SMPS à commutation VIPER stabilisé - depuis le chargeur. Schéma, description

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SMPS commuté VIPER stabilisé - depuis le chargeur

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Dans l'article de l'auteur "ViPer-100A et chargeur "de poche" basé sur celui-ci"("Radio", 2002, n° 11) un dispositif pour charger les batteries de voitures a été décrit. Comment le transformer en une source d'énergie stabilisée par une simple modification est décrit dans cet article.

Dans [1], un chargeur basé sur le microcircuit VIPer-100A a été décrit, qui fournit le courant de charge nécessaire à la batterie au début et la tension sur celle-ci à la fin de la charge. Lors du développement, aucune exigence particulière n’a été imposée quant à ses paramètres.

Il est cependant possible, par une simple modification, de transformer ce chargeur en une source d'alimentation stabilisée à très hautes performances.

Pour ce faire, tournons-nous vers le programme de conception assistée par ordinateur pour SMPS basé sur les microcircuits VIPer [2] et au stade de la détermination du type de sortie du filtre de sortie (voir Fig. 9 dans [2]), au lieu du Direct installé, sélectionnez Self - un filtre LC standard en forme de U. Par conséquent, nous devrons renforcer les exigences concernant la valeur de l'ondulation de tension à la sortie de l'appareil - dans la section Output Ripple de la fenêtre First Cell Ripple, réglez-la sur 0,5 V et Second Cell Ripple sur 0,02 V. Au programme barre d'outils

DS (voir Fig. 6 dans [2]) changeons la méthode de régulation Régulation Primaire en Régulation Secondaire. En conséquence, le circuit SMPS représenté sur la Fig. 2 dans [1], va changer quelque peu. Un fragment du diagramme modifié est présenté sur la Fig. 1. La numérotation des éléments continue celle précédemment acceptée. Les résistances R5R6 et le microampèremètre PA1 sont exclus.

SMPS commuté VIPER stabilisé - depuis le chargeur

L'essence des changements se résume à l'introduction d'un circuit de commande secondaire dans le SMPS, grâce auquel les paramètres de la source sont considérablement améliorés : avec une tension de sortie de 13,6 V et un courant de charge nominal de 6 A, l'amplitude de la sortie l'ondulation de tension ne dépassera pas 15 mV. Ceci est réalisé en ajoutant le microcircuit DA2 et l'optocoupleur U1 à l'appareil. L'amélioration des propriétés stabilisantes du SMPS est particulièrement visible en fonction de sa caractéristique de charge illustrée à la Fig. 2 (comparer avec la Fig. 4 dans [1]).

SMPS commuté VIPER stabilisé - depuis le chargeur

Les performances dans la boucle de contrôle secondaire (cela dépend du gain de l'optocoupleur Gain Optocoupler) sont déterminées par la résistance R8. Il existe également une propriété fondamentalement nouvelle du SMPS modifié - la capacité de réguler le temps de démarrage progressif, Soft Start Time, qui dépend principalement de la capacité du condensateur C6. Par défaut, DS définit le gain de l'optocoupleur et le temps de démarrage progressif sur 1 et 10 ms, respectivement. Laissons inchangé le temps de démarrage "doux" du SMPS mis à niveau et augmentons le gain de l'optocoupleur à 2, pour lequel nous nous tournons vers la fenêtre VIPer et paramètres de régulation (voir Fig. 8 dans [2]) et réinitialisons le paramètre requis . Les valeurs des éléments de la boucle de contrôle secondaire, calculées par le programme puis affinées lors de la configuration de l'appareil, sont présentées sur la Fig. 1.

Pendant le processus de régulation, en fonction de la tension de sortie du SMPS, le gain de l'amplificateur de signal d'erreur dans le contrôleur PWM change. Pour ce faire, la diode électroluminescente de l'optocoupleur U1 est connectée à la sortie de l'appareil via une résistance de limitation de courant R8 connectée en série et le microcircuit DA2. La résistance R12 est un ballast dans le circuit d'alimentation du stabilisateur DA2 et le condensateur C12 est un suppresseur d'interférences dans le circuit de commande. Le diviseur résistif R9 - R11 fixe le point de fonctionnement en sélectionnant le courant initial de la diode optocoupleur. Le flux lumineux émis par la diode régule le courant, et par conséquent, la résistance équivalente de la section collecteur-émetteur du phototransistor connecté en parallèle avec le circuit de compensation R2C6.

Supposons que sous l'influence de facteurs déstabilisants, la tension de sortie du SMPS augmente. En conséquence, la tension à l'entrée de commande (broche 1) de la puce DA2 et le courant qui la traverse augmenteront. Par conséquent, le courant de la diode électroluminescente augmentera également et la résistance équivalente de la section collecteur-émetteur du phototransistor diminuera. Dans les documents de référence [3] de la Fig. La figure 10 montre un graphique illustrant la dépendance du gain de tension de l'amplificateur de signal d'erreur A3 (voir la figure 1 dans [1]), qui, lorsque la résistance dans le circuit de compensation diminue, peut diminuer de 27 dB ou plus par rapport à la initialement défini un. Ainsi, lorsque la résistance résultante dans le circuit de compensation change, l'amplificateur de signal d'erreur, en ajustant les paramètres des impulsions de commutation, restaure la valeur de tension précédente à la sortie du SMPS.

Une unité de retour SMPS supplémentaire est assemblée sur un petit morceau de carte (17,5 x 25 mm) pour le prototypage. Il est connecté au chargeur via l'inductance L2 et le condensateur C9 de la carte du chargeur est remplacé par une autre capacité plus grande (6800 22 μF). Le starter contient 2 tours de fil PEV-1,5 3,8, enroulé tour à tour sur un mandrin d'un diamètre de 3,5 mm, son conducteur magnétique est constitué de deux tubes de ferrite d'un diamètre de 20 et d'une longueur de 6 mm, utilisé en haute fréquence s'étouffe. La borne supérieure de l'inductance selon le schéma est soudée dans le trou de la carte mémoire destiné à la résistance R5. De plus, un conducteur relie les sorties négatives du chargeur et du bloc supplémentaire. Les circuits collecteur et émetteur du phototransistor sont connectés respectivement à l'entrée de compensation (broche 4) et à la broche 10 du contrôleur PWM à l'aide d'une paire torsadée de conducteurs MGTF. Résistance ajustable R19 - SPZ-6A ou autre de petite taille, condensateurs C53-K30-53 ou K19-12, C5 - KM-142, résistances - OMLT. La puce nationale KR19EN431A est remplaçable par un analogique étranger TLXNUMX.

Une alimentation stabilisée ne nécessite quasiment aucune configuration. Avant d'allumer le SMPS pour la première fois après modification, la résistance de réglage R10 est réglée sur la position la plus basse selon le schéma, un équivalent de charge est connecté à la sortie source, puis il est connecté au réseau. En déplaçant doucement le curseur vers le haut du circuit, mesurez la tension aux bornes de la charge, et dès qu'elle diminue brusquement de 15,3 à 13,6 V, le réglage est arrêté. À l'avenir, la tension au niveau de la charge sera maintenue de manière stable à ce niveau. Le courant de la diode électroluminescente de l'optocoupleur doit à ce moment être égal à 1...2 mA, ce qui est bien inférieur au maximum autorisé (15 mA). Cela nous permet d'espérer une grande fiabilité de l'appareil développé.

A noter que pour augmenter l'immunité au bruit, DS « recommande » de connecter un condensateur d'une capacité de 4...5 pF entre les broches 1 et 1000 du microcircuit DA2000.

Sur le site Web de STMicroelectronics à l'adresse une section FAQ (Foire aux Questions) a été placée, dans laquelle les personnes intéressées peuvent trouver des réponses aux questions liées au calcul du SMPS à base de microcircuits de la série VIPer. La même section, traduite par l'auteur en russe, avec quelques ajouts.

littérature

Kosenko S. VIPer-100A et un chargeur « de poche » basé sur celui-ci. - Radio, 2002, n°11, p. 30-32.
Kosenko S. Evolution des alimentations pulsées flyback. - Radio, 2002, n°8, p. 32-35.
Alimentation VIPerSwich Mode Elyback LOGICIEL DE CONCEPTION/Documentation/Fiche technique/Viper100 - ViPer100A : p. 1-20, février 2001.

Auteur : S. Kosenko, Voronej

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