Регулируемый стабилизатор тока 16В/7А (140УД1, КУ202)

При зарядке автомобильных аккумуляторных батарей рекомендуется поддерживать средний зарядный ток на постоянном уровне.

Для этого нужна схема стабилизатора тока, которая будет поддерживать нужные параметры. Обычно в стабилизаторах тока в качестве регулирующего элемента используют транзистор, но в процессе работы на нем рассеивается большая мощность, и в связи с этим приходится применять громоздкие теплоотводы. КПД таких устройств весьма мал. Ниже описано подобное устройство с более высоким КПД.

Основные технические характеристики

Максимальный ток нагрузки, А.............................................................................7;

Максимальное напряжение на нагрузке, В.............................................................16;

Коэффициент стабилизации по току нагрузки, не менее КПД, %, не менее..............70;

Принципиальная схема 

Принципиальная схема устройства показана на рис. 1.

Регулируемый стабилизатор тока 16В/7А (140УД1, КУ202), принципиальная схема

Рис. 1. Принципиальная схема стабилизатора тока на тиристоре КУ202.

На транзисторе VT2 собран генератор пилообразного напряжения. Через резистор R4 на базу транзистора VT2 подано открывающее напряжение (диаграмма А), а через резистор R2 с двуполупериодного выпрямителя на диодах VD1-VD4 поступает закрывающее пульсирующее напряжение (Б).

Суммарное напряжение на базе транзистора VT2 показано штриховой линией Б'. Диод VD11 ограничивает амплитуду закрывающего напряжения. Сопротивление резисторов R2 и R4 выбрано таким, что транзистор большую часть времени закрыт. Конденсатор С3 заряжается через резистор R5.

Но в момент приближения сетевого напряжения к нулю транзистор VT2 открывается, разряжая конденсатор С3. На коллекторе транзистора формируется напряжение, близкое по форме к пилообразному (диаграмма В).

Через резистор R6 оно поступает на один из входов дифференциального усилителя на транзисторах VT4, VT5, а на другой подается напряжение (Г) с выхода ОУ DA1, которое зависит от положения движка резистора R15.

Как только значения напряжения на базе транзисторов VT4 и VT5 сравняются, транзистор VT4 откроется. Вслед за ним откроется транзистор VT3 и сформирует импульс тока (Д), открывающий тринистор VS1.

С этого момента полупериода на нагрузку будет подано выпрямленное напряжение с обмотки III трансформатора Т1 (диаграмма Е). Чем больше напряжение на базе транзистора VT5, тем позже будут возникать импульсы, открывающие тринистор, и тем меньше будет средний ток через нагрузку.

Функцию стабилизации тока выполняет узел на ОУ DA1. Датчиком тока служит резистор R11, напряжение, снимаемое с этого резистора, пропорционально току нагрузки. Через резистор R13 оно подведено к неинвертирующему входу ОУ.

Если по какой-либо причине ток через нагрузку увеличился, то увеличивается и напряжение на неинвертирующем входе ОУ. Это приводит к соответствующему увеличению напряжения на базе транзистора VT5 и увеличению угла открывания тринистора VS1 — ток через нагрузку уменьшается.

Таким образом, отрицательная обратная связь по току нагрузки поддерживает нагрузочный ток на заданном уровне. Конденсаторы С5, С7 сглаживают пульсации напряжения на выходе.

Резисторы R124 R16 обеспечивают подачу небольшого отрицательного напряжения на инвертирующий вход ОУ в нижнем по схеме положении движка резистора R15.

Это позволяет регулировать ток нагрузки практически от нуля. Конденсатор С6 повышает устойчивость работы ОУ. Элементы устройства питают от двух стабилизаторов (VD9, VT1 и VD12, R3).

Детали

В устройстве ОУ К140УД1Б можно заменить на К140УД5, К140УД6, К140УД7, К153УД2 (с соответствующей цепью коррекции); транзистор КТ801Б - на любой из серий КТ603, КТ608, КТ801, КТ807, КТ815; КТ315В - на КТ312, КТ315, КТ316, КТ201; КТ814Б - на КТ814, КТ816.

Диоды VD5...VD8 — Д305; их можно заменить на любые из серий Д242...Д248, но в этом случае возрастет рассеиваемая на каждом диоде мощность и размеры теплоотводов придется увеличить. Амперметр РА1 — М5-2 с током полного отклонения стрелки 10 А.

Трансформатор Т1 выполнен на ленточном магнитопроводс ШЛ25х32. Обмотка I содержит 1100 витков провода ПЭВ-2-0,57; обмотка II — 160 витков провода ПЭВ-2-0,21 с отводом от середины; обмотка III — 120 витков провода ПЭВ-2-1,95.

Диоды VD5...VD8 установлены на теплоотводах. Тринистор VS1 установлен на теп-лоотводе площадью не менее 100 см2.

Наладка

Для налаживания устройства к его выходу подключают проволочный резистор сопротивлением 1...2 Ом и мощностью не менее 100 Вт (можно использовать них-ромовую проволоку диаметром 0,5... 1 мм).

Движок переменного резистора R15 устанавливают в верхнее по схеме положение и подборкой резистора R14 устанавливают ток через нагрузку 7 А. При вращении ручки переменного резистора ток должен плавно уменьшаться до нуля.

Диаграммы работы в контрольных точках

Рис. 1. Диаграммы работы в контрольных точках.

А. Евсеев, г. Тула. Радио-08-1987.

3 5045 Блок питания
стабилизатор тока аккумулятор автомобилисту
Комментарии (13):
#1 Viktor Ноябрь 21 2011
+1

Собрал данное устройство. Что то не работает так как описано. Больше 2-ух Ампер не выдает и стрелка амперметра дергается когда регулируешь ток.

#2 root Ноябрь 21 2011
+1

Дерганье может быть причиной дребезга регилурующего резистора, попробуйте заменить его. А также может ето нормальная работа устройства, так как вы выставили нужный ток и пользуетесь не крутя больше ручку резистора R15.
Попробуйте подбирать R14, на схеме я вижу что (3 6К) возможно это 3,6К а не 36К, примите это во внимание!

#3 Viktor Ноябрь 21 2011
+1

Всетаки R5 заменил на 36кОм, R14 поставил 3.6кОм, появилась возможность регулирования от 0 до 3А. Но когда плавно изменяешь резистором переменный ток начинает дергаться стрелка и сопровождаемая жужжанием. Чет ниче не выходит (

#4 root Ноябрь 22 2011
+1

Хм...насчет R5 не знаю стоило ли делать такую замену. Насчет дерганья и скачков тока то попробуйте поэкспериментировать с C5, а также удостоверьтесь что R11 0.05Ома и достаточной мощности - через него течет огромный ток и он как бы является детектором тока для всей схемы сравнения.

#5 Viktor Ноябрь 22 2011
+1

Собирал по этой схеме:

Stabilizator_toka_16V_7A

 

 

 

 

 

 

 

Плату развел в лайоте так: Скачать (Sprint Layout). ПЛЗ посмотрите может ошибка в разводке платы есть?

#6 root Ноябрь 23 2011
+1

Вашу разводку печатной платы просмотрел, вроде все ОК!
+ Дополнил немного статью, обновил рисунок схемы, нашел и добавил описание работы устройства, а также диаграммы работы в контрольных точках.

Какие могут быть еще догадки почему не работает: проверьте на 7й и 1й ножке ОУ присутствует ли стабилизированное напряжение +12 и -12В и не скачет ли оно когда вы крутите ручку R15. Проверьте исправность всех транзисторов в схеме, посмотрите что творится в контрольных точках при помощи осциллографа.

#7 Viktor Ноябрь 23 2011
+1

С нуля переделал плату вот: Скачать (для Sprint Layout 6) .

Разводка печатной платы для Стабилизатора тока (новая версия)

Теперь нормально регулируется от 0 до 2 Ампер. Спасибо что навели порядок с моим прошлым сообщением. Думаю сейчас немножко подстрою R12 и устройство будет функционировать нормально.

#8 root Ноябрь 24 2011
+2

Спасибо вам за печатные платы и за интерес к данной схемке. Отпишитесь, пожалуйста, об окончательных результатах настройки данного стабилизатора - ваш опыт будет полезен другим!

#9 Viktor Ноябрь 24 2011
+2

Все работает отлично, пределом регулирования 2А бала моя необразованность )). Просто я нагружал резистором 10 Ом и больше 2 ампер на нем не выдавало, но когда я уменьшил сопротивление нагрузки т.е. в банку с водой для электролиза опустил электроды то смог регулировать ток до 7А как по паспорту. К аккумулятору еще не присоединял для зарядки, поэтому не скажу ).

#10 Viktor Ноябрь 24 2011
+2

Вот кстати фото устройства пока без корпуса

Регулируемый стабилизатор тока 16В/7А (140УД1, КУ202)

#11 Ваня Январь 19 2012
+1

Предлагаю упростить схему на пару элементов - вместо стабилизатора на транзисторе КТ801, резисторе 330Ом и стабилитроне Д814Д установить стабилизатор 7812 в корпусе ТО-220

#12 Sanya235 Апрель 21 2018
+1

Задумка хорошая и оригинальная, но тиристоры в этой схеме ведут себя, как пробитые, КЗ не держит, стабилизирует с задержкой. Не работал, пока не заменил R6 на 150К. ,Поставил вместо VS мощный транзистор, -- работает хорошо, но с той же задержкой начала стабилизации.

#13 Aliiik Декабрь 27 2018
+2

Ностальгия)) .. собирал еще лет 25 назад по ж.Радио, отлично работает до сих пор. Помню регулировку тока переделывал на другой номинал, многооборотный потенциометр, все получилось.. Цепляешь нихром спираль , выставльяешь ток , затем закорачиваешь половину- ток держит.. Транс ват 300, бублик, диоды мощные от какой-то немецкой ЕС ЭВМ, тиристор 25ампер.

Написать комментарий:

cashback