Quelle est la différence entre un chargeur et une alimentation à découpage?
Il existe de nombreux types de chargeurs sur le marché. Certains utilisent un régulateur de tension linéaire du transformateur de fréquence d'alimentation, certains utilisent la version de contrôle SCR et certains utilisent une alimentation à découpage. Les chargeurs utilisant une alimentation à découpage ont plus de charge de batterie que des alimentations à découpage. Le circuit de commande, tel que le circuit de charge à trois étages, les chargeurs avancés ont également une fonction de charge par impulsion ou de désulfuration par impulsion négative, cette fonction peut réaliser une charge rapide.
Comment fonctionne le chargeur de batterie?
À l'heure actuelle, le pilote unipolaire le plus largement utilisé et le plus ancien capable de piloter directement les commutateurs MOS FET est le MC3842. Tout en stabilisant la tension de sortie, le MC3842 dispose également d'une fonction de contrôle du courant de charge, il est donc souvent appelé pilote d'alimentation à découpage contrôlé par le courant. C'est sans aucun doute un avantage unique pour le chargeur. Cette fonction peut atteindre une stabilité constante avec seulement quelques composants externes. Sortie de tension, tout en contrôlant le courant de charge. Surtout le MC3842 peut piloter directement le tube MOS FET, ce qui peut grandement améliorer la fiabilité du chargeur. En raison de l'application extrêmement large du MC3842, cet article ne présente que ses caractéristiques.
Le MC3842 est un circuit intégré de pilote d'alimentation à découpage à excitation externe à sortie unique à 8 broches à double colonne. Ses fonctions internes incluent: régulateur de tension de référence, amplificateur d'erreur, comparateur de largeur d'impulsion, verrouillage, oscillateur, modulateur de largeur d'impulsion (PWM), étage de commande de sortie d'impulsion, etc. Le MC3842 propose de nombreux produits similaires, parmi lesquels des produits interchangeables sont UC3842, IR3842N, SG3842, CM3842 (domestique), LM3842, etc.
Sortie d'impulsion PWM asymétrique, le courant d'entraînement de sortie est de 200 mA et le courant de crête peut atteindre 1 A.
La tension de démarrage est supérieure à 16 V et le courant de démarrage n'est que de 1 mA pour entrer dans l'état de fonctionnement. Après être entré dans l'état de fonctionnement, la tension de fonctionnement est comprise entre 10 et 34 V et le courant de charge est de 15 mA. Au-delà de la tension de fonctionnement normale, l'alimentation à découpage entre dans l'état de protection contre les sous-tensions ou les surtensions, et le circuit intégré n'a pas de sortie d'impulsion de commande à ce moment.
Source de tension de référence 5 V / 50 mA intégrée, divisée par 2: 1 comme tension de référence d'échantillonnage.
L'impulsion d'attaque de sortie peut entraîner à la fois des transistors bipolaires et des transistors à effet de champ MOS. Si vous pilotez un transistor bipolaire, il est conseillé de connecter un circuit d'accélération de coupure RC à la base du tube de commutation et de limiter la fréquence de l'oscillateur en dessous de 40 kHz. Si vous pilotez un tube à effet de champ MOS, la fréquence d'oscillation est définie par un circuit RC externe et la fréquence de fonctionnement peut atteindre 500 kHz.
Entrée de protection contre les surintensités intégrée (broche 3) et entrée d'amplification d'erreur (broche 1) deux bornes de commande de modulation d'impulsions (PWM). L'entrée d'amplificateur d'erreur constitue le système de commande principal de modulation de largeur d'impulsion (PWM). L'entrée de détection de surintensité peut contrôler les impulsions une par une, contrôlant directement la largeur d'impulsion de chaque cycle, de sorte que le taux de réglage de la tension de sortie puisse atteindre 0,01% / V. Si la tension de la broche 3 est supérieure à 1 V ou si la tension de la broche 1 est inférieure à 1 V, le comparateur de modulation de largeur d'impulsion délivre un niveau haut pour réinitialiser le verrou jusqu'à ce que l'impulsion suivante arrive. Si la relation de niveau entre les broches 1 et 3 est utilisée pour contrôler l'ouverture / la fermeture du verrou dans un circuit externe, le verrou ne produira qu'une impulsion de déclenchement une fois par cycle, ce qui améliorera sans aucun doute l'anti-interférence du circuit et du le commutateur ne sera pas faux. Déclencheur, la fiabilité sera améliorée.
La fréquence de l'oscillateur interne est réglée par des résistances externes et des condensateurs sur les broches 4 et 8. Dans le même temps, la tension de référence interne introduit une synchronisation externe via la broche 4. Les 4ème et 8ème broches sont connectées à des résistances et des condensateurs externes pour former un circuit de synchronisation, et le processus de charge / décharge du condensateur forme un cycle d'oscillation. Lorsque la valeur de consigne de la résistance est supérieure à 5kΩ, le temps de charge du condensateur est beaucoup plus long que le temps de décharge, et sa fréquence d'oscillation peut être approchée selon la formule: f=1 / Tc=1 / 0,55RC=1,8 / RC.
Le chargeur de batterie au plomb avec une puissance de sortie jusqu'à 120 W composé de MC3842 est illustré à la figure 2. Seule la partie à fréquence de découpage du chargeur est une masse chaude. Le système de commande d'entraînement composé de MC3842 et la partie de charge de sortie de l'alimentation à découpage sont tous deux une masse froide. Les deux circuits de mise à la terre sont isolés par des transformateurs d'entrée et de sortie. Le transformateur est non seulement de structure simple, mais également facile à mettre en œuvre. La résistance CA primaire et secondaire est de 2000V. La tension à la borne de sortie du chargeur est réglée à 43V / 1,8A, et le courant peut être ajusté à 3A si nécessaire pour charger une batterie plomb-acide d'une plus grande capacité (par exemple, pour une batterie d'une capacité de 30AH).
Une fois l'entrée secteur redressée, une tension continue d'environ
300V est formé, de sorte que les exigences pour ce circuit de filtre redresseur sont différentes de celles habituelles. Pour les chargeurs de batterie, le courant pulsé de 100 Hz du pont redresseur n'a pas besoin d'être filtré. À proprement parler, le courant pulsé de 100 Hz est non seulement inoffensif pour la charge de la batterie, mais bénéfique. Dans une certaine mesure, il peut jouer un effet de charge par impulsions et effectuer une charge Au cours du processus, la réaction chimique de la batterie a la possibilité de tamponner et d'empêcher le phénomène de vulcanisation de la plaque formé par une charge continue à courant élevé. Bien que le courant de charge initial de 1,8 A soit supérieur à 1/10 de la capacité nominale de la batterie C, le courant élevé intermittent facilite également l'élévation de température de la batterie. Par conséquent, le C905 du circuit de filtre utilise un condensateur électrolytique de 47μF / 400V, ce qui n'est pas suffisant pour filtrer l'ondulation dans la charge de 120W du redresseur, mais ne réduit que l'impédance de sortie de l'alimentation du redresseur pour réduire l'impulsion du circuit de commutation dans le circuit d'alimentation La perte. La capacité du C905 est réduite, de sorte que la tension de sortie du redresseur est réduite à environ 280V à pleine charge.
U903 agit comme un pilote de sortie asymétrique selon le circuit d'application typique du MC3842. La fonction de chaque broche et le principe de sélection des composants périphériques sont les suivants (voir figure 1, figure 2).
La broche 1 est la sortie de l'amplificateur d'erreur interne. La tension d'erreur est décalée de niveau par D1 et D2 dans le circuit intégré, et après que R1 et R2 sont divisés, elle est envoyée à l'extrémité d'entrée inverse du comparateur de commande de courant pour commander le verrou PWM. Lorsque la broche 1 est au niveau bas, le verrou est réinitialisé et la sortie d'impulsion d'entraînement est désactivée. Il ne sera pas réinitialisé avant que le prochain cycle d'oscillation ne commence pour restaurer la sortie d'impulsion. Le circuit externe est connecté à R913 (10 kΩ) et C913 (0,1 μF) pour corriger les caractéristiques de fréquence et de phase de l'amplificateur.
L'entrée inverseuse de l'amplificateur d'erreur interne à la broche 2. Lorsque le chargeur se charge normalement, la tension de sortie maximale est de 43V.
Le circuit externe est divisé par R934 (16kΩ), VR902 (470Ω) et R904 (1kΩ) pour obtenir une tension d'échantillonnage de 2,5 V, qui est comparée à la tension de référence de 2,5 V à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur d'erreur pour détecter la différence et émettre le cycle de service des impulsions. Lors du réglage de cette tension, le chargeur peut être laissé déchargé. Ajustez VR902 pour rendre la tension des bornes de sortie positives et négatives 43V.
La troisième broche est la borne de commande du courant de charge. Dans la plage de tension de sortie définie par la deuxième broche, le courant de charge est contrôlé par R902. Le seuil d'action de la troisième broche est de 1V. Dans la chute de tension de R902, le changement de tension de sortie est contrôlé par le comparateur interne pour réaliser une charge à courant constant. La valeur de courant constant est de 1,8 A et R902 sélectionne 0,56 Ω / 3 W. Lorsque la tension de charge est limitée à 43 V, le courant de charge peut être ajusté à une constante 1,75 A ～ 1,8 A via la tension de sortie. La batterie est complètement chargée, la tension aux bornes est ≥43V, la diode d'isolation D908 est coupée, il n'y a pas de courant dans R902, la tension à la broche 3 est de 0V et le contrôle de courant constant est invalide. La tension de charge est contrôlée par la tension d'échantillonnage de la broche 2 pour ne pas dépasser 43V. S'il est complètement chargé à ce moment, si l'alimentation n'est pas coupée, une charge d'entretien de 43V de tension sera formée pour maintenir la tension de la batterie à 43V. Afin d'éviter une surcharge, la limite supérieure de la tension de la batterie au plomb de 36 V ne doit pas faire en sorte que la tension de la cellule de batterie dépasse 2,38 V. Bien que ce circuit soit utilisé pour échantillonner la batterie, il limite en fait la tension de sortie. Si la tension de sortie dépasse la tension de la batterie de 0,6 V, la tension de la batterie augmentera également et l'enverra au circuit d'échantillonnage de tension pour la diminuer.
Un composant de synchronisation d'oscillateur externe est connecté à la broche 4, CT est de 2200pF, RT est de 27kΩ et R911 est de 10Ω. Dans cet exemple, compte tenu de la difficulté d'acheter des noyaux magnétiques haute fréquence, la fréquence est fixée à environ 30 kHz. R911 est utilisé pour la synchronisation externe, ce qui n'est pas nécessaire dans ce circuit.
Le cinquième pied est le terrain d'entente.
Le 6ème pied est la borne de sortie d'impulsion motrice. Afin de réaliser une isolation du secteur, le tube de commutation est entraîné par T902. Le T902 peut utiliser un noyau magnétique de 5 × 5 mm, les enroulements primaire et secondaire sont chacun enroulés avec un fil émaillé de 0,21 mm avec 20 tours et les enroulements sont isolés avec un film de polyester 2 × 0,05 mm. R909 est 100Ω et R907 est 10kΩ. S'il n'y a pas de diode de protection pour la grille interne et la source de Q901, un tube régulateur de tension 10-15V peut être incorporé dans le circuit externe.
La broche 7 est la borne d'alimentation. Afin d'économiser le circuit d'alimentation indépendant, la tension aux bornes de la batterie est abaissée dans ce circuit et la tension d'alimentation est de 18 V. Lorsque la batterie à charger est connectée, la tension la plus basse est comprise entre 32,4V et 35V, et une tension stable de 18V peut être obtenue lorsque le tube régulateur 18V est connecté. Le condensateur de filtrage C909 est de 100μF.
La 8ème broche est la borne de sortie de tension de référence 5V, et en même temps, elle est divisée en 2,5V par R3 et R4 dans le circuit intégré en tant que tension de référence de détection d'erreur.
Le transformateur d'impulsions T901 du chargeur peut être utilisé avec un noyau circulaire noyau-poteau disponible dans le commerce avec un diamètre de 12 mm (le joint bout à bout noyau-poteau a un entrefer de 1 mm). L'enroulement primaire utilise un fil émaillé à haute résistance de 0,64 mm avec 82 tours, et l'enroulement secondaire utilise un fil émaillé à haute résistance de 0,64 mm avec des fils doubles et 50 tours. Trois couches de film polyester doivent être insérées entre la primaire et la secondaire.
Le système d'entraînement de commande et le système de charge secondaire du chargeur sont isolés du secteur, et le MC3842 est alimenté par la tension de la batterie à charger, et il n'y a aucune possibilité de surtension ou de surintensité. Les seuls composants du secondaire T901 sont seulement Si la sélection est qualifiée, la possibilité de panne est presque nulle, donc sa fiabilité est extrêmement élevée. La diode D911 dans cette partie peut choisir une cathode commune ou une anode commune, et connecter des diodes Schottky en parallèle. D908 peut choisir une diode ordinaire avec un courant nominal de 5A. 220μF est suffisant pour le condensateur de filtre du circuit redresseur secondaire, de sorte qu'il y ait une certaine ondulation lorsque le courant de charge initial est important et que la fonction de charge par impulsions est jouée.
Le circuit du chargeur est extrêmement simple, mais la fiabilité est élevée. La raison est la suivante: MC3842 est un oscillateur de contrôle cycle par cycle, qui contrôle la tension et le courant pendant chaque cycle de marche du tube de commutation. Une fois que la charge est en surintensité, D911 fuit. Si la borne de la batterie est court-circuitée, la tension de la broche 3 doit être supérieure à 1 V et l'impulsion d'entraînement cessera immédiatement de sortir; si la tension d'échantillonnage de la broche 2 augmente de plus de 2,5 V en raison de la tension de sortie, la tension de la broche 1 sera inférieure à 1 V, conduisez l'impulsion sera également désactivée. Pendant de nombreuses années, le MC3942 a été largement utilisé dans les pilotes d'alimentation à découpage de moniteur d'ordinateur, quelle que soit la situation (ses dommages ou défaillance d'un composant externe), ne provoquera pas l'augmentation de la tension de sortie, mais aucune réduction de tension de sortie ou de sortie, cette fonctionnalité assure l'alimentation à découpage Le circuit de charge est extrêmement sûr. Dans ce chargeur, le MC3842 et son circuit externe n'ont rien à voir avec la partie entrée secteur. De plus, la tension de la batterie est utilisée pour fournir de l'énergie après que la tension de la batterie a été abaissée et stabilisée, de sorte que le taux de défaillance est presque nul.
Le seul circuit du chargeur lié à l'entrée secteur est le circuit de commutation entre le primaire T901 et le secondaire T902. Les causes courantes d'endommagement du tube de commutation ne sont que deux aspects: Premièrement, lorsque le tube de commutation bipolaire est utilisé, cela est causé par l'augmentation de la température. Panne thermique. Ce point n'existe pas pour le coefficient de température négatif caractéristique de Q901. La résistance caractéristique de la conduction drain-source du tube à effet de champ lui-même a la capacité d'équilibrer son courant de conduction. De plus, comme la contre-pression du tube de commutation est trop élevée, lorsque le tube de commutation est éteint, la pointe de l'impulsion inverse peut facilement briser le tube de commutation. Pour cette raison, dans ce circuit, la capacité de C905 est réduite pour réduire de manière appropriée la tension redressée sous l'état de courant élevé du tube de commutation. La seconde consiste à utiliser un noyau de ferrite avec une colonne centrale ronde, dont l'inductance de fuite est relativement plus petite que celle d'un noyau de section rectangulaire, et l'entrefer est réservé dans la colonne centrale au lieu des colonnes latérales des deux côtés, ce qui réduit encore l'inductance de fuite. Il est plus sûr de choisir un tube de commutation avec un VDS plus élevé dans cette condition. Sur la figure 2, Q901 est 2SK1539, son VDS est de 900V, IDS est de 10A et sa puissance est de 150W. D'autres types de tubes MOS FET avec des spécifications similaires peuvent également être remplacés. Si vous craignez que des pointes ne cassent le tube de commutation, vous pouvez connecter les boucles d'absorption habituelles C, D et R au primaire du T901. Étant donné que le courant de charge initial et la tension de charge la plus élevée du chargeur sont conçus pour être faibles et que le courant de charge d'entretien est très faible après une charge complète, il peut être considéré comme une charge régulière. Par exemple, une batterie au plomb-acide de 12 A peut être complètement chargée en 7 heures, et une fois complètement chargée, le fait que l'alimentation soit coupée aura un impact minimal sur la batterie et le chargeur. Au cours de l'essai, la batterie a été connectée à l'alimentation électrique pour se recharger à 8 o&le soir, et l'alimentation a été coupée à 7 o&le lendemain matin. La température de la batterie et de la coque du chargeur n'a pas dépassé la température ambiante.
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