой регулировки выходного напряжения на нагрузке в пределах от 11,5 до 23 В.The developed device has an original circuit for adjusting the output voltage at a load ranging from 11.5 to 23 V.

На базе разработанной схемы зарядное устройство может заряжать аккумуляторы емкостью от 0,8 А.ч. до 250 А.ч. с номинальным напряжением 12 В.Based on the developed scheme, the charger can charge batteries with a capacity of 0.8 A.h. up to 250 A.h. with a rated voltage of 12 V.

На фиг.1 представлена компоновочная схема зарядного устройства, которая включает следующие блоки:Figure 1 presents the layout diagram of the charger, which includes the following blocks:

Выпрямитель напряжения - 1 (220 В=300 В);Voltage rectifier - 1 (220 V = 300 V);

Преобразователь напряжения - 2 (300 В - 60 кГц имп.);Voltage converter - 2 (300 V - 60 kHz imp.);

Выпрямитель напряжения - 3 (12 В);Voltage rectifier - 3 (12 V);

Узел защиты - 4 (защита устройства при коротких замыканиях на входах во время подключения аккумуляторной батареи);Protection Node - 4 (protection of the device during short circuits at the inputs during battery connection);

Сетевой фильтр - 5;Surge Protector - 5;

Узел стабилизации - 7;Node stabilization - 7;

Выпрямитель напряжения - 8 (5 В);Voltage rectifier - 8 (5 V);

Делитель напряжения - 6 (Резисторы R-1 и R-2 (а)).Voltage divider - 6 (Resistors R-1 and R-2 (a)).

Выпрямитель 8 (5 В) необходим, в нем заключается суть регулировки напряжения от 11,5 до 23 В.A rectifier 8 (5 V) is necessary, it is the essence of voltage regulation from 11.5 to 23 V.

На фиг.1 а) изображен делитель напряжения - 6 состоящий из резисторов R-1 и R-2.1 a) shows a voltage divider - 6 consisting of resistors R-1 and R-2.

Изменение выходного напряжения на нагрузке АКБ зарядного устройства от 11,5 В до 23 В, а значит и зарядного тока выполняет узел стабилизации - 7, выход которого подключен к преобразователю 2.Changing the output voltage at the battery load of the battery charger from 11.5 V to 23 V, and hence the charging current, is performed by the stabilization unit - 7, the output of which is connected to converter 2.

Узел стабилизации и защиты выполнен на основе микросхемы TL 494 фирмы MOTOROLA и все электрические соединения выполнены согласно рекомендации вышеуказанной фирмы.The stabilization and protection unit is based on the TL 494 microcircuit from MOTOROLA and all electrical connections are made according to the recommendations of the aforementioned company.

Устройство работает следующим образом. Сеть питания 220 В через сетевой фильтр приходит на выпрямитель 220 В. С его выхода два постоянных напряжения по 150 В попадают на преобразователь, который запускается как двухполупериодный генератор и на выходе силового трансформатора преобразователя появляется вторичное напряжение как на выпрямителе 12 В, так и на выпрямителе 5 В. И как только на выходе выпрямителя 12 В напряжение достигнет 8 вольт, то это напряжение через узел защиты попадет на узел стабилизации как питающее и сразу же начинает работать узел стабилизации (микросхема TL 494) и она захватывает управление стабилизатора, т.е. включается обратная связь от выпрямителя к узлу стабилизации. И если нет никакой регулировки, то эта обратная связь The device operates as follows. A 220 V power supply network through a mains filter is supplied to a 220 V rectifier. From its output, two DC voltages of 150 V each go to a converter that starts as a half-wave generator and a secondary voltage appears at the output of the converter power transformer both on the 12 V rectifier and on the rectifier 5 V. And as soon as the voltage reaches 8 volts at the output of the 12 V rectifier, this voltage will go through the protection unit to the stabilization unit as a power supply and the stabilization unit will start working immediately (TL 494 chip) and it captures the stabilizer control, i.e. feedback from the rectifier to the stabilization unit is turned on. And if there is no adjustment, then this feedback

поддерживает на выходе выпрямителей 12 В и 5 В. Если подключить нагрузку, например АКБ, то начинается потребление тока, а, соответственно, пытается упасть напряжение 12 В. Для того, чтобы это напряжение не упало узел стабилизации начинает воздействовать на преобразователь (увеличивать ширину импульсов управления) и напряжение 12 В остается на месте.It supports the output of rectifiers 12 V and 5 V. If you connect a load, such as a battery, current consumption starts, and, accordingly, the voltage 12 V tries to drop. In order to prevent this voltage from dropping, the stabilization unit starts acting on the converter (increase the pulse width control) and the voltage of 12 V remains in place.

Если проводить регулировку выходного напряжения через выпрямитель 12 В, то регулировку выходного напряжения можно добиться от 11 В до 16 В. Далее, если пытаться менять напряжение, то происходит выход из строя преобразователя, при этом уменьшается КПД и выдаваемый выходной ток.If you adjust the output voltage through a 12 V rectifier, then you can adjust the output voltage from 11 V to 16 V. Further, if you try to change the voltage, the converter fails, and the efficiency and the output current are reduced.

Существо разработанной схемы зарядного устройства заключается в том, что введя дополнительный выпрямитель 5 В, который стоит очень дешево, и воздействуя с него через дополнительные сопротивления R1, R2 на узел стабилизации небольшим изменением напряжения от 5 до 5,8 В, получаем на выходе выпрямителя 12 В напряжение от 11,5 до 23 В соответственно, не доводя до критического значения ширину импульсов преобразователя, а значит, и выхода из строя преобразователя. Поэтому получается довольно большой ток в нагрузке и высокий КПД.The essence of the developed charger circuit is that by introducing an additional 5 V rectifier, which is very cheap, and acting from it through additional resistance R1, R2 to the stabilization unit with a small voltage change from 5 to 5.8 V, we obtain at the output of the rectifier 12 To a voltage of 11.5 to 23 V, respectively, without bringing to a critical value the pulse width of the converter, and hence the failure of the converter. Therefore, a rather large current in the load and high efficiency are obtained.

Узел защиты выполнен по стандартной схеме фирмы MOTOROLA для микросхем TL 494. При коротком замыкании на выходе блока, микросхема TL 494 прекращает управлять преобразователем и закрывает выходные транзисторы преобразователя. Для того, чтобы восстановить работу блока, необходимо устранить короткое замыкание и снять питание с блока (220 В) на 5-6 секунд - это полное время разряда конденсаторов на входе преобразователя. После этого блок вновь готов к работе.The protection node is made according to the standard MOTOROLA circuit for TL 494 microcircuits. When a short circuit occurs at the output of the unit, the TL 494 microcircuit stops controlling the converter and closes the output transistors of the converter. In order to restore the operation of the unit, it is necessary to eliminate the short circuit and remove power from the unit (220 V) for 5-6 seconds - this is the total discharge time of the capacitors at the input of the converter. After that, the unit is ready for work again.

Недостатки однотактных схем заключаются в следующем: один самый главный из них - подмагничивание магнитопровода трансформатора, из-за чего приходится использовать магнитопровод сечением в 2-2,5 раза большим, чем для двухтактных преобразователей.The disadvantages of single-cycle circuits are as follows: one of the most important of them is the magnetization of the transformer magnetic circuit, because of which it is necessary to use a magnetic circuit with a cross section 2-2.5 times larger than for push-pull converters.

Кроме того, выбросы напряжения на коммутирующем элементе обратноходовых преобразователей, как правило, значительно превышают напряжение питания, что требует введения дополнительных подавляющих и рекуперационных цепей. Энергетические потери в них наиболее ощутимо сказываются при большой выходной мощности, поэтому однотактные преобразователи применяют в узлах питания малой мощности.In addition, the voltage surges on the switching element of the flyback converters, as a rule, significantly exceed the supply voltage, which requires the introduction of additional suppressor and recovery circuits. Energy losses in them are most noticeably affected with a large output power, therefore single-ended converters are used in power supply units of low power.

Claims

A battery charger containing a rectifier for supply voltage, a voltage converter, a stabilization unit, a protection unit, characterized in that a second + 12 V rectifier is connected to the voltage converter, the output of which is connected to the input of the stabilization and protection unit, to the output of the voltage converter a third +5 V rectifier is connected, the output of which is connected to the input of the stabilization unit through an additionally connected voltage divider, and the output of the stabilization unit is connected to the inverter harnesses.