Bezpłatna biblioteka techniczna ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ VIPER-100A i oparta na nim kieszonkowa ładowarka Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Ładowarki, akumulatory, ogniwa galwaniczne Nowa linia chipów ma wszystkie zalety swojego poprzednika - kontrolerów PWM serii UC384X - a ponadto ma kilka istotnych zalet. Przede wszystkim jest to w przybliżeniu o połowę mniejsza liczba dyskretnych elementów „wiązania” mikroukładu. Ważną okolicznością jest wysoka niezawodność zabezpieczenia termicznego SMPS przełączanych VIPer. W przypadku słabego kontaktu termicznego między tranzystorem przełączającym a radiatorem, oddzielnie umieszczony kontroler PWM zareaguje tylko na przegrzanie obudowy mikroukładu. Ciężka praca tranzystora może doprowadzić do jego przebicia termicznego, a podczas lawinowego wzrostu prądu drenu tranzystor staje się praktycznie niekontrolowany. Wyprostowane napięcie sieciowe przez uszkodzony tranzystor może zniszczyć sterownik PWM jeszcze przed przepaleniem bezpiecznika. W przypadku SMPS z przełączaniem VIP-ów ta sytuacja jest wykluczona. A najważniejszą zaletą jest możliwość zautomatyzowanego projektowania SMPS. Układ VIPer-110A jest wykonany w pięciopinowej metalowo-plastikowej obudowie TO-220-5 z zygzakowatym układem pinów. Rozważ algorytm działania i uproszczony schemat funkcjonalny produktu pokazanego na ryc. jedenaście]. Porównanie Ryc. 1 oraz schematem funkcjonalnym kontrolera UC384X PWM [2] łatwo zauważyć ich podobieństwo. Przeznaczenie wielu węzłów albo całkowicie się pokrywa, albo nieznacznie się różni. W szczególności komparator wejściowego napięcia zasilania mikroukładu A1 zapewnia poziom progowy, gdy przełącznik VIPer przechodzi w stan „włączony” około 11 V, „wyłączony” - 8 V. Ochrona termiczna działa podobnie. Gdy temperatura kryształu wzrośnie do 140...170°C, wyzwalacz trybu bezpiecznego D1 blokuje działanie PWM D2 na wejściu R1. Działanie zostanie wznowione automatycznie, gdy tylko temperatura chipa spadnie o 40°C w stosunku do poziomu zadziałania zabezpieczenia termicznego. Prąd pobierany przez mikroukład nie przekracza 1 mA w stanie „Off” i 15 mA - „On”. Jedną z cech produktu VIPer jest to, że podczas uruchamiania piny 3 (DRAIN) i 2 (Vdd) wewnątrz mikroukładu są połączone obwodem ograniczającym prąd. Poziom graniczny wynosi 3 mA. Prąd ten jest dzielony między komparator napięcia wejściowego A1 (1 mA) i kondensator z filtrem tlenkowym podłączony do pinu 2 (prąd ładowania kondensatora wynosi około 2 mA). Po stosunkowo powolnym wzroście napięcie na kondensatorze tlenkowym osiąga poziom progowy włączenia mikroukładu (11 V), następnie kondensator jest rozładowywany prądem roboczym mikroukładu 15 mA. Jeśli mikroukład z jakiegoś powodu (duża pojemność filtra rozładowanego przed włączeniem kondensatora lub zwarcie w obciążeniu) nie przełączy się z trybu rozruchu do trybu pracy, napięcie na kondensatorze szybko spada do poziomu progu wyłączenia, po czym proces powtarza się cyklicznie. Próbując przejść do trybu pracy, mikroukład generuje „pakiety” impulsów wyzwalających. Współczynnik wypełnienia „pakietów” jest określony stosunkiem prądu ładowania kondensatora do prądu rozładowania i wynosi tylko 2/15”13%, co zapobiega uszkodzeniu prostowników wejściowych i wyjściowych w trybie rozruchu lub podczas zwarć w obciążenie Tworzenie kilku „pakietów” w trybie rozruchu przyczynia się do płynnego wzrostu napięcia wyjściowego SMPS i charakteryzuje jego „miękkie” włączenie. Proces regulacji napięcia wyjściowego SMPS jest podobny do tego rozważanego dla prototypu. Obwody wewnętrzne zapewniają stabilizację napięcia zasilania mikroukładu na poziomie 13 V za pomocą dwóch pętli sterowania: wewnętrznej i zewnętrznej. Obwód wewnętrzny jest konwencjonalnym stabilizatorem do zasilania wszystkich elementów mikroukładu. Zewnętrzna pętla sterowania jest utworzona przez uzwojenie pomocnicze transformatora, podłączone do styku 2 przez zewnętrzny rezystor oraz wzmacniacz sygnału błędu A3 podłączony do tego styku. Podwójna stabilizacja napięcia zasilania mikroukładu zapewnia minimalne odchylenie częstotliwości impulsów przełączających. W [1] wskazano, że gdy napięcie zasilania zmienia się w zakresie 9...15 V, a także rozbieżność między wartościami rezystora nastawczego i kondensatora, a obliczonymi wartościami w granicach odpowiednio ± 1% i ± 5% odchylenie częstotliwości powtarzania impulsów nie przekroczy ± 10%. Niestabilność temperatury częstotliwości nie przekroczy -4%, jeśli temperatura kryształu wzrośnie z 25 do 125°C. Podobnie jak w kontrolerze UC384X PWM, tak samo nazwane i funkcjonalnie równoważne wyjście 5 (COMP) układu VIPer z napięciem na nim w trybie pracy około 4,5 V można wykorzystać do wymuszenia wyłączenia SMPS. Wewnątrz mikroukładu pin ten może być podłączony do wspólnego przewodu za pomocą tranzystora polowego V2 pod wpływem wyzwalacza trybu bezpiecznego D1, który reaguje na sygnały blokujące jednostki zabezpieczenia termicznego A2 i komparatora napięcia wejściowego A1. Jeżeli wymuszone podłączenie wyjścia 5 do wspólnego przewodu nastąpiło podczas działania impulsu przełączającego, następny impuls jest możliwy nie wcześniej niż za 1,7 ... 5 μs, chociaż generator cały czas pracuje. Kondensator podłączony do styku 5 opóźni na jakiś czas wzrost napięcia do poziomu progowego 0,5 V i co najmniej jeden impuls przełączający zostanie pominięty. Zmieniając liczbę przesyłanych impulsów, można również regulować napięcie wyjściowe zasilacza impulsowego. Opóźnienie czasowe impulsów przełączających jest realizowane przez element A5 podłączony do wyjścia komparatora sterowania prądem A4. Szczególnie interesująca w produkcie VIReg jest zastosowana metoda sterowania prądem, w której wszystkie niezbędne elementy są formowane na krysztale. Sygnał proporcjonalny do prądu jest dostarczany z dodatkowego wyjścia tranzystora przełączającego V3 do przetwornika prądowo-napięciowego U1, a następnie wzmacniany we wzmacniaczu czujnika prądu A9. Poziom napięcia na wejściu R3 PWM D2 jest proporcjonalny do prądu drenu, a po osiągnięciu określonego poziomu progowego czas trwania impulsu przełączającego zostanie ograniczony. Specjalny układ wygaszający, w ciągu 0,25 µs po rozpoczęciu impulsu przełączającego, tłumi przepięcia z przodu, spowodowane prądem zwrotnym diody prostowniczej w uzwojeniu wtórnym i rozproszoną pojemnością uzwojenia magazynującego. Te skoki mogą powodować przedwczesne obcinanie szerokości impulsu. Podczas normalnej pracy SMPS czas trwania impulsów przełączających jest ograniczony przez wejście PWM R2. W przypadku zwarcia w obciążeniu po załączeniu SMPS, prąd wyjściowy będzie początkowo powoli wzrastał zgodnie z dynamiczną charakterystyką pętli sterowania, a po osiągnięciu wartości granicznej VIPer-100A 3 A, prąd będzie ograniczona w każdym impulsie przełączającym. Należy zwrócić uwagę na fakt, że podawany w podręcznikach prąd graniczny 4 A jest minimalnym możliwym zakresem dla poszczególnych próbek. Typowa wartość prądu dla większości to 5,4 A, a poszczególne mikroukłady działają nawet przy granicznym poziomie 5 A. Możliwe jest ograniczenie prądu przez tranzystor przełączający na niższym poziomie, jeśli zastosuje się zewnętrzną przetwornicę prądowo-napięciową, tzw. którego wyjście jest podłączone do pinu XNUMX (COMP ). Wszystko to gwarantuje zapobieganie uszkodzeniom SMPS w ekstremalnych sytuacjach. Pojawienie się chipa VIPer-100A pozwala na zupełnie nowe podejście do problemu stworzenia prostej i niezawodnej ładowarki (ładowarki) do akumulatorów samochodowych (AB). Większość ładowarek ładuje akumulatory stabilnym prądem. Jednak we wszystkich pojazdach, także w samochodach, ładowanie odbywa się przy stałym napięciu. W sieci pokładowej przekaźniki-regulatory utrzymują napięcie na poziomie 14 ± 0,5 V. Dlatego po rozładowaniu akumulatora w trybie rozruchu prądem kilkudziesięciu amperów następuje kolejny krótki okres czas, w którym prąd ładowania może osiągnąć 30 lub więcej amperów, a następnie szybko spada do jednostek i ułamków ampera. Podobny tryb ładowania może być wykorzystany przez kierowców do rozwiązania innego rodzaju problemu. Jeśli pilnie potrzebujesz wyjechać, a samochód nie był używany przez długi czas, najprawdopodobniej z powodu samorozładowania akumulatora próby uruchomienia silnika, zwłaszcza zimą, zakończą się niepowodzeniem. Niektórzy kierowcy stosują w takich przypadkach długotrwałe (pół dnia lub dłużej) ładowanie akumulatora niskim prądem, co przyspiesza korozję siatek elektrod dodatnich [3] i doprowadza do uszkodzenia akumulatora. Bardziej racjonalne jest w tym przypadku użycie ładowarki przez 15 ... 30 minut, ładując akumulator przy stałym napięciu. Rezystor o małej (ułamek oma) rezystancji połączony szeregowo z baterią będzie ograniczał prąd ładowania w początkowej chwili, a w miarę ładowania baterii napięcie na baterii będzie rosło, a prąd będzie malał. Dzięki niewielkim wymiarom i wadze ładowarka VIPer-switch może być bezproblemowo transportowana do garażu nawet w kieszeni. Z drugiej strony może służyć nie tylko jako pełnoprawna ładowarka, ale także jako źródło zasilania do innych celów. Ponieważ taki SMPS jest zabezpieczony przed zwarciem, można go podłączyć zarówno do częściowo, jak i całkowicie rozładowanego akumulatora. W zależności od stopnia rozładowania SMPS będzie „pompował” do AB energię, ograniczoną mocą około 100 W, czyli prąd ładowania będzie regulowany automatycznie, bez wychodzenia poza tryb bezpiecznej pracy SMPS. Ładowarka pozwala naładować akumulator prądem co najmniej 6 A na początku i doprowadzić na nim napięcie do 15 V na koniec ładowania. Robocza częstotliwość konwersji zastosowanego SMPS wynosi 100 kHz. Sprawność urządzenia to nie mniej niż 87%. Wymiary SMPS bez obudowy - 55x80x42,5 mm. Funkcje serwisowe pamięci determinowane są właściwościami zastosowanego chipa VIPer-100A. Wspomniano już o nich: zabezpieczenie przed zwarciami i przerwami w obciążeniu, realizacja bezpiecznych trybów pracy, zabezpieczenie termiczne, automatyczna regulacja prądu ładowania w zależności od stopnia rozładowania akumulatora. Jedyną wadą pamięci, którą należy traktować bardzo poważnie, jest podatność na odwrócenie polaryzacji. Jeśli akumulator zostanie podłączony nieprawidłowo, transformator i inne elementy ładowarki mogą ulec uszkodzeniu, dlatego należy bardzo ostrożnie podłączać. Obwód pamięci, opracowany za pomocą PROJEKTOWANIA OPROGRAMOWANIA („Evolution of flyback pulsed IP” w „Radio”, 2002, nr 8), pokazano na ryc. 2. Metodologia projektowania została szczegółowo opisana wcześniej. Parametry napięcia sieciowego nie uległy zmianie, wybrano częstotliwość konwersji równą 100 kHz, parametry wyjściowe odpowiadają napięciu 15 V przy prądzie 6 A. Obwód magnetyczny transformatora wybrano RM10 (domowy analog KB 10) z Materiał N67 (analog - M2500NMS1). Dzięki szczegółowej analizie algorytmu działania produktu VIPer-100A zastosowanego w pamięci nie ma sensu ponownie opisywać przeznaczenia poszczególnych elementów urządzenia. Schemat PCB pokazano na ryc. 3. Pomimo minimalnej liczby użytych elementów, instalacja okazała się bardzo gęsta, co tłumaczy się chęcią autora wykorzystania wadliwego kondensatora wysokonapięciowego K41-1a o pojemności 0,1 μF dla napięcia 10 kV jako gotowego obudowa urządzenia. Chip VIPer-100I jest zainstalowany na szpilkowym radiatorze o efektywnej powierzchni około 60 cm2 przez płytkę mikową za pomocą pasty przewodzącej ciepło, podłączony do wspólnego przewodu. Mostek diodowy jest importowany, zaprojektowany na prąd przewodzenia 1,5 A i napięcie wsteczne 1000 V. Zespół diod VD4-VD7 składa się z trzech płyt duraluminiowych połączonych dwiema śrubami (grubość skrajnych wynosi 1,5 mm, środkowa jedna ma 2 mm) o wymiarach 30x40 mm, pomiędzy którymi zaciśnięto parami cztery diody KD213B z każdej strony płytki centralnej bez izolatora za pomocą pasty przewodzącej ciepło z katodą do środka. Podczas instalacji należy zwrócić uwagę na izolację wszystkich zacisków anodowych. Rezystor ograniczający prąd R6 - C5-16MV o mocy 5 W jest zainstalowany prostopadle do płytki. Mikroamperomierz PA1 - M4283 lub inny stosowany w magnetofonach przenośnych do wskazywania poziomu nagrania. Podczas jego ustalania podłącza się go do stabilizowanego źródła napięcia 0,6 V i wybierając rezystor R5, ustawia się strzałkę na krawędzi zielonego sektora. Kondensatory tlenkowe są importowane, ponieważ krajowe nie „pasują” do wskazanych wymiarów SMPS. Kondensator C7 jest lutowany równolegle do rezystora R3, a następnie ten ostatni jest lutowany jednym wyjściem prostopadle do płytki, a drugi jest połączony zawiasowo z wolnym wyjściem podobnie zainstalowanej diody VD2. Szczególną uwagę należy zwrócić na produkcję i instalację transformatora impulsowego. Jego obwód magnetyczny musi mieć szczelinę niemagnetyczną 0,7 mm. Uzwojenia transformatora są uzwojone na domowej ramie. Małą płytkę z włókna szklanego rozwarstwia się skalpelem lub ostrym nożem i oddziela się od niej jedną warstwę o grubości 0,1 ... 0,15 mm. Po wycięciu paska o wymaganych wymiarach za pomocą nitro-kleju bez zniekształceń, nawija się go w 2-3 warstwach na pręcie o odpowiedniej średnicy, a po wyschnięciu kleju usuwa. Na tak otrzymaną ramę nawija się pierwszą warstwę - 11 zwojów drutu PEV-2 0,41 w dwóch przewodach, następnie izolację międzywarstwową z folii mylarowej lub lakierowanej tkaniny i drugą warstwę - 9 zwojów. Następnie nawijana jest izolacja międzyzwojowa. Uzwojenie III, składające się z 7 zwojów drutu PEV-2 1,5, nawinięte jest na pręt o nieco większej średnicy, tak aby pasowało do uzwojenia I. Po każdej stronie cewki pozostawiono wyprowadzenia o długości 8 ... 10 mm. Powstałe uzwojenie III jest ostrożnie nakładane na pierwszą sekcję uzwojenia I, tak aby ich wnioski były diametralnie przeciwne, wyśrodkowane, a warstwa izolacji między uzwojeniami jest mocowana za pomocą kleju. Następnie warto sprawdzić położenie cewki w obwodzie magnetycznym, a jeśli obie płytki są swobodnie połączone, cewkę wyjąć, a jej końce wypełnić klejem, aby zamocować i uszczelnić uzwojenia. Po wyschnięciu kleju na cewce nawija się ją w dwóch warstwach po 8 i 7 zwojów co drugi odcinek uzwojenia I. Uzwojenie kończy się uzwojeniem II z 6 zwojów „rozładowanego” drutu PEV-2 0,15 i po próbie umieszczenie cewki w obwodzie magnetycznym, końce cewki są ponownie uszczelniane klejem. Zmierzona indukcyjność uzwojenia I transformatora pokrywała się z obliczoną w programie DESIGNE SOFTWARE i wyniosła 225 μH. Gotowy transformator zamknięty jest wzdłuż powierzchni bocznej ekranem elektrostatycznym - jedna warstwa folii miedzianej i mocowany do płytki za pomocą wspornika. Pomiędzy transformatorem a wspornikiem kładzie się pasek gumy o grubości 1 mm. Podczas montażu nie jest konieczne przyklejanie płytek obwodu magnetycznego. Wszystkie przewody transformatora, z wyjątkiem 7, 2 i 3, są wlutowane w odpowiednie otwory na płytce. Konkluzje 2 i 3 są połączone zawiasowo, izolowane, a następnie „ukryte” pod ekranem elektrostatycznym. Pin 7 jest podłączony do płytki za pomocą krótkiego kabla koncentrycznego ze skręconym przewodem środkowym. Na pokrywie urządzenia umieszczono wyłącznik sieciowy, podstawkę bezpiecznika 2 A, mikroamperomierz oraz dwa zaciski do podłączenia akumulatora. Dodatkowo, aby ułatwić reżim termiczny SMPS, na pokrywie obudowy zamocowany jest niewielki wentylator, służący do przedmuchania mikroprocesorów, najlepiej z najwyższą możliwą wydajnością, oraz przewidziano do niego otwory wlotowe powietrza. Zaciski wentylatora, zaprojektowane na napięcie 12 V, są podłączone do kondensatora C9 przez rezystor ograniczający prąd MLT-0,125 o rezystancji 8,2 oma. W zależności od modelu i wydajności prąd pobierany przez wentylator będzie wynosił od 40...50 mA przy 12 V do 55...65 mA przy 15 V. Jeśli pamięć jest złożona z części nadających się do użytku bez błędów, a odchylenie częstotliwości roboczej od obliczonej wartości nie przekracza 10%, regulacja urządzenia nie jest wymagana. na ryc. 4 pokazuje zależność napięcia wyjściowego (linia ciągła) i mocy wyjściowej (linia przerywana) od prądu obciążenia. Pomiary przeprowadzono z zamkniętym rezystorem R6. Aby zmniejszyć tętnienia na wyjściu, podłączono kondensator tlenkowy o pojemności 22000 XNUMX uF. literatura
Autor: S. Kosenko, Woroneż Zobacz inne artykuły Sekcja Ładowarki, akumulatory, ogniwa galwaniczne. Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu. Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika: Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
Inne ciekawe wiadomości: ▪ Nanomateriał magnetyczny chroniący papiery wartościowe przed fałszowaniem ▪ Samochód sportowy z silnikiem umieszczonym centralnie od Toyoty i Suzuki ▪ Miniaturowy analizator gazów Kingmax AirQ Check GS-01 na smartfona ▪ Pot ludzki jest źródłem energii ▪ Naukowcy porównują kanapki do promieniowania Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika
Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej: ▪ sekcja serwisu Technologia cyfrowa. Wybór artykułu ▪ artykuł Abu Muhammada Musliha ad-Din ibn Abd Allah Saadi Shirazi (Saadi). Słynne aforyzmy ▪ artykuł Dlaczego nocne niebo jest ciemne? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Operator maszyn pakujących. Opis pracy ▪ artykuł Prosty laserowy system antywłamaniowy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Układanie chusteczki. Sekret ostrości
Zostaw swój komentarz do tego artykułu: Wszystkie języki tej strony Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn www.diagram.com.ua |