Care este diferența dintre un încărcător și o sursă de alimentare de comutare?
Există multe tipuri de încărcătoare pe piață. Unii folosesc regulatorul de tensiune liniar al transformatorului de frecvență de putere, unii folosesc versiunea de control SCR, iar unii folosesc sursa de alimentare de comutare. Încărcătoarele care utilizează sursa de alimentare cu comutare au o încărcare mai mare a bateriei decât sursele de alimentare cu comutare. Circuitul de control, cum ar fi circuitul de încărcare în trei trepte, încărcătoarele avansate au, de asemenea, funcția de încărcare a impulsurilor sau funcția de desulfurare a impulsului negativă, această funcție poate realiza încărcarea rapidă.
Cum funcționează încărcătorul de baterii?
În prezent, cel mai utilizat și cel mai vechi driver cu un singur capăt care poate conduce direct comutatoare MOS FET este MC3842. În timp ce stabilizează tensiunea de ieșire, MC3842 are, de asemenea, o funcție de control al curentului de încărcare, deci este adesea numit un driver de alimentare cu comutare controlat de curent. Este, fără îndoială, un avantaj unic pentru încărcător. Această funcție poate obține stabilitate constantă doar cu câteva componente externe. Ieșire de tensiune, controlând în același timp curentul de încărcare. În special MC3842 poate conduce direct tubul MOS FET, ceea ce poate îmbunătăți foarte mult fiabilitatea încărcătorului. Datorită aplicației extrem de largi a MC3842, acest articol introduce doar caracteristicile sale.
MC3842 este un circuit integrat cu șofer cu o coloană cu 8 pini, cu un singur capăt, excitat extern. Funcțiile sale interne includ: regulator de tensiune de referință, amplificator de eroare, comparator de lățime a impulsului, zăvor, oscilator, modulator de lățime a impulsului (PWM), etapa driverului de ieșire a impulsului și așa mai departe. MC3842 are multe produse similare, printre care cele interschimbabile sunt UC3842, IR3842N, SG3842, CM3842 (intern), LM3842 etc. Diagrama bloc internă a MC3842 este prezentată în Figura 1. Caracteristicile sale sunt următoarele:
Ieșire de impuls PWM cu un singur capăt, curentul unității de ieșire este de 200mA, iar curentul de vârf poate ajunge la 1A.
Tensiunea de pornire este mai mare de 16V, iar curentul de pornire este de numai 1mA pentru a intra în starea de lucru. După intrarea în starea de lucru, tensiunea de lucru este între 10-34V și curentul de sarcină este de 15mA. Depășind tensiunea normală de funcționare, sursa de comutare intră în starea de protecție sub tensiune sau supratensiune, iar circuitul integrat nu are ieșire de impuls de acționare în acest moment.
Sursă de tensiune de referință încorporată 5V / 50mA, împărțită la 2: 1 ca tensiune de referință de eșantionare.
Pulsul de comandă de ieșire poate conduce atât tranzistoare bipolare, cât și tranzistoare cu efect de câmp MOS. Dacă conduceți un tranzistor bipolar, este recomandabil să conectați un circuit de accelerație de întrerupere RC la baza tubului de comutare și să limitați frecvența oscilatorului sub 40 kHz. Dacă conduceți un tub cu efect de câmp MOS, frecvența de oscilație este setată de un circuit RC extern și frecvența de funcționare poate ajunge până la 500kHz.
Intrare de protecție la supracurent încorporată (pinul 3) și intrarea de amplificare a erorii (pinul 1) terminale de control cu două modulații puls (PWM). Intrarea amplificatorului de eroare constituie sistemul principal de control al modulației lățimii pulsului (PWM). Intrarea de detectare a supracurentului poate controla impulsurile unul câte unul, controlând direct lățimea impulsului fiecărui ciclu, astfel încât rata de reglare a tensiunii de ieșire să poată ajunge la 0,01% / V. Dacă tensiunea pinului 3 este mai mare de 1V sau tensiunea pinului 1 este mai mică de 1V, comparatorul de modulare a lățimii impulsurilor generează un nivel ridicat pentru a reseta zăvorul până când urmează următorul impuls. Dacă relația de nivel dintre pinii 1 și 3 este utilizată pentru a controla deschiderea / închiderea zăvorului într-un circuit extern, zăvorul va emite un impuls de declanșare doar o dată pe ciclu, ceea ce va spori fără îndoială anti-interferența circuitului și comutatorul nu va fi greșit. Declanșator, fiabilitatea va fi îmbunătățită.
Frecvența oscilatorului intern este setată de rezistențe și condensatori externi pe pinii 4 și 8. În același timp, tensiunea de referință internă introduce sincronizarea externă prin pinul 4. Pinii 4 și 8 sunt conectați cu rezistențe și condensatori externi pentru a forma un circuitul de sincronizare, iar procesul de încărcare / descărcare a condensatorului formează un ciclu de oscilație. Când valoarea setată a rezistenței este mai mare de 5kΩ, timpul de încărcare al condensatorului este mult mai mare decât timpul de descărcare, iar frecvența de oscilație poate fi aproximată conform formulei: f=1 / Tc=1 / 0,55RC=1,8 / RC.
Încărcătorul de baterie plumb-acid cu putere de ieșire de până la 120W compus din MC3842 este prezentat în Figura 2. Numai partea de frecvență de comutare a încărcătorului este încălzită. Sistemul de control al acționării compus din MC3842 și partea de încărcare a ieșirii din sursa de alimentare de comutare sunt ambele împământate la rece. Cele două circuite de împământare sunt izolate de transformatoare de intrare și ieșire. Transformatorul nu este doar simplu în structură, ci și ușor de implementat. Rezistența alternativă primară și secundară este de 2000V. Tensiunea terminală de ieșire a încărcătorului este setată la 43V / 1,8A, iar curentul poate fi reglat la 3A dacă este necesar pentru a încărca o baterie plumb-acid cu o capacitate mai mare (de exemplu, pentru o baterie cu o capacitate de 30AH).
După ce intrarea de rețea este rectificată prin punte, o tensiune continuă de aproximativ
300V este format, deci cerințele pentru acest circuit de filtrare redresor sunt diferite de cele obișnuite. Pentru încărcătoarele de baterii, curentul pulsator de 100Hz al redresorului de punte nu trebuie filtrat. Strict vorbind, curentul pulsator de 100Hz nu este numai inofensiv pentru încărcarea bateriei, ci este benefic. Într-o anumită măsură, poate juca un efect de încărcare a impulsurilor și poate face încărcarea În timpul procesului, reacția chimică a bateriei are posibilitatea de a tampona și de a preveni fenomenul de vulcanizare a plăcii format de încărcarea continuă cu curent mare. Deși curentul de încărcare inițial de 1,8 A este mai mare de 1/10 din capacitatea nominală a bateriei C, curentul mare intermitent facilitează și creșterea temperaturii bateriei. Prin urmare, C905 al circuitului de filtrare folosește un condensator electrolitic de 47μF / 400V, care nu este suficient pentru a filtra ondulația în sarcina de 120W a redresorului, ci reduce doar impedanța de ieșire a sursei de alimentare a redresorului pentru a reduce impulsul circuitului de comutare în circuitul sursei de alimentare Pierderea. Capacitatea C905 este redusă, astfel încât tensiunea de ieșire a redresorului este redusă la aproximativ 280V la sarcină maximă.
U903 acționează ca un driver de ieșire cu un singur capăt conform circuitului tipic de aplicație al MC3842. Funcția fiecărui pin și principiul de selecție al componentelor periferice sunt după cum urmează (vezi Figura 1, Figura 2).
Pinul 1 este ieșirea amplificatorului de eroare intern. Tensiunea de eroare este deplasată de nivel de D1 și D2 în cadrul IC și, după ce R1 și R2 sunt împărțite, este trimis la capătul de intrare inversă al comparatorului de control curent pentru a controla zăvorul PWM. Când pinul 1 este scăzut, zăvorul este resetat și ieșirea impulsului de acționare este oprită. Nu va fi resetată până când următorul ciclu de oscilație începe să restabilească impulsul. Circuitul extern este conectat la R913 (10kΩ) și C913 (0,1μF) pentru a corecta frecvența amplificatorului și caracteristicile de fază.
Intrarea inversoare a amplificatorului de eroare intern la pinul 2. Când încărcătorul se încarcă normal, tensiunea maximă de ieșire este de 43V.
Circuitul extern este împărțit la R934 (16kΩ), VR902 (470Ω) și R904 (1kΩ) pentru a obține o tensiune de eșantionare de 2,5V, care este comparată cu tensiunea de referință de 2,5V la intrarea fără inversare a amplificatorului de eroare la detectați diferența și transmiteți ciclul de funcționare a impulsului Controlul face ca tensiunea de ieșire să fie limitată la 43V. Când reglați această tensiune, încărcătorul poate fi lăsat descărcat. Reglați VR902 pentru a face tensiunea terminalelor de ieșire pozitive și negative de 43V.
Al treilea pin este terminalul de control al curentului de încărcare. În domeniul tensiunii de ieșire setat de al doilea pin, curentul de încărcare este controlat de R902. Pragul de acțiune al celui de-al treilea pin este 1V. În cadrul căderii de tensiune a R902, schimbarea tensiunii de ieșire este controlată de comparatorul intern pentru a realiza o încărcare constantă a curentului. Valoarea curentă constantă este 1,8A, iar R902 selectează 0,56Ω / 3W. Când tensiunea de încărcare este limitată la 43V, curentul de încărcare poate fi reglat la o constantă de 1,75A ± 1,8A prin intermediul tensiunii de ieșire. Bateria este complet încărcată, tensiunea terminală este ≥43V, dioda de izolare D908 este întreruptă, nu există curent în R902, tensiunea la pinul 3 este 0V, iar controlul constant al curentului este invalid. Tensiunea de încărcare este controlată de tensiunea de eșantionare a pinului 2 pentru a nu depăși 43V. Dacă este încărcată complet în acest moment, dacă nu este întreruptă curentul, se va forma o încărcare de curent de 43V pentru a menține tensiunea bateriei la 43V. Pentru a preveni supraîncărcarea, limita superioară a tensiunii bateriei de 36V plumb-acid nu trebuie să facă tensiunea celulei bateriei să depășească 2,38V. Deși acest circuit este utilizat pentru a testa eșantionul bateriei, acesta limitează de fapt tensiunea de ieșire. Dacă tensiunea de ieșire depășește tensiunea bateriei cu 0,6 V, tensiunea bateriei va crește și o va trimite la circuitul de eșantionare a tensiunii pentru ao reduce.
O componentă de sincronizare a oscilatorului extern este conectată la pinul 4, CT este 2200pF, RT este 27kΩ, iar R911 este 10Ω. În acest exemplu, având în vedere dificultatea de a achiziționa nuclee magnetice de înaltă frecvență, frecvența este setată la aproximativ 30 kHz. R911 este utilizat pentru sincronizarea externă, care nu este necesară în acest circuit.
Al cincilea picior este terenul comun.
Al 6-lea picior este terminalul de ieșire a impulsului de conducere. Pentru a obține izolare de la rețea, tubul de comutare este acționat de T902. T902 poate utiliza miez magnetic de 5 × 5 mm, înfășurările primare și secundare sunt fiecare înfășurate cu sârmă emailată de 0,21 mm cu 20 de spire, iar înfășurările sunt izolate cu folie de poliester de 2 × 0,05 mm. R909 este 100Ω și R907 este 10kΩ. Dacă nu există diodă de protecție pentru poarta internă și sursa Q901, un circuit regulator de tensiune de 10-15V poate fi încorporat în circuitul extern.
Pinul 7 este terminalul de alimentare. Pentru a salva circuitul independent de alimentare, tensiunea terminalului bateriei este redusă în acest circuit, iar tensiunea de alimentare este de 18V. Când bateria care se încarcă este conectată, cea mai mică tensiune este între 32,4V și 35V și o tensiune stabilă de 18V poate fi obținută atunci când tubul regulator de 18V este conectat. Condensatorul filtrului C909 este 100μF.
Al 8-lea pin este terminalul de ieșire a tensiunii de referință de 5V și, în același timp, este împărțit în 2,5V de R3 și R4 în cadrul IC ca tensiune de referință de detectare a erorilor.
Transformatorul de impuls T901 al încărcătorului poate fi utilizat cu un miez circular cu miez circular, cu un diametru de 12 mm (îmbinarea miezului-postului are un spațiu de aer de 1 mm). Înfășurarea primară folosește sârmă emailată de 0,64 mm de înaltă rezistență cu 82 de ture, iar înfășurarea secundară folosește sârmă de 0,64 mm de înaltă rezistență emailată cu fire duble și 50 de ture. Trebuie introduse trei straturi de folie de poliester între primar și secundar.
Sistemul de acționare de comandă și sistemul de încărcare secundar al încărcătorului sunt izolate de la rețea, iar MC3842 este alimentat de tensiunea bateriei care trebuie încărcată și nu există nicio posibilitate de supratensiune sau supracurent. Singurele componente ale secundarului T901 sunt numai dacă selecția este calificată, posibilitatea defectării este aproape zero, deci fiabilitatea sa este extrem de mare. Dioda D911 din această parte poate alege catod comun sau anod comun și poate conecta diode Schottky în paralel. D908 poate alege diode obișnuite cu curent nominal de 5A. 220μF este suficient pentru condensatorul de filtrare al circuitului redresor secundar, astfel încât să existe o anumită undă când curentul de încărcare inițial este mare și funcția de încărcare a impulsurilor este redată.
Circuitul încărcătorului este extrem de simplu, dar fiabilitatea este mare. Motivul este: MC3842 este un oscilator de control ciclu cu ciclu, care controlează tensiunea și curentul în timpul fiecărui ciclu al tubului de comutare. Odată ce sarcina este supracurentă, D911 se va scurge. Dacă borna bateriei este scurtcircuitată, tensiunea pinului 3 trebuie să fie mai mare de 1V, iar impulsul de acționare se va opri imediat din ieșire; dacă tensiunea de eșantionare a pinului 2 crește cu mai mult de 2,5V din cauza tensiunii de ieșire, tensiunea pinului 1 va fi mai mică de 1V, acționare. De mulți ani, MC3942 a fost utilizat pe scară largă în driverele sursei de alimentare cu comutare a monitorului computerului, indiferent de situație (deteriorarea acestuia sau defecțiunea componentelor externe), nu va determina creșterea tensiunii de ieșire, dar nici o reducere a tensiunii de ieșire sau de ieșire, această caracteristică face alimentarea cu energie de comutare Circuitul de sarcină este extrem de sigur. În acest încărcător, MC3842 și circuitul său extern nu au nimic de-a face cu partea de intrare de la rețea. În plus, tensiunea bateriei este utilizată pentru a furniza energie după ce tensiunea bateriei este redusă și stabilizată, astfel încât rata de defecțiune să fie aproape zero.
Singurul circuit din încărcător legat de intrarea de rețea este circuitul de comutare între primarul T901 și secundarul T902. Cauzele comune ale deteriorării tubului de comutare nu sunt altceva decât două aspecte: În primul rând, atunci când este utilizat tubul de comutare bipolar, acesta este cauzat de creșterea temperaturii. Defecțiune termică. Acest punct nu există pentru coeficientul de temperatură negativ caracteristic Q901. Caracteristica de rezistență a conducerii sursei de scurgere a tubului cu efect de câmp în sine are capacitatea de a-și echilibra curentul de conducere. În plus, deoarece presiunea din spate a tubului de comutare este prea mare, atunci când tubul de comutare este oprit, vârful impulsului invers poate descompune cu ușurință tubul de comutare. Din acest motiv, în acest circuit, capacitatea C905 este redusă pentru a reduce în mod adecvat tensiunea rectificată sub starea mare de curent a tubului de comutare. Al doilea este să utilizați un miez de ferită cu o coloană centrală rotundă, a cărei inductanță de scurgere este relativ mai mică decât cea a unui miez cu secțiune transversală dreptunghiulară, iar spațiul de aer este rezervat în coloana centrală în loc de pe coloanele laterale de pe ambele părți, ceea ce reduce și mai mult inductanța de scurgere. Este mai sigur să alegeți un tub de comutare cu un VDS mai mare în această condiție. În Figura 2, Q901 este 2SK1539, VDS-ul său este de 900V, IDS este de 10A și puterea sa este de 150W. Alte tipuri de tuburi MOS FET cu specificații similare pot fi, de asemenea, înlocuite. Dacă sunteți îngrijorat de vârfurile care sparg tubul comutatorului, puteți conecta buclele obișnuite de absorbție C, D și R la primarul T901. Întrucât curentul de încărcare inițial și cea mai mare tensiune de încărcare a încărcătorului sunt proiectate să fie reduse, iar curentul de încărcare a scurgerii este foarte mic după încărcarea completă, poate fi considerat practic ca o încărcare obișnuită. De exemplu, o baterie plumb-acid de 12A poate fi încărcată complet în 7 ore, iar după încărcare completă, dacă alimentarea este întreruptă, va avea un impact minim asupra bateriei și a încărcătorului. În timpul procesului, bateria a fost conectată la sursa de alimentare pentru a se încărca la ceasul de 8 o&# 39 seara și curentul a fost întrerupt la ceasul de 7 o&# 39 a doua zi dimineață. Temperatura bateriei și a carcasei încărcătorului nu a depășit temperatura camerei.
Producător de siguranțe Dissmann, cu 20 de ani' experiență, pentru mai multe informații. contactați-ne prin e-mail: anna@delfuse.com sau WhatsApp: +86 18813915908
Siguranțele Dissmann sunt utilizate pe scară largă în vehiculele electrice, benzina hibridă și vehiculul cu celule de combustibil și componentele sale cheie (PACK / PDU / BDU / MSD / Electric / conector de înaltă presiune etc.), încărcător EV / sistem de încărcare EV / modul de încărcare sistem de generare, sursa de alimentare pentru comunicații 5G, sursa de alimentare pentru serverul cloud, stocarea energiei, AGV (mutare pentru a trimite vehicule fără pilot), mașina turistică pentru zona pitorească, mașina de golf, asistența medicală, mersul pe jos, echipamentele și mașinile de construcții, sistemul de încălzire la sol, PV Cutie solară combinată, controlul alimentării cu tensiune DC, mașini și echipamente industriale și alte domenii ale domeniilor de aplicare de înaltă tensiune DC.