안정화된 VIPER 전환 SMPS - 충전기에서. 계획, 설명

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안정화된 VIPER 전환 SMPS - 충전기에서

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저자의 기사에서 "ViPer-100A 및 이를 기반으로 하는 "포켓" 충전기"("Radio", 2002, No. 11) 자동차 배터리 충전 장치에 대해 설명했으며, 간단한 변형을 통해 이를 안정화된 전원으로 전환하는 방법이 이 기사에 설명되어 있습니다.

[1]에서는 VIPer-100A 마이크로 회로를 기반으로 한 충전기가 설명되었으며, 이는 시작 시 배터리에 필요한 충전 전류를 제공하고 충전 종료 시 배터리의 전압을 제공합니다. 개발 중에는 매개변수에 대한 특별한 요구 사항이 없었습니다.

그러나 간단한 수정을 통해 이 충전기를 매우 높은 성능의 안정화된 전원으로 전환하는 것이 가능합니다.

이를 위해 설치된 직접 대신 VIPer 마이크로 회로 [2]를 기반으로 한 SMPS용 컴퓨터 지원 설계 프로그램과 출력 필터 출력 유형 ([9]의 그림 2 참조)을 결정하는 단계를 살펴보겠습니다. Self - 표준 U자형 LC 필터를 선택합니다. 결과적으로 장치 출력의 전압 리플 값에 대한 요구 사항을 강화해야 합니다. 첫 번째 셀 리플 창의 출력 리플 섹션에서 이를 0,5V로 설정하고 두 번째 셀 리플을 0,02V로 설정합니다. 프로그램에서 도구 모음

DS([6]의 그림 2 참조) 규제 방법을 2차 규제에서 1차 규제로 변경해 보겠습니다. 결과적으로 그림 1과 같은 SMPS 회로가 완성되었다. 5 in [6]은 다소 변경됩니다. 수정된 다이어그램의 일부가 그림 1에 나와 있습니다. XNUMX. 요소의 번호 매기기는 이전에 허용된 번호를 계속 유지합니다. 저항기 RXNUMXRXNUMX 및 마이크로 전류계 PAXNUMX은 제외됩니다.

안정화된 VIPER 전환 SMPS - 충전기에서

변경 사항의 본질은 SMPS에 보조 제어 회로를 도입하는 것으로 요약됩니다. 덕분에 소스 매개변수가 크게 개선되었습니다. 출력 전압 13,6V, 정격 부하 전류 6A, 출력 진폭 전압 리플은 15mV를 초과하지 않습니다. 이는 장치에 DA2 마이크로 회로와 U1 광커플러를 추가하여 달성됩니다. SMPS의 안정화 특성의 향상은 그림 2에 표시된 부하 특성에 따라 특히 두드러집니다. 4([1]의 그림 XNUMX와 비교).

안정화된 VIPER 전환 SMPS - 충전기에서

8차 제어 루프의 성능(광커플러 이득 광커플러의 이득에 따라 다름)은 저항 R6에 의해 결정됩니다. 수정된 SMPS에는 근본적으로 새로운 속성, 즉 주로 커패시터 C1의 커패시턴스에 따라 달라지는 소프트 스타트 시간인 소프트 스타트 시간을 조절하는 기능도 있습니다. 기본적으로 DS는 광커플러 이득과 소프트 시작 시간을 각각 10ms와 2ms로 설정합니다. 업그레이드된 SMPS의 "소프트" 시작 시간을 변경하지 않고 그대로 두고 옵토커플러 게인을 8로 늘립니다. 이를 위해 VIPer 및 조절 매개변수 창([2]의 그림 1 참조)으로 돌아가 필수 매개변수를 재설정합니다. . 프로그램에 의해 계산된 후 장치 설정 중에 개선된 XNUMX차 제어 루프 요소의 등급이 그림 XNUMX에 나와 있습니다. XNUMX.

조정 과정에서 SMPS의 출력 전압에 따라 PWM 컨트롤러의 오류 신호 증폭기 이득이 변경됩니다. 이를 위해 광커플러 U1의 방출 다이오드는 직렬 연결된 전류 제한 저항 R8과 DA2 마이크로 회로를 통해 장치의 출력에 연결됩니다. 저항 R12는 DA2 안정기 전원 공급 회로의 안정기이고 커패시터 C12는 제어 회로의 간섭 억제기입니다. 저항 분배기 R9 - R11은 옵토커플러 다이오드의 초기 전류를 선택하여 작동 지점을 설정합니다. 다이오드에서 방출되는 광속은 전류를 조절하고 이에 따라 R2C6 보상 회로와 병렬로 연결된 포토 트랜지스터의 컬렉터-이미터 섹션의 등가 저항을 조절합니다.

불안정 요인의 영향으로 SMPS의 출력 전압이 증가한다고 가정해 보겠습니다. 따라서 DA1 칩의 제어 입력(핀 2)의 전압과 이를 통해 흐르는 전류가 증가합니다. 따라서 방출 다이오드의 전류도 증가하고 포토 트랜지스터의 컬렉터-이미터 섹션의 등가 저항이 감소합니다. 그림의 참고 자료 [3]에서 그림 10은 보상 회로의 저항이 감소할 때 오차 신호 증폭기 A3([1]의 그림 1 참조)의 전압 이득 의존성을 나타내는 그래프를 보여줍니다. 원래 하나를 설정했습니다. 따라서 보상 회로의 결과 저항이 변경되면 오류 신호 증폭기는 스위칭 펄스의 매개변수를 조정하여 SMPS 출력에서 이전 전압 값을 복원합니다.

추가 SMPS 피드백 장치는 프로토타입 제작을 위해 작은(17,5x25mm) 보드 조각에 조립됩니다. 인덕터 L2를 통해 충전기에 연결되며, 충전기 보드의 커패시터 C9는 더 큰(6800μF) 다른 정전 용량으로 교체됩니다. 초크에는 22개의 PEV-2 1,5 와이어가 포함되어 있으며 직경 3,8mm의 맨드릴을 켜기 위한 권선이 감겨져 있으며 자기 도체는 고주파수에 사용되는 직경 3,5, 길이 20mm의 페라이트 튜브 6개입니다. 초크. 다이어그램에 따른 인덕터의 상단 단자는 저항 R5용 메모리 보드의 구멍에 납땜됩니다. 또한 도체는 충전기와 추가 장치의 음극 출력을 연결합니다. 포토트랜지스터의 컬렉터 및 이미터 회로는 연선 MGTF 도체를 사용하여 각각 PWM 컨트롤러의 보상 입력(핀 4) 및 핀 10에 연결됩니다. 트리머 저항 R19 - SPZ-6A 또는 기타 소형, 커패시터 C53-K30-53 또는 K19-12, C5 - KM-142, 저항 - OMLT. 국내 칩 KR19EN431A는 외국 아날로그 TLXNUMX로 교체 가능합니다.

안정화된 전원 공급 장치에는 설정이 거의 필요하지 않습니다. 수정 후 처음으로 SMPS를 켜기 전에 트리머 저항 R10을 다이어그램에 따라 가장 낮은 위치로 설정하고 등가 부하를 소스 출력에 연결한 후 네트워크에 연결합니다. 슬라이드를 회로 위로 부드럽게 이동하고 부하 전체의 전압을 측정한 후 전압이 15,3V에서 13,6V로 갑자기 감소하자마자 조정이 중지됩니다. 앞으로는 부하의 전압이 이 수준으로 안정적으로 유지될 것입니다. 이 순간 옵토커플러의 방출 다이오드 전류는 1...2mA와 같아야 하며 이는 최대 허용치(15mA)보다 훨씬 적습니다. 이를 통해 개발된 장치의 높은 신뢰성을 기대할 수 있습니다.

잡음 내성을 높이기 위해 DS는 DA4 마이크로 회로의 핀 5와 1 사이에 1000~2000pF 용량의 커패시터를 연결할 것을 "권장"합니다.

STMicroelectronics 웹사이트: FAQ(자주 묻는 질문) 섹션이 마련되어 있어 관심 있는 분들은 VIPer 시리즈 마이크로 회로를 기반으로 한 SMPS 계산과 관련된 질문에 대한 답변을 찾을 수 있습니다. 저자가 러시아어로 번역한 동일한 섹션에 몇 가지 추가 사항이 있음.

문학

Kosenko S. VIPer-100A 및 이를 기반으로 한 "포켓" 충전기. - 라디오, 2002, No. 11, p. 30-32.
Kosenko S. 플라이백 펄스 전원 공급 장치의 진화. - 라디오, 2002, No. 8, p. 32-35.
VIPerSwich 모드 Elyback 전원 공급 장치 설계 소프트웨어/문서/데이터 시트/Viper100 - ViPer100A: p. 1년 20월 2001-XNUMX일.

저자: S. Kosenko, Voronezh

다른 기사 보기 섹션 전원 공급 장치.

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