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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA SMPS conmutado por VIPER estabilizado - desde el cargador
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación En el artículo del autor "ViPer-100A y cargador de "bolsillo" basado en él"(" Radio ", 2002, No. 11) se describió un dispositivo para cargar baterías de automóviles. En el artículo propuesto se describe cómo convertirlo en una fuente de energía estabilizada mediante una simple modificación. En [1], se describió un cargador de chip VIPer-100A que proporciona la corriente de carga necesaria para la batería al principio y el voltaje en ella al final de la carga. Durante el desarrollo de requisitos especiales para sus parámetros no se presentaron. Sin embargo, es posible, con una simple modificación, convertir este cargador en una fuente de alimentación estabilizada con un rendimiento muy alto. Para hacer esto, recurrimos al programa de diseño asistido por computadora SMPS basado en microcircuitos VIPer [2] y en la etapa de determinar el Tipo de salida del filtro de salida (ver Fig. 9 en [2]), en lugar del Directo establecido, elegirá Auto - un filtro LC estándar en forma de U. Por lo tanto, tendremos que ajustar los requisitos para el valor de ondulación de voltaje en la salida del dispositivo: en la sección Ondulación de salida en la ventana Ondulación de primera celda, establezca 0,5 V y Ondulación de segunda celda - 0,02 V. En la barra de herramientas del programa DS (ver Fig. 6 en [2]), cambiemos la Regulación Primaria a la Regulación Secundaria. Como resultado, el circuito SMPS que se muestra en la Fig. 2 en [1] cambiará un poco. Un fragmento del esquema modificado se muestra en la Fig. 1. La numeración de los elementos continúa la anteriormente aceptada. Se excluyen las resistencias R5R6 y el microamperímetro PA1.
La esencia de los cambios se reduce a la introducción de un bucle de control secundario en el SMPS, por lo que los parámetros de la fuente se mejoran significativamente: con un voltaje de salida de 13,6 V y una corriente de carga nominal de 6 A, la amplitud de ondulación del voltaje de salida no excederá los 15 mV. Esto se logra agregando un chip DA2 y un optoacoplador U1 al dispositivo. Especialmente notable es la mejora en las propiedades estabilizadoras del SMPS según su característica de carga, que se muestra en la Fig. 2 (compárese con la Fig. 4 en [1]).
La velocidad en el lazo de control secundario (depende de la ganancia del Optoacoplador de Ganancia) está determinada por la resistencia R8. También hay una propiedad fundamentalmente nueva del SMPS modificado: la capacidad de controlar el tiempo de inicio suave Tiempo de inicio suave, que depende principalmente de la capacitancia del capacitor C6. De forma predeterminada, DS establece la ganancia del optoacoplador y el tiempo de inicio suave en 1 y 10 ms, respectivamente. Dejemos el tiempo de inicio "suave" para el SMPS actualizado sin cambios, y aumentemos la ganancia del optoacoplador a 2, para lo cual pasamos a la ventana Parámetros de regulación y VIPer (ver Fig. 8 en [2]) y restablecemos el parámetro requerido. Las clasificaciones de los elementos del circuito de control secundario, calculadas por el programa y luego refinadas durante el ajuste del dispositivo, se muestran en la fig. 1. En el proceso de regulación, dependiendo del voltaje de salida del SMPS, cambia la ganancia del amplificador de señal de error en el controlador PWM. Para hacer esto, el diodo emisor del optoacoplador U1 está conectado a la salida del dispositivo a través de una resistencia limitadora de corriente R8 conectada en serie y el microcircuito DA2. Resistencia R12: balasto en el circuito de alimentación del estabilizador DA2 y condensador C12: supresión de ruido en el circuito de control. El divisor resistivo R9 - R11 establece el punto de operación eligiendo la corriente inicial del diodo optoacoplador. El flujo luminoso emitido por el diodo regula la corriente y, en consecuencia, la resistencia equivalente de la sección colector-emisor del fototransistor conectado en paralelo al circuito de compensación R2C6. Suponemos que bajo la influencia de factores desestabilizadores, el voltaje de salida del SMPS aumentará. En consecuencia, aumentará el voltaje en la entrada de control (pin 1) del chip DA2 y la corriente que fluye a través de él. Por lo tanto, la corriente del diodo emisor también aumentará y la resistencia equivalente de la sección colector-emisor del fototransistor disminuirá. Materiales de referencia [3] en la fig. La Figura 10 muestra un gráfico que ilustra la dependencia de la ganancia de voltaje del amplificador de señal de error A3 (ver Fig. 1 en [1]), que, con una disminución de la resistencia en el circuito de compensación, puede disminuir en 27 dB o más en comparación con el valor establecido originalmente. Por lo tanto, cuando cambia la resistencia resultante en el circuito de compensación, el amplificador de señal de error, al corregir los parámetros de los pulsos de conmutación, restaura el valor de voltaje anterior en la salida del SMPS. Se ensambla un nodo de retroalimentación adicional del SMPS en una pieza pequeña (17,5x25 mm) de la placa para la creación de prototipos. Conéctelo al cargador a través del estrangulador L2 y reemplace el capacitor C9 en la placa del cargador con otra capacitancia más grande (6800 uF). El inductor contiene 22 vueltas de alambre PEV-2 1,5, bobinado vuelta a vuelta en un mandril de 3,8 mm de diámetro, su conductor magnético - dos tubos de ferrita de 3,5 de diámetro y 20 mm de longitud, utilizados en alta frecuencia se ahoga La salida superior del inductor según el esquema está soldada en el orificio de la placa de memoria, destinada a la resistencia R6. Además, el conductor conecta las salidas negativas de la memoria y el nodo adicional. Los circuitos colector y emisor del fototransistor están conectados respectivamente a la entrada de compensación (pin 5) y al pin 4 del controlador PWM con un par trenzado de conductores MGTF. Resistencia de ajuste R10 - SPZ-19A u otros condensadores de tamaño pequeño C6-K53-30 o K53-19, C12 - KM-5, resistencias - OMLT. El chip doméstico KR142EN19A es reemplazable por un análogo extranjero TL431. Una fuente de alimentación estabilizada casi no requiere ajuste. Antes del primer encendido del SMPS después de la finalización, el motor de la resistencia de sintonización R10 se establece en la posición inferior de acuerdo con el diagrama, se conecta una carga equivalente a la salida de la fuente y luego se conecta a la red. Al mover suavemente el motor por el circuito, miden el voltaje en la carga y, tan pronto como disminuye abruptamente de 15,3 a 13,6 V, se detiene el ajuste. En el futuro, el voltaje en la carga se mantendrá estable en este nivel. La corriente del diodo emisor del optoacoplador en este momento debe ser igual a 1 ... 2 mA, que es mucho menor que el máximo permitido (15 mA). Esto nos permite esperar una alta confiabilidad del dispositivo desarrollado. Tenga en cuenta que para mejorar la inmunidad al ruido, DS "recomienda" conectar un condensador con una capacidad de 4 ... 5 pF entre los pines 1 y 1000 del chip DA2000. En el sitio web de STMicroelectronics en Se ha colocado una sección de preguntas frecuentes (Preguntas frecuentes - preguntas frecuentes), en la que aquellos que lo deseen pueden encontrar respuestas a preguntas relacionadas con el cálculo de SMPS basado en microcircuitos de la serie VIPer. La misma sección, traducida al ruso por el autor, con algunas adiciones.. Literatura
Autor: S. Kosenko, Voronezh
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