Stabilisiertes VIPER-geschaltetes SMPS - vom Ladegerät. Schema, Beschreibung

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Stabilisiertes VIPER-geschaltetes SMPS - vom Ladegerät

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Im Artikel des Autors "ViPer-100A und darauf basierendes "Pocket" -Ladegerät"("Radio", 2002, Nr. 11) wurde ein Gerät zum Laden von Autobatterien beschrieben. Wie man es durch einfache Modifikation in eine stabilisierte Stromquelle umwandelt, wird in diesem Artikel beschrieben.

In [1] wurde ein Ladegerät auf Basis der VIPer-100A-Mikroschaltung beschrieben, das zu Beginn des Ladevorgangs den erforderlichen Ladestrom für den Akku und am Ende des Ladevorgangs die darauf befindliche Spannung bereitstellt. Bei der Entwicklung wurden keine besonderen Anforderungen an seine Parameter gestellt.

Es ist jedoch möglich, dieses Ladegerät durch einfache Modifikation in eine stabilisierte Stromquelle mit sehr hoher Leistung umzuwandeln.

Wenden wir uns dazu dem computergestützten Designprogramm für SMPS zu, das auf VIPer-Mikroschaltungen basiert [2] und in der Phase der Bestimmung des Ausgangsfiltertyps (siehe Abb. 9 in [2]) anstelle des installierten Direct, Wählen Sie Self – einen standardmäßigen U-förmigen LC-Filter. Folglich müssen wir die Anforderungen an den Wert der Spannungswelligkeit am Ausgang des Geräts verschärfen – stellen Sie ihn im Abschnitt „Ausgangswelligkeit“ im Fenster „First Cell Ripple“ auf 0,5 V und „Second Cell Ripple“ auf 0,02 V ein. Im Programm Symbolleiste

DS (siehe Abb. 6 in [2]) ändern wir die Regulierungsmethode Primärregulierung in Sekundärregulierung. Das Ergebnis ist die in Abb. dargestellte SMPS-Schaltung. 2 in [1], wird sich etwas ändern. Ein Fragment des modifizierten Diagramms ist in Abb. dargestellt. 1. Die Nummerierung der Elemente setzt die bisher akzeptierte fort. Widerstände R5R6 und Mikroamperemeter PA1 sind ausgeschlossen.

Stabilisiertes VIPER-geschaltetes SMPS - vom Ladegerät

Der Kern der Änderungen besteht in der Einführung eines sekundären Steuerkreises in das SMPS, wodurch die Quellparameter deutlich verbessert werden: bei einer Ausgangsspannung von 13,6 V und einem Nennlaststrom von 6 A die Amplitude des Ausgangs Die Spannungswelligkeit wird 15 mV nicht überschreiten. Dies wird erreicht, indem dem Gerät die DA2-Mikroschaltung und der U1-Optokoppler hinzugefügt werden. Die Verbesserung der Stabilisierungseigenschaften des SMPS macht sich insbesondere anhand seiner in Abb. dargestellten Belastungskennlinie bemerkbar. 2 (vergleiche mit Abb. 4 in [1]).

Stabilisiertes VIPER-geschaltetes SMPS - vom Ladegerät

Die Leistung im sekundären Regelkreis (sie hängt von der Verstärkung des Optokopplers ab) wird durch den Widerstand R8 bestimmt. Es gibt auch eine grundlegend neue Eigenschaft des modifizierten SMPS – die Fähigkeit, die Sanftanlaufzeit, Soft Start Time, zu regulieren, die hauptsächlich von der Kapazität des Kondensators C6 abhängt. Standardmäßig stellt DS die Optokopplerverstärkung und die Softstartzeit auf 1 bzw. 10 ms ein. Lassen wir die „sanfte“ Startzeit für das aktualisierte SMPS unverändert und erhöhen die Optokopplerverstärkung auf 2, wofür wir uns dem Fenster VIPer- und Regulierungsparameter zuwenden (siehe Abb. 8 in [2]) und den erforderlichen Parameter zurücksetzen . Die vom Programm berechneten und dann beim Einrichten des Geräts verfeinerten Bewertungen der Elemente des sekundären Regelkreises sind in Abb. dargestellt. 1.

Während des Regelvorgangs ändert sich abhängig von der Ausgangsspannung des SMPS die Verstärkung des Fehlersignalverstärkers im PWM-Controller. Dazu wird die Sendediode des Optokopplers U1 über einen in Reihe geschalteten Strombegrenzungswiderstand R8 und die Mikroschaltung DA2 mit dem Ausgang des Geräts verbunden. Der Widerstand R12 ist ein Vorschaltgerät im Stromversorgungskreis des DA2-Stabilisators und der Kondensator C12 ist ein Entstörer im Steuerkreis. Der Widerstandsteiler R9 - R11 legt den Arbeitspunkt fest, indem er den Anfangsstrom der Optokopplerdiode auswählt. Der von der Diode emittierte Lichtstrom reguliert den Strom und dementsprechend den Ersatzwiderstand des Kollektor-Emitter-Abschnitts des Fototransistors, der parallel zur Kompensationsschaltung R2C6 geschaltet ist.

Nehmen wir an, dass unter dem Einfluss destabilisierender Faktoren die Ausgangsspannung des SMPS ansteigt. Dementsprechend erhöht sich die Spannung am Steuereingang (Pin 1) des DA2-Chips und der durch ihn fließende Strom. Daher erhöht sich auch der Strom der emittierenden Diode und der Ersatzwiderstand des Kollektor-Emitter-Abschnitts des Fototransistors verringert sich. In Referenzmaterialien [3] in Abb. Abbildung 10 zeigt ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Spannungsverstärkung des Fehlersignalverstärkers A3 (siehe Abbildung 1 in [1]) veranschaulicht, die, wenn der Widerstand in der Kompensationsschaltung abnimmt, im Vergleich zu um 27 dB oder mehr abnehmen kann ursprünglich eins eingestellt. Wenn sich also der resultierende Widerstand in der Kompensationsschaltung ändert, stellt der Fehlersignalverstärker durch Anpassen der Parameter der Schaltimpulse den vorherigen Spannungswert am Ausgang des SMPS wieder her.

Eine zusätzliche SMPS-Rückkopplungseinheit wird für die Prototypenerstellung auf einem kleinen Stück Platine (17,5 x 25 mm) montiert. Die Verbindung zum Ladegerät erfolgt über die Induktivität L2 und der Kondensator C9 auf der Ladeplatine wird durch eine andere, größere Kapazität (6800 μF) ersetzt. Die Drossel enthält 22 Windungen PEV-2 1,5-Draht, die Windung ist auf einen Dorn mit einem Durchmesser von 3,8 mm gewickelt, ihr magnetischer Leiter besteht aus zwei Ferritrohren mit einem Durchmesser von 3,5 und einer Länge von 20 mm, die in Hochfrequenzbereichen verwendet werden Drosseln. Der obere Anschluss des Induktors gemäß Diagramm wird in das Loch auf der Speicherplatine eingelötet, das für den Widerstand R6 vorgesehen ist. Darüber hinaus verbindet ein Leiter die negativen Ausgänge des Ladegeräts und der Zusatzeinheit. Die Kollektor- und Emitterkreise des Fototransistors sind über ein verdrilltes MGTF-Leiterpaar mit dem Kompensationseingang (Pin 5) bzw. Pin 4 des PWM-Controllers verbunden. Trimmerwiderstand R10 – SPZ-19A oder ein anderer kleiner, Kondensatoren C6-K53-30 oder K53-19, C12 – KM-5, Widerstände – OMLT. Der inländische Chip KR142EN19A kann durch ein ausländisches Analogon TL431 ersetzt werden.

Eine stabilisierte Stromversorgung erfordert nahezu keine Einrichtung. Vor dem ersten Einschalten des SMPS nach der Modifikation wird der Trimmerwiderstand R10 gemäß Diagramm auf die niedrigste Position eingestellt, ein Lastäquivalent an den Quellenausgang angeschlossen und dann mit dem Netzwerk verbunden. Bewegen Sie den Schieber sanft entlang des Stromkreises und messen Sie die Spannung an der Last. Sobald diese abrupt von 15,3 auf 13,6 V abfällt, wird die Einstellung gestoppt. Zukünftig wird die Spannung an der Last stabil auf diesem Niveau gehalten. Der Strom der Sendediode des Optokopplers sollte in diesem Moment 1...2 mA betragen, was deutlich unter dem maximal zulässigen Wert (15 mA) liegt. Dies lässt auf eine hohe Zuverlässigkeit des entwickelten Gerätes hoffen.

Beachten Sie, dass DS zur Erhöhung der Störfestigkeit „empfehlt“, einen Kondensator mit einer Kapazität von 4...5 pF zwischen den Pins 1 und 1000 der DA2000-Mikroschaltung anzuschließen.

Auf der STMicroelectronics-Website unter Es wurde ein FAQ-Bereich (Frequently Asked Questions) eingerichtet, in dem Interessierte Antworten auf Fragen im Zusammenhang mit der Berechnung von SMPS auf Basis von Mikroschaltungen der VIPer-Serie finden können. Derselbe Abschnitt, vom Autor ins Russische übersetzt, mit einigen Ergänzungen.

Literatur

Kosenko S. VIPer-100A und ein darauf basierendes „Taschen“-Ladegerät. – Radio, 2002, Nr. 11, S. 30-32.
Kosenko S. Entwicklung von Flyback-gepulsten Netzteilen. – Radio, 2002, Nr. 8, S. 32-35.
VIPerSwich-Modus-Elyback-Netzteil DESIGN-SOFTWARE/Dokumentation/Datenblatt/Viper100 - ViPer100A: p. 1-20, Februar 2001.

Autor: S. Kosenko, Woronesch

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