集成电路的稳压工作实际是调压,高了可以调低、低了又可以调高,使电压总稳定在设定值范围内。图4-40中采用的是可调式三端稳压集成电路W317(LM317),1脚为输入端Vin、3脚为输出端Vout、2脚为控制端ADJ。稳压电路W317右边有一个并联电路,其中电阻R可以为发光管VD2提供分流电压。图4-40a,电路是固定不可调,当电压达到预定值时,稳压电路停止输出。4-40b是可调典型局部电路,按照这个电路的原理,可以运用到开关电路和充电器等电路中,以达到稳压的目的。图4-40b中,R为取样电阻,1.25V为虚拟电源,实际是W317的基准电压,W317的ADJ和Vout间电压大于或小于此值,内部电路都要做相应的调整,使之稳定在1.25V。这是输出电流Io稳定的关键。输出电流值Io=(1.25-Uab)/R,式中Uab是a、b两点间的压差。
调整方法和原理:当RP滑点移向a点时,Uab降低,输出电流Io增大;当向下移动时,Uab增大,相应地Io变小。若因某种原因造成电流不稳,Io增大或减小,则取样电阻R上的电压也随之增大或减小。这时,Vout和ADJ间的变化促使电路内部做相应调整,使输出电流稳定。
(六)如何显示充电状态
充电电路工作在什么状态,电路是否有电,是否在进行充电,充满了没有,凭眼睛在电路上是看不出来的。为此,只有在电路中设置显示功能,发光管就是最好的元件。在图4-41中最左侧的发光管亮,表示插上电源后市电有通过变压器。但变压器次级有没有电?如果接入电池后,图中最上侧的发光管亮,表示电路有电流通过,充电正在进行。电池充满后,由于电压升高,导致图中最右侧发光管亮,说明充电达到终止点,应当停止充电。
(七)自动调整电流的电路
1、电路组成及原理 电路由整流、充电通路3CT和C1、R1、BT33A等组成的张弛震荡器、稳压管导通自动关断电路和电池接口等组成(图4-42)。当电池接入电路后,电路才能接通并开始工作,其顺序是:电池电压通过D1、R1到单结晶体管BT33A控制极,单结晶体管导通;电流通过震荡变压器触发可控管3CT,使之导通;电路形成充电通路,对电池充电。
2、可调整电流功能 调整图中可变电阻R1,通过改变晶闸管3CT没有导通,电路不能通过电流。
3、自动保护 当电阻没有电池接入,即使接通电源,由于可控管3CT没有导通,电路不能通过电流。
4、自动断电 当被充电电池已经充满,达到充电终止电压时,电流即通过二极管D1、R1,击穿稳压管2DW,电流被旁路,小环路失电,单结晶体管BT33A因控制极失去电压而停振。通过BT33A控制的晶闸管3CT失去出发电压而电流倒流。
四、充电器电路实例
下面介绍的是利用三极管、集成电路为开关器件组成的开关充电电路。
(一)恒流部分 整个充电通路是:电流从整流校正极出发首先经R3,然后经3DG4、VD、被充电池、R1,最后回到整流桥负极形成回路。
由于电流的流通,在电阻R1两端形成压差,三极管3DG2的基极电位高于发射极到一定值时,3DG2导通;若电池初充电时电压较低,充电电流就大,R1两端压差也大,基极电位提高,3DG2进一步导通,拉低了三极管3DG3基极电位,继而又导致了三极管3DG4导通降低,通过3DG4的电流被控而减少,达到恒流的目的。
2、保护部分 三极管3DG1原处于截止状态,经充电后电池电压升高,3DG1基极电压跟随升高,直至3DG1导通,造成3DG3基极电压被拉低,相继使3DG4被截止,电路被关断而停止充电。电路停止充电电压值由调节RP2设定。设定时应带负荷(即电池充电状态),当达到该电池充电终止电压时,调节RP2使电路关闭,设定即完成,使关闭电压固定在该品种电池的充电终止电压上,防止过充。
(二)可调电流、自动关断、自动保护充电器电路
图4-44和图4-42相似,也只有将电池接入电路之后,才能使晶闸管导通进行充电。电池接入后,电流经R2使单结晶体管BT35D的e极得到电压,BT35开始振荡,射极b2电流流入变压器,次极得到耦合电压,触发晶闸管3CT导通,进入充电状态。
1、自动停止充电 经过一定时间充电,电池电压逐渐升高。当电压达到充电终止电压值时,稳压管WD被击穿,单结晶体管BT35因e极失压而停振,变压器无震荡信号,次极无输出,晶闸管3CT截止,电路被关闭而停止充电。
2、充电电流的调节 图中有两个电位器RP1、RP2。
(1)调节RP1可改变3DD基极控制电压,改变三极管的放大倍数,调整充电电压和电流,以适应不同类型电池的要求。由于整个电路及充电电流都通过3DD,它流过的电流较大,开始时可达3~5A,容易发热,为了防止过热烧毁,应为该管设大面积散热片。
(2)调节RP2可改变晶闸管3CT的导通角,控制充电电流的大小。
3、自动保护 电源无电时,3DD基极无电压,自动截止或不能导通,即使3CT仍然处于导通状态,电路也是关闭的,电池的电流不能倒流,只能在张弛振荡器范围内小量消耗。
4、电路优点 当已经被充满的电池接入电路,电路不会起动也不充电,这是因为稳压管处于击穿状态,单结晶体管不能导通,晶闸管3CT得不到触发电压的缘故。
(三)适合于铅酸电池、镍系列电池使用的充电电路
根据车用电池电压和电路结构,调整电路元器件型号即可改变成适合的电路。
1、电路工作原理 开关稳压电路:整流后的电源,经开关稳压电路稳压在预定点上,也就是电池的充电终止电压。电路由三极管、二极管、电阻、电容和电位器W1组成自激振荡式开关稳压电路,电路工作频率为12kHz,频率大小由1000P电容决定,容量减小,频率就会提高,但以不超过16 kHz为宜,频率高则损耗大。电路也可用稳压管代替,三端式稳压器件效果更好。稳压电路的稳压上限W1调定,调定是在充电电路带负荷状态,50V电压表跨接在电路上。
电压检测:电路采用施密特电路检测电压,对电路的要求是:在电池放电终止电压点上,继电器KM闭合接通电源:在电池充电终止电压点之下,继电器KM释放,切断电路。交流电源电路的开关由KM控制。它的调定与上述方法相同,但要调整的是W2。
2、电路工作状态
(1)充电起始电流较大,达4.6A,对饥饿电池快速充电,短时间内即可充入容量的30%~50%。
(2)很快即转入3.5A电流,约相当于0.4C速率,并自动维持相当一段时间。
(3)随着充电电池电压不断上升,电流强度也不断减低。
(4)当电池电压达到充电终止电压前,电流在750mA上逐渐再降低。
(5)达到充电终止电压时,继电器KM释放,切断交流电输入电路,停止充电。
(四)脉冲反脉冲充电电路
用散件组成的电路繁琐复杂,调制费时、漂移较大不稳定,故障率高不易查找。采用集成电路不仅电路简单,周边散件少,调试简单,性能稳定,还具有各种保护功能、自动调节和控制功能。
图4-46是用两个时基电路555及周边器件组成的脉冲反脉冲充电电路。电路中的555-1是充电脉冲发生IC、555-2是放电反脉冲发生IC。充电脉冲占空比决定于555-1的2、6脚R2和C3,输出脚为3,输出脉冲通过R5、C7给3DD1基极偏压,当555-1的3脚输出高压电平时,触发3DD1导通,充电电池由全波整流电路出发,经过R7、3DD1给电池充电,电流又经R9返回整流器;输出低电平时,3DD1被截止。555-1的3脚输出信号经C5耦合从555-2的2脚输入,触发555-2的3脚发出短暂的间歇阶段。3DD2基极电位被触发而导通,造成电池通过3DD2D、R8、R9形成的小回路放电。反脉冲占空比由555-2的6脚电容C6、电阻R4决定。反脉冲过后有一个小间隙,之后又开始充电脉冲,如此反复,脉冲反脉冲直至充电结束。
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