В статті автора "ViPer-100A та "кишенькове" зарядний пристрій на його основі" ("Радіо", 2002, № 11) було описано пристрій для зарядки автомобільних акумуляторних батарей. Як шляхом нескладної доопрацювання перетворити його в стабілізований джерело живлення, розповімо у пропонованій статті.
В [1] було описано зарядний пристрій на мікросхемі VIPer-100A, що забезпечує необхідний зарядний струм для акумуляторної батареї на початку і напруга на ній в кінці зарядки. При розробці особливих вимог до його параметрами не пред'являлося.
Однак існує можливість шляхом нескладної доопрацювання перетворити це зарядний пристрій стабілізований джерело живлення з досить високими показниками.
Для цього звернемося до програми автоматизованого проектування ІІП на основі VIPer-мікросхем [2] і на етапі визначення вихідного фільтра Output Type (див. рис. 9 в [2]) замість встановленого Direct виберемо Self - стандартний П-подібний LC-фільтр. Отже, доведеться посилити вимоги до значення пульсацій напруги на виході пристрою - у розділі Output Ripple у вікні First Cell Ripple встановимо 0,5 В і Second Cell Ripple - 0,02 Ст. На панелі інструментів програми
DS (див. рис. 6 в [2]) змінимо спосіб регулювання Primary Regulation на Secondary Regulation. У результаті схема ІІП, зображена на рис. 2 в [1], дещо зміниться. Фрагмент доопрацьованій схеми показано на рис. 1. Нумерація елементів продовжує раніше прийняту. Резистори R5R6 і мікроамперметр РА1 виключають.
Суть змін зводиться до введення в ІІП вторинного контуру регулювання, завдяки якому параметри джерела значно поліпшуються: при вихідному напрузі 13,6 і номінальному струмі навантаження 6 А амплітуда пульсацій вихідної напруги не перевищить 15 мВ. Це досягається додаванням в пристрій мікросхеми DA2 і оптрон U1. Особливо помітно поліпшення стабілізуючих властивостей ІІП за його навантажувальною характеристикою, показаної на рис. 2 (порівняйте з рис. 4 [1]).
Швидкодія у вторинному контурі регулювання (воно залежить від коефіцієнта посилення оптрона Gain Optocoupler) визначає резистор R8. Виникає також і принципово нове властивість доопрацьованого ІІП - можливість регулювання часу "м'якого пуску Soft Start Time, залежить в першу чергу від ємності конденсатора С6. За замовчуванням DS встановлює значення коефіцієнта посилення оптрона і час "м'якого пуску рівними 1 і 10 мс відповідно. Залишимо час "м'якого пуску для модернізованого ІІП без зміни, а коефіцієнт посилення оптрона збільшимо до 2, для чого звернемося до вікна VIPer and Regulation Parameters (див. рис. 8 [2]) і переустановим потрібний параметр. Номінали елементів вторинного контуру регулювання, розраховані програмою, а потім уточнені в час налагодження пристрою, наведено на рис. 1.
У процесі регулювання в залежності від вихідної напруги змінюється ІІП коефіцієнт підсилення підсилювача сигналу помилки в ШІМ-контролері. Для цього випромінюючий діод оптрона U1 через послідовно з'єднані токоограни-чивающий резистор R8 і мікросхему DA2 підключають до виходу пристрою. Резистор R12 - баластний в ланцюзі живлення стабілізатора DA2, а конденсатор С12 - протизавадний в ланцюзі управління. Резистивним дільником R9 - R11 встановлюють робочу точку, вибираючи початковий струм діода оптрона. Світловий потік, випромінюваний діодом, регулює струм, а відповідно, і еквівалентну опір ділянки колектор - емітер фототранзистора, підключеного паралельно ланцюга компенсації R2C6.
Припустимо, що під впливом дестабілізуючих факторів збільшиться вихідна напруга ІІП. Відповідно збільшиться напруга на керуючому вході (висновок 1) мікросхеми DA2 і протікає через неї струм. Тому струм випромінюючого діода також зросте, а еквівалентний опір ділянки колектор - емітер фототранзистора зменшиться. У довідкових матеріалах [3] на рис. 10 наведено графік, що ілюструє залежність коефіцієнта посилення по напрузі підсилювача сигналу помилки A3 (див. рис. 1 [1]), який при зниженні опору в ланцюзі компенсації може зменшуватися на 27 дБ і більше порівняно з початковими встановленим. Таким чином, при зміні результуючого опору в ланцюзі компенсації підсилювач сигналу помилки коригуванням параметрів комутуючих імпульсів відновлює попереднє значення напруги на виході ІІП.
Додатковий вузол зворотного зв'язку ІІП зібраний на невеликому (17,5x25 мм) відрізку плати для макетування. Підключають його до ЗУ через дросель L2, а конденсатор С9 на платі ЗУ замінюють іншою, більшою (6800 мкФ) ємності. Дросель містить 22 витка проводу ПЕВ-2 1,5, намотаних виток до витка на оправці діаметром 3,8 мм, його магнитолровод - дві феритові трубки діаметром 3,5 і довжиною 20 мм, застосовувані в високочастотних дроселях. Верхній за схемою висновок дроселя запаюють в отвір на платі ЗУ, призначене для резистора R6. Крім того, провідником з'єднують мінусові виходи ЗУ і додаткового вузла. Колекторну і емітерний ланцюга фототранзистора з'єднують відповідно з входом компенсації (висновок 5) і виведенням 4 ШІМ-контролера кручений парою провідників МГТФ. Підлаштування резистор R10 - СПЗ-19А або інший малогабаритний, конденсатори С6-К53-30 або К53-19, С12 - КМ-5, резистори - ОМЛТ. Вітчизняна мікросхема КР142ЕН19А замінима закордонним аналогом TL431.
Стабілізований джерело живлення налагодження майже не вимагає. Перед першим після доопрацювання включенням ІІП движок підлаштування резистора R10 встановлюють в нижнє за схемою становище, до виходу джерела підключають еквівалент навантаження, а потім включають його в мережу. Плавно переміщаючи движок вгору за схемою, вимірюють напруга на навантаженні, і як тільки воно стрибком зменшиться з 15,3 до 13,6 У, регулювання припиняють. Надалі напруга на навантаженні буде стабільно підтримуватися на цьому рівні. Струм випромінюючого діода оптрона в цей момент повинен дорівнювати 1...2 мА, що набагато менше гранично припустимого (15 мА). Це дозволяє сподіватися на високу надійність розробленого пристрою.
Зауважимо, що для підвищення завадостійкості DS "рекомендує" між висновками 4 і 5 мікросхеми DA1 підключити конденсатор ємністю 1000...2000 пФ.
На сайті компанії STMicroelectronics за адресою <http://us.st.сom/stonline/prodpres/discrete/vipower/faq/vipfaq.htm> розміщено розділ FAQ (Frequently Asked Questions - часті запитання), в якому бажаючі можуть знайти відповіді на питання, пов'язані з розрахунком ІІП на основі мікросхем серії VIPer. Цей же розділ, перекладений автором на російську мову, з деякими доповненнями.
Література
Автор: С. Косенко, Воронеж р.