Пусковий пристрій для автомобіля
Автор Євген Родіков
Варто без діла у мене машина їздити не доводиться, але за порадою автолюбителів потрібно її заводити раз на місяць.
Акумулятор має обмежений термін служби 4роки, та й коштує близько 100$, от і народилася у мене ідея після збирання кількох інверторних зварювальних апаратів зробити пускач для двигуна ціною деталей приблизно як акумулятор 45 ампер годину.
Цей пускач можна застосовувати як з акумулятором, так і без нього, а з акумулятором йому буде навіть легше заводити навіть потужніші двигуни.
Я заводив без акумулятора двигун коней.
Напруга 11.2 вольта для блоку живлення я вибрав, тому що стартери розраховані з урахуванням просідання акумулятора якраз 10...11вольт.
Цей БП має стабілізацію по напрузі та захист від замикання, що обмежує максимальний струм 224 ампера.
Робота заснована за принципом повного відкриття та повного закриття потужних складових транзисторів, зібраних за технологією IGBT, це дає мінімум електричних втрат на ключах IGBT.
Регулювання на виході джерела струму та напруги засноване за рахунок зміни ширини імпульсів керування силових ключів на частоті 56 кгц.
Це коли частота стабільна і не змінюється, не при яких діях БП змінюється тільки ширина або тривалість напруги в діапазоні від 0%. 45% ширини імпульсу решта 55% це нульовий рівень на керуючому ключі.
Трансформатор зібраний на фіритовому сердечнику, завдяки якому можна будувати на таких високих тактових частотах (56кгц) без втрат на вихрові струми, які бувають у металевих сердечниках.
Потужні та швидкі IGBT транзистори також дають таку можливість.
Ви скажете навіщо такі високі частоти?
Справа в тому, що чим вище частота тимменше потрібно витків обмотки мотати на трансформатор.
А якщо це так то обмотку можна робити з товстого дроту, що дає маленькі втрати на трансформаторі з високим ККД 95%.
Трансформатор виходить легкий і маленький, а широтне імпульсне керування (ШІМ) дає менші втрати порівняно з аналоговою стабілізацією напруги, де потужність розсіюється потужних транзисторах.
Деякі з вас помітять, що трансформатор підключається до джерела живлення під час тактів відразу двома ключами один до плюсу інший до мінусу, а не одним ключем, як буває у схемі побудованої за принципом ФліБак.
Справа в тому, що схема ФліБак має великі втрати на викид індуктивної обмотки, який розсіюється на резисторі, ця потужність становить 10..15% від повної потужності джерела, що не годиться для побудови потужних джерел в кілька кіловат.
У цій схемі цей недолік значно усунений оскільки викид йде через діоди VD 17 VD 18 назад у живлення мосту що підвищує ще ККД .
Але ви скажіть, а як же втрати на додатковому ключі я вам скажу, що вони складають не більше 40 ватів, Флі Бак має ці втрати на розсівальному резисторі до 300…400ватт.
IGBT - IRG 4 PC 50 W швидко відкривається а ось зі швидкістю закриття у нього гірше що веде в момент закриття до імпульсного нагрівання кристала транзистора потужністю 1 кВт хот ця потужність і тривати не довго але вона велика.
Для того щоб знизити цю миттєву потужність між колектором і емітером IGBT підключений ланцюжок із С16 R 24 VD 31 теж саме і з верхнім IGBT який знижує потужність, що виділяється на кристалі в момент закриття IGBT.
Але підвищує миттєву потужність у момент відкриття, але не так сильно, тому відкриття відбувається дуже швидко.
На момент відкриття IGBT C 16розряджається через резистор R 24, а в момент закриття заряджається через швидкий діод VD 31 затягуючи фронт підйому напруги поки закривається IGBT знижуючи потужність, що виділяється на ключі.
Ще цей ланцюжок добре бореться з резонуючими викидами трансформатора, не даючи ключу наближатися до пробійної напруги вище 600вольт.
IGBT являє собою складовий транзистор з польового і біполярного транзистораРNР,
Польовий транзистор керує біопалярним.
Для управління потрібні прямокутні імпульси амплітудою щонайменше 12вольт і трохи більше 18вольт із запасом.
Для цієї мети я застосував спеціальні оптрони HCPL 3120 або 3180 з можливістю робочого імпульсного навантаження 2ампера за паспортом 2.5ампера, але з деяких причин рекомендується не перевищувати 2ампера.
Коли напруга на світлодіоді оптрона з'являється вхід 2 і 1,3,4, то на виході формується потужний імпульс струму амплітудою 15,8 вольта обмежений резисторами R 55 R 48 .
А коли напруга на світлодіоді пропадає йде спад амплітуди, який відкриває транзистор Т2 і Т4 і створюючи більший струм цього разу одному резисторі R 48 і R 58 швидко розрізаючи ємність конденсатора IGBT ключа.
Міст з драйверами на оптронах збирається єдиним блоком на радіаторі від комп'ютера Pentium 4 який має плоску основу, на якому зручно кріпити через теплопровідну пасту без прокладок IGBT.
Попередньо потрібно радіатор розпиляти на дві частини, щоб верхній ключ і нижній не мали електричного контакту.
Діоди потрібно кріпити через слюдяну прокладку до тих же радіаторів, з'єднувати всі силові з'єднання рекомендується коротким монтажем навісу.
На шину живлення там же потрібно припаяти 8 штук плівкових конденсаторів по 150 нан 630вольт.
Вихідна обмотка силового трансформатора та дросель.
Вихідна напруга вторинки без навантаження досягає 50 вольт яке випрямляється діодами VD 19 VD 20 і надходить на дросель, на якому відбувається згладжування і розподіл напруги по підлогах під певним навантаженням.
У циклі насичення дроселя коли IGBT відкриті настає фаза насичення дроселя L 3 а коли IGBT закрилися настає фаза розряду дроселя через замикаючий діод VD 22 VD 21 тим самим випрямляючи струм на допомогу конденсатору на великих струмах.
Широтноімпульсна модуляція (стабілізація та обмеження струму)
Це пристрій мозок блоку живлення UC 2845 який створює робочий такт із змінною шириною імпульсу в залежності від напруги на входах 1 і 2 та струму на вході 3.
Вхід 2 це вхід підсилювача мікросхеми, вихід 1 це вихід підсилювача який змінює робочий струм інвертора змінюючи ширину імпульсу дуже дискретно створюючи характеристику навантаження в залежності від напруги зворотного зв'язку виходу БП і входу мікросхеми під висновком 2 на якому мікросхема підтримує напруга 2.5 вольта.
Якщо напруга на вході 2 падає на кілька мілівольт ширина стає ширшою якщо напруга перевищує 2.5 вольта ширина звужується.
Резистор R 2 і R 1 відповідають за стабільність блоку живлення залежно від навантаження, якщо напруга сильно просідає під великими струмами виходу, то потрібно збільшити опір резистора R 1.
Буває в процесі налаштування блок починає під'юджувати, тоді потрібно помоніпулювати резистором R 1 і ємностями конденсаторів С1 і С2.
Якщо це не допомагає, то можна спробувати зменшити кількість витків дроселя L 3 .
Гучний дзвін трансформатора не повинен бути так як це може призвести до вигоряння IGBT має бути неголосніше комара.
Якщо це все не допомогло, то потрібно додати кілька конденсаторів по 1мкф на 3 канал блоку живлення.
Плата силових конденсаторів 1320мкф.
Під час включення блоку живлення в мережу відбувається великий кидок струму, який виводить з ладу діодне складання VD 8 під час заряджання цих ємностей.
Щоб цього не було потрібен резистор, що обмежує струм включення R 11, а коли ці конденсатори зарядиться, таймер на польовому транзисторі зімкне контакти і зашунтує реле даючи робочому струму надходити на міст з трансформатором.
