Quina diferència hi ha entre un carregador i una font d’alimentació de commutació?
Hi ha molts tipus de carregadors al mercat. Alguns utilitzen regulador de voltatge lineal del transformador de freqüència de potència, alguns utilitzen la versió de control SCR i alguns utilitzen font d'alimentació de commutació. Els carregadors que fan servir una font d’alimentació de commutació tenen més càrrega de la bateria que les fonts d’alimentació de commutació. El circuit de control, com ara el circuit de càrrega de tres etapes, els carregadors avançats també tenen una funció de càrrega d’impulsos o desulfuració de pols negativa, aquesta funció pot realitzar una càrrega ràpida.
Com funciona el carregador de bateria?
Actualment, el controlador més utilitzat i el més primerenc que pot accionar directament els commutadors MOS FET és MC3842. Mentre estabilitza la tensió de sortida, l’MC3842 també té una funció de control de corrent de càrrega, de manera que sovint s’anomena controlador de font d’alimentació de commutació controlat per corrent. Sens dubte, és un avantatge únic per al carregador. Aquesta funció pot aconseguir una estabilitat constant amb només uns components externs. Sortida de tensió, mentre es controla el corrent de càrrega. Especialment MC3842 pot accionar directament el tub MOS FET, cosa que pot millorar considerablement la fiabilitat del carregador. A causa de l'aplicació extremadament àmplia de MC3842, aquest article només introdueix les seves característiques.
El MC3842 és un circuit integrat de controlador de font d'alimentació de commutació excitat externament de 8 pines de doble columna. Les seves funcions internes inclouen: regulador de tensió de referència, amplificador d’errors, comparador d’amplada de pols, pestell, oscil·lador, modulador d’amplada d’impulsos (PWM), etapa de controlador de sortida d’impulsos, etc. MC3842 té molts productes similars, entre els quals els intercanviables són UC3842, IR3842N, SG3842, CM3842 (domèstic), LM3842, etc. El diagrama de blocs intern de MC3842 es mostra a la figura 1. Les seves característiques són les següents:
Sortida d’impulsos PWM d’un sol extrem, el corrent de sortida de la unitat és de 200 mA i el pic màxim pot arribar a 1A.
El voltatge d’arrencada és superior a 16 V i el corrent d’arrencada és de només 1 mA per entrar a l’estat de treball. Després d’entrar a l’estat de treball, la tensió de treball està entre 10-34V i el corrent de càrrega és de 15mA. Superant la tensió de funcionament normal, la font d’alimentació de commutació entra en estat de protecció de sobretensió o sobretensió, i el circuit integrat no té sortida de pols d’accionament en aquest moment.
Font de tensió de referència de 5V / 50mA incorporada, dividida per 2: 1 com a tensió de referència de mostreig.
El pols de sortida pot impulsar transistors bipolars i transistors d'efecte de camp MOS. Si conduïu un transistor bipolar, és recomanable connectar un circuit d’acceleració de tall RC a la base del tub d’interruptor i limitar la freqüència de l’oscil·lador per sota de 40 kHz. Si conduïu un tub d’efecte de camp MOS, la freqüència d’oscil·lació es defineix mitjançant un circuit RC extern i la freqüència de funcionament pot arribar fins als 500 kHz.
Entrada de protecció contra sobrecorrent incorporada (pin 3) i entrada d'amplificació d'errors (pin 1) dos terminals de control de modulació d'impulsos (PWM). L'entrada de l'amplificador d'error constitueix el sistema de control de modulació d'amplada d'impuls principal (PWM). L’entrada de detecció de sobrecorrent pot controlar els polsos un a un, controlant directament l’amplada del pols de cada cicle, de manera que la velocitat d’ajust del voltatge de sortida pot arribar al 0,01% / V. Si el voltatge del pin 3 és superior a 1V o el voltatge del pin 1 és inferior a 1V, el comparador de modulació d’amplada de pols produeix un nivell alt per restablir el pestell fins que arribi el següent impuls. Si la relació de nivell entre els pins 1 i 3 s’utilitza per controlar l’obertura / tancament del pestell en un circuit extern, el pestell només generarà un impuls de disparador una vegada per cicle, cosa que sens dubte augmentarà la antiinterferència del circuit i el commutador no estarà malament. Desencadenant, es millorarà la fiabilitat.
La freqüència de l’oscil·lador intern la defineixen els resistors i condensadors externs dels pins 4 i 8. Al mateix temps, la tensió de referència interna introdueix la sincronització externa a través del pin 4. Els pins 4 i 8 estan connectats amb resistències i condensadors externs per formar un el circuit de temporització i el procés de càrrega / descàrrega del condensador formen un cicle d’oscil·lació. Quan el valor establert de la resistència és superior a 5 kΩ, el temps de càrrega del condensador és molt més llarg que el temps de descàrrega i la seva freqüència d’oscil·lació es pot aproximar segons la fórmula: f=1 / Tc=1 / 0,55RC=1,8 / RC.
El carregador de bateria plom-àcid amb una potència de sortida de fins a 120 W, compost per MC3842, es mostra a la figura 2. Només la part de freqüència de commutació del carregador és de terra calenta. El sistema de control de la unitat compost per MC3842 i la part de càrrega de sortida de la font d’alimentació de commutació són massa freds. Els dos circuits de connexió a terra estan aïllats per transformadors d’entrada i sortida. El transformador no només és d’estructura senzilla, sinó que també és fàcil d’implementar. La resistència de CA principal i secundària és de 2000 V. El voltatge del terminal de sortida del carregador s’estableix a 43V / 1,8A i el corrent es pot ajustar a 3A si cal per carregar una bateria de plom àcid amb una capacitat més gran (per exemple, per a una bateria de 30AH).
Un cop es corregeix l’entrada de xarxa, es produeix una tensió CC d’aproximadament
Es formen 300V, de manera que els requisits per a aquest circuit de filtre de rectificació són diferents dels habituals. Per als carregadors de bateries, no cal filtrar el corrent polsador de 100 Hz del rectificador de pont. En sentit estricte, el corrent polsador de 100 Hz no només és inofensiu per a la càrrega de la bateria, sinó que també és beneficiós. En certa mesura, pot tenir un efecte de càrrega de pols i carregar-se Durant el procés, la reacció química de la bateria té l'oportunitat d'amortir i evitar el fenomen de vulcanització de la placa format per la càrrega contínua de corrent elevat. Tot i que el corrent inicial de càrrega d’1,8 A és superior a 1/10 de la capacitat nominal de la bateria C, l’alt corrent intermitent també facilita l’augment de temperatura de la bateria. Per tant, el C905 del circuit de filtre utilitza un condensador electrolític de 47μF / 400V, que no és suficient per filtrar l’ondulació de la càrrega de 120 W del rectificador, sinó que només redueix la impedància de sortida de la font d’alimentació del reductor per reduir el pols del circuit de commutació a el circuit d’alimentació La pèrdua. La capacitat de C905 es redueix, de manera que la tensió de sortida del rectificador es redueix a uns 280V a plena càrrega.
U903 actua com un controlador de sortida de punt únic segons el circuit d'aplicació típic de MC3842. La funció de cada pin i el principi de selecció dels components perifèrics són els següents (vegeu la figura 1, la figura 2).
El pin 1 és la sortida de l'amplificador d'error intern. El voltatge d'error es desplaça de nivell per D1 i D2 dins de l'IC i, després de dividir R1 i R2, s'envia a l'extrem d'entrada inversa del comparador de control de corrent per controlar el pestell PWM. Quan el pin 1 és baix, es restableix el pestell i es desactiva la sortida de pols de la unitat. No es restablirà fins que el proper cicle d’oscil·lació comenci a restaurar la sortida d’impulsos. El circuit extern està connectat a R913 (10kΩ) i C913 (0,1μF) per corregir la freqüència de l'amplificador i les característiques de fase.
L’entrada inversora de l’amplificador d’error intern al pin 2. Quan el carregador es carrega normalment, la tensió de sortida màxima és de 43V.
El circuit extern es divideix per R934 (16kΩ), VR902 (470Ω) i R904 (1kΩ) per obtenir una tensió de mostreig de 2,5V, que es compara amb la tensió de referència de 2,5V a l’entrada no inversora de l’amplificador d’error a detectar la diferència i generar el cicle de treball de pols El control fa que la tensió de sortida sigui limitada a 43V. En ajustar aquest voltatge, el carregador es pot deixar descarregat. Ajusteu VR902 perquè la tensió dels terminals de sortida positiva i negativa sigui de 43 V.
El tercer pin és el terminal de control de corrent de càrrega. En el rang de tensió de sortida establert pel segon pin, el corrent de càrrega està controlat per R902. El llindar d’acció del tercer pin és d’1V. Dins de la caiguda de tensió de R902, el canvi de voltatge de sortida és controlat pel comparador intern per realitzar una càrrega de corrent constant. El valor de corrent constant és 1,8A i R902 selecciona 0,56Ω / 3W. Quan la tensió de càrrega està limitada a 43 V, el corrent de càrrega es pot ajustar a una constant de 1,75 A ± 1,8 A mitjançant la tensió de sortida. La bateria està completament carregada, el voltatge del terminal és ≥43V, el díode d’aïllament D908 està tallat, no hi ha corrent a R902, el voltatge al pin 3 és 0V i el control de corrent constant no és vàlid. La tensió de càrrega es controla mitjançant la tensió de mostreig del pin 2 que no superi els 43V. Si està completament carregada en aquest moment, si no es talla l’alimentació, es formarà una càrrega de 43V de tensió per mantenir la tensió de la bateria a 43V. Per evitar una sobrecàrrega, el límit superior de la tensió de la bateria de plom àcid de 36V no hauria de fer que la tensió de la cel·la de la bateria superi els 2,38V. Tot i que aquest circuit s’utilitza per provar la bateria, en realitat limita el voltatge de sortida. Si la tensió de sortida supera la tensió de la bateria en 0,6 V, la tensió de la bateria també augmentarà i l’enviarà al circuit de mostreig de tensió per disminuir-la.
Un component de temporització de l’oscil·lador extern està connectat al pin 4, el CT és 2200pF, el RT és 27kΩ i el R911 és 10Ω. En aquest exemple, tenint en compte la dificultat d'adquirir nuclis magnètics d'alta freqüència, la freqüència s'estableix a uns 30 kHz. R911 s’utilitza per a la sincronització externa, cosa que no és necessària en aquest circuit.
El cinquè peu és el terreny comú.
El sisè peu és el terminal de sortida d’impulsos de conducció. Per tal d’aconseguir l’aïllament de la xarxa elèctrica, el tub d’interruptor és accionat per T902. El T902 pot utilitzar un nucli magnètic de 5 × 5 mm, els bobinatges primaris i secundaris estan enrotllats amb filferro esmaltat de 0,21 mm amb 20 voltes i els bobinatges estan aïllats amb una pel·lícula de polièster de 2 × 0,05 mm. R909 és 100Ω i R907 és 10kΩ. Si no hi ha un díode de protecció per a la porta interna i la font de Q901, es pot incorporar un tub regulador de tensió de 10-15V al circuit extern.
El pin 7 és el terminal de la font d'alimentació. Per tal d’estalviar el circuit d’alimentació independent, es redueix la tensió del terminal de la bateria en aquest circuit i la tensió d’alimentació és de 18 V. Quan la bateria a carregar està connectada, el voltatge més baix està entre 32,4 V i 35 V i es pot obtenir un voltatge estable de 18 V quan es connecta el tub regulador de 18 V. El condensador de filtre C909 és 100μF.
El vuitè pin és el terminal de sortida de voltatge de referència de 5V i, al mateix temps, es divideix en 2,5V per R3 i R4 dins de l’IC com a voltatge de referència de detecció d’errors.
El transformador d’impulsos T901 del carregador es pot utilitzar amb un nucli circular de post-nucli disponible comercialment amb un diàmetre de 12 mm (l’articulació de nucli-post té un buit d’aire d’1 mm). El bobinatge principal utilitza filferro esmaltat de 0,64 mm d’alta resistència amb 82 voltes, i el bobinat secundari utilitza filferro esmaltat de 0,64 mm d’alta resistència amb cables dobles i 50 voltes. S'han d'inserir tres capes de pel·lícula de polièster entre la primària i la secundària.
El sistema d’acció de control i el sistema de càrrega secundari del carregador estan aïllats de la xarxa elèctrica i l’MC3842 s’alimenta de la tensió de la bateria a carregar i no hi ha possibilitat de sobretensió ni sobrecorrent. Els únics components del T901 secundari només són Si la selecció està qualificada, la possibilitat de desglossament és gairebé nul·la, de manera que la seva fiabilitat és extremadament alta. El díode D911 d'aquesta part pot triar càtode comú o ànode comú i connectar els díodes Schottky en paral·lel. El D908 pot triar un díode ordinari amb un corrent nominal de 5A. 220μF són suficients per al condensador de filtre del circuit rectificador secundari, de manera que hi ha una certa ondulació quan el corrent de càrrega inicial és gran i es reprodueix la funció de càrrega de polsos.
El circuit del carregador és extremadament senzill, però la fiabilitat és elevada. La raó és: MC3842 és un oscil·lador de control cicle per cicle, que controla la tensió i el corrent durant cada cicle del tub d’interruptor. Un cop la càrrega sigui sobrecorrent, el D911 es filtrarà. Si el terminal de la bateria està en curtcircuit, la tensió del pin 3 ha de ser superior a 1 V i el pols de la unitat deixarà de sortir immediatament; si la tensió de mostreig del pin 2 augmenta més de 2,5 V a causa de la tensió de sortida, el voltatge del pin 1 serà inferior a 1 V, accionament El pols també s’apagarà. Durant molts anys, l'MC3942 s'ha utilitzat àmpliament en els controladors de subministrament d'alimentació de commutació de monitors d'ordinador, independentment de la situació (danys o fallades de components externs), no farà que augmenti la tensió de sortida, però no hi ha reducció de tensió de sortida o sortida, aquesta característica fa que l'alimentació de commutació El circuit de càrrega sigui extremadament segur. En aquest carregador, el MC3842 i el seu circuit extern no tenen res a veure amb la part d’entrada de xarxa. A més, la tensió de la bateria s’utilitza per subministrar energia després de reduir-la i estabilitzar-la, de manera que la taxa de fallada és gairebé nul·la.
L'únic circuit del carregador relacionat amb l'entrada de xarxa és el circuit de commutació entre el T901 primari i el T902 secundari. Les causes més habituals de danys al tub de commutació no són més que dos aspectes: en primer lloc, quan s’utilitza el tub de commutació bipolar, és causat per l’augment de temperatura. Avaria tèrmica. Aquest punt no existeix per al coeficient de temperatura negatiu característic de Q901. La resistència característica de la conducció de la font de drenatge del mateix tub d’efecte de camp té la capacitat d’equilibrar el seu corrent de conducció. A més, com que la contrapressió del tub d’interruptor és massa elevada, quan el tub d’interruptor està apagat, la pujada del pols invers pot trencar fàcilment el tub d’interruptor. Per aquest motiu, en aquest circuit, es redueix la capacitat de C905 per reduir adequadament la tensió rectificada sota el gran estat de corrent del tub d’interruptor. El segon consisteix a utilitzar un nucli de ferrita amb una columna central rodona, la inductància de la fuita és relativament menor que la d’un nucli de secció transversal rectangular, i la bretxa d’aire es reserva a la columna central en lloc de a les columnes laterals dels dos costats, cosa que redueix encara més la inductància de fuites. És més segur triar un tub de commutació amb un VDS més alt en aquesta condició. A la figura 2, Q901 és 2SK1539, el seu VDS és de 900V, IDS és de 10A i la seva potència és de 150W. També es poden substituir altres tipus de tubs MOS FET amb especificacions similars. Si us preocupa que els pics trenquin el tub de l’interruptor, podeu connectar els bucles d’absorció C, D i R habituals a la primària del T901. Atès que el corrent de càrrega inicial i el voltatge de càrrega més elevat del carregador estan dissenyats per ser baixos i el corrent de càrrega de degoteig és molt petit després de la càrrega completa, bàsicament es pot considerar com una càrrega normal. Per exemple, una bateria de plom àcid de 12A es pot carregar completament en 7 hores i, després de carregar-la completament, si es talla l’alimentació, tindrà un impacte mínim sobre la bateria i el carregador. Durant la prova, la bateria es va connectar a la font d'alimentació per carregar-se al rellotge de 8 o&# 39 al vespre i es va tallar l'alimentació a les 7 o&# 39 del rellotge l'endemà al matí. La temperatura de la bateria i del carregador no superava la temperatura ambient.
Fabricant de fusibles Dissmann, amb 20 anys' experiència, per a més informació. poseu-vos en contacte amb nosaltres per correu electrònic: anna@delfuse.com o WhatsApp: +86 18813915908
Els fusibles Dissmann s’utilitzen àmpliament en vehicles elèctrics, vehicles híbrids de gasolina i piles de combustible i les seves parts clau (PACK / PDU / BDU / MSD / Electric / Connector d’alta pressió, etc.), carregador EV / sistema de càrrega EV / mòdul, la potència sistema de generació, font d’alimentació de comunicació 5G, font d’alimentació del servidor al núvol, emmagatzematge d’energia, AGV (desplaçament per enviar vehicles no tripulats), cotxe turístic de la zona escènica, cotxe de golf, assistència sanitària, caminada, equipament i maquinària de construcció, sistema de calefacció terrestre, PV Caixa combinadora solar, control de la font d'alimentació de voltatge continu, maquinària i equips de la indústria i altres àrees dels camps d'aplicació d'alta tensió de CC.