„Sprytna” ładowarka akumulatora 12V

„Sprytna” ładowarka akumulatora 12V
15V
_
12V
100n
2k2
c
BC557
b
BD139
c
b
e
BC547
2k2
b
+
100R
2k2
e
c
do
akumulatora
TIP3055
e
1k8
+
39k
faza
240V AC
22µ
c
b
100n
e
0.47R/2W
Rys. 1
Układ pokazany na powyższym rysunku może służyć, jako ładowarka akumulatora
12-to voltowego, z ograniczeniem prądu ładowania i zabezpieczeniem przed przeładowaniem.
Układ pracuje liniowo, a elementem regulacyjnym jest tranzystor mocy TIP3055. Napięcie wejściowe pozyskano z transformatora
sieciowego, zaś zauważmy, za prostownikiem
Graetza brak kondensatora filtrującego napięcie. Układ pracuje na napięciu tętniącym. Nie
przeszkadza „mu to”, gdyż jest ładowarką, nie
zasilaczem.
Stabilizacji prądu ładowania dokonuje obwód
z rezystorem 0.47R/2W, a napięciem odniesienia jest złącze baza-emiter BC547. Dopóki
tranzystor ten nie przewodzi, TIP3055 „zechce”
przewodzić duży prąd, gdyż jest w pełni wysterowany rezystorem 2.2k w bazie BD139.
Tranzystory BD139 i TIP, tworzą w istocie układ
Darlingtona, przez co już niewielki prąd bazy
BD139, w pełni otwiera tranzystor wykonawczy.
Jednak, powyżej prądu ok. 1.5A (ładującego
akumulator) otwiera się BC547, z tendencją do
wyłączenia obu tranzystorów Darlingtona.
Tak zamyka się pętla prądowego sprzężenia
zwrotnego stabilizująca prąd ładowania. Należy
zauważyć, iż w bazie BC547 zastosowano kondensator 22uF, który wraz z rezystorem 2.2k,
tworzy stałą czasową ok. 50-ciu milisekund. To
kilkakrotnie dłużej od okresu tętnień, za mostkiem Graetza, 10msek. Zatem, układ reaguje
na średnią wartość prądu, i dla akumulatora
jest „to zdrowe”.
Ustalony prąd ładowania powinien płynąć
tylko do momentu „naładowania AKU”, czyli
osiągnięcia na nim napięcia krytycznego. Po
tym, układ bez nadzoru powinien się wyłączyć,
lub przejść do trybu „trickle charging”, czyli doładowywania b. niewielkim prądem (z kontrolą
napięcia, a nie prądu). Tak zachowuje się przyzwoita ładowarka.
Tu, wartość krytyczną napięcia (na baterii)
rozpoznaje obwód z tranzystorem BC557 i rezystorami 1k8 i 39kΩ. Rezystory te powinny
być dobrane starannie, gdyż to ich dzielnik
(39+1.8)/1.8= ok. 22.5 przemnożony przez na-
SERWIS ELEKTRONIKI
„Sprytna” ładowarka akumulatora 12V
pięcie baza-emiter BC557 (które jest napięciem
odniesienia) wyznacza punkt pracy, w którym
układ przejdzie od stabilizacji prądu, do stabilizacji napięcia. 0.65V x 22.5 = 14.6V, co
jest wartością poprawną dla akumulatora 12-to
voltowego.
Wzmocnienie w pętli napięciowej jest zdecydowanie większe aniżeli w prądowej, i tu ujawnia
się druga rola kondensatora elektrolitycznego
22 mikrofarady w bazie BC547. Tworzy on
„biegun” zapewniający stabilność pracy pętli
sprzężenia zwrotnego. Analiza pracy układu
prowadzi do wniosku, o prostokątnej charakterystyce ładowarki, ok. 2A/14.5V. W zależności
od potrzeb, prąd można kalibrować wartością
rezystora 0.5R, a napięcie jednym z rezystorów
1k8 lub 39k w bazie BC557. Na oporze „0,5Ω”
wydziela się powyżej 1W mocy, zatem musi to
być rezystor co najmniej dwu-watowy. Zdecydowanie większa moc wydziela się na tranzystorze
TIP3055 (jako że pracuje on tu liniowo). Moc
ta zależna jest od ustalonego prądu ładowania
i napięcia pozyskanego na wtórnym uzwojeniu
transformatora sieciowego.
Dlatego, nie jest wskazane, aby był to transformator z nadmiernym zapasem. Niezależnie
od tego, TIP3055 musi być wyposażony w odpowiedni radiator. Transformator sieciowy pełni
także funkcję izolacji galwanicznej od sieci
energetycznej. W niektórych krajach, przepisy
nakazują uziemienie strony wtórnej ładowarek
– „prostowników akumulatorów”. W przypadku
izolacji galwanicznej, nie ma problemu, aby
z „potencjałem ziemi” połączyć ujemny biegun
akumulatora.
opr. Karol Świerc
SERWIS ELEKTRONIKI