Каква е разликата между зарядното устройство и импулсното захранване?
На пазара има много видове зарядни устройства. Някои използват линеен регулатор на напрежение на трансформатора на мощност, други използват версия за управление на SCR, а други използват импулсно захранване. Зарядните устройства, използващи импулсно захранване, имат повече зареждане на батерията, отколкото превключващите захранвания. Контролната верига, като тристепенната верига за зареждане, усъвършенстваните зарядни устройства също имат функция за импулсно зареждане или отрицателна импулсна десулфуризация, тази функция може да реализира бързо зареждане.
Как работи зарядното устройство за батерии?
Понастоящем най-широко използваният и най-ранният драйвер с един край, който може директно да управлява MOS FET превключватели, е MC3842. Докато стабилизира изходното напрежение, MC3842 също има функция за контрол на тока на натоварване, така че често се нарича управляващ ток драйвер за превключващо захранване. Това несъмнено е уникално предимство за зарядното устройство. Тази функция може да постигне постоянна стабилност само с няколко външни компонента. Изходно напрежение, като същевременно се контролира зарядния ток. Особено MC3842 може директно да задвижва MOS FET тръбата, което може значително да подобри надеждността на зарядното устройство. Поради изключително широкото приложение на MC3842, тази статия представя само неговите характеристики.
MC3842 е двуколонна 8-пинова еднократна изходна външно възбудена интегрирана схема на драйвер за импулсно захранване. Вътрешните му функции включват: регулатор на референтното напрежение, усилвател на грешки, компаратор с широчина на импулса, резе, осцилатор, модулатор на широчината на импулса (ШИМ), импулсен изходен драйвер и т.н. MC3842 има много подобни продукти, сред които са взаимозаменяеми UC3842, IR3842N, SG3842, CM3842 (вътрешен), LM3842 и др. Вътрешната блок-схема на MC3842 е показана на фигура 1. Неговите характеристики са както следва:
Еднокраен PWM импулсен изход, изходният задвижващ ток е 200mA, а пиковият ток може да достигне 1A.
Стартовото напрежение е по-голямо от 16V, а стартовият ток е само 1mA, за да влезе в работно състояние. След влизане в работно състояние работното напрежение е между 10-34V и токът на натоварване е 15mA. Превишавайки нормалното работно напрежение, превключващото захранване влиза в състояние на защита под напрежение или свръхнапрежение и интегралната схема понастоящем няма изходен импулсен изход.
Вграден източник на референтно напрежение 5V / 50mA, разделен на 2: 1 като еталонно напрежение за вземане на проби.
Изходният задвижващ импулс може да задвижва както биполярни транзистори, така и MOS полеви транзистори. Ако управлявате биполярен транзистор, препоръчително е да свържете RC прекъсваща верига за ускорение към основата на превключващата тръба и да ограничите честотата на осцилатора под 40kHz. Ако задвижвате MOS полева тръба, честотата на трептенията се задава от външна RC верига и работната честота може да достигне до 500kHz.
Вграден вход за защита от свръхток (щифт 3) и вход за усилване на грешки (щифт 1) два терминала за управление с импулсна модулация (ШИМ). Входът за усилвател на грешки представлява основната система за управление на широчинната импулсна модулация (ШИМ). Входът за откриване на свръхток може да контролира импулсите един по един, като директно контролира широчината на импулса на всеки цикъл, така че скоростта на регулиране на изходното напрежение да достигне 0,01% / V Ако напрежението на щифт 3 е по-голямо от 1V или напрежението на щифт 1 е по-малко от 1V, компараторът за модулация на широчината на импулса извежда високо ниво, за да нулира ключалката, докато пристигне следващият импулс. Ако нивото на връзката между щифтове 1 и 3 се използва за контролиране на отварянето / затварянето на ключалката във външна верига, ключалката ще издава импулс на задействане само веднъж на цикъл, което несъмнено ще засили анти-смущението на веригата и превключвателят няма да е грешен. Тригер, надеждността ще бъде подобрена.
Честотата на вътрешния осцилатор се задава от външни резистори и кондензатори на щифтове 4 и 8. В същото време вътрешното референтно напрежение въвежда външна синхронизация чрез щифт 4. Четвъртият и осмият щифт са свързани с външни резистори и кондензатори, за да образуват синхронизираща верига и процесът на зареждане / разреждане на кондензатора образува цикъл на трептене. Когато зададената стойност на съпротивлението е по-голяма от 5kΩ, времето за зареждане на кондензатора е много по-дълго от времето за разреждане и неговата честота на трептене може да бъде приближена по формулата: f=1 / Tc=1 / 0.55RC=1.8 / RC.
Зарядното за оловно-кисели батерии с изходна мощност до 120W, съставено от MC3842, е показано на фигура 2. Само частта от честотата на превключване на зарядното устройство е горещо заземена. Системата за управление на задвижването, съставена от MC3842, и изходната зареждаща част на импулсното захранване са студени. Двете заземителни вериги са изолирани от входни и изходни трансформатори. Трансформаторът е не само прост по структура, но и лесен за изпълнение. Първичното и вторичното AC съпротивление е 2000V. Изходното напрежение на зарядното устройство е настроено на 43V / 1.8A, а токът може да се регулира на 3A, ако е необходимо, за да се зареди оловно-киселинна батерия с по-голям капацитет (например за батерия с капацитет 30AH).
След като мрежовият вход е коригиран, мостовото напрежение е около
Се формира 300V, така че изискванията за тази верига на токоизправителния филтър са различни от обичайните. За зарядните устройства на батериите не трябва да се филтрира пулсиращият ток от 100 Hz на мостовия токоизправител. Строго погледнато, пулсиращият ток от 100 Hz е не само безвреден за зареждането на батерията, но и полезен. До известна степен може да играе импулсен ефект на зареждане и да зарежда. По време на процеса химическата реакция на батерията има възможност да буферира и предотвратява явлението вулканизация на плочата, образувано от непрекъснато зареждане с висок ток. Въпреки че първоначалният ток на зареждане от 1,8А е по-голям от 1/10 от номиналния капацитет на батерията C, прекъсващият висок ток също улеснява повишаването на температурата на батерията. Следователно C905 на филтърната верига използва електролитен кондензатор 47μF / 400V, което не е достатъчно за филтриране на пулсациите при 120W натоварване на токоизправителя, а само намалява изходния импеданс на захранването на токоизправителя, за да намали импулса на превключващата верига в веригата на захранването Загубата. Капацитетът на C905 е намален, така че изходното напрежение на токоизправителя е намалено до около 280V при пълно натоварване.
U903 действа като еднократен изходен драйвер в съответствие с типичната схема за приложение на MC3842. Функцията на всеки щифт и принципът за избор на периферни компоненти са както следва (вижте фигура 1, фигура 2).
Пин 1 е изходът на вътрешния усилвател на грешки. Напрежението на грешката се измества на ниво от D1 и D2 в рамките на IC и след като R1 и R2 се разделят, то се изпраща към обратния входен край на текущия контролен компаратор за управление на ШИМ фиксатора. Когато щифт 1 е нисък, ключалката се нулира и изходният импулсен изход се изключва. Той няма да бъде нулиран, докато следващият цикъл на трептене започне да възстановява импулсния изход. Външната верига е свързана към R913 (10kΩ) и C913 (0.1μF), за да коригира характеристиките на честотата и фазата на усилвателя.
Инвертиращият вход на вътрешния усилвател на грешка на щифт 2. Когато зарядното устройство се зарежда нормално, максималното изходно напрежение е 43V.
Външната верига е разделена на R934 (16kΩ), VR902 (470Ω) и R904 (1kΩ), за да се получи напрежение за вземане на проби от 2.5V, което се сравнява с референтното напрежение 2.5V на неинвертиращия вход на усилвателя за грешка към открива разликата и извежда импулсния работен цикъл Контролът прави изходното напрежение ограничено до 43V. Когато регулирате това напрежение, зарядното устройство може да се остави разтоварено. Регулирайте VR902, за да направите напрежението на положителните и отрицателните изходни клеми 43V.
Третият щифт е терминалът за управление на зарядния ток. В обхвата на изходното напрежение, зададен от втория щифт, зареждащият ток се контролира от R902. Прагът на действие на третия щифт е 1V. В рамките на спада на напрежението от R902, промяната на изходното напрежение се контролира от вътрешния компаратор, за да се реализира постоянен токов заряд. Стойността на постоянния ток е 1,8A, а R902 избира 0,56Ω / 3W. Когато напрежението на зареждане е ограничено до 43V, токът на зареждане може да се регулира до постоянна 1,75A ～ 1,8A чрез изходното напрежение. Батерията е напълно заредена, напрежението на терминала е ≥43V, изолационният диод D908 е прекъснат, в R902 няма ток, напрежението на щифт 3 е 0V и постоянният контрол на тока е невалиден. Зарядното напрежение се контролира от пробата за напрежение на щифт 2, за да не надвишава 43V. Ако в този момент е напълно зареден, ако захранването не бъде прекъснато, ще се образува струйка от 43V напрежение, за да се поддържа напрежението на батерията на 43V. За да се предотврати презареждане, горната граница на напрежението на 36V оловно-киселинната батерия не трябва да прави напрежението на клетката на акумулатора надвишава 2,38V. Въпреки че тази схема се използва за вземане на проби от батерията, тя всъщност ограничава изходното напрежение. Ако изходното напрежение надвишава напрежението на батерията с 0,6 V, напрежението на батерията също ще се увеличи и ще го изпрати към веригата за вземане на проби за напрежение, за да го намали.
Външен компонент за синхронизация на осцилатора е свързан към щифт 4, CT е 2200pF, RT е 27kΩ и R911 е 10Ω. В този пример, като се има предвид трудността при закупуването на високочестотни магнитни ядра, честотата е настроена на около 30kHz. R911 се използва за външна синхронизация, което не е необходимо в тази схема.
Петият крак е общата основа.
6-ият крак е изходният терминал на задвижващия импулс. За да се постигне изолация от мрежата, превключващата тръба се задвижва от T902. T902 може да използва 5 × 5 mm магнитна сърцевина, като първичната и вторичната намотки са навити с 0,21 mm емайлирана тел с 20 завъртания, а намотките са изолирани с 2 × 0,05 mm полиестерно фолио. R909 е 100Ω и R907 е 10kΩ. Ако няма защитен диод за вътрешната порта и източника на Q901, във външната верига може да се включи 10-15V тръба на регулатора на напрежението.
Pin 7 е терминалът за захранване. За да се запази независимата верига за захранване, напрежението на клемата на батерията се понижава в тази верига и захранващото напрежение е 18V. Когато батерията, която трябва да се зареди, е свързана, най-ниското напрежение е между 32.4V и 35V и може да се получи стабилно напрежение от 18V, когато е свързана 18V тръбата на регулатора. Кондензаторът на филтъра C909 е 100μF.
8-ият щифт е изходен терминал за референтно напрежение 5V и в същото време той е разделен на 2,5V от R3 и R4 в рамките на IC като референтно напрежение за откриване на грешки.
Импулсният трансформатор T901 на зарядното устройство може да се използва с предлагана в търговската мрежа кръгла сърцевина със стълб с диаметър 12 mm (челната връзка на сърцевината и стойката има въздушна междина от 1 mm). Първичната намотка използва 0,64 мм високоякостен емайлиран проводник с 82 навивки, а вторичната намотка използва 0,64 мм високоякостен емайлиран проводник с двойни проводници и 50 навивки. Три слоя полиестерно фолио трябва да се вмъкнат между първичния и вторичния.
Системата за управление на задвижването и вторичната система за зареждане на зарядното устройство са изолирани от мрежата, а MC3842 се захранва от напрежението на акумулатора, което трябва да се зареди, и няма възможност за пренапрежение или свръхток. Единствените компоненти на вторичния T901 са само Ако изборът е квалифициран, възможността за повреда е почти нулева, така че надеждността му е изключително висока. Диодът D911 в тази част може да избере общ катод или общ анод и да свърже паралелно диоди на Шотки. D908 може да избере обикновен диод с номинален ток 5А. 220μF е достатъчен за филтърния кондензатор на вторичната токоизправителна верига, така че има известна пулсация, когато първоначалният ток на зареждане е голям и се играе функция за импулсно зареждане.
Схемата на зарядното устройство е изключително проста, но надеждността е висока. Причината е: MC3842 е управляващ генератор цикъл по цикъл, който контролира напрежението и тока по време на всеки цикъл на включване на превключващата тръба. След като натоварването е свръхток, D911 ще изтече. Ако клемата на акумулатора е късо съединена, напрежението на щифт 3 трябва да бъде по-високо от 1V и импулсът на задвижването ще спре незабавно да извежда; ако напрежението на вземане на проби на щифт 2 се повиши с повече от 2.5V поради изходното напрежение, напрежението на щифт 1 ще бъде по-ниско от 1V, задвижване Импулсът също ще бъде изключен. В продължение на много години MC3942 се използва широко в драйверите за захранване с превключване на компютърен монитор, без значение каква е ситуацията (неговата повреда или повреда на външен компонент), няма да доведе до покачване на изходното напрежение, но няма намаляване на изходното или изходното напрежение, тази функция прави импулсното захранване Натоварващата верига е изключително безопасна. В това зарядно устройство MC3842 и външната му верига нямат нищо общо с входната част на мрежата. В допълнение, напрежението на батерията се използва за захранване, след като напрежението на батерията се понижи и стабилизира, така че степента на повреда е почти нула.
Единствената верига в зарядното устройство, свързана с мрежовия вход, е комутационната верига между първичната T901 и вторичната T902. Честите причини за повреда на превключващата тръба са нищо повече от два аспекта: Първо, когато се използва биполярната превключваща тръба, това се дължи на повишаването на температурата. Термична повреда. Тази точка не съществува за отрицателния температурен коефициент, характерен за Q901. Характеристиката на съпротивлението на проводимостта на източника на източник на самата тръба с полеви ефект има способността да балансира тока си на проводимост. Освен това, тъй като обратното налягане на превключващата тръба е твърде високо, когато тръбата на превключвателя е изключена, пикът на обратния импулс може лесно да разруши превключващата тръба. Поради тази причина в тази схема капацитетът на C905 е намален, за да се намали по подходящ начин изправеното напрежение при голямото текущо състояние на превключващата тръба. Втората е да се използва феритна сърцевина с кръгла централна колона, чиято индуктивност на течове е относително по-малка от тази на сърцевината с правоъгълно напречно сечение, а въздушната междина е запазена в централната колона, вместо в страничните колони от двете страни, което допълнително намалява индуктивността на течовете. По-безопасно е да изберете превключваща тръба с по-висок VDS при това условие. На фигура 2 Q901 е 2SK1539, VDS е 900V, IDS е 10A и мощността му е 150W. Други видове MOS FET тръби със сходни спецификации също могат да бъдат заменени. Ако се притеснявате от шипове, които разбиват тръбата на превключвателя, можете да свържете обичайните абсорбционни контури C, D и R към първичната част на T901. Тъй като първоначалният ток на зареждане и най-високото напрежение на зареждане на зарядното устройство са проектирани да бъдат ниски и токът на зареждащия се ток е много малък след пълното зареждане, той може да се счита за обикновено зареждане. Например 12А оловно-киселинна батерия може да бъде напълно заредена за 7 часа и след като е напълно заредена, дали прекъсването на захранването ще има минимално въздействие върху батерията и зарядното устройство. По време на изпитанието батерията беше свързана към захранването, за да се зарежда при 8 o' часовник вечер, а захранването беше прекъснато при 7 o' часовник на следващата сутрин. Температурата на корпуса на батерията и зарядното устройство не надвишава стайната температура.
Производител на Dissmann Предпазители, с 20 години' опит, за повече информация. свържете се с нас по имейл: anna@delfuse.com или WhatsApp: +86 18813915908
Предпазителите Dissmann се използват широко в електрически превозни средства, хибридни автомобили с бензин и горивни клетки и неговите ключови части (PACK / PDU / BDU / MSD / Electric / съединение за високо налягане и др.), EV зарядно / EV система за разделяне на купчини / модул, захранването система за генериране, 5G комуникационно захранване, захранване на облачен сървър, съхранение на енергия, AGV (преместване за изпращане на безпилотни превозни средства), туристическа кола в живописна местност, голф кола, здравеопазване, ходене, оборудване и строителни машини, наземна отоплителна система, PV Слънчева комбинационна кутия, управление на захранването с постояннотоково напрежение, промишлени машини и оборудване и други области на приложенията на постояннотоковото напрежение.