Modellmotor izzógyertya fűtés Ábel István ©2002 ai1@freemail.hu SG3524 típusú ( Signetics, Texas Instruments ) PWM controllerrel megvalósított kapcsoló üzemű tápegység, izzógyertyás modellmotorok gépjármű akkumulátorról történő indításához.

Ezen kapcsolás a hasonló célra alkalmazott NE555 időzítőn alapuló megoldásoktól eltér: teljesítményben és funkciókban előnnyösebb, bonyolultságban és költségben hátránnyosabb.

Az áramkör saját célra szabadon építhető ( 1 db ). Megépítés és üzembehelyezés esetén valamilyen visszajelzést ha kérhetnék. Az áramköri lap nyomtatási képe 600 dpi felbontású gif állományban tölthető le, átméretezéshez az irfanview ( image / resample / enhance colors / contrast -> max / gamma correction -> min ) módszert ajánlom, és nem a convert to B/W -t. Építőkészlet, vagy szerelt, esetleg dobozolt változat korlátozott mennyiségen emailben rendelhető. Kereskedelmi célú felhasználása csak írásos hozzájárulásommal. Az áramkör úgy van ahogy van, működése nem garantált, az izzógyertyában vagy másban keletkező kárért felelősséget nem vállalok ( ez nem jelenti azt, hogy a tervezés során nem igyekeztem ).

Jellmzők:

• Működési frekvencia: 40 kHz.
• Teljesítmény kapcsoló: BDX34C PNP darlington, hűtőbordán ( 7 K/Watt ), itt kis alakítással P csatornás, kis csatorna ellenállású teljesítmény MOSFET is alkalmazható, amivel a hűtőborda igény jelentősen csökken, a hatásfok és a költség jelentősen nő ).
• Teljesítmény egyenirányító: 1N5822 Schottky dióda ( gyors ).

Bemenet:

• 9 - 31 V sima egyenfeszültség. Alsó határ illeszkedik a lemerülés közelében lévő akummulátorhoz, vagy nagy áramfelvételű egység indulása okozta feszültségeséshez ( csörlő, starter ... ). Felső határ lehetővé teszi 24V-os akkumulátorok használatát is.
• Hullámos egyenfeszültség ( akkumulátor töltő ) esetén a pillanatnyi feszültség értékeknek szintén ezen határok között kell maradnia, különben hatásfok, stabilitás nem garantált.
• Szükség esetén váltó feszültségről is üzemeltethető, kisebb hatásfokkal és kisebb stabilitással. Az egyenirányítás ekkor egyutas, a feszültség csúcsértéke nem haladhatja meg a 31 V - ot ( ez kb. 22 V effektív feszültségnek felel meg ). 31 V -nál nagyobb csúcsérték esetén az áramkör tönkremenetelével kell számolni (kondenzátorok).
• Bemenet fordított polaritás ellen védett.
• Bemeneti LC szűrő.
• Bemeneti túláram esetére 6.3 A/T biztosítékkal védett.
• Bementi áram maximális értéke nem több mint 3 A.
• 9 V bemeneti feszültség alatt a kimeneti feszültségtartás nem pontos.
• 31 V fölötti feszültség alkalmazása, be nem dobozolt áramkörnél: balesetveszélyes !( kondenzátorok )

Kimenet:

• 0.5 V - 3.5 V között állítható feszültség.
• Kimeneti áramkorlátozás 6 Ampernél, kimeneti rövidzár védelem.
• Simitott egyenáramú kimenet, melynek feszültsége egyenfeszültség mérő műszerrel közvetlenül mérhető. Kimeneti áram közvetlenül és közvetetten is mérhető: a kimenettel sorba kapcsolt árammérővel közvetlenül, a bemeneti (-) pont és a kimeneti (-) pont között Voltban mért feszültség-különbségnek 30 Amper/Volttal történő szorzásával közvetetten.
• Kimenet és bemenet felcserélése ellen bizonyos fokig védett.

Előnyök:

• Magas hatásfok.
• Simított kimeneti feszültség ( zavar kompatibilitás ).
• Javított izzítási tulajdonságok, lehült gyertya és akkumulátor feszültség esés esetén ( a starter épp most pörög föl .. ).
• Teljes és korlátlan idejű rövidzár védelem.

Egyebek:

• Az áramkört fém dobozba, kell szerelni, dobozolás nélkül nem üzemeltethető ( kondenzátorok és zavarvédelem ).
• A csatlakozók és a nyomtatott áramköri lap fémháztól való elszigetelésére ( szigetelt távtartók ) ügyelni kell.
• A hűtőborda szigetelés nélkül a fémházhoz csavarozható, amennyiben elötte a tranzisztor és a hűtőborda csillám lemezzel és műanyag gyűrűvel egymástól el lett szigetelve ;-).
• Az áramkörben alkalmazott BDX34C típusú tranzisztor hűtésére alkalmazandó hűtőborda ideális esetben 7 K/W de legalább 8 K/W hőellenállású.
• Az első indítás előtt a helyszínen lévő rádiók zavartűréséről próbával kell meggyőződni.
• A gyertya izzásának foka azaz az áramkör kimeneti feszültsége, ha a bemenet kellően terhelhető, alapvetően a bemeneti feszültségtől független,a bemeneti feszültség leesése ( starter indítása ) az izzítás mértékét nem befolyásolja.

Az áramkör működése röviden:

Az áramkör alapvetően egy kapcsoló üzemű DC-DC átalakító, feszültség csökkentő üzemmódban. Az átalakítást az L2,C2,D2 elemek és a Q1 darlington tranzisztor végzi.
A tranzisztor vezérlését R11 -en keresztül IC1 két kimeneti tranzisztora párhuzamos kapcsolásban ( felváltva ) biztosítja.
Az SG3524 fix frekvenciás impulzus szélesség modulátor ( IC1 ) működési frekvenciáját a C1, R1 elemek 40kHz -re állítják be.
A működést vezérlő hibaerősítő közös módusú bemeneti feszültségének betartását és egyben a szabályozást is két ellenállás hálózat biztosítja.
Az R3,R4,R5,POT1 hálózat a kívánt kimeneti feszültségekhez tartózó referencia jelet állítja elő az IC által előállított stabilizált 5 V-os referencia feszültségből.
Az R7,R8,R9,R10 hálózat figyeli a kimeneti feszültséget és alakítja az IC közös módusú bemeneti feszültség tartományának megfelelővé.
Az R6 ellenállás a fűtés beállító potencióméter csúszkájának kikopása esetén biztosítja a kapcsolás leállását, és ezzel védi az izzógyertyát.
A C2,R2 tagok kompenzálják a kapcsolást, külön igények nélkül.
A C3 kondenzátor az előállított 5 V referencia feszültség simítását végzi.
Az RCL1,RCL2,RCL3 párhuzamosan kapcsolt 2W teljesítményű ellenállások, a kimeneti áramot figyelik, D4,D5 védődiódák érintésével, s gondoskodnak a kimeneti feszültség csökkentéséről 6 Amper fölött.
A D1 dióda biztosítja a bemeneti polaritás védelmet és szükség esetén az egyutas egyenirányítást. A D2 dióda a kimenet védelmét szolgálja. A csak különleges körülmények között előidézhető, nem rendeltetésszerű fordított polarításos túlterhelés ellen véd a 6.3 Amperes T típusú biztosíték.
A kimeneten levő R12 kis állandó terhelést biztosít, hogy az egyébként terheletlen időszakokban, a kimeneti feszültség ne kezdjen emelkedni.

Az áramkör megépítése vagy beszerzése:

• Az áramkör jelen dokumentáció alapján egyénileg megépíthető 1 db-os mennyiségben. :-).

Fontos: Az áramkör úgy van ahogy van. Kiégett izzógyertyáért felelősséget nem vállalok, erre a garancia nem terjed ki.

Alkatrész lista
Leírás	Mennyiség	Elnevezés	Típus/Érték
Csatlakozó	2	GLOWCONN POWERCONN	RM = 5 mm
Tekercs ( ferrit magos )	2	L1,L2	1mH ( alább részletezve )
Kerámia kondenzátor	1	C2	1n
	1	C4	1.8n
	1	C1	4.7n
	1	C3	100n
Elektrolit kondenzátor	3	CPUFFER 1..3	470µF/35V
Ellenállás, 2/3 W	2	R4,R12	3k3
	1	R1	6k8
	1	R10	15k
	1	R9	22k
	1	R14	27
	1	R8	33k
	2	R2,R7	47k
	1	R6	100k
	1	R11	220
	1	R3	680
	1	R5	4k7
Áram mérő ellenállás	3	RCL1,RCL2,RCL3	0.1 Ohm / 2 Watt
Potencióméter	1	HEATINGPOT	4k7
Biztosíték foglalat	1	FUSE HOLDER
Biztosíték	1	FUSE	6.3A/T
Dióda	2	D4,D5	1N4148
	1	D2	1N5822
	2	D1,D3	6A05
Tranzisztor	1	Q1	BDX34C
PWM controller IC	1	IC1	SG3524
Hűtőborda	1	HEATSINK	7.0 K/W
Hűtőborda szigetelő	1	ISOLATOR	TO-220

Az L1,L2 induktivitások készen csak nehezen szerezhetőek be, ezért egyéni elkészítésük a célravezetőbb. Az L2 tekercs az érdemi teljesítmény átalakításban vesz rész, míg az L1 az akkumulátor felé visszajutó zavarokat szűri. L1,L2 egyformára készíthető 1..3 mH közötti induktivitással. Mivel a tekercseken nagy áramok folynak ( L1: átlagosan max. 3 A, L2: 6 A ), ezért huzalként feltétlenül legalább 1 mm de méginkább 1.2 mm átmérőjű zománcozott rézhuzal használandó. Zavar kompatibilitás szempontjából a torroid alakú ferrit vasmagok jó megoldást jelentenek, viszont ezek elérhetősége és a beszerzett vasmag mágneses tulajdonságai egyedi mérés tárgyát kell képezzék ( a boltok nagy többsége maximum a csévetest átmérőjét közli vonalzóval történő helyszíni mérés alapján ). Az általam használt torroid mag 17 mm átmérőjű, 6.5 mm magas és 4 mm falvastagságú, relatív permeabilitása kb. 1600. Ezt 1.1 mm átmérőjű CuZ huzallal teletekercselve a kapott induktivitás pont megfelelő lesz. A CuZ huzalok végének csupaszításához például polírpapír használható.

A CPuffer2 kondenzátor szintén az érdemi teljesítmény átalakító része, nagy igénybevételnek van kitéve. Értéke 100 µF/16 V értékben nagyjából megfelel. Az áramkör többi elektrolit kondenzátora 470 µF/35 V aminek ezen pozícióban történő alkalmazása sem jelent hátrányt. A 35 V feszültség tűrés kiterjeszti a védettséget arra az esetre, ha figyelmetlenségből a kimenetre adjuk a bemeneti feszültséget, és az több mint 16 V. Ezen kondenzátoron igen nagy váltóáram komponens folyik, ami máshol ritkán tapasztal jelenséghez vezet: ha a kondenzátor ekvivalens soros ellenállása nem elég kicsi, akkor a kondenzátor hőt termel. Ez főként hosszabb izzitási időtartam alatt válik érezhetővé. CPuffer2 kiválasztásakor tehát alacsony ekvivalens soros ellenállású ( low ESR ) kondenzátort keressünk ( másik elnevezés szerint magas hullám-áram tűrő képességűt ).

SG 3524 adatlap letöltése
Signetics	Texas Instruments

Az áramkör könnyen megépíthető és megbízhatóan működik, zavar kompatibilitás miatt fém dobozba kell szerelni ( ezt sokan fölöslegesnek tartják mindaddig míg valamilyen probléma föl nem merül ).

A kérdéseket és megjegyzéseket emailben lehet feltenni.