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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA SMPS comutado por VIPER estabilizado - do carregador
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação No artigo do autorViPer-100A e carregador "de bolso" baseado nele"(" Rádio ", 2002, nº 11) foi descrito um dispositivo para carregar baterias de carros. Como transformá-lo em uma fonte de energia estabilizada por uma modificação simples é descrito no artigo proposto. Em [1], foi descrito um carregador de chip VIPer-100A que fornece a corrente de carga necessária para a bateria no início e a tensão sobre ela no final da carga. Durante o desenvolvimento de requisitos especiais para seus parâmetros não foram apresentados. Porém, é possível, com uma simples modificação, transformar este carregador em uma fonte de alimentação estabilizada com altíssima performance. Para fazer isso, nos voltamos para o programa de design auxiliado por computador SMPS baseado em microcircuitos VIPer [2] e na fase de determinação do tipo de saída do filtro de saída (ver Fig. 9 em [2]), em vez do Direto estabelecido, nós escolherá Self - um filtro LC padrão em forma de U. Portanto, teremos que apertar os requisitos para o valor de ondulação de tensão na saída do dispositivo - na seção Output Ripple na janela First Cell Ripple, defina 0,5 V e Second Cell Ripple - 0,02 V. Na barra de ferramentas do programa DS (ver Fig. 6 em [2]), vamos mudar a Regulação Primária para Regulação Secundária. Como resultado, o circuito SMPS mostrado na Fig. 2 em [1] mudará um pouco. Um fragmento do esquema modificado é mostrado na Fig. 1. A numeração dos elementos continua a anteriormente aceite. Os resistores R5R6 e o microamperímetro PA1 são excluídos.
A essência das mudanças se resume à introdução de um loop de controle secundário no SMPS, devido ao qual os parâmetros da fonte são significativamente melhorados: com uma tensão de saída de 13,6 V e uma corrente de carga nominal de 6 A, a amplitude de ondulação da tensão de saída não excederá 15 mV. Isso é obtido adicionando um chip DA2 e um optoacoplador U1 ao dispositivo. Especialmente perceptível é a melhora nas propriedades estabilizadoras do SMPS de acordo com sua característica de carga, mostrada na Fig. 2 (compare com a Fig. 4 em [1]).
A velocidade no loop de controle secundário (depende do ganho do Optoacoplador Gain) é determinada pelo resistor R8. Há também uma propriedade fundamentalmente nova do SMPS modificado - a capacidade de controlar o tempo de início suave, que depende principalmente da capacitância do capacitor C6. Por padrão, o DS define o ganho do optoacoplador e o tempo de inicialização suave para 1 e 10 ms, respectivamente. Vamos deixar o tempo de início "suave" para o SMPS atualizado inalterado e aumentar o ganho do optoacoplador para 2, para o qual nos voltamos para a janela VIPer e Parâmetros de Regulação (consulte a Fig. 8 em [2]) e redefinimos o parâmetro necessário. As classificações dos elementos do loop de controle secundário, calculadas pelo programa e depois refinadas durante o ajuste do dispositivo, são mostradas na fig. 1. No processo de regulação, dependendo da tensão de saída do SMPS, o ganho do amplificador de sinal de erro no controlador PWM muda. Para fazer isso, o diodo emissor do optoacoplador U1 é conectado à saída do dispositivo por meio de um resistor limitador de corrente conectado em série R8 e do microcircuito DA2. Resistor R12 - lastro no circuito de alimentação do estabilizador DA2 e capacitor C12 - supressão de ruído no circuito de controle. O divisor resistivo R9 - R11 define o ponto de operação escolhendo a corrente inicial do diodo optoacoplador. O fluxo luminoso emitido pelo diodo regula a corrente e, consequentemente, a resistência equivalente da seção coletor-emissor do fototransistor conectado em paralelo ao circuito de compensação R2C6. Assumimos que, sob a influência de fatores desestabilizadores, a tensão de saída do SMPS aumentará. Consequentemente, a tensão na entrada de controle (pino 1) do chip DA2 e a corrente que flui através dele aumentarão. Portanto, a corrente do diodo emissor também aumentará e a resistência equivalente da seção coletor-emissor do fototransistor diminuirá. Materiais de referência [3] na fig. A Figura 10 mostra um gráfico que ilustra a dependência do ganho de tensão do amplificador de sinal de erro A3 (ver Fig. 1 em [1]), que, com uma diminuição da resistência no circuito de compensação, pode diminuir em 27 dB ou mais em comparação com o originalmente definido. Assim, quando a resistência resultante no circuito de compensação muda, o amplificador de sinal de erro, corrigindo os parâmetros dos pulsos de comutação, restaura o valor de tensão anterior na saída do SMPS. Um nó de feedback adicional do SMPS é montado em uma pequena peça (17,5x25 mm) da placa para prototipagem. Conecte-o ao carregador através do indutor L2 e substitua o capacitor C9 na placa do carregador por outro capacitor maior (6800 uF). O indutor contém 22 voltas de fio PEV-2 1,5, enrolado para girar em um mandril com diâmetro de 3,8 mm, seu condutor magnético - dois tubos de ferrite com diâmetro de 3,5 e comprimento de 20 mm, usados em alta frequência engasga. A saída superior do indutor de acordo com o esquema é soldada no orifício da placa de memória, destinada ao resistor R6. Além disso, o condutor conecta as saídas negativas da memória e o nó adicional. Os circuitos coletor e emissor do fototransistor são conectados respectivamente à entrada de compensação (pino 5) e pino 4 do controlador PWM com um par trançado de condutores MGTF. Resistor trimmer R10 - SPZ-19A ou outro pequeno, capacitores C6-K53-30 ou K53-19, C12 - KM-5, resistores - OMLT. O chip doméstico KR142EN19A pode ser substituído por um análogo estrangeiro TL431. Uma fonte de alimentação estabilizada quase não requer ajustes. Antes da primeira ativação do SMPS após a conclusão, o motor do resistor de ajuste R10 é ajustado para a posição inferior de acordo com o diagrama, uma carga equivalente é conectada à saída da fonte e, em seguida, é conectada à rede. Ao mover suavemente o motor no circuito, eles medem a tensão na carga e, assim que ela diminui abruptamente de 15,3 para 13,6 V, o ajuste é interrompido. No futuro, a tensão na carga será mantida de forma estável neste nível. A corrente do diodo emissor do optoacoplador neste momento deve ser igual a 1 ... 2 mA, que é muito menor que o máximo permitido (15 mA). Isso nos permite esperar alta confiabilidade do dispositivo desenvolvido. Observe que para melhorar a imunidade a ruídos, a DS "recomenda" entre os pinos 4 e 5 do chip DA1 conectar um capacitor com capacidade de 1000 ... 2000 pF. No site da STMicroelectronics em foi colocada uma seção de perguntas frequentes (Perguntas frequentes - perguntas frequentes), na qual quem desejar pode encontrar respostas para perguntas relacionadas ao cálculo de SMPS com base em microcircuitos da série VIPer. A mesma seção, traduzida para o russo pelo autor, com alguns acréscimos. Literatura
Autor: S.Kosenko, Voronezh
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