簡單可控硅充電機(jī)制作（一）

自制一臺可控硅充電機(jī)，額定電流20安培，最大可達(dá)25安培，與其它型式充電機(jī)比較，具有容量大、重量輕、造價(jià)低、不怕振動、故障少等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)一段時(shí)間使用，表明性能良好，適于野外隊(duì)使用。

該充電機(jī)主回路采用單相可控半波整流電路，因元件SCR正向?qū)ㄞD(zhuǎn)為承受反壓時(shí)，在反向阻斷能力恢復(fù)過程中，元件承受很大的換向電壓。為保護(hù)可控硅元件，設(shè)有電容C2和電阻R3串聯(lián)的過壓保護(hù)，同時(shí)也可以緩和因正向電壓上升過大而造成的元件誤導(dǎo)通。

觸發(fā)電路由雙基極二極管BT、電容C1組成弛張振蕩電路，輸出經(jīng)脈沖變壓器B送至SCR控制極（參見線路圖）。

可控硅充電機(jī)線路圖

可控硅SCR接入交流電路工作，控制極脈沖必須與電源同步，為簡化線路，采用電阻R2降壓，硅二極管D整流，作同步電源。

觸發(fā)器工作電壓直接取自被充電瓶，只要有6伏左右，觸發(fā)器即能正常工作。同步工作電壓采用此種方法，節(jié)省了變壓器和整流濾波電路，使線路簡單。同時(shí)，還具有自保護(hù)作用，即在外界短路或電瓶極性反接時(shí)，使可控硅不能觸發(fā)。只有排除上述故障后，才能恢復(fù)正常工作，因而不會因短路、極性反接等而造成元件損壞。

被充電瓶串聯(lián)只數(shù)過多時(shí)，觸發(fā)電路中的BG就會過電壓損壞，為使電路正常工作，設(shè)有硅穩(wěn)壓管DWff過電壓保護(hù)。

在交流接觸器線圈上增繞一層繞阻，產(chǎn)生6伏電壓，作指示燈電源。采用電流較小的XDX—1型指示燈。

脈沖變壓器B采用錳鋅鐵氧體磁盒，外徑25毫米，用直徑0.27毫米高強(qiáng)度漆包線，初級和次級各繞80匝，初次級間應(yīng)有良好的絕緣。

充電機(jī)調(diào)試簡單，用一只6伏電瓶，調(diào)電位器W2和W1電流表應(yīng)有充電電流指示，否則可調(diào)整R1。然后，多串幾只12伏電瓶，也應(yīng)能工作。同時(shí)，測量BT發(fā)射極電壓，應(yīng)·在16～20.5伏之間，否則檢查穩(wěn)壓管DW是否良好。發(fā)熱元件應(yīng)遠(yuǎn)離半導(dǎo)體元件。

該充電機(jī)雖有許多優(yōu)點(diǎn)，但尚存在輸出電壓較低，電流波動較大等缺點(diǎn)，有待進(jìn)一步改進(jìn)。

簡單可控硅充電機(jī)制作（二）

充電機(jī)可對6～24V蓄電池充電，充電電流可根據(jù)需要在0～10A之間連續(xù)可調(diào)。適用于各種汽車、摩托及應(yīng)急電流等蓄電池的充電，且結(jié)構(gòu)較簡單、使用可靠及電流調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，因此具有很強(qiáng)的實(shí)用性，設(shè)計(jì)電路見圖1。

圖1

1、工作原理

市電220V經(jīng)變壓器降壓到36V，再由VD2～VD5組成的橋式整流電路整流后變?yōu)榧s32V脈動直流，然后經(jīng)可控硅控制輸出電壓的高低。可控硅觸發(fā)電路的電流取至主電路的橋式整流，從R2、D6組成的穩(wěn)壓電路可獲得24V梯形同步電壓，供觸發(fā)電路（由單結(jié)晶體管VT和電阻R3、R4、R5及電容C1等組成）產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，以控制可控硅的導(dǎo)通角。調(diào)節(jié)電位器RP可以改變充電電壓和充電電流。

2、制作

元件選擇：變壓器可選用現(xiàn)成的BK－300型220V／36V控制變壓器，也可參考有關(guān)資料自制，但功率應(yīng)在300VA左右；VD2一VD5選用10A／400V整流二極管；BCR選用20A／200V單向可控硅，都應(yīng)加裝散熱片；VD6選用24V0.5Ｎ穩(wěn)壓二極管〔其它元件數(shù)據(jù)見圖所標(biāo)）；分流器需自制，用長650mm1.5mm漆包線繞成10mm的螺旋線圈即可；電流表為91C160一10A，BＸ為螺旋式保險(xiǎn)，型號為RＬ1-15，配套熔芯10A；充電機(jī)與蓄電池之間的引線截面積應(yīng)大于4mm；VD為電流指示，可用任意型號的發(fā)光二極管。

簡單可控硅充電機(jī)制作（三）

電路工作原理

該充電機(jī)由主回路和控制回路兩部分組成。

主回路部分（即充電回路部分）

市電220V經(jīng)變壓器“B”降壓后，次級主回路繞組。為5個(gè)抽頭，K2一1充6V蓄電池;K2一2充12V蓄電池或6V蓄電池大電流充電;K2一3檔充18V蓄電池或12V蓄電池大電流充電;K2一4檔對24V蓄電池充電。

圖所示變壓器次極輸出經(jīng)ZDI橋式整流電路后，得到100HZ的脈動直流電壓，這個(gè)脈動直流電壓由可控硅控制輸出，輸出端接有續(xù)流二極管D1及濾波電感L，續(xù)流二極管的作用是在可控硅停止導(dǎo)通期間對濾波電感及輸出負(fù)載提供直流通路，避免可控硅失控，使可控硅工作穩(wěn)定（在可控硅截止時(shí)，電感L上將產(chǎn)生自感電動勢，這個(gè)反向電動勢會造成可控硅失控，破壞電路的穩(wěn)定性，D1的作用就是給這個(gè)反向電動勢提供直流通路，D1導(dǎo)通后經(jīng)負(fù)載“蓄電池”構(gòu)成回路，并繼續(xù)為負(fù)載“蓄電池”充電），電感L又起濾波作用，它有效的濾掉充電電壓的脈動成份，較大的提高了充電電壓的有效值。R1為可控硅輸出負(fù)載。輸出端所接電流表的量程為兩個(gè)，由K3轉(zhuǎn)換分流器F1或F2來轉(zhuǎn)換電流表的量程。F1是3A分流器，F(xiàn)2是20A分流器。

控制回路部分

變壓器次級控制回路繞組輸出的23V電壓，經(jīng)ZD2橋式電路整流、C1電容濾波后得到直流電壓，這個(gè)電壓由三端穩(wěn)壓器7824穩(wěn)壓輸出，為脈沖形成電路提供穩(wěn)定的直流電源，脈沖形成電路是一個(gè)弛張振蕩器，它由單結(jié)晶體管BG1、C2、W、R3、R4及脈沖變壓器BP組成。脈沖輸出電路是由脈沖變壓器BP、二極管D3、D4和電阻R5組成。脈沖變壓器次級輸出的觸發(fā)脈沖由D3、D4二極管電路整流，D3的作用是隔離負(fù)極性脈沖，D4的作用是隔離負(fù)極性脈沖，R5的作用是防止送往可控硅的觸發(fā)脈沖電流過大，造成可控硅控制極過載，破壞可控硅的穩(wěn)定性，C3是觸發(fā)脈沖的凈化電容用以抑制諧波成份。調(diào)節(jié)電位器“w”即可改變弛張振蕩器的頻率，從而改變了可控硅觸發(fā)脈沖的相位，也就改變了充電輸出電流。

簡單可控硅充電機(jī)制作（四）

電路原理

我們知道，可控硅是一個(gè)可控制的單向?qū)щ婇_關(guān)，在交流電路中具有整流作用，而且整流出的電壓受控于控制極脈沖電壓的大小和寬度。根據(jù)這個(gè)原理，將可控硅串聯(lián)于220V交流電路中，并利用單結(jié)管電路作為可控硅控制極的控制電路，以實(shí)現(xiàn)直接整流交流電的目的。

如圖1所示電路，其中3CT、C1、R1組成整流電路，可控硅3CT為核心整流元件，在控制極脈沖［如圖2（b）所示波形］的作用下將交流電變?yōu)橹绷麟?C1和R1串聯(lián)后并接于可控硅的兩端，其作用是保護(hù)可控硅不被擊穿，稱為阻容保護(hù)。其實(shí)質(zhì)就是將造成“過電壓”的能量變成電場能量儲存到電容器中，然后釋放到電阻中去消耗掉。

具體來說，當(dāng)可控硅換向時(shí)，由于殘留載流子的存在，在反向電壓的作用下，將以反向電流的形式流過回路，當(dāng)反向阻斷能力恢復(fù)時(shí)，電流迅速減少，若回路中有電感存在，將會產(chǎn)生一個(gè)比工作電壓高數(shù)倍的尖峰脈沖，有可能使可控硅擊穿。在可控硅兩端并聯(lián)電容C1后，利用電容器C1上電壓不能突變的規(guī)律，可以減緩電壓的上升。從電容器充放電電流公式

i=dq/dt=C1*duC1/dt

得

VC1=1/C1*∫idt.

可以看出，將C1取得足夠大，而尖峰脈沖的時(shí)間都很短，故C1上電壓的終值可限制在可控硅的允許范圍內(nèi)。電阻R1的作用主要有兩個(gè)，一是可以阻尼電容C1和電路中的L形成振蕩;另一是限制電容C1放電時(shí)的電流上升率，因?yàn)楫?dāng)可控硅未導(dǎo)通時(shí)，電容器是儲積著電能的，一旦可控硅被觸發(fā)導(dǎo)通，電容C1上的電荷立即經(jīng)可控硅形成短路放電回路，若沒有電阻R1限流，這個(gè)放電電流的瞬時(shí)值可能很大，電流上升率若超過其極限值，可能使可控硅損壞。

由R2、D1、D2、D3、R1、RW、C2、R4、BT33、R3及D4組成控制電路，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖控制可控硅的導(dǎo)通角，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓大小的控制。其中R2、D1部分產(chǎn)生降壓整流作用，向觸發(fā)電路提供直流偏置電壓。

D2、D3起穩(wěn)壓作用，使單結(jié)管輸出的脈沖幅度和每半周產(chǎn)生第一個(gè)脈沖（第一個(gè)脈沖使可控硅觸發(fā)導(dǎo)通后，后面的脈沖都是無用的）的時(shí)間不受交流電電源電壓的波動的影響，觸發(fā)電路能穩(wěn)定工作。

RW和R3稱充電電阻，R5為放電電阻，R4為溫度補(bǔ)償電阻。電源接通后，電流經(jīng)D1整流后，由電阻RW、R3對電容C2充電，當(dāng)E點(diǎn)電位達(dá)到單結(jié)管的導(dǎo)通電壓后，單結(jié)管導(dǎo)通，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，以控制可控硅的導(dǎo)通角.R5決定放電的快慢，影響著輸出觸發(fā)脈沖的寬度t見圖（2）b波形。如果改變電位器RW的電阻值，例如，增大阻值，電容器C2的充電變慢，因而每半波出現(xiàn)第一個(gè)脈沖的時(shí)間后移，從而使可控硅的導(dǎo)通角變小，輸出電壓的平均值也變小。因此改變RW是起移相的作用，達(dá)到調(diào)壓的目的。