شارژر صنعتی چیست؟
عمومی ترین مصرف دستگاه های شارژر برای شارژ باتری ها می باشد. شارژر باتری وسیله ای برای تزریق انرژی درون باتری های قابل شارژ که این کار را توسط تزریق جریان الکتریکی به درون باتری صورت می دهد. جریان شارژر به تکنولوژی ساخت و همچنین حجم (AH) باتری مورد نظر جهت شارژ بستگی دارد. به عنوان مثال جریانی که برای شارژ باتری 12/1000AH ولت استفاده می شود، خیلی با جریان مورد نیاز برای شارژر باتری تلفن همراه متفاوت است.
شارژرها با دو مشخصه اصلی تعریف می شوند: جریان و ولتاژ DC خروجی، با این دو مشخصه توان خروجی شارژر ها مشخص می شوند، که به دو دسته شارژر های با توان کم و زیاد تقسیم می شوند. تقریبا تمامی شارژر های با توان کم، برق ورودی آنها تکفاز برای برق ایران 50Hz/230VAC و برای شارژر های با توان زیاد برق ورودی آنها سه فاز برای برق ایران 50Hz/400VAC می باشد. از نظر طراحی و ساخت به دسته دارای ترانس (با کنترل تریستوری) و بدون ترانس (با کنترل سوئیچینگ) تقسیم می شوند.
شارژرهای سوئیچینگ دارای یک مدار سوئیچینگ برای تبدیل فرکانس AC ورودی به فرکانس بالا هستند که معمولا کم هزینه تر و کم حجم تر هستند. شارژرهای تریستوری حجیم تر هستند ولی طول عمر بیشتر و اتلاف گرمایی بیشتری دارند. اما امکان تغییر و سفارشی کردن در شارژرهای تریستوری بیشتر است.
در بیشتر شارژرهای صنعتی امروزه اصول کار تریستوری است. تریستورها وقتی فعالند که فرمانی از گیت خود دریافت کنند. تریستور با گرفتن فرمان از برد کنترل شارژر صنعتی ولتاژ را عبور می دهد و باید سرهای مثبت و منفی در آن (همانند دیودهای معمولی) رعایت گردد.
تریستورها همانند دیود ها تنها نیم سیکل مثبت موج سینوسی ولتاژ متناوب را عبور میدهند. تریستورها سه سر دارند آند، کاتد و گیت، تریستورها با ولتاژ مستقیم کار می کنند، در حقیقت تریستور یک کلید خودکار است که جریان را به نسبت مورد نیاز از خود عبور می دهد. تریستورها که بوسیله پالس کنترل میشوند، پالسها را از یک رگلاتور (تنظیم کننده) الکترونیکی در برد جهت تنظیم و تاخیر زمانی نقطه آتش تریستور بکار میرود دریافت می کند که در واقع لحظه اعمال پالس را کنترل می کند. رگلاتور شارژر صنعتی مانند یک مقایسه کننده رفتار کرده به اینصورت که سیگنال ولتاژ ایجاد شده در خروجی را با یک ولتاژ مرجع داخلی مقایسه می نماید، تفاوت ایجاد شده اعمال پالس ها را تسریع بخشیده و یا به تاخیر می اندازد و بدین ترتیب ولتاژ خروجی تنظیم میشود. شارژرها دو حالت شارژ دارند که در جلوتر بیان میشود تنها این مطلب قابل ذکر است که در مورد شارژ دستی، که با تغییر وضعیت یک سلکتور یا پوش باتن انجام میشود اعمال پالس ها را ما و با تغییر پتانسومتر مخصوص همین کار در برد کنترل انجام میدهیم و نقطه آتش را تنظیم میکنیم. ترانسهای شارژرهای صنعتی ممکن است دارای چند خروجی باشند که اغلب خروجی های دیگر جهت تغذیه برد کنترل و یا برد آلارمی و دیگر رله های اندازه گیری استفاده میشوند. سلف ها تنها سیم پیچه هایی هستند که باعث از بین رفتن نویز های خروجی پس از یکسو سازی دیودها و تریستورها می شود. در شارژرهای قدیمی نویز و ریپل خروجی هنگام استفاده از شارژر بصورت مجزا از باطری بسیار زیاد بوده که امروزه با استفاده از یک سری خازن (بطور موازی) به همراه سلف (که بطور سری قرار میگیرد) ریپل خروجی بسیار پائین و در حدود ۱% میباشد و جهت تغذیه رله ها بطور جدای از باتری ها میشود استفاده نمود. در شارژرهای صنعتی بسته به نوع آنها ممکن است از پل تمام تریستوری و یا نیمه تریستوری استفاده گردد.
کلاً در شارژرها سه نوع دیود بکار میرود:
دیودهای سد کننده، دیودهای اتصال معکوس (حفاظت در برابر اتصال معکوس باتری ها) و دیودهای دراپر (جهت اعمال ولتاژ نامی به بار). دیودهای یکسوساز عموما در مدارهای جریان متناوب بکار برده می شوند تا با کمک آنها بتوان تبدیل کرد. این عملیات یکسو سازی یا (DC) را به مستقیم (AC) جریان متناوب نامیده می شود. از مشهورترین این دیودها می توان به انواع Rectification اشاره کرد که دارای ولتاژ کاری بین ۵۰ تا بیش از N540x و یا ۱ N400x دیودهای ۱۰۰۰ ولت هستند و می توانند جریان های بالا را یکسو کنند. این ولتاژ، ولتاژی است که دیود می تواند بدون شکسته شدن – سوختن – در جهت معکوس آنرا تحمل کند.
دیودهای یکسوساز معمولا از سیلیکون ساخته می شوند و ولتاژ بایاس مستقیم آنها حدود ۰٫۷ ولت می باشد. شما می توانید با قرار دادن فقط یک دیود در مسیر جریان متناوب مانع از گذر سیکل منفی جریان در جهت مورد نظر در مدار باشید به شکل اول دقت کنید که چگونه قرار دادن یک دیود در جهت موافق، فقط به نیم سیکل های مثبت Half اجازه خروج به سمت بار را می دهد. به این روش یکسوسازی نیم موج گفته میشود. بدیهی است برای بالا بردن کیفیت موج خروجی و نزدیک کردن آن Wave به یک ولتاژ مستقیم باید در خروجی از خازن هایی با ظرفیت بالا استفاده کرد. این خازن در نیم سیکل مثبت شارژ می شود و در نیم سیکل منفی در غیاب منبع تغذیه، وظیفه تغذیه بار را بر عهده خواهد داشت. ظرفیت خازنها بسته به نوع دستگاه و توان آن خواهد بود. خازنهای استفاده شده از نوع الکترولیتی هستند، پس باید مد نظر داشت که در صورت گرمای بیشتر از حد باعث نشتی در این نوع خازنها و اگر حرارت خیلی بالا رود باعث انفجار خازن و با توجه به وجود الکترولیت در آن باعث شعله ور شده الکترولیت نیز خواهد شد. ما برای آنکه بتوانیم از نیمه منفی موج ورودی که در نیمی از سیکل جریان امکان عبور به خروجی را ندارد، استفاده کنیم باید از مداری بعنوان پل دیود استفاده کنیم. پل متشکل از چهار دیود به یکدیگر متصل می باشد. جریان متناوب به قسمتی که دو جفت آند و کاتد به یکدیگر متصل هستند وصل می شود و خروجی از یک جفت آند و یک جفت کاتد به یکدیگر متصل شده گرفته می شود. روش کار به اینصورت است که در سیکل مثبت مدار دیودهای ۱ و ۲ عمل کرده و خروجی را تامین میکنند و در سیکل منفی مدار دیودهای ۳ و ۴ عمل می کند و باز خروجی را در همان وضعیت تامین می کند. خازن ها هم کارشان صاف نمودن ولتاژ مستقیم خروجی است. شکل موج های خروجی پس از خازن را در نمودارها گواه بر ضرورت نصب آنها در شارژر صنعتی است.