安定化されたVIPERスイッチSMPS-充電器から。スキーム、説明

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安定化されたVIPERスイッチSMPS-充電器から

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著者の記事では "ViPer-100Aとそれに基づく「ポケット」充電器「（「Radio」、2002年、No.11）自動車のバッテリーを充電するための装置が記載されています。提案された記事には、簡単な改造でそれを安定化電源に変える方法が記載されています。

[1] では、開始時にバッテリーに必要な充電電流を供給し、充電終了時にバッテリーに電圧を供給する VIPer-100A チップ充電器について説明しました。開発中に、そのパラメータに対する特別な要件は提示されませんでした。

しかし、この充電器は簡単な改造で非常に高性能な安定化電源にすることが可能です。

これを行うために、VIPer マイクロ回路 [2] に基づく SMPS コンピュータ支援設計プログラムを利用し、出力フィルタの出力タイプ ([9] の図 2 を参照) を決定する段階で、確立された Direct の代わりに、標準の U 字型 LC フィルターである Self を選択します。したがって、デバイスの出力における電圧リップル値の要件を厳しくする必要があります。[最初のセルリップル] ウィンドウの [出力リップル] セクションで、0,5 V を設定し、0,02 番目のセルリップル - XNUMX V を設定します。プログラムツールバー

DS ([6] の図 2 を参照) では、一次規制を二次規制に変更しましょう。その結果、図に示すSMPS回路が完成しました。 [2]の1が若干変わります。変更されたスキームの一部を図に示します。 1. 要素の番号付けは、以前に受け入れられたものを継続します。抵抗R5R6と微小電流計PA1は除きます。

安定化されたVIPERスイッチSMPS-充電器から

変更の本質は、SMPS への二次制御ループの導入にあります。これにより、電源パラメータが大幅に改善されます。出力電圧 13,6 V および定格負荷電流 6 A で、出力電圧リップル振幅15mVを超えません。これは、DA2 チップとフォトカプラ U1 をデバイスに追加することで実現されます。特に顕著なのは、図に示す負荷特性に応じた SMPS の安定化特性の向上です。図 2 ([4] の図 1 と比較してください)。

安定化されたVIPERスイッチSMPS-充電器から

二次制御ループの速度 (ゲインオプトカプラのゲインに依存します) は、抵抗 R8 によって決まります。修正された SMPS には根本的に新しい特性もあります。それは、主にコンデンサ C6 の静電容量に依存するソフトスタート時間 Soft Start Time を制御する機能です。デフォルトでは、DS はフォトカプラのゲインとソフトスタート時間をそれぞれ 1 ミリ秒と 10 ミリ秒に設定します。アップグレードされた SMPS の「ソフト」スタート時間を変更しないままにし、フォトカプラゲインを 2 に増やします。そのために、VIPer および規制パラメータウィンドウ ([8] の図 2 を参照) に移動して、必要なパラメータをリセットします。プログラムによって計算され、デバイスの調整中に調整された二次制御ループの要素の定格を図に示します。 1.

レギュレーションの過程で、SMPS の出力電圧に応じて、PWM コントローラー内のエラー信号アンプのゲインが変化します。これを行うには、フォトカプラ U1 の発光ダイオードが、直列接続された電流制限抵抗 R8 と DA2 マイクロ回路を介してデバイスの出力に接続されます。抵抗 R12 - スタビライザー DA2 の電源回路の安定器、およびコンデンサ C12 - 制御回路のノイズ抑制。抵抗分圧器 R9 ～ R11 は、フォトカプラダイオードの初期電流を選択することによって動作点を設定します。ダイオードによって放射される光束は電流を調整し、それに応じて補償回路 R2C6 に並列接続されたフォトトランジスタのコレクタ - エミッタ部の等価抵抗も調整します。

不安定要因の影響により、SMPS の出力電圧が上昇すると想定します。したがって、DA1 チップの制御入力 (ピン 2) の電圧とそこを流れる電流が増加します。したがって、発光ダイオードの電流も増加し、フォトトランジスタのコレクタ・エミッタ部の等価抵抗が減少します。図中の参考資料[3]。図 10 は、誤差信号増幅器 A3 ([1] の図 1 を参照) の電圧利得の依存性を示すグラフを示しています。補償回路の抵抗が減少すると、誤差信号増幅器 A27 と比較して XNUMX dB 以上減少する可能性があります。元々設定されていた値です。したがって、補償回路の結果として生じる抵抗が変化すると、誤差信号増幅器は、スイッチングパルスのパラメータを修正することによって、SMPSの出力における以前の電圧値を復元します。

SMPS の追加のフィードバックノードは、プロトタイピング用に小さな (17,5x25 mm) 基板上に組み立てられます。 L2 チョークを介して充電器に接続し、充電器ボードのコンデンサ C9 を別のより大きな (6800 uF) 静電容量に置き換えます。インダクタには、22 ターンのワイヤ PEV-2 1,5 が含まれており、直径 3,8 mm のマンドレルに巻かれ、その磁気導体 - 直径 3,5 および長さ 20 mm の 6 本のフェライトチューブが高周波で使用されます。窒息する。このスキームによるインダクタの上部出力は、抵抗器 R5 用のメモリボード上の穴にはんだ付けされます。さらに、導体はメモリの負の出力と追加のノードを接続します。フォトトランジスタのコレクタ回路とエミッタ回路は、MGTF 導体のツイストペアを介して、PWM コントローラの補償入力 (ピン 4) とピン 10 にそれぞれ接続されています。トリマー抵抗器 R19 - SPZ-6A またはその他の小型、コンデンサ C53-K30-53 または K19-12、C5 - KM-142、抵抗器 - OMLT。国産チップ KR19EN431A は、外国製アナログ TLXNUMX に置き換えることができます。

安定化電源は調整がほとんど不要です。完了後のSMPSの最初のスイッチオンの前に、同調抵抗器R10のエンジンは図に従って低い位置に設定され、負荷相当物がソースの出力に接続され、その後ネットワークに接続されます。エンジンを回路上でスムーズに上昇させて負荷の電圧を測定し、電圧が 15,3 V から 13,6 V に急激に低下するとすぐに調整を停止します。将来的には、負荷の電圧はこのレベルで安定して維持されるでしょう。この時点でのフォトカプラの発光ダイオードの電流は 1 ... 2 mA に等しくなければなりませんが、これは最大許容値 (15 mA) よりもはるかに小さくなります。これにより、開発したデバイスの高い信頼性が期待できます。

ノイズ耐性を向上させるために、DS は DA4 チップのピン 5 と 1 の間に 1000 ～ 2000 pF の容量のコンデンサを接続することを「推奨」していることに注意してください。

STMicroelectronics の Web サイトでは、 FAQ セクション (よくある質問 - よくある質問) が設けられており、希望する人は、VIPer シリーズ超小型回路に基づく SMPS の計算に関連する質問への回答を見つけることができます。同じセクションを著者がロシア語に翻訳し、いくつかの追加を加えたもの.

文学

Kosenko S. VIPer-100A とそれをベースにした「ポケット」充電器。 - ラジオ、2002 年、第 11 号、p. 30-32。
Kosenko S. フライバックパルス IP の進化。 - ラジオ、2002 年、第 8 号、p. 32-35。
VIPerSwich モード Elyback 電源 DESIGNE SOFTWARE/Documentation/Data-sheet/Viper100 - ViPer100A: p. 1 年 20 月 2001 日から XNUMX 日まで。

著者: S. コセンコ、ヴォロネジ

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