Celem projektu było wykonanie prostownika 12V 16A do ładowania dużych akumulatorów ołowiowych który nie wydziela w postaci ciepła więcei niż w postaci prądu ładowania. Układ jest na tyle uniwersalny że można by go w zasadzie wykorzystać do sterowania prądem spawarki itp. Wielkość prądu zależy tu od mocy transformatora, tyrystorów i diod prostowniczych. Równie dobrze mogło by to być 100A 24V itd
Pomysł powstał bo posiadałem większość drogich elementów z demontażu:
- bliżej nieznany ogromny transformator 380/24V 20A (który po podłączeniu do 230V daje 18,5V na wyjściu)
- 2 tyrystory 50A 1200V
- 3 diody 40A 300V
- 2 duże radiatory z jakichś przetwornic
- wentylator PC
- amperomierz, woltomierz
- bezpiecznik energetyczny 25A
Oprócz układu zasugerowanego przez WojcikW w poście https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1238130.html nie znalazłem na elektrodzie projektu ładowarki tyrystorowej której dodatkowym "celem" nie było by świecenie żarówkami, dogrzewanie pomieszczenia rezystorem o mocy 150W, tranzystorem-grzejnikiem w szereg z akumulatorem itp. Wspomniany układ został dość mocno przerobiony w celu wyeliminowania drugiego transformatora sieciowego, umożliwienia montażu obu tyrystorów na jednym radiatorze a diod na drugim.
Układ sterujący jest zasilany z tego samego uzwojenia transformatora co ładowany akumulator. Tranzystor Q1 jest detektorem przejścia przez zero i steruje przerzutnikiem monostabilnym U1B którego zadaniem jest generowanie impulsu o długości regulowanej potencjometrem P1. Koniec tego impulsu z kolei wyzwala przerzutnik U1A który generuje impulsy o stałej długości ok 200uS (zalecana długość dla tyrystorów). Impuls ten po przetransformowaniu steruje tyrystorami.
Poniżej przebiegi, górny z detektora przejścia przez zero, dolny z wyjścia U1A przy różnych wartościach P1:
Transformator impulsowy spełnia tu dwie role:
- separacja galwaniczna bramek i katod obu tyrystorów od siebie
- separacja galwaniczna układu sterującego od tyrystorów
Jednak dzięki temu oba tyrystory mogłem zamontować na tym samym radiatorze bez przekładek izolacyjnych, a układ sterujący mogłem zasilać tym samym napięciem co tyrystory. Ponadto 3 diody prostownicze mocy również można przykręcić do wspólnego radiatora bez przekładek izolacyjnych. Uprościło to znacząco montaż i zmniejszyło ilość radiatorów do 2. Dodatkowo tranzystor Q2 sterowany krótkimi impulsami nie grzeje się - radiator założyłem ale okazał się być zbędny.
Transformator ma 3x 200 zwojów fi 0,3mm na rdzeniu ferrytowym. Ilość zwojów i grubość drutu nie jest specjalnie krytyczna i może zależeć od napięć i typu tyrystorów.
Z układu sterownika przejdźmy do całego układu:
WAŻNE: nie możemy skrzyżować par zacisków Tr1-G1 i Tr2-G2 bo tyrystory zostaną uszkodzone!!!
Ponieważ tyrystory mają śrubę montażową na anodzie a diody na katodzie to można je zakręcić do wspólnych radiatorów bez przekładek izolacyjnych (tzn diody do jednego, tyrystory do drugiego).
Dioda D3 i dławik L1 są opcjonalne ale mocno wskazane. Dławik służy do wygładzania szpilek prądu ładowania. Bo mimo że wartość średnia byłaby np 5A to szpilki mogłyby mieć po 25A co może niekorzystnie wpłynąć na akumulator. Czy wpływa niekorzystnie? Nie wiem.
Jeśli zastosujemy dławik to musimy też zastosować diodę D3. Zamyka ona przepływ prądu indukowanego w dławiku i umożliwia wyłączenie tyrystorów. D3 i L1 spełniają tu więc podobną rolę jak w przetwornicy step-down w której elementem kluczującym są tyrystory.
Dławik nawinąłem na rdzeniu starego transformatora coś około 150W drutem fi 2mm nawiniętym "do oporu". Dławik musi posiadać szczelinę powietrzną 0,5 - 1mm co było łatwe w realizacji bo był to rdzeń o kształcie 2U.
Przebiegi prądu na wyjściu obciążonym żarówką 12V100W bez dławika:
Oraz z dławikiem:
Jak widać nastąpiło wygładzenie dużych impulsów prądu i powstanie składowej stałej ktora bez diody D3 nie pozwoliłaby wyłączyć tyrystorów.
Teraz obudowa całej ładowarki - została wykonana z niepalnych płyt skręconych kątownikami i śrubami. Znalazły się tam też oczywiście bezpieczniki. Jako bezpiecznik po stronie wtórnej klasyczny bezpiecznik energetyczny.
płytka sterownika:
Radiator na tranzystorze Q2 okazał się być zbędny. Na stabilizatorze 5V był letni po 30min pracy.
Projekt w formacie Protel DXP oraz wydruk płytki w formacie PDF:
Cool? Ranking DIY
