稳定的 VIPER 开关 SMPS - 来自充电器。方案、说明

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稳定的 VIPER 开关 SMPS - 来自充电器

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在作者的文章中“ViPer-100A 和基于它的“袖珍”充电器”（《广播》，2002年第11期）介绍了一种给汽车电池充电的装置，本文介绍了如何通过简单的改造将其变成一个稳定的电源。

在[1]中，描述了一种VIPer-100A芯片充电器，它在开始时为电池提供必要的充电电流，并在充电结束时提供电池上的电压。在开发过程中并未提出对其参数的特殊要求。

然而，通过简单的修改，就可以将该充电器变成具有非常高性能的稳定电源。

为此，我们转向基于 VIPer 微电路的 SMPS 计算机辅助设计程序 [2]，并在确定输出滤波器输出类型的阶段（参见 [9] 中的图 2），而不是建立的 Direct，我们将选择Self-标准U形LC滤波器。因此，我们必须加强对器件输出端电压纹波值的要求 - 在“First Cell Ripple”窗口的“Output Ripple”部分中，设置 0,5 V，将 Second Cell Ripple 设置为 0,02 V。在程序工具栏上

DS（参见[6]中的图2），让我们将初级调节更改为次级调节。其结果是，SMPS 电路如图 2 所示。 [1]中的1将会有所改变。修改方案的一个片段如图 5 所示。 6. 元素编号延续之前接受的编号。电阻器 R1RXNUMX 和微安计 PAXNUMX 不包括在内。

稳定的 VIPER 开关 SMPS - 来自充电器

这些变化的本质在于在 SMPS 中引入了次级控制环路，从而显着改善了电源参数：在输出电压为 13,6 V、额定负载电流为 6 A 时，输出电压纹波幅度不会超过 15 mV。这是通过在器件中添加 DA2 芯片和光耦合器 U1 来实现的。特别值得注意的是 SMPS 的稳定性能根据其负载特性而得到改善，如图 2 所示。 4（与[1]中的图XNUMX比较）。

稳定的 VIPER 开关 SMPS - 来自充电器

次级控制环路中的速度（取决于增益光耦合器的增益）由电阻器 R8 决定。改进的 SMPS 还具有一个全新的特性——控制软启动时间的能力，软启动时间主要取决于电容器 C6 的电容。默认情况下，DS 将光耦合器增益和软启动时间分别设置为 1 和 10 ms。让我们保持升级后 SMPS 的“软”启动时间不变，并将光耦合器增益增加到 2，为此我们转到 VIPer 和调节参数窗口（参见 [8] 中的图 2）并重置所需参数。二次控制回路元件的额定值由程序计算，然后在设备调整过程中进行细化，如图 1 所示。 XNUMX.

在调节过程中，根据 SMPS 的输出电压，PWM 控制器中误差信号放大器的增益会发生变化。为此，光耦合器 U1 的发光二极管通过串联限流电阻 R8 和 DA2 微电路连接到器件的输出。电阻R12是DA2稳压器电源电路中的镇流器，电容C12是控制电路中的干扰抑制器。电阻分压器 R9 - R11 通过选择光耦合器二极管的初始电流来设置工作点。二极管发射的光通量调节电流，从而调节与R2C6补偿电路并联的光电晶体管的集电极-发射极部分的等效电阻。

让我们假设在不稳定因素的影响下，SMPS 的输出电压将会增加。相应地，DA1芯片的控制输入端（引脚2）处的电压和流过它的电流将会增加。因此，发光二极管的电流也会增大，光电晶体管集电极-发射极部分的等效电阻会减小。参考资料[3]如图。图10示出了误差信号放大器A3的电压增益依赖性的曲线图（参见[1]中的图1），当补偿电路中的电阻减小时，与补偿电路中的电阻相比，该电压增益可以减小27dB或更多。原来定了一个。因此，当补偿电路中产生的电阻发生变化时，误差信号放大器通过调整开关脉冲的参数，恢复SMPS输出处的先前电压值。

SMPS 的附加反馈节点组装在一小块 (17,5x25 mm) 板上用于原型设计。通过 L2 扼流圈将其连接到充电器，并将充电器板上的电容器 C9 替换为另一个更大的（6800 uF）电容。电感器包含22匝电线PEV-2 1,5，在直径为3,8毫米的心轴上绕匝对匝，其导磁体-两根直径为3,5、长度为20毫米的铁氧体管，用于高频窒息。根据该方案，电感器的顶部输出被焊接到内存板上用于电阻器 R6 的孔中。此外，导体连接存储器的负输出和附加节点。光电晶体管的集电极和发射极电路分别通过一对双绞线 MGTF 导线连接到 PWM 控制器的补偿输入（引脚 5）和引脚 4。微调电阻R10-SPZ-19A或其他小尺寸，电容器C6-K53-30或K53-19，C12-KM-5，电阻-OMLT。国产芯片KR142EN19A可用国外模拟芯片TL431替代。

稳定的电源几乎不需要调整。修改后第一次打开SMPS之前，按照图示将微调电阻R10设置到最低位置，在源输出上连接一个负载等效，然后连接到网络。将滑块平稳地向上移动电路，测量负载两端的电压，一旦从15,3V突然下降到13,6V，则停止调节。未来负载上的电压将稳定维持在这个水平。此时光耦合器发射二极管的电流应等于1...2 mA，远小于最大允许值（15 mA）。这让我们对所开发设备的高可靠性抱有希望。

请注意，为了提高抗噪能力，DS“建议”在 DA4 芯片的引脚 5 和 1 之间连接一个容量为 1000 ... 2000 pF 的电容器。

在意法半导体网站上还设置了FAQ（常见问题）部分，有兴趣的可以在其中找到基于VIPer系列微电路的SMPS计算相关问题的答案。同一部分由作者翻译成俄语，并做了一些补充.

文学

Kosenko S. VIPer-100A 和基于它的“袖珍”充电器。 - 广播，2002 年，第 11 期，第 30 页32-XNUMX。
Kosenko S. 反激式脉冲 IP 的演变。 - 广播，2002 年，第 8 期，第 32 页35-XNUMX。
VIPerSwich 模式 Elyback 电源设计软件/文档/数据表/Viper100 - ViPer100A：第 1 页20 年 2001 月 XNUMX-XNUMX 日。

作者：S. Kosenko，沃罗涅日

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