Схема зу на тиристорах для авто акб: Простое, автомобильное ЗУ на тиристоре с регулировкой тока 0…10 А

Схема зу для автомобильного аккумулятора на тиристорах

Войти на сайт Логин:. Сделать стартовой Добавить в закладки. Мы рады приветствовать Вас на нашем сайте! Мы уверены, что у нас Вы найдете много полезной информации для себя, читайте, скачивайте, все абсолютно бесплатно и без паролей. Периодически материал сайта пополняется, поэтому добавьте Komitart в закладки или подпишитесь на новостную рассылку RSS, так будет проще узнавать о публикуемых новинках.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схема зу для автомобильного аккумулятора на тиристорах

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов
• Зарядное устройство с защитой.
• Зарядные устройства
• Нужна схема и совет по зарядным устройства автомобильных АКБ
• Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов
• Тиристорное импульсное зарядное устройство 10А на КУ202

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Провереная схема зарядного устройства автомобильных аккумуляторов

Схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

Включение тиристора в импульсных схемах десульфатирует импульсным током старенький аккумулятор и поддерживает в исправном состоянии новый. Подключение тиристора позволяет существенно упростить схему управления напряжением на аккумуляторе. В результате устройство на тиристоре оказалась простым и надежным. Включение тиристора открыт — закрыт зависит от напряжения, которое снимается с резистора R3.

С течением времени батарея заряжается, что ведёт к увеличению напряжение на ней. Тиристор начинает открываться позже и закрываться раньше. Амперметр необходимо включать в цепь до R нагрузки R5. Амперметр в схеме зарядных устройств на тиристорах обычно показывает на 0,,5 ампер больший ток, чем есть на самом деле, это происходит из-за шунта R5. ЗУ на тиристоре циклически разряжает аккумулятор во время отрицательного полупериода U, что приводит к процессу десульфатации пластин аккумулятора, этот процесс происходит благодаря R нагрузки R5.

Если Вы не планируете весь процесс зарядки аккумулятора находиться рядом с зарядкой можно собрать схему защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда из-за R5 при пропадании в. Схема собирается на реле К1 и выпрямителе VD1C1.

Зарядное устройство на тиристоре содержит стандартный трансформатор ТПП или другой на 10 А и напряжение около 35 вольт.

Добавить в закладки. Обсудить в форуме. В закладки браузера. Мнение о материале. Пожалуйста оставьте свои комментарии!!!! Выбранная схема!!! Зарядное устройство на тиристоре. Категория: Зарядные устройства для авто Добавил: brys99 Просмотров: Теги: устройство , зарядное , тиристоре , НА Рейтинг: 4. Все смайлы.

Зарядное устройство с защитой.

Тиристорное зарядное устройство 12 вольт с электронной защитой. Выпрямительные диоды в зарядных приспособлениях могут быть выведены из строя при случайном замыкании выходных клемм либо неверном включении АКБ. Обычное средство защиты — плавкие предохранители, но для возобновления работоспособности прибора в этом потребуется замена спаленного предохранителя новым, которого как традиционно в нужный момент под рукою нет. Приходится ставить «жучок», чем ещё более снижается защищённость зарядного устройства. Зарядное устройство для аккумуляторов 12 вольт на тиристоре КУЕ.

Сразу скажу, что штатные ЗУ, предназначенные для зарядки разных АКБ уже не Плюс аккумулятора по схеме сверху. Посудите сами: автомобильные аккумуляторы работают не более 3 лет! Данная . Точней, его значение будет зависеть, теперь уже, от скважности, которую и регулирует тиристор.

Зарядные устройства

Компактное зарядное устройство на тиристоре. На рис. Образцовое напряжение на аккумулятора сравнивается при каждом положительном полупериоде пока тиристор закрыт. Когда аккумулятор разряжен тиристор открывается в моменты каждого положительного полупериода с некоторой задержкой, но только как аккумулятор будет близок к полной зарядке тиристор будет открывать с большей задержкой и при достижении определенного значения когда аккумулятор полностью зарядится, тиристор перестанет открываться. Сравнение напряжений происходит в цепи управляющего электрода тиристора. Напряжение на выходе тиристора зависит от его параметров, поэтому возможно подборка тиристора если напряжение 13,5В окажется немного заниженным. Трансформатор любой на напряжение во вторичной обмотке 20В исходя из значения зарядного тока. Борноволоков Э. Радиолюбительские схемы — 3-е издание, перераб. Автоматическое зарядное уст-во.

Нужна схема и совет по зарядным устройства автомобильных АКБ

Включение тиристора в импульсных схемах десульфатирует импульсным током старенький аккумулятор и поддерживает в исправном состоянии новый. Подключение тиристора позволяет существенно упростить схему управления напряжением на аккумуляторе. В результате устройство на тиристоре оказалась простым и надежным. Включение тиристора открыт — закрыт зависит от напряжения, которое снимается с резистора R3. С течением времени батарея заряжается, что ведёт к увеличению напряжение на ней.

Начнем с того, что зарядное на КУ имеет целый ряд преимуществ: — Способность выдерживать ток заряда до 10 ампер — Ток заряда импульсный, что, по мнению многих радиолюбителей, помогает продлить жизнь аккумулятору — Схема собрана с не дефицитных, недорогих деталей, что делает ее очень доступной в ценовой категории — И последний плюс- это легкость в повторении, что даст возможность ее повторить, как новичку в радиотехнике, так и просто владельцу автомобиля, вообще не имеющего знания в радиотехнике, которому нужна качественная и простая зарядка. Со временем попробовал доработанную схему с автоматическим отключением аккумулятора, рекомендую почитать Зарядное для автомобильного аккумулятора В свое время я собирал эту схему на коленке за 40 минут вместе с травкой платы и подготовкой компонентов схемы.

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов

Зарядное устройство ЗУ для аккумулятора необходимо каждому автолюбителю, но стоит оно немало, а регулярные профилактические поездки в автосервис не выход. Обслуживание батареи в СТО требует времени и денег. Кроме того, на разряженном аккумуляторе до сервиса ещё нужно доехать. Собрать своими руками работоспособное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками сможет каждый, кто умеет пользоваться паяльником. Любой аккумулятор АКБ — накопитель электрической энергии. При подаче на него напряжения энергия накапливается, благодаря химическим изменениям внутри батареи.

Тиристорное импульсное зарядное устройство 10А на КУ202

Здравствуйте дорогие читатели. Хочу предложить вашему вниманию зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Схема управления тиристором заимствована от ранее выпускаемого промышленного зарядного для автомобилей. Схема простая и при отсутствии ошибок монтажа, начинает работать сразу. Схема имеет защиту от короткого замыкания соединительных проводов на транзисторе VТ3. Когда аккумулятор не подключен, напряжение между точками 6 и 7 отсутствует — транзистор VТ3 закрыт и релаксационный генератор, собранный на аналоге однопереходного транзистора VТ1, VТ2 не работает. Тиристор закрыт. При подключении аккумулятора, VT3 открывается, запускается генератор и на выходе появляются импульсы заряда.

При заряде от внешнего ЗУ напряжение на АКБ ограничивают величиной 2,4 В на . Примитивная защитная схема автомобильного аккумулятора от . Еще плюс такой же, как у диодов Шоттки: радиатор для пары тиристоров.

Разбор больше 11 схем для изготовления ЗУ своими руками в домашних условиях, новые схемы и года, как собрать принципиальную схему за час. ТЕСТ: Чтобы понять, обладаете ли вы необходимой информацией об аккумуляторах и зарядных устройствах для них, следует пройти небольшой тест:. А Желательно производить демонтаж батареи с установленного места, иначе возникнет риск повредить электронику поступлением большого напряжения.

В холодное время года старые автомобильные аккумуляторы начинают «капризничать» и их приходится подзаряжать. В большинстве случаев автолюбителю нужно к утру подзарядить слабый аккумулятор и для этого не обязательно иметь сложное зарядное устройство ЗУ. В свое время выпускалось компактное надежное ЗУ для автомобильных и мотоциклетных аккумуляторов, состоявшее из понижающего трансформатора с переключающейся вторичной обмоткой, мостового выпрямителя и амперметра. При изготовлении ЗУ по такой схеме основные сложности возникают с подбором готового трансформатора или намоткой толстым проводом вторичной обмотки с отводами. Подбор готового трансформатора можно упростить, если применить простую схему фазового управления средним значением тока [1].

Зарядное устройство на кт схема Автоматическое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.

Эта схема позволяет производить включение и выключение нагрузки при одном кратковременном нажатии кнопки. Первоначально обмотка реле К1 обесточена, реле выключено. Когда нажимаем на кнопку SB1, то на резистор R1 и управляющий электрод тринистора VS1 поступает импульс положительного напряжения. Тринистор открывается и срабатывает реле К1 своими контактами оно включает нагрузку на схеме эти контакты не показаны , …. Устройство отлично подходит для зарядки аккумуляторов разного типа, предназначенных для питания электрических сетей автомобилей, мотоциклов, фонарей и т. Также прибор может работать в режиме источника питания с плавной регулировкой напряжения от 0 до 12В и мощностью не …. Тиристоры можно проверить с помощью омметра, замеряя сопротивление анод-катод полупроводникового прибора так, чтобы отрицательный вывод омметра был подключен к аноду, а положительный к катоду.

На работе списывали оборудование и мне достался блок питания без внутренностей, с надписью на передней панели «statron TYP «. В наличии были корпус и установленный внутри силовой трансформатор. Решил оставить до поры, до времени.

Схема и описание тиристорного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов

 

Схема и описание простого самодельного зарядного устройства на тиристоре для зарядки автомобильных аккумуляторов.

---

Устройство с электронным управлением зарядным током, выполнено на основе тиристорного фазоимпульсного регулятора мощности. Оно не содержит дефицитных деталей, при заведомо исправных элементах не требует налаживания.

Это зарядное устройство на тиристоре позволяет заряжать автомобильные аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы.

Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, способствует продлению срока службы батареи. Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от — 35 °С до + 35°С.

Схема устройства показана на рис. 1.

Нажмите на картинку для просмотра.

Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мостVD1 + VD4.

Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VT1, VT2 Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.

Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

Тиристорное зарядное устройство в дальнейшем можно дополнить различными автоматическими узлами (отключение по окончании зарядки, поддержание нормального напряжения батареи при длительном ее хранении, сигнализации о правильной полярности подключения батареи, защита от замыканий выхода и т.

д.).

К недостаткам устройства можно отнести колебания зарядного тока при нестабильном напряжении электроосветительной сети.

Как и все подобные тиристорные фазоимпульсные регуляторы, устройство создает помехи радиоприему. Для борьбы с ними следует предусмотреть сетевой LC-фильтр, аналогичный применяемому в импульсных сетевых блоках питания.

Конденсатор С2 — К73-11, емкостью от0,47 до 1 мкФ, или. К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.

Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б — КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж — KT50IK, а КТ315Л — на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307 Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или. Д226 с любым буквенным индексом.

Переменный резистор R1 — СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.

Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Его можно изготовить самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.

Предохранитель F1 — плавкий, но удобно использовать и сетевой автомат на 10 А или автомобильный биметаллический на такой же ток.

Диоды VD1 + VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).

Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью около 100 см². Для улучшения теплового контакта приборов с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.

Вместо тиристора. КУ202В подойдут КУ202Г — КУ202Е; проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.

Следует заметить, что в качестве теплоотвода тиристора допустимо использовать непосредственно металлическую стенку кожуха. Тогда, правда, на корпусе будет минусовой вывод устройства, что в общем-то нежелательно из-за опасности случайных замыканий выходного плюсового провода на корпус. Если крепить тиристор через слюдяную прокладку, опасности замыкания не будет, но ухудшится отдача тепла от него.

В устройстве может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.

Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (например, при 24…26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом).

В случае, когда вторичная обмотка трансформатора имеет отвод от середины, или есть две одинаковые обмотки и напряжение каждой находится в указанных пределах, то выпрямитель лучше выполнить по стандартной двуполупериодной схеме на двух диодах.

При напряжении вторичной обмотки 28…36 В можно вообще отказаться от выпрямителя — его роль будет одновременно играть тиристор VS1 (выпрямление — однополупериодное). Для такого варианта блока питания необходимо между резистором R5 и плюсовым проводом включить разделительный диод КД105Б или Д226 с любым буквенным индексом (катодом к резистору R5). Выбор тиристора в такой схеме будет ограничен — подойдут только те, которые допускают работу под обратным напряжением (например, КУ202Е).

Для описанного устройства подойдет унифицированный трансформатор ТН-61. Три его вторичных обмотки нужно соединить согласно последовательно, при этом они способны отдать ток до 8 А.

Все детали устройства, кроме трансформатора Т1, диодов VD1 — VD4 выпрямителя, переменного резистора R1, предохранителя FU1 и тиристора VS1, смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.

Рекомендуем посмотреть:

Тиристорное зарядное устройство

Схема автоматического ЗУ на тиристорах и микросхеме

---

схема на тиристоре, с регулятором тока

Содержание

1. Принцип работы и основные компоненты
2. Принципиальные схемы зарядных устройств
3. Простое зарядное устройство для АКБ автомобиля на 12В
4. Зарядное на тиристоре ку202н
5. ЗУ для автомобильного аккумулятора на tl494
6. Схема с автоматическим отключением
7. Схема мощного ЗУ с регулировкой тока
8. Технология сборки
9. Часто задаваемые вопросы

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора — необходимое устройство в любом автохозяйстве. Его можно купить в магазине. А можно сделать самостоятельно.

Принцип работы и основные компоненты

Свинцово-кислотные аккумуляторы заряжают постоянным (выпрямленным) напряжением, стабильным по уровню. Чтобы получить ток, втекающий в батарею, зарядное напряжение должно быть выше напряжения АКБ. Ток заряда в таком режиме зависит от разницы напряжений источника и батареи.

Полностью разряженная АКБ автомобиля выдает напряжение 10,5 вольт (ниже разряжать нельзя), полностью заряженная — 12,6 вольт. В процессе уровень на выходе ЗУ остается постоянным, на клеммах батареи плавно повышается. Поэтому в начале зарядки ток будет максимальным, по окончании – минимальным. Снижение уровня тока служит признаком окончания процесса. Также для автоматического завершения зарядки можно использовать достижение напряжения на АКБ значения 12,5..12,6 вольт.

Процесс зарядки свинцово-кислотной батареи стабильным напряжением.

Стандартная схема построения зарядника содержит:

1. Сетевой трансформатор;
2. Выпрямитель;
3. Регулятор тока (напряжения) — стабилизированный или нет.

Общая схема построения зарядников для автомобильных АКБ.

Очень желательны приборы, индицирующие ток и напряжение. Дополнительно ЗУ может оснащаться:

• схемой ограничения тока;
• электрическими защитами;
• индикацией или автоматическим отключением по окончании зарядки.

Эти функции являются сервисными и повышают удобство работы с ЗУ.

Принципиальные схемы зарядных устройств

Зарядное устройство для автомобильной батареи можно выполнить на разной элементной базе. Все зависит от наличия комплектующих и квалификации мастера.

Простое зарядное устройство для АКБ автомобиля на 12В

Для регулирования тока и напряжения можно применить обычный потенциометр. Вращением его движка можно подстраивать ток в зарядной цепи.

ЗУ с регулирующим потенциометром.

На практике такая схема не используется по двум причинам:

• через потенциометр идет полный ток нагрузки, элемент такой мощности найти трудно;
• ток нагрузки идет через подвижный контакт движка переменного резистора, это значительно снижает надежность работы устройства.

Зато по этой схеме легко понять принцип работы простых зарядников.

Схема простого ЗУ.

На практике реализуется другая схема зарядного устройства для сборки своими руками. Здесь потенциометр включен в цепь базы транзистора, и ток через него небольшой. Зарядный же ток идет через коллектор-эмиттер транзистора, а полупроводниковый элемент подобной мощности найти гораздо проще. Но в этом и состоит главный недостаток схемы. Сквозной ток идет через регулирующий элемент, вся излишняя мощность рассеивается на нем. Потребуется радиатор значительной площади.

Зарядное на тиристоре ку202н

Популярна схема самодельного зарядного устройства, где аккумулятор заряжается выпрямленным напряжением, а ток регулируется вручную посредством тиристора (подходит отечественный КУ202Н или зарубежные аналоги).

Схема зарядного устройства на тиристоре.

Сетевое напряжение понижается трансформатором Т1 и выпрямляется мостом VD1..VD4. На однопереходном транзисторе VT2 собран генератор импульсов. Его частота задается цепью из конденсатора C1 и управляемого резистора на VT1. Его сопротивление регулирует потенциометр R5. В начале каждого полупериода генератор запускается через цепь R1VD1, и начинает выдавать импульсы с заданной частотой. Первый импульс открывает тиристор, остальные (следующие до конца полупериода) не имеют значения. Чем раньше открывается ключ на VS1, тем большая часть синусоиды попадает в нагрузку, тем выше усредненное напряжение на аккумуляторе и средний ток, втекающий в него.

Принцип фазоимпульсного регулирования.

Амперметр служит для контроля этого тока. Недостаток схемы в том, что напряжение не стабилизировано, и будет изменяться вслед за изменением напряжения сети 220 вольт (оно может меняться в пределах ±5%). Вслед за напряжением будет меняться ток заряда, потому процесс требует периодического контроля и, при необходимости, подстройки. Кроме того, напряжение на АКБ не измерить обычным вольтметром или мультиметром – они рассчитаны на измерение постоянного напряжения, а зарядник выдает резко отличающуюся от постоянки форму. Погрешность будет очень высокой, поэтому для контроля придется отключать аккумулятор и замерять его напряжение.

Схема ЗУ без однопереходного транзистора.

Если однопереходного транзистора нет, схему можно собрать без него. Она немного усложнится. Но вместо регулируемого сопротивления на транзисторе для задания частоты генерации возможно применить обычный потенциометр.

Зарядное устройство на симисторе.

Существуют различные варианты данной схемы. Например, регулируемое устройство на симисторе. Здесь силовым ключом служит мощный симистор, а тиристор задействован в схеме формирования открывающих импульсов.

Видео версия: Зарядное с десульфатацией на одном тиристоре.

ЗУ для автомобильного аккумулятора на tl494

Зарядник можно построить на микросхеме TL494. Эта микросхема используется не совсем стандартно – обычно на ней строят полностью импульсные источники питания с выпрямлением сетевого напряжения и «нарезанием» из полученной постоянки высокочастотных импульсов (как в компьютерных БП). Здесь же присутствует и сетевой трансформатор, и выпрямитель вторичного напряжения. Импульсным является только регулируемый стабилизатор. Его достоинство в том, что регулирующий элемент (транзистор) открывается на определенные промежутки времени, через него не течет сквозной ток (равный току нагрузки), поэтому размеры теплоотвода можно значительно уменьшить.

Схема ЗУ на TL494.

Микросхема генерирует импульсы, частота которых задается цепью R4C3, а ширина зависит от разницы между уровнями на входах 1 и 2. Импульсы управляют транзистором VT1, который, открываясь, подпитывает энергией дроссель L1. Запасенная энергия расходуется в нагрузку. Чем больше нагрузка, тем быстрее расходуется запас, тем быстрее падает напряжение на выходе, что приводит к увеличению длительности импульсов с выхода 8 микросхемы. К этому же приводит вращение потенциометра R9 — так регулируется выходное напряжение.

Ток заряда регулируется разницей напряжений между АКБ и выходом ЗУ, но микросхема TL494 позволяет выполнить дополнительное ограничение тока. Для этого используется второй усилитель ошибки. Ток ограничителя устанавливается потенциометром R3, а фактический ток замеряется, как падение напряжения на шунте R11. Если ток выше заданного, длительность импульсов уменьшается, напряжение на выходе снижается до достижения необходимого тока. Такой режим полезен при зарядке сильно разряженных батарей, а также позволяет осуществить режим зарядки стабилизированным током. В совокупности с широким диапазоном регулировки напряжения, возможность ограничения тока делает ЗУ универсальным и позволяет заряжать аккумуляторы, сделанные по различным технологиям. Также ограничитель осуществляет защиту силовых элементов от сверхтока.

Номиналы деталей указаны на схеме. Дроссель лучше изготовить на сердечнике из альсифера.

При настройке подбирают число витков так, чтобы свист обмотки наблюдался только при среднем токе нагрузки, а при его увеличении исчезал. Если свист исчезает рано (уже при небольших токах) и выходной транзистор греется, количество витков надо увеличить. Ориентироваться надо на 20..100 витков провода диаметром 2 мм. Также при сборке в электросхему надо добавить вольтметр и амперметр (можно цифровой или стрелочный) – пользоваться будет намного удобнее. Напряжение на выходе сглаживается конденсатором C6, его форма близка к постоянному.

Рекомендуем: Как из БП компьютера сделать зарядное устройство

Схема с автоматическим отключением

Удобно, чтобы батарея отключалась по окончании процесса пополнения энергии. Один из вариантов схемы такой автоматики приведен на рисунке.

Схема автоматического отключения.

Принцип действия основан на контроле напряжения заряжаемой батареи. Как только оно достигнет номинального уровня (он подстраивается потенциометром), транзистор откроется, сработает реле и отключит напряжение с АКБ. При этом загорится светодиод, сигнализирующий об окончании зарядки. Реле можно применить любое с напряжением срабатывания 12 вольт и током контактов не менее 15 ADC.

Достоинство схемы в том, что ее можно собрать на отдельной плате и использовать совместно с любым готовым зарядником. Недостатком является необходимость измерять напряжение непосредственно на клемме аккумулятора, поэтому цепь измерения (выделена красной линией) надо выполнять отдельным проводом с зажимом и подключать непосредственно к плюсовому выводу АКБ.

От этого недостатка свободны схемы с контролем зарядного тока, отключающие ЗУ при снижении тока ниже установленного предела. Для измерения тока в заряднике должно быть установлено измерительное сопротивление (шунт).

Схема мощного ЗУ с регулировкой тока

Схема мощного зарядного устройства.

Заслуживает внимания еще одна схема ЗУ, обеспечивающая ток не менее 10 А. Ее особенности:

• схема управления собрана по стороне 220 вольт;
• первичная обмотка трансформатора служит одновременно индуктивностью, накапливающей энергию, а затем отдающей ее в нагрузку через вторичные обмотки.

Принцип регулирования – фазоимпульсный, ключом служит симистор VS1. Ток устанавливается потенциометром R1 и регулируется от нуля до 10 А. Первичная обмотка трансформатора должна иметь достаточную индуктивность. Для его изготовления можно применить ЛАТР-2. Его обмотка будет служить первичкой. Сверху надо обустроить изоляцию (достаточно 3 слоя лакоткани), а поверх намотать вторичную обмотку проводом сечением 3 кв.мм 40+40 витков. Резистор R6 служит нагрузкой выпрямителя и создает импульсы разряда батареи. Считается, что такой режим продлевает период эксплуатации АКБ. Вместо него можно установить автомобильную лампу накаливания на 12 вольт мощностью 10 ватт.

Читайте также

Схема и сборка самодельного блока питания с регулировкой напряжения и тока

 

Технология сборки

Большинство электронных компонентов лучше собрать на печатной плате. В домашних условиях плату можно изготовить методом ЛУТ или фотоспособом. Разработать рисунок можно в бесплатных программах, например LayOut или условно-бесплатной Eagle. А можно нарисовать дедовским способом на бумаге и нанести рисунок лаком на поверхность фольги. Плата травится в растворе хлорного железа или в следующем составе:

1. 100 мл аптечной перекиси водорода.
2. 30 г лимонной кислоты.
3. Две чайные ложки поваренной соли.

Силовые элементы монтируются на радиаторы достаточной площади. Устанавливать их надо на теплопроводящую пасту. Если теплоотводящая поверхность элемента не соединена с общим выводом, на теплоотвод деталь крепят через изолирующую прокладку – слюдяную или из упругого материала. Радиатором может служить металлическая стенка корпуса. Также можно сделать теплоотвод частью конструкции. Можно организовать обдув радиаторов – тогда их площадь можно значительно уменьшить. Для этого понадобится вентилятор на 12 вольт, который можно подключить к выходу диодного моста.

Корпус подбирается готовым или изготавливается самостоятельно. На передней панели крепятся:

• измерительные приборы;
• органы регулирования напряжения и тока;
• индикаторы включенного состояния.

Для подключения проводов, отходящих к аккумулятору, клеммы и разъемы лучше не использовать. Токи через них идут большие, поэтому потенциальный источник дополнительного переходного сопротивления нежелателен. Провода лучше подпаять к плате и вывести через отверстия в передней панели. Сечение проводников должно достаточным – не менее 2 кв.мм, а лучше 4 кв.мм. С другой стороны проводов надо припаять зажимы «крокодил».

Зарядное устройство в самодельном корпусе.

Это не полный обзор схем зарядок для автомобильного аккумулятора – их существует великое множество. По представленным конструкциям можно понять принципы построения ЗУ, требования к ним, разобраться в несложной схемотехнике. Отработав на практике сборку этих зарядных устройств, впоследствии можно перейти к более серьезным схемам, в том числе с использованием микроконтроллеров.

Похожая статья: Самодельное зарядное устройство для литий ионных аккумуляторов

Часто задаваемые вопросы

Каковы должны быть пределы регулировки по напряжению

Изменением уровня напряжения изменяют зарядный ток. Если предстоит зарядка автомобильных свинцово-кислотных батарей, то можно выбрать нижний предел регулировки, равный нижнему напряжению разряженной батареи – 10,5 вольт. Верхний предел надо установить по верхнему уровню 12,5 вольт плюс 1,5..2 вольта. На практике неплохо иметь запас по лимитам регулирования. Пределы от 10 до 16 вольт обеспечиат полный диапазон практически используемых зарядных токов.

Где можно взять трансформатор для автомобильного зарядного

Трансформатор можно подобрать промышленного изготовления. Ориентироваться надо на выходное напряжение и ток. Первый параметр должен составлять 12-14 (или 18..24 в зависимости от схемотехники) вольт, второй – от 4 до 10 ампер. Характеристики нескольких подходящих трансформаторов приведены в таблице.

Тип промышленного трансформатора	Выходное напряжение, В	Наибольший ток, А
ТТП-100	12	7,5
ТТП-150	12	12
ТН8-127/220-50	2х6,3 (обмотки соединяются последовательно)	4,8
ТН28-127/220-50	2х6,3 (обмотки соединяются последовательно)	4,8

Если есть трансформатор подходящей габаритной мощности, но вторичная обмотка не подходит по току или напряжению, ее можно смотать и намотать новую. Габаритная мощность определяется по сечению железа по формуле P=0,8..0,88*S²*/14000, где:

1. P – габаритная мощность, ВА.
2. 0,8..0,88 – коэффициент, учитывающий материал стали (если он неизвестен, выбирается значение 0,8).
3. S — площадь сечения сердечника в квадратных сантиметрах.

Площадь сечения для тороидального сердечника вычисляется как (D-d)*h/2 (см.рис), для других типов – a*b.

Площадь сечения для разных типов сердечников

Для тока 4..10 А габаритная мощность должна быть не менее, соответственно, 50..120 ВА. Если железо подходит, вторичная обмотка перематывается медным проводом. Его сечение выбирается по упрощенной формуле d=0,72√I, где:

• d – диаметр провода в мм;
• I – потребный ток в амперах.

Число витков выбирается по формуле N=(50/S)*V (где V – требуемое выходное напряжение в вольтах) или подбирается экспериментально. Также для расчета можно воспользоваться различными программами-калькуляторами, в том числе размещенными на веб-сервисах.

Можно ли с помощью самодельных ЗУ заряжать АКБ без снятия с автомобиля

Этого делать не стоит. При зарядке на аккумулятор подается напряжение, уровнем и формой отличающееся от напряжения бортсети машины. Есть риск повреждения автомобильной электроники. Клеммы от АКБ надо отключить. Сам аккумулятор при этом можно не демонтировать, но это не очень удобно, да и длины проводов от ЗУ может не хватить.

Зарядное устройство на один тиристор для автомобиля. Простое тиристорное зарядное устройство. Схема, описание

Соблюдение режима работы аккумуляторов, и в частности режима зарядки, гарантирует их безотказную работу в течение всего срока службы. Аккумуляторы заряжаются током, значение которого можно определить по формуле

, где I — средний зарядный ток, А., а Q — паспортная электрическая емкость аккумулятора, Ач.

Классическое зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя и регулятора зарядного тока. В качестве регуляторов тока (см. рис. 1) и транзисторных стабилизаторов тока применяют проволочные реостаты.

В обоих случаях на этих элементах выделяется значительная тепловая мощность, что снижает КПД зарядного устройства и увеличивает вероятность его выхода из строя.

Для регулировки зарядного тока можно использовать накопитель конденсаторов, которые включаются последовательно с первичной (сетевой) обмоткой трансформатора и выполняют роль реактивных сопротивлений, гасящих избыточное сетевое напряжение. Упрощенный вариант такого устройства показан на рис. 2.

В этой схеме тепловая (активная) мощность выделяется только на диодах VD1-VD4 выпрямительного моста и трансформатора, поэтому нагрев устройство ничтожно мало.

Недостатком на рис. 2 является необходимость обеспечения напряжения на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза превышающего Номинальное напряжение нагрузки (~18÷20В).

Схема зарядного устройства, обеспечивающего зарядку 12-вольтовых аккумуляторов током до 15 А, при этом зарядный ток может изменяться от 1 до 15 А с шагом 1 А, показана на рис. 3.

Возможно автоматическое отключение устройства при полной зарядке аккумулятора. Не боится кратковременных замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней.

Переключателями Q1 — Q4 можно подключать различные комбинации конденсаторов и тем самым регулировать зарядный ток.

Переменный резистор R4 задает порог К2, который должен срабатывать при равенстве напряжения на клеммах аккумулятора напряжению полностью заряженного аккумулятора.

На рис. 4 показано другое зарядное устройство, в котором ток заряда плавно регулируется от нуля до максимального значения.

Изменение тока в нагрузке достигается регулировкой угла раскрытия тринистора VS1. Блок управления выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Величина этого тока определяется положением ползунка переменного резистора R5. Максимальный ток заряда аккумулятора 10А, устанавливается амперметром. Устройство снабжено со стороны сети и нагрузки предохранителями F1 и F2.

Вариант печатной платы зарядного устройства (см. рис. 4) размером 60х75 мм показан на следующем рисунке:

На схеме рис. 4 вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на ток, в три раза превышающий зарядный ток, и соответственно мощность трансформатора также должна быть в три раза больше мощности, потребляемой аккумулятором.

Это обстоятельство является существенным недостатком зарядных устройств с тринисторным регулятором тока (тиристором).

Примечание:

Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 и тиристор VS1 необходимо установить на радиаторы.

Значительно снизить потери мощности в тринисторах, а значит и повысить КПД зарядного устройства, можно, перенеся управляющий элемент из цепи вторичной обмотки трансформатора в цепь первичной обмотки. такое устройство показано на рис. 5.

На схеме рис. 5 блок управления аналогичен использованному в предыдущем варианте устройства. Тринистор VS1 включен в диагональ выпрямительного моста VD1 — VD4. Так как ток первичной обмотки трансформатора примерно в 10 раз меньше тока заряда, то на диодах VD1-VD4 и тринистор VS1 выделяется относительно небольшая тепловая мощность и они не требуют установки на радиаторы. Кроме того, применение тринистора в первичной цепи трансформатора позволило несколько улучшить форму кривой зарядного тока и уменьшить значение коэффициента формы кривой тока (что также приводит к увеличению КПД зарядного устройства). Недостатком этого зарядного устройства является гальваническая связь с сетью элементов блока управления, что необходимо учитывать при разработке конструкции (например, использовать переменный резистор с пластиковой осью).

Вариант печатной платы зарядного устройства по рис. 5 размером 60×75 мм показан на рисунке ниже:

радиаторы.

В зарядном устройстве на рисунке 5 диодный мост VD1-VD4 типа КЦ402 или КЦ405 с буквами А, Б, С. Стабилитрон VD3 типа КС518, КС522, КС524 или составленный из двух одинаковых стабилитронов диоды с общим напряжением стабилизации 16÷24 вольта (КС482, Д808, КС510 и др. ). Транзистор VT1 однопереходный, типа КТ117А,Б,С,Г. Диодный мост VD5-VD8 составлен из диодов, с рабочим ток не менее 10 ампер (Д242÷Д247 и др.). Диоды устанавливаются на радиаторы площадью не менее 200 кв.см, а радиаторы будут сильно греться, можно установить вентилятор на обдув в корпус ЗУ.

Рано или поздно у каждого автолюбителя возникает потребность в зарядном устройстве. С приходом морозов я тоже об этом задумался. Аккумуляторы были старые, стали плохо держать заряд, а брать зарядные у друзей надоело. Покатался по городу, посмотрел, что предлагают из неавтомата с возможностью регулировки тока зарядки до 10А. Посмотрел, обалдел от цен и решил, как обычно, сам поколдовать над этим аппаратом.

Для реализации выбрал схему тиристорного зарядного устройства. Простой, надежный, проверенный кучей людей. Уверен, что устройства, собранные по этой схеме, уже были в этом сообществе.

Вот моя версия.
На роль корпуса и силового трансформатора друг, работающий сисадмином, подогнал морально устаревший источник бесперебойного питания от компьютера на 24-вольтовых аккумуляторах. В качестве выключателя и перенапряжения установил автоматический выключатель на 6А

Трансформатор остался без переделок, на штатном месте. Тиристор поставил на радиатор, который через изолирующие прокладки прикрутил к корпусу

Плату управления тиристором сделал из фольгированного бакелита, припаял детали и прикрутил на штатные бобышки, на которых раньше стояла плата бесперебойного питания. Встал как родной

В качестве выпрямителя использовалась диодная сборка KBPC5010. Выбран за компактность и простоту установки при более чем подходящих характеристиках. Крепится прямо на корпус, через термопасту.
Амперметр и переменный резистор встроены в переднюю пластиковую крышку

В передней крышке было 5 светодиодов. Я не стал их выбрасывать и решил включить в цепочку. Средний вывод трансформатора я использовал для питания, то есть питаю их от источника переменного напряжения. Для защиты их от обратного тока один из светодиодов был подключен параллельно остальным, но с обратной полярностью. Короче примерно так:

Фото из сети

В качестве проводов к клеммам использовал кабель КГ 2х1,5. Два таких кабеля ушли заподлицо в отверстие от бесперебойника

Клеммы я использовал самые обычные, латунные. Полевые испытания показали, что тиристор и диодный мост почти не греются, по ощущениям градусов 42-45 максимум. Поэтому сегодня все наконец было собрано, подключено и отправлено в полноценную эксплуатацию.

Итог:
Общая стоимость изготовления этого устройства около 900-970 руб. В эту цену входит покупка комплектующих (некоторых больше, чем требуется) и расходников, которые я всегда беру с запасом. Реальная стоимость в районе 480-520 рублей. Для сравнения, продаваемые устройства с аналогичными характеристиками и возможностями в нашем городе стоят от 1800 рублей. и выше. Так что экономия вышла неплохой, я думаю. Кроме того, ощущение, когда что-то, сделанное своими руками, начинает работать, бесценно.

Устройство с электронным управлением зарядным током выполнено на базе тиристорного фазоимпульсного регулятора мощности. Не содержит дефицитных деталей; при заведомо хороших элементах не требует настройки.

Зарядное устройство позволяет заряжать автомобильные аккумуляторы силой тока от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы. Зарядный ток имеет форму, близкую к импульсной, что, как полагают, продлевает срок службы батареи. Прибор работоспособен при температуре окружающей среды от — 35 °С до + 35 °С.

Схема устройства представлена ​​на рис. 2.60.

Зарядное устройство — тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диод moctVDI+VD4.

Блок управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VT1, VT2 Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом положении его двигателя по схеме зарядный ток будет максимальным, и наоборот.

Диод VD5 защищает цепь управления тиристором VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

В дальнейшем зарядное устройство может быть дополнено различными блоками автоматики (отключение по окончании заряда, поддержание нормального напряжения аккумулятора при длительном хранении, сигнализация о правильной полярности подключения аккумулятора, защита от короткого замыкания на выходе , так далее.).

К недостаткам устройства относятся колебания зарядного тока при нестабильном напряжении сети электроосвещения.

Как и все аналогичные тиристорные фазоимпульсные регуляторы, устройство создает помехи радиоприему. Для борьбы с ними следует предусмотреть сетевой LC-фильтр, аналогичный тому, что используется в импульсных сетевых блоках питания.

Конденсатор С2 — К73-11, емкостью от 0,47 до 1 мкФ, или. К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.

We will replace the KT361A transistor with KT361B — KT361Yo, KT3107L, KT502V, KT502G, KT501Zh — KT50IK, and KT315L — with KT315B + KT315D KT312B, KT3102L, KT503V + KT503G, P307 Diode or KD105B instead of KD105B D226 with any letter index .

Резистор переменный R1 — СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.

Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой 10 А. Его можно изготовить самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по эталонному амперметру.

Предохранитель F1 плавкий, но также удобно использовать автоматический выключатель на 10 А или автомобильный биметаллический на тот же ток.

Диоды VD1+VP4 могут быть любые на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).

Диоды выпрямителя и тиристор смонтированы на теплоотводах, каждый с полезной площадью около 100 см2. Для улучшения теплового контакта устройств с радиаторами желательно использовать теплопроводящие пасты.

вместо тиристора. КУ202В подходят КУ202Г — КУ202Е; На практике проверено, что прибор нормально работает с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.

Следует отметить, что допускается использование металлической стенки корпуса непосредственно в качестве теплоотвода тиристора. Тогда, правда, будет отрицательный вывод устройства на корпус, что вообще нежелательно из-за опасности случайных замыканий вывода плюсового провода на корпус. Если крепить тиристор через слюдяную прокладку, опасности короткого замыкания не будет, но ухудшится теплоотдача от него.

В устройстве может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.

Если трансформатор имеет напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, с большим сопротивлением (например, при 24…26 В сопротивление резистора должно быть увеличено до 200 Ом).

В случае, когда вторичная обмотка трансформатора имеет отвод от середины, или имеются две одинаковые обмотки и напряжение каждой находится в указанных пределах, то выпрямитель лучше выполнить по типовому двух- диодная двухполупериодная схема.

При напряжении вторичной обмотки 28…36 В можно полностью отказаться от выпрямителя — его роль одновременно будет выполнять тиристор VS1 (выпрямление однополупериодное). Для этого варианта блока питания необходимо подключить разделительный диод КД105Б или Д226 с любым буквенным индексом (катод к резистору R5) между резистором R5 и плюсовым проводом. Выбор тиристора в такой схеме будет ограничен — подойдут только те, которые допускают работу под обратным напряжением (например, КУ202Э).

:

Обычно подзарядка аккумуляторной батареи в автомобиле происходит при работающем генераторе. Однако если автомобиль простаивает в течение длительного времени, в холодную погоду или в случае неисправности, аккумуляторная батарея может разрядиться до такой степени, что она не сможет обеспечить ток, необходимый для запуска двигателя. Здесь на помощь приходит автомобильное зарядное устройство. Однако стоимость зарядного устройства сильно бьет по карману, и поэтому я решил собрать зарядное устройство самостоятельно. Он позволяет заряжать автомобильные аккумуляторы током от 0 до 10А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы, пенорезака, автомобильного колесного насоса-компрессора. Устройство не содержит дефицитных деталей и при исправности элементов не требует наладки. Для этой схемы был использован сетевой понижающий трансформатор ТС270-1 (выдранный из старого лампового телевизора) с напряжением вторичной обмотки 17В. Никаких изменений не произойдет с напряжением на вторичной обмотке от 17 до 22В. Корпус использован от блока управления станцией катодной защиты газопровода КСС-600 (охлаждение в корпусе естественное). В это зарядное устройство можно при необходимости установить схему для зарядки малогабаритных аккумуляторов (типа Д-0,55С и др.). При этом контроль зарядного тока осуществляется установленным миллиамперметром.
Принципиальная схема устройства представлена ​​на фото ниже.

Принципиальная схема устройства

Представляет собой традиционный тринисторный регулятор мощности с импульсно-фазовым управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мост VD1-4. Тринисторный блок управления выполнен на аналоге однопереходного транзистора VT1, VT2. Время, в течение которого конденсатор С1 заряжается перед переключением, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом положении его двигателя по схеме зарядный ток будет максимальным, и наоборот. Диод VD5 защищает цепь управления тринистора от обратного напряжения, возникающего при включении тринистора VS1. Печатная плата устройства и монтажная плата на фото ниже.

Печатная плата

Печатная плата

Если готовый, бывший в употреблении трансформатор имеет на вторичной обмотке более 17В, то резистор R5 следует заменить другим, более высоким сопротивлением (например, на 24. .. 26В до 200 Ом). В случае, когда вторичная обмотка имеет отвод от середины, либо имеются две одинаковые обмотки и напряжение каждой находится в заданных пределах, то выпрямитель лучше сделать по стандартной двухдиодной двухполупериодной схеме .
А при сборке выпрямителя точно по схеме к подойдут следующие детали:
С1 — К73-11, емкостью от 0,47 до 1 мкФ, а также К73-16, К42У-2, МБГП.
Диоды VD1 — VD4 могут быть любые на прямой ток 10А и обратное напряжение не менее 50В (это серии Д242, КД203, КД210, КД213).
Вместо тринистора Т10-25 подойдет КУ202В — КУ202Э; На практике проверено, что прибор нормально работает с более мощными тринисторами Т-160, Т-250 (В моем случае это Т10-25).
Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б — КТ361Е, КТ3107, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж — КТ501К, а КТ315А — на КТ315Б — КТ315Д, КТ312Б, КТ3102А, КТ503В — КТ503Г, П307.
Вместо диода КД105Б подходят диоды КД105В, КД105 или Д226 с любым буквенным индексом.
Резистор переменный R1 — СП-1, СП3-30а или СПО-1.
Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой 10А, или сделать самому из любого миллиамперметра, подобрав к нему шунт.
Вольтметр ПВ1 — любой постоянного тока со шкалой 16В.
Предохранитель FU1 — плавкий на 3А, FU2 — плавкий на 10А.
Диоды и тринистор необходимо установить на теплоотводы, каждый полезной площадью около 100 см². Для улучшения теплового контакта этих деталей с радиаторами желательно использовать теплопроводящие пасты.
Больше фото можно увидеть в моем блоге

Более современная конструкция несколько проще в изготовлении и настройке и содержит доступный силовой трансформатор с одной вторичной обмоткой, а регулировочные характеристики выше чем в предыдущей схеме.

Предлагаемое устройство имеет стабильную плавную регулировку действующего значения выходного тока в пределах 0,1…6А, что позволяет заряжать любые аккумуляторы, а не только автомобильные. При зарядке маломощных аккумуляторов целесообразно последовательно включать в цепь балластный резистор сопротивлением несколько Ом или дроссель, т.к. пиковое значение зарядного тока может быть достаточно большим из-за особенностей работы тиристорных регуляторов. Для снижения пикового значения зарядного тока в таких цепях обычно применяют силовые трансформаторы ограниченной мощности, не превышающей 80 — 100 Вт, и с плавной нагрузочной характеристикой, позволяющей обойтись без дополнительных балластных сопротивлений или дросселей. Особенностью предлагаемой схемы является необычное использование широко распространенного TL49.4 микросхемы (KIA494, К1114УЕ4). Задающий генератор микросхемы работает на низкой частоте и синхронизируется с полуволнами сетевого напряжения с помощью узла на оптроне U1 и транзисторе VT1, что позволило использовать микросхему TL494 для фазового регулирования выходного тока. Микросхема содержит два компаратора, один из которых используется для регулирования выходного тока, а второй — для ограничения выходного напряжения, что позволяет отключать зарядный ток при достижении аккумулятором напряжения полного заряда (для автомобильных аккумуляторов Umax = 14,8 В). На ОУ DA2 был собран узел шунтирующего усилителя напряжения для возможности регулирования зарядного тока. При использовании шунта R14 с другим сопротивлением потребуется подбор резистора R15. Сопротивление должно быть таким, чтобы при максимальном выходном токе не наблюдалось насыщения выходного каскада ОУ. Чем больше сопротивление R15, тем ниже минимальный выходной ток, но также уменьшается максимальный ток из-за насыщения ОУ. Резистор R10 ограничивает верхний предел выходного тока. Основная часть схемы собрана на печатной плате размером 85 х 30 мм (см. рисунок).

Конденсатор C7 припаян непосредственно к печатным проводникам. Чертеж печатной платы в натуральную величину.

В качестве измерительного прибора использован микроамперметр с самодельной шкалой, показания которого калибруются резисторами R16 и R19. Можно использовать цифровой измеритель тока и напряжения, как показано на схеме цифрового зарядного устройства. Следует иметь в виду, что измерение выходного тока таким прибором осуществляется с большой погрешностью из-за его импульсного характера, но в большинстве случаев это не существенно. В схеме можно использовать любые доступные транзисторные оптопары, например, АОТ127, АОТ128. Операционный усилитель DA2 можно заменить практически любым доступным ОУ, а конденсатор С6 можно не использовать, если ОУ имеет внутреннюю частотную коррекцию. Транзистор VT1 можно заменить на КТ315 или любой маломощный. В качестве VT2 можно использовать транзисторы КТ814 В, Г; КТ817В, Г и другие. В качестве тиристора ВС1 любой доступный с подходящими техническими характеристиками, например отечественный КУ202, импортный 2Н6504…09, С122 (А1) и другие. Диодный мост VD7 можно собрать из любых доступных силовых диодов с подходящими характеристиками.

На втором рисунке показаны внешние соединения печатной платы. Настройка устройства сводится к подбору сопротивления R15 для конкретного шунта, в качестве которого могут быть использованы любые проволочные резисторы сопротивлением 0,02…0,2 Ом, мощности которых достаточно для длительного протекания тока до 6 А. y специальный измерительный инструмент и шкала.

Тиристоры SIDAC | Защитные тиристоры SIDAC | Тиристоры

• Критерии выбора устройства SIDACtor®
• Нормативные требования
• Описание семейства продуктов SIDACtor®
• SIDACtor® Конструкция и работа
• SIDACtor по сравнению с другими устройствами защиты от перенапряжения
• Электрические параметры устройства SIDACtor
• Защита телекоммуникаций SIDACtor
• Руководство по нормативным стандартам широкополосной связи и телекоммуникаций

Критерии выбора устройства SIDACtor ®

При выборе устройства SIDACtor ® используйте следующие критерии:

Напряжение в выключенном состоянии (В

_DRM )

Напряжение V _DRM устройства SIDACtor ® должно быть больше, чем максимальное рабочее напряжение цепи, которую защищает устройство SIDACtor ®.

Пример 1: Для приложения POTS (обычная телефонная служба) преобразуйте максимальное рабочее напряжение звонка (150 ВСКЗ) в пиковое напряжение и добавьте максимальное постоянное смещение батареи центрального офиса:

• 150 В _СКЗ v2 + 56,6 В _шт. = 268,8 В _ПК
• ∴ В _DRM > 268,8 В

Пример 2: Для приложения ISDN добавьте максимальное напряжение источника питания постоянного тока к максимальному напряжению передаваемого сигнала (для приложений в США интерфейс U не будет иметь постоянное напряжение, но будет использоваться в европейских и японских ISDN). приложения могут):

• 150 В _ПК + 3 В _ПК = 153 В _ПК
• ∴ В _DRM > 153 В

Напряжение переключения (V

_S )

Напряжение V _S устройства SIDACtor ® должно быть равно или меньше номинального мгновенного пикового напряжения компонента, который он защищает.

Пример 1: V _S = V _{РАСПРАВЛЕНИЕ РЕЕЛА}

Пример 2: V _S = SLIC V _PK

PIK не требуют дополнительного последовательного сопротивления, номинал импульсного тока (I

_PP ) устройства SIDACtor ® должны быть больше или равны импульсным токам, связанным с испытаниями на молниезащиту в соответствии с применимыми нормативными требованиями (I _PK ):

• I _PP = I _PK

Для цепей, использующих дополнительное последовательное сопротивление, номинальный импульсный ток (I _PP ) устройства SIDACtor ® должен быть больше или равен доступным импульсным токам, связанным с испытаниями на молниезащиту в соответствии с применимыми нормативными требованиями ( я _{ПК (в наличии)} ):

• I _PP = I _{ПК (в наличии)}

Максимально доступный импульсный ток рассчитывается путем деления пикового импульсного напряжения (V _PK ) на общее сопротивление цепи (R _TOTAL ): _ВСЕГО

Для продольных выбросов (наконечник-земля, кольцо-земля), R _ВСЕГО рассчитывается как для наконечника, так и для кольца:

• R _{ИСТОЧНИК} = V _ПК /I _ПК
• R _ВСЕГО = R _СОВЕТ + R _{ИСТОЧНИК}
• R _ВСЕГО = R _КОЛЬЦО + R _{ИСТОЧНИК}

Для металлических волн (Tip-Ring):

• R _SOURCE = V _PK /I _PK
• R _ВСЕГО = R _{НАКОНЕЧНИК} + R _КОЛЬЦО + R _{ИСТОЧНИК}

Пример 1: Производитель модема должен соответствовать требованиям TIA-968-A по перенапряжению типа A без последовательного сопротивления.

• I _ПК = 100 А, 10×560 мкс
• IPP = 100 А, 10×560 мкс
• Таким образом, будет выбрано устройство SIDACtor ® с рейтингом «B» или «C».

Пример 2: Производитель линейной карты должен соответствовать требованиям GR 1089 по перенапряжению с 30 Ом на наконечнике и 30 Ом на кольце.

• I _ПК = 100 А, 10×1000 мкс
• В _ПК = 1000 В
• R _{ИСТОЧНИК} = V _PK /I _PK = 10 O
• R _ВСЕГО = R _{ИСТОЧНИК} + R _СОВЕТ = 40 O
• I _{PK (в наличии)} = V _PK /R _ВСЕГО = 1000 V/40 O
• ∴ I _ПП = 25 А

Ток удержания (I

_H )

Поскольку TIA-968-A 4.4.1.7.3 указывает, что зарегистрированное оконечное оборудование не превышает 140 мА постоянного тока на проводник в условиях короткого замыкания, ток удержания Устройство SIDACtor ® настроено на 150 мА.

В соответствии с особыми критериями проектирования ток удержания (I _H ) устройства SIDACtor ® должен быть больше, чем постоянный ток, который может подаваться в рабочем состоянии и при коротком замыкании.

Емкость в закрытом состоянии (C _O )

Если предположить, что критическая точка вносимых потерь составляет 70 процентов от исходного значения сигнала, то устройство SIDACtor ® можно использовать в большинстве приложений со скоростями передачи до 30 МГц. Для скоростей передачи более
30 МГц, настоятельно рекомендуется новая серия MC.

Нормативные требования

Из-за огромной стоимости прерывания обслуживания и отказа сетевого оборудования поставщики услуг телефонии приняли различные спецификации, помогающие регулировать надежность и производительность телекоммуникационных продуктов, которые они приобретают. В Европе и большей части Дальнего Востока наиболее распространенными стандартами являются ITU-T K. 20 и K.21.

В Северной Америке большинство действующих компаний основывают свои требования на NEB, содержащих GR1089.требованиям, TIA-968-A (ранее известному как FCC Part 68) и UL 60950-1.

Этот раздел является парафразом существующих документов и не охватывает полностью перечисленные рекомендации, стандарты или нормативные требования. Эта информация предназначена для использования только в качестве справочной информации. Для получения точных спецификаций получите ссылочный документ из соответствующего источника.

• Формы импульсов для различных стандартов
• ГР 1089 — основной
• МСЭ-Т К.20, К.21, К.44 и К.56
• Рекомендация ITU K.homenetwork (скоро)
• TIA-968-A (ранее известный как FCC, часть 68)
• TIA-968-B (ранее известный как FCC, часть 68)
• МЭК 61000-4-2, 4-4 и 4-5 Резюме
• Стандарт материкового Китая — YD/T 950-1998
• Стандарт материкового Китая — YD/T 993-1998
• Стандарт материкового Китая — YD/T 1082-2000
• Управление по сертификации и аккредитации Китайской Народной Республики
• UL 497
• УЛ 497А
• УЛ 497В
• УЛ 497С
• УЛ 497D
• UL/IEC/EN 60950-1
• IEC/UL 62368-1 (скоро)

Описание семейства SIDACtor ®

Broadband Optimized™ Protection

Семейство продуктов Broadband Optimized ™ ориентировано на обеспечение производительности и соблюдение нормативных требований к широкополосному оборудованию. Семейство Broadband Optimized с его широким спектром решений предоставляет приложения с опциями, необходимыми для удовлетворения уникальных потребностей в защите оборудования DSL (вплоть до VDSL), а также Ethernet (до 1000baseT). Оптимизация осуществляется с использованием собственных и запатентованных подходов, сводящих к минимуму негативное влияние емкости устройства на широкополосные сигналы. Семейство , оптимизированное для широкополосного доступа, представляет собой решение для защиты от перенапряжения, которое помогает приложениям соответствовать требованиям Telcordia GR-1089, выпуск 4 и рекомендациям ITU-T K.20, K.21, K.44 и K.45.

Защита SLIC

Семейство продуктов SLIC ориентировано на удовлетворение уникальных потребностей в защите наборов микросхем SLIC (схема интерфейса абонентской линии). Семейство предлагает решения для защиты батарей с фиксированным напряжением и Battrax ® , способные защитить устройства SLIC от переходных процессов, вызванных молнией и перекрестным питанием переменного тока. Семейство SLIC представляет собой решение для защиты от перенапряжения, которое помогает приложениям соответствовать требованиям Telcordia GR-1089, выпуск 4 и рекомендациям ITU-T K.20, K.21, K.44 и K.45.

Защита LCAS

Семейство продуктов LCAS предназначено для специализированной защиты коммутаторов доступа к линейным цепям (LCAS). В этом семействе используется специализированная асимметричная конструкция, специально разработанная для устройств LCAS. Семейство LCAS представляет собой решение для защиты от перенапряжения, которое помогает приложениям соответствовать требованиям Telcordia GR-1089.Выпуск 4 и рекомендации ITU-T K.20, K.21, K.44 и K.45.

Защита основной полосы

Семейство продуктов Baseband ориентировано на выполнение требований к производительности и нормативным требованиям к телекоммуникационному оборудованию основной полосы, такому как голос, модемы и DS1. Они предлагают решение для защиты от перенапряжения, которое помогает приложениям соответствовать требованиям Telcordia GR-1089, выпуск 4, рекомендациям ITU-T K. 20, K.21, K.44 и K.45, а также TIA-968-A.

Защита от высокого импульсного тока

Продукты High Surge Current представляют собой уникальное семейство очень надежных полупроводниковых защитных устройств, предназначенных для использования в условиях сильного воздействия. Это семейство включает продукты, специально разработанные для первичной защиты, такие как ячейки и устройства TO-220. Семейство High Surge Current также включает устройства, способные выдерживать 5 кА 8/20 мкс для использования в экстремальных условиях. Для повышенных требований к вторичной защите доступно устройство класса D, рассчитанное на 1000 А 2/10 мкс, в корпусе DO-214. High Surge Current Семейство Protection представляет собой решение для защиты от перенапряжения, которое помогает приложениям соответствовать требованиям Telcordia GR-1089, выпуск 4 и рекомендациям ITU-T K.20, K.21, K.44 и K.45.

SIDACtor ® Family Application Selector Table

SIDACtor ® Конструкция и работа

Устройства SIDACtor представляют собой тиристорные устройства, используемые для защиты чувствительных цепей от электрических помех, вызванных выбросами молнии, индуктивной связью и переменным током. условия сбоя питания. Уникальная структура и характеристики тиристора используются для создания устройства защиты от перенапряжения с точными и воспроизводимыми характеристиками включения с малым перенапряжением и высоким импульсным током.

Key Parameters

Key parameters for SIDACtor devices are V _DRM , I _DRM , V _S , I _H , and V _T ( см. рис. 1.3 на стр. 11).

В _DRM — номинальное повторяющееся пиковое напряжение устройства в выключенном состоянии (также известное как напряжение застоя) и представляет собой непрерывную пиковую комбинацию напряжения переменного и постоянного тока, которая может быть приложена к Устройство SIDACtor в выключенном состоянии.

I _DRM – максимальное значение тока утечки, возникающее в результате применения V _DRM .

Напряжение переключения (V _S ) — это максимальное напряжение, которому могут подвергаться последующие компоненты в условиях быстро нарастающего (100 В/мкс) перенапряжения.

Ток удержания (I _H ) — минимальный ток, необходимый для поддержания устройства во включенном состоянии.

Напряжение во включенном состоянии (V _T ) — максимальное напряжение на устройстве при полной проводимости.

Эксплуатация

Устройство работает подобно переключателю. В выключенном состоянии устройство имеет токи утечки (I _DRM ) менее 5 мкА, что делает его невидимым для защищаемой цепи. Когда переходное напряжение превышает V _DRM устройства, устройство начинает переходить в защитный режим с характеристиками, аналогичными лавинному диоду. При подаче достаточного тока (I _S ), устройство переходит во включенное состояние, шунтируя перенапряжение из защищаемой им цепи. Во включенном состоянии устройство может потреблять большое количество тока из-за низкого падения напряжения (V _T ) на устройстве. Как только ток, протекающий через устройство, прерывается или падает ниже минимального тока удержания (I _H ), устройство сбрасывается, возвращаясь в выключенное состояние. Если номинал I _PP превышен, устройство обычно становится постоянным коротким замыканием.

Физика

Устройство представляет собой полупроводниковое устройство, имеющее четыре слоя с переменной проводимостью: PNPN (Рисунок 1.2 ниже). Четыре слоя включают в себя эмиттерный слой, верхний базовый слой, средний слой и нижний базовый слой. Эмиттер иногда называют катодной областью, а нижний базовый слой называют анодной областью.

Рисунок 1.2 Геометрическая структура двунаправленных устройств

SIDACtor

Когда напряжение на устройстве увеличивается и превышает V _DRM устройства, электрическое поле на центральном соединении достигает значения, достаточного для лавинного размножения. По мере лавинного умножения импеданс устройства начинает уменьшаться, а ток начинает увеличиваться до тех пор, пока коэффициент усиления по току устройства не превысит единицу. Как только единица превышена, устройство переключается с высокого импеданса (измеряется при V _S ) на низкий импеданс (измеряется при V _T ) до тех пор, пока ток, протекающий через устройство, не уменьшится ниже его тока удержания (I _H ).

Сравнение защиты от перенапряжения

Четыре наиболее часто используемые технологии защиты от перенапряжения:

• Устройства SIDACtor ®
• Газоразрядные трубки (ГДЦ)
• Металлооксидные варисторы (MOV)
• Диоды ТВС

Все четыре технологии подключены параллельно к защищаемой цепи, и все они демонстрируют высокий импеданс в выключенном состоянии при смещении с напряжением меньше, чем их соответствующие напряжения блокировки.

Устройства SIDACtor ®

Устройство SIDACtor ® представляет собой устройство PNPN, которое можно рассматривать как тиристорное устройство без затвора. При превышении своего пикового напряжения в выключенном состоянии (V _DRM ) устройство SIDACtor ® ограничивает переходное напряжение в пределах номинального напряжения переключения устройства (V _S ). Затем, как только ток, протекающий через устройство SIDACtor ®, превысит ток переключения, устройство сработает и имитирует состояние короткого замыкания. Когда ток течет через Устройство SIDACtor ® меньше тока удержания устройства (I _H ), устройство SIDACtor ® сбрасывается и возвращается к своему высокому импедансу в выключенном состоянии.

Преимущества

Преимущества устройства SIDACtor ® включают быстрое время отклика (рис. 1.1), стабильные электрические характеристики, долговременную надежность и низкую емкость. Кроме того, поскольку устройство SIDACtor ® представляет собой ломовое устройство, оно не может быть повреждено напряжением.

Ограничения

Поскольку устройство SIDACtor ® представляет собой ломовое устройство, его нельзя использовать непосредственно через линию переменного тока; он должен располагаться за грузом. Невыполнение этого требования приведет к превышению максимального номинального тока устройства SIDACtor ® во включенном состоянии, что может привести к тому, что устройство перейдет в состояние постоянного короткого замыкания.

Применение

Несмотря на то, что устройства SIDACtor ® используются и в других целях, они в основном используются в качестве основного устройства защиты от перенапряжения в телекоммуникационных цепях и цепях передачи данных. Для приложений вне этой области следуйте критериям проектирования в » SIDACtor ® Критерии выбора устройства».

Газоразрядные трубки

Газоразрядные трубки (ГДТ) представляют собой стеклянные или керамические пакеты, заполненные инертным газом и закрытые с каждого конца электродом. Когда переходное напряжение превышает напряжение пробоя постоянным током Номинальные характеристики устройства, перепад напряжения вызывает возгорание электродов газовой трубки, в результате чего возникает дуга, которая, в свою очередь, ионизирует газ внутри трубки и обеспечивает путь с низким импедансом для прохождения переходного процесса. Удерживающее напряжение постоянного тока и ток, газовая трубка возвращается в выключенное состояние.0003

Преимущества

Газоразрядные трубки имеют высокий импульсный ток и низкую номинальную емкость. Номинальные токи могут достигать
20 кА, а номинальные емкости могут составлять всего 1 пФ при нулевом смещении.

Применение

Газоразрядные трубки обычно используются для первичной защиты из-за их высокой стойкости к перенапряжениям. Однако их низкие помехи для высокочастотных компонентов делают их кандидатами для высокоскоростных каналов передачи данных.

Металлооксидные варисторы

Металлооксидные варисторы (MOV) представляют собой двухвыводные сквозные компоненты, обычно имеющие форму дисков. Изготовленные из спеченных оксидов и схематически эквивалентные двум встречно-параллельным PN-переходам, MOV шунтируют переходные процессы, уменьшая свое сопротивление при подаче напряжения.

Преимущества

Поскольку способность MOV к перенапряжению определяется его физическими размерами, доступны высокие номинальные значения импульсного тока. Кроме того, поскольку MOV являются зажимными устройствами, их можно использовать в качестве устройств защиты от переходных процессов во вторичных линиях электропередачи переменного тока.

Применения

Хотя использование MOV запрещено во многих телекоммуникационных приложениях (кроме одноразового оборудования), они полезны в приложениях переменного тока, где требуется зажимное устройство, а жесткие допуски по напряжению не требуются.

Диоды TVS

Диоды для подавления переходных напряжений (TVS) — это ограничивающие подавители напряжения, которые имеют встречно-параллельные PN-переходы. Во время проводимости диоды TVS создают путь с низким импедансом, изменяя свое сопротивление при подаче напряжения на их клеммы. Как только напряжение будет снято, диод выключится и вернется к своему высокому импедансу в выключенном состоянии.

Преимущества

Поскольку TVS-диоды являются полупроводниковыми устройствами, они не изнашиваются и их электрические параметры не изменяются, пока они работают в заданных пределах. Диоды TVS эффективно ограничивают быстро нарастающие переходные процессы и хорошо подходят для низковольтных приложений, не требующих шунтирования большого количества энергии.

Применения

Из-за низкой номинальной мощности TVS-диоды не используются в качестве первичных средств защиты интерфейсов между наконечниками и кольцами, но их можно использовать в качестве вторичных устройств защиты, встроенных в цепь.

Уровни выброса по сравнению с dv/dt

На рисунке 1.4 ниже показано сравнение пикового напряжения между устройствами SIDACtor ®, газоразрядными трубками (GDT), металлооксидными варисторами (MOV) и TVS-диодами, все с номинальным значением номинальное напряжение отключения 230 В. Ось X представляет dv/dt (нарастание напряжения по отношению ко времени), приложенное к каждому устройству защиты, а ось Y представляет максимальное падение напряжения на каждом устройстве защиты.

Рисунок 1.4 Уровни выброса в зависимости от dv/dt

Защита телекоммуникаций

Поскольку раннее телекоммуникационное оборудование было сконструировано из таких компонентов, как механические реле, катушки и электронные лампы, оно было в некоторой степени невосприимчиво к ударам молнии и перебоям в подаче электроэнергии. Но по мере того, как пошаговые коммутаторы и носители цифровых шлейфов уступают место более современному оборудованию, такому как мультиплексоры, маршрутизаторы, шлюзы и IP-коммутаторы, возрастает потребность в защите этого оборудования от системных переходных процессов, вызванных грозовыми разрядами и перебоями в подаче электроэнергии.

Молния

Во время грозы переходные напряжения индуцируются в телекоммуникационной системе токами молнии, которые проникают в токопроводящий экран подвесного кабеля или через подземные кабели через токи заземления.

Когда это происходит, ток, проходящий через токопроводящую оболочку кабеля, создает одинаковое напряжение как на наконечнике, так и на кольцевом проводнике на концевых концах. Известный как продольный скачок напряжения, пиковое значение и форма волны, связанные с этим состоянием, зависят от расстояния, которое переходный процесс проходит по кабелю, и материалов, из которых изготовлен кабель.

Хотя перенапряжения, вызванные молнией, всегда носят продольный характер, дисбаланс, возникающий из-за оконечного оборудования и асимметричной работы устройств первичной защиты, также может привести к металлическим переходным процессам. Перенапряжение типа «наконечник-кольцо» обычно наблюдается в оконечном оборудовании и является основной причиной, по которой большинство регулирующих органов требуют, чтобы телекоммуникационное оборудование имело как продольную, так и металлическую защиту от перенапряжения.

Сбой питания

Еще одним системным переходным процессом, который является обычным явлением для телекоммуникационных кабелей, является воздействие сети переменного тока. Обычное использование столбов, траншей и заземляющих проводов приводит к различным уровням воздействия, которые можно разделить на категории прямого отключения питания, индуктивности и повышения потенциала земли.

Прямая неисправность питания возникает, когда линия питания вступает в прямой контакт с телекоммуникационными кабелями. Прямой контакт обычно вызывается падением деревьев, зимним обледенением, сильными грозами и автомобильными авариями. Сбой прямого питания может привести к возникновению больших токов в линии.

Энергоиндукция является обычным явлением, когда силовые и телекоммуникационные кабели проложены в непосредственной близости друг от друга. Электромагнитная связь между кабелями приводит к тому, что системные переходные процессы наводятся на телекоммуникационные кабели, что, в свою очередь, может вызвать чрезмерный нагрев и возгорание оконечного оборудования, расположенного на концах кабеля.

Повышение потенциала земли в результате протекания больших токов короткого замыкания на землю. Из-за разного удельного сопротивления грунта и наличия нескольких точек заземления могут возникнуть разности потенциалов в системе.

Молния

Молния — одно из самых распространенных и опасных явлений природы. В любой момент времени по всему миру происходит около 2000 гроз, при этом молнии ударяют в землю более 100 раз в секунду. Согласно IEEE C.62, в течение одного года в Соединенных Штатах молния ударяет в среднем 52 раза на квадратную милю, что приводит к 100 смертельным случаям, 250 травмам и ущербу для оборудования на сумму более 100 миллионов долларов.

Явление молнии

Молния возникает в результате сложного взаимодействия дождя, льда, сквозняков вверх и вниз во время типичной грозы. Движение капель дождя и льда в облаке приводит к сильному накоплению электрических зарядов вверху и внизу грозового облака. Обычно положительные заряды концентрируются в верхней части грозовой тучи, а отрицательные — у ее основания. Сама молния не возникает до тех пор, пока разность потенциалов между двумя зарядами не станет достаточно большой, чтобы преодолеть изолирующее сопротивление воздуха между ними.

Формирование молнии

Молния, идущая от облака к земле, начинает формироваться по мере того, как уровень отрицательного заряда, содержащегося в нижних слоях облаков, начинает увеличиваться и привлекать положительный заряд, расположенный на Земле. Когда образование отрицательного заряда достигает пикового уровня, волна электронов, называемая ступенчатым лидером, начинает устремляться к Земле. Перемещаясь с шагом 50 метров, ступенчатый лидер инициирует электрический путь (канал) для удара молнии. По мере приближения ступенчатого лидера к земле взаимное притяжение положительных и отрицательных зарядов приводит к тому, что положительный поток электронов подтягивается от земли к ступенчатому лидеру. Положительно заряженный поток известен как стример. Когда стример и ступенчатый лидер вступают в контакт, он замыкает электрическую цепь между облаком и землей. В этот момент взрывной поток электронов устремляется к земле со скоростью, равной половине скорости света, и завершает формирование молнии.

Молния

Первоначальная вспышка молнии происходит, когда ступенчатый лидер и стример соединяются, что приводит к протеканию тока на землю. Последующие удары (3-4) происходят по мере того, как большое количество отрицательного заряда перемещается дальше по ступенчатому лидеру. Эти последующие удары, известные как возвратные удары, нагревают воздух до температуры, превышающей 50 000 ° F, и вызывают мерцающую вспышку, связанную с молнией. Общая продолжительность большинства разрядов молнии составляет от 500 миллисекунд до одной секунды.

Во время удара молнии соответствующие напряжения колеблются от 20 000 В до 1 000 000 В, а средние токи составляют около 35 000 А. Однако измеренные максимальные токи, связанные с молнией, достигают 300 000 А.

10 основных фактов о молнии Молния ударяет в землю в среднем 100 раз в секунду.

Удары молнии могут поражать компьютеры и другое электронное оборудование на расстоянии до километра.

Молния вызывает кратковременные перенапряжения (очень быстрые скачки напряжения) в линиях электропитания, передачи данных, сигнальных и телефонных линиях. Затем эти выбросы распространяются на уязвимое оборудование и влияют на него.

Электронное оборудование, подверженное риску, включает компьютерное и периферийное оборудование, системы управления зданием, системы IP-PBX, оборудование кабельного телевидения, системы пожарной безопасности и безопасности, системы PoE и массивы освещения.

Переходные перенапряжения могут привести к мгновенному повреждению оборудования и его цепей, что приведет к дорогостоящим и длительным простоям в работе и скрытым повреждениям, а также к поломкам спустя недели или месяцы.

Даже оборудование в здании со структурной молниезащитой по-прежнему подвергается большому риску, поскольку структурная защита предназначена для предотвращения повреждения здания и предотвращения гибели людей.

В то время как большинство предприятий подвержены риску, кампусы или многоквартирные дома, как правило, особенно уязвимы.

Молния может ударять и ударяет в одно и то же место несколько раз. Сайты, которые однажды пострадали, оказываются уязвимыми и часто снова страдают в течение нескольких месяцев.

Защита электронных систем от повреждений, вызванных кратковременными перенапряжениями, стоит лишь часть стоимости ущерба.

Littelfuse разрабатывает и производит качественное молниезащитное оборудование.

Формы импульсов для различных стандартов
GR 1089-Core
ITU-T K.20 и K.21
TIA-968-A (ранее известный как FCC, часть 68)
TIA-968-A (ранее известный как FCC, часть 68) )
IEC 61000-4-2, 4-4 и 4-5 Резюме
Стандарт материкового Китая-YD/T 950-1998
Стандарт материкового Китая-YD/T 993-1998
Стандарт материкового Китая-YD/T 1082-2000
Управление сертификации и аккредитации
Китайской Народной Республики
UL 497
UL 497A
UL 497B
UL 497C
UL 497D
UL 60950-1 2 ^nd Edition

Как работают тиристоры? | Сравнение тиристоров и транзисторов

Как работают тиристоры? | Сравнение тиристоров и транзисторов

Вы здесь: Домашняя страница > Электричество и электроника > Тиристоры

• Дом
• Алфавитный указатель
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 29 мая 2021 г.

Транзисторы — это крошечные электронные компоненты. которые изменили мир: вы найдете их в все от калькуляторов и компьютеры для телефоны, радиоприемники и слуховые аппараты. Они удивительно универсальны, но это не значит, что они могут делать все. Хотя мы можем использовать их для включения и выключения крошечных электрических токов. выключено (это основной принцип компьютерной памяти) и превращать малые токи в несколько большие (так усилитель работает), они не очень полезны, когда дело доходит до обращения гораздо большие токи. Еще один недостаток в том, что они отключаются. полностью, как только коммутируемый ток будет удален, что означает они не так полезны в таких устройствах, как сигнализация, где вы хотите цепь срабатывает и остается включенной на неопределенный срок. Для таких работ, мы можем обратиться к несколько похожему электронному компоненту, называемому тиристор, имеющий общие черты с диоды, резисторы, и транзисторы. Тиристоры достаточно просты для понимания, хотя большинство объяснений, которые вы найдете в Интернете, излишне сложным и часто запутанным невероятно. Итак, это наше начало точка: давайте посмотрим, сможем ли мы ясно и просто взглянуть на то, что тиристоры, как они работают и какие вещи, для которых мы можем их использовать!

Рисунок: Типичный тиристор немного похож на транзистор и работает в тесно связанный путь.

Содержание

1. Что такое тиристоры?
2. Как работает тиристор?
3. Три состояния тиристора
4. Как защёлкивается тиристор
5. Типы тиристоров
6. Узнать больше

Что такое тиристоры?

Во-первых, давайте разберемся с терминологией. Некоторые люди используйте термин кремниевый выпрямитель (SCR) взаимозаменяемо с «тиристором». На самом деле, управляемый кремнием выпрямитель — торговая марка, которую General Electric представила описать один конкретный тип тиристора, который он сделал. Есть также различные другие виды тиристоров (включая те, которые называются диаки и симисторы, которые рассчитаны на работу с переменным током), поэтому термины не совсем синоним. Тем не менее, эта статья о хранении вещей просто, поэтому мы просто поговорим о тиристорах в самом общем условия и предполагают, что SCR — это одно и то же. Мы будем называть их тиристорами.

Фото: Тиристоры широко используются в электронных схемах управления питанием, подобных этой.

Три соединения

Так что же такое тиристор? это электронный компонент с тремя выводами, называемый анодом (положительный вывод), катод (отрицательная клемма) и затвор. Это несколько аналоги к трем выводам на транзисторе, которые, как вы помните, называются эмиттер, коллектор и база (для обычного транзистора) или исток, сток и затвор (в полевом транзисторе или полевом транзисторе). В обычном транзисторе работает один из трех выводов (база). как элемент управления, который регулирует, сколько тока протекает между другими два отведения. То же самое и с тиристором: затвор управляет ток, протекающий между анодом и катодом. (Стоит отметить, что вы можете получить тиристоры с двумя или четырьмя отведениями, а также с трехотводными. Но мы держим здесь все просто, поэтому мы просто поговорим о наиболее распространенном варианте.)

Транзисторы и тиристоры

Если транзистор и тиристор выполняют одну и ту же работу, какая между ними разница? С транзистором, когда маленькое ток течет в базу, это создает больший ток между эмиттер и коллектор. Другими словами, он действует как выключатель и усилитель одновременно:

Как работает транзистор: Небольшой ток, протекающий в базу, создает больший ток между эмиттером и коллектором. Это n-p-n транзистор с красным цветом, обозначающим кремний n-типа, синим цветом, обозначающим p-тип, черными точками, представляющими электроны, и белыми точками, представляющими дырки.

То же самое происходит внутри полевого транзистора, за исключением того, что мы прикладываем небольшое напряжение к затвору, чтобы создать электрическое поле, которое помогает току течь от источника к осушать. Если убрать малый ток в базе (или затворе), большой ток немедленно перестает течь от эмиттера к коллектору (или от истока к стоку в полевом транзисторе).

Часто это не то, чего мы хотим. В что-то вроде схемы охранной сигнализации (где, возможно, шаги по нажимной подушке, и колокольчики начинают звонить), мы хотим, чтобы небольшой ток (активируется нажимной панелью), чтобы отключить больший ток (звон колоколов) и чтобы больший ток продолжал течь даже когда меньший ток прекращается (поэтому колокола все еще звонят, даже если наш незадачливый злоумышленник осознает свою ошибку и отступает с площадки). В тиристоре это именно то, что происходит. Небольшой ток на затворе вызывает сильное больший ток между анодом и катодом. Но даже если мы тогда удалить ток затвора, больший ток продолжает течь от анод к катоду. Другими словами, тиристор остается включенным («защелкивается»). и остается в этом состоянии до тех пор, пока схема не будет сброшена.

Там, где транзистор обычно работает с крошечными электронными токи (миллиамперы), тиристор выдерживает реальные (электрические) силовые токи (обычно несколько сотен вольт и 5–10 ампер). Вот почему мы можем использовать их в таких вещах, как заводские выключатели питания, регуляторы скорости электродвигателей, бытовые диммеры, выключатели зажигания автомобиля, предохранители от перенапряжения и термостаты. Время переключения практически мгновенно (измеряется в микросекундах), и эта полезная функция, в сочетании с отсутствием движущихся частей и высокой надежностью, поэтому тиристоры часто используются как электронные (твердотельные) версии реле (электромагнитные выключатели).

Рекламные ссылки

Как работает тиристор?

Тиристоры являются логическим продолжением диодов и транзисторы, поэтому давайте кратко рассмотрим эти компоненты. Если вы не знакомы с твердотельной электроникой, у нас дольше и более четкие объяснения того, как работают диоды и и как работают транзисторы, которые вы могли бы прочитать в первую очередь.

Тиристор подобен двум диодам

Напомним, что диод представляет собой два слоя полупроводника (p-типа и n-типа), соединенных вместе, чтобы создать соединение где происходят интересные вещи. В зависимости от того, как вы подключаете диод, ток будет либо течь через него, либо нет, что делает его электронный эквивалент улицы с односторонним движением. С положительной связью к p-типу (синий) и отрицательное соединение к n-типу (красный), диод смещен вперед, поэтому электроны (черные точки) и дырки (белые точки) движутся счастливо через соединение и нормальный ток течет:

Диод с прямым смещением: ток течет через соединение между p-типом (синий) и n-типом (красный), переносимым электронами (черные точки) и дырками (белые точки).

В противоположной конфигурации, с положительным подключением к n-типу и отрицательный к p-типу, диод смещен в обратном направлении: соединение становится огромной пропастью, которую не могут пересечь ни электроны, ни дырки. и нет текущих потоков:

Диод с обратным смещением: при обратном подключении батареи «зона истощения» на переходе становится шире, поэтому ток не течет.

В транзисторе три слоя полупроводника расположены попеременно (или p-n-p, или n-p-n), что дает два перекрестка, где могут происходить интересные вещи. (полевой транзистор слегка разные, с дополнительными слоями металла и оксида, но все же по сути, сэндвич n-p-n или p-n-p. ). Тиристор — это просто следующий шаг в последовательность: четыре слоя полупроводника, снова расположенных попеременно дайте нам p-n-p-n (или n-p-n-p, если вы поменяете местами) с тремя стыки между ними. Анод соединяется с внешним р-слоем, катод к внешнему n слою, а затвор к внутреннему p слой, вот так:

Тиристор подобен двум переходным диодам, соединенным вместе, но с дополнительной связью с одним из внутренних слоев — «затвором».

Вы можете видеть, что это похоже на два соединенных последовательно диода, но с дополнительным подключением затвора внизу. Как и диод, тиристор является выпрямителем: он проводит ток только в одном направлении. Вы не можете сделать тиристор, просто соединив два диода последовательно: дополнительное соединение затвора означает, что это нечто большее. Если вы хорошо знакомы с электроникой, вы заметите сходство между тиристором и диодом Шокли (разновидность двойного диода с четыре чередующихся полупроводниковых слоя, изобретенных пионером транзисторов Уильямом Шокли. в 1956). Тиристоры произошли от транзисторов и диодов Шокли. который был далее развит Джуэллом Джеймсом Эберсом, который разработал двухтранзисторную модель, которую мы рассмотрим далее.

Работа: General Electric представила первый коммерчески успешный тиристор (тогда он назывался выпрямителем с кремниевым управлением) в июле 1957 года благодаря усилиям Роберта Холла, Ника Холоньяка, Ф. В. «Билла» Гуцвиллера, и другие. Это базовая иллюстрация тиристора из одного из патентов Билла Гуцвиллера. Работа из Патент США 3,040,270: схема управляемого кремниевого выпрямителя, включающая в себя генератор с переменной частотой, предоставленный Управлением по патентам и товарным знакам США.

Тиристор подобен двум транзисторам

Что менее очевидно, так это то, что четыре слоя работают как два транзисторы (n-p-n и p-n-p), соединенные между собой таким образом, выход из одного формирует вход для другого. Ворота служат как своего рода «стартер» для их активации.

Тиристор также похож на два транзистора, соединенных вместе, поэтому выход каждого из них служит входом для другого.

Три состояния тиристора

Итак, как эта штука работает? Мы можем поместить его в три возможных состояния, во всех трех из которых оно либо полностью выключено, либо полностью включено, что означает, что это, по сути, бинарное цифровое устройство. Чтобы понять, как работают эти состояния, полезно помнить о диодах и транзисторах:

Блокировка в прямом направлении

Обычно при отсутствии тока на затворе тиристор выключен: ток не может течь из затвора. анод к катоду. Почему? Думайте о тиристоре как о двух соединенных диодах. вместе. Верхний и нижний диоды смещены в прямом направлении. Однако это означает, что переход в центре смещен в обратном направлении, поэтому ток не может пройти весь путь сверху донизу. Это состояние называется вперед блокировка. Хотя это похоже на прямое смещение в обычном диоде, ток не течет.

Блокировка реверса

Предположим, мы поменяли местами соединения анод/катод. Теперь вы, вероятно, видите, что оба верхний и нижний диоды смещены в обратном направлении, поэтому ток через тиристор все еще не течет. Это называется обратной блокировкой (и это аналогично обратному смещению в простом диоде).

Прямой провод

Третье состояние действительно интересное. Нам нужен анод положительный, а катод отрицательный. Тогда, когда ток течет в затвор, он включает нижний транзистор, который включает верхний, который включает нижний, и так далее. Каждый транзистор активирует другой. Мы можем думать об этом как о своего рода внутренней положительной обратной связи, при которой два транзистора продолжают подавать ток друг другу. пока оба они не будут полностью активированы, после чего через них может протекать ток как от анода к катоду. Это состояние называется прямой проводкой, и именно так тиристор «защелкивается» (остается постоянно) включенным. Когда тиристор заперт на таком, вы не можете отключить его, просто сняв ток с ворота: в этот момент ток затвора не имеет значения, и вы должны прервать основной ток, протекающий от анода к катод, часто отключая питание всей цепи. Не следовать этому? Посмотрите анимацию в поле ниже, которая, я надеюсь, прояснит ситуацию.

Как защелкивается тиристор

Эта небольшая анимация представляет собой простое описание того, как защелкивается тиристор. Вы заметите Я перерисовал тиристор так, чтобы он выглядел как два транзистора (p-n-p вверху и n-p-n под ним), соединенных между собой. вместе с анодом, катодом и затвором образуют три внешних соединения. Каждый транзистор действует как вход для другого. Итак, как это работает?

1. При отсутствии тока на затворе тиристор выключен и ток между анодом отсутствует и катод.
2. При протекании тока в затвор он эффективно поступает в базу (вход) нижнего (n-p-n) транзистора, включение его.
3. Как только нижний транзистор включен, через него может протекать ток, активируя базу (вход) верхнего (p-n-p) транзистора, включая и его.
4. Когда оба транзистора полностью открыты («насыщены»), ток может протекать через них обоих — через весь тиристор от анода к катоду.
5. Поскольку два транзистора поддерживают друг друга включенными, тиристор остается включенным («защелкивается»), даже если ток затвора снимается.

Типы тиристоров

Несколько упрощенно, вот суть того, как тиристор работает. Существует множество вариаций, в том числе устройства отпирания ворот (GTO) (который может быть включен или выключен действием затвора), АГТ (тиристор с анодным затвором) устройства, имеющие затвор, выходящий на внутренний слой n-типа вблизи анода (вместо слоя p-типа вблизи катода), фотоэлектрические тиристоры, в которых база активируется светом, и всевозможные другие. Но все они работают примерно одинаково, с затвором, отключающим один транзистор, который затем отключает другой.

Узнайте больше

На этом веб-сайте

Вам могут понравиться другие статьи на нашем сайте, посвященные похожим темам:

• Диоды и светоизлучающие диоды (LED)
• Электроника (введение)
• Резисторы
• Транзисторы

Книги

Книги по тиристорам

Не беспокойтесь, что эти книги «старые»: вообще говоря, физика полупроводников никогда не устаревает.

• Тиристорное устройство Данные: Motorola, 1988. Подробный сборник технических паспортов и многое другое.
• Физика тиристоров Адольф Блихер, Springer, 1976. Подробный обзор физики твердого тела тиристоров. Вы можете прочитать весь текст онлайн, если «позаимствоваете» книгу виртуально из интернет-архива.
• 110 тиристорных проектов Р.М. Marston, Newnes, 1972. Огромная коллекция практичных тиристорных схем, включая схемы переключения мощности, аварийные сигналы, схемы с временной задержкой, контроллеры ламп, контроллеры нагревателей и контроллеры двигателей.
• Справочник по силовой электронике: устройства, схемы и приложения, Мухаммед Рашид (редактор). Elsevier 2018. Главы 7–9 посвящены тиристорам.
• Полупроводниковые управляемые выпрямители: принципы и применение Ф. Э. Джентри, Ф. В. Гуцвиллера и Ника Холоньяка, Прентис Холл, 1964 г. Старый, но окончательный отчет изобретателей технологии.

Общие учебники

• Справочник по силовой электронике: устройства, схемы и приложения Мухаммеда Рашида (ред. ). Эльзевир 2018. Главы 7–9тиристоры крышки.
• Основы электроники: схемы и устройства по Рассел Л. Мид и Роберт Диффендерфер. Cengage Learning, 2002. В главе 30 рассматриваются тиристоры, в том числе кремниевые выпрямители, диаки и симисторы.
• Управление промышленным двигателем, Стивен Херман. Cengage Learning, 2013. Глава 62 представляет собой хороший обзор SCR, а в главах 63–64 рассматриваются диаки и симисторы.

Статьи

Общие положения

• Отказы силовых полупроводниковых приборов из-за космических лучей: IEEE Spectrum, 21 июня 2019 г.. Как частицы из космоса могут вызывать сбои в силовых полупроводниковых устройствах, таких как тиристоры.
• Попробуйте симистор Чарльза Платта. Make, 10 января 2014 г. Узнайте о симисторах с помощью этого практического светодиодного проекта.
• Высокомощная электроника Нарайн Г. Хингорани и Карл Э. Шталькопф, журнал Scientific American, том 269, № 5, ноябрь 1993 г. Простой для понимания обзор того, как высоковольтные компоненты, такие как тиристоры, используются для управления и передачи мощности.

История

• Как Б. Джаянт Балига трансформировал силовые полупроводники, Дэвид Шнайдер. IEEE Spectrum, 27 апреля 2014 г. Празднование работы Б. Джаянта Балига, обладателя Почетной медали IEEE 2014 г., по разработке тиристоров и других силовых полупроводников.
• Кремниевый переключатель pnpn и управляемый выпрямитель (тиристор) Ника Холоньяка-младшего. IEEE Transactions on Power Electronics, январь 2001 г., том 16, выпуск 1, стр. 8–16. В этой интересной статье (от изобретателя светодиода) описывается историческое развитие тиристоров Уильямом Шокли, Джимом Эберсом и другими.
• Ранняя история силовых полупроводников в GE: Музей полупроводников представляет раннюю историю кремниевого управляемого выпрямителя, рассказанную в устной истории одним из его пионеров, Ф. У. «Биллом» Гуцвиллером.

Патенты

• Патент США 3,040,270: Схема выпрямителя с управляемым кремнием, включающая в себя генератор с переменной частотой от Ф. Билла Гуцвиллера. Один из оригинальных патентов General Electric на SCR (тиристор).
• Патент США 8,450,156: Способ изготовления тиристора Харальдом Госснером и др., Infineon Technologies AG. Описывает метод изготовления тиристоров легированием кремниевых полупроводников

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2012. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените или оставьте отзыв на этой странице, и я сделаю пожертвование WaterAid.