蓄电池充电,市场上的充电器都为3842+MOS方案.有几片TL494芯片,BU508晶体管,EE42磁芯,控制和驱动都接在输出端,靠蓄电池电压启动,变压器隔离驱动.可用电压控制方式,也可用平均电流控制方式,省掉了初级电流取样部分,电路结构简单具有可制造性。
电路已经初具雏形,测试各信号除驱动变压器初级有振荡外,其它均正常.似乎最大占空比过大(资料上说可高达98/100,虽然测试结果没有如此精确,但仍可看出其值很大),此时,驱动变压器发热很严重.试想在实际使用时,当不结蓄电池时,整个电路不工作.当接八电池后因电池电压不可能达到此充电器设计的输出电压15V,电路有可能会工作在最大占空比状态下,即使时间很短,也足以使主变压器饱合,引起过大的电流将开关管烧坏,应设法避免.比较可行的办法是延长软启动时间(如选择的软启动电容容量足够大,使它在输出滤波电容电压稳定在15V后才能完全充完电).
加大启动电容容量只对启动初期产生的过宽的占空比起限制作用.为了在工作过程中限制占空比,可在TL494第4脚引人一1.几伏的直流偏压.考虑到驱动变压器会把脉冲展宽,加八的直流偏压应使在开关管基极测得的脉冲占空比不可过大.用4.3K/10K电阻和1K电阻对第14脚输出的5V电压进行分压.在1K电阻上取出电压加在第4脚.测量开关管基极脉冲宽度约为0.6(周期33uS,高电平18uS),低电平有很大的振荡.在缓冲电路的2.7n电容上并联上22n电容,振荡有所衰减,但脉冲占空比却超过0.8.说明驱动变压器把脉冲展宽的多少和缓冲电容的容量有关,容量越大,脉冲越宽,波形越平滑.容量越小,脉冲越窄,波形振荡越历害.
变压器已制作完在,设计步骤如下:
输入电压范围:AC185V-265V
工作频率:30KHz
输出:15V,2A
1选择磁芯大小
设效率为75%,则变压器传输功率=30/0.75=40W.用EE42/21/15磁芯足够
2计算Ton
周期T=33uS,Ton=33*0.54(最大占空比)=18uS
3计算最低直流输入电压=185*1.3=240V
4选择工作是磁通密度值(振幅) /-B=234mT
5计算原边匝数=240*18/0.234/180(磁芯截面积)=102匝
6计算副边匝数:
副边绕组电压=15V+0.4V(整流管压降)+0.5V(绕组压降)=16V
原边每匝伏数=240/102=2.35V/匝,副边绕组匝数=16/2.35=7匝
7确定磁芯气隙大小,垫两片纸
8绕制工艺,为了快些绕好,没有采用常用的三明治绕法,初级乱绕.初次级均采用直径0.31mm漆包线,次级双线并绕,性能待测.
将PS-3003A稳压电源调至12V3A.与10W10.2(5W5.1+5W5.1)假负荷电阻并联模拟蓄电池接八上述电路输出端.将其启动,然后撤掉12V3A电源,电路可自行工作.测量假负载电阻上有15V电压,手摸此电阻发热.只工作几秒,手摸缓冲电阻发烫.RCD缓冲电路参数为D=HER157.R=47K/1W.C=(472/2KV)/(332/1KV),没有经过计算,是参考其它电源后粗略选取的
反复通断电源,数次后开关管击穿,整流电路的限流电阻烧断,应是缓冲电路参数不合适导致的.将电阻改为15.7K(4.7K/4.7K/4.7K),电容改为47nF后,工作时间可稍长,但缓冲电阻依然很汤,如果长时间工作,必须采取强制风冷措施.
将负载电阻减至25W5(实际输出功率45W)工作约一分钟后,缓冲电阻中有两个过热脱焊,一声巨响后,测开关管CE极间击穿,四只整流二极管也击穿.查资料有云:当变换器工作在完全能量传递模式时,缓冲电容上的电压为电源电压,不随负载变动.此电路在负载加重后缓冲电阻功耗变大说明他工作在不完全能量传递模式.一个典型的电瓶车充电器的缓冲电阻47K,假设他工作时的电源电压为直流300V,则在此缓冲电阻上消耗的功率约2W,说明他工作在完全能量传递模式.为了使此电路工作在完全能量传递模式,可加大磁芯气隙.
大量资料上说:为了减小开关管上的尖峰电压,要使匝比不能过大.基于此,变压器重新制作,参数如下:磁芯是从电脑电源上拆下的EER35/41.初级71匝,分两层,内层起点双线并绕23匝,刚好绕满一层,分出一根作为次级终点.另一根继续绕完第二层,第二层绕完了48匝.两层之间垫黄色胶带.辅助绕组6匝.缓冲器参数改为R=23.5K,C=473/104.在43K定时电阻上并联一100K电阻,用示波器测频率约为40KHz.空载时测次级55.6V,辅助12V,钳位电压145V.54W(22+22+5+5)负荷时,辅助13V,钳位170V,缓冲电阻消耗功率170*170/23500=1.2W.设计成功.总结经验:虽然资料上说反激电源的磁芯要留较大气隙,但实践证明气隙只需大概两张纸的厚度就够了,还有就是要尽量减小匝比,此例中匝比为3.
换上Vce=600V的D1556,电源依然可安全运行,这是因为它在关断时承受的电压为320V+170V<600V.可见,只要当前的电源电压加上缓冲器的电压不大于集射极击穿电压,开关管就不会被击穿.由此,可总结出缓冲电路的调试方法:选Vce稍大的开关管(如BU508Vce=700)让电源工作起来,调整RC参数,同时测钳位电压,在保证R有合理的功耗前提下,使测得的钳位电压值不大于计划使用的开关管的Vce减电源电压.对三极管的参数Vcbo有了新的理解,它只表示基极与集电极之间的隔离度很高,漏电流很小.如D1556Vcbo=1500V并不表示在集电极与基极之间加1500V电压时不会损坏.实际应用时当Vce>700时它已经击穿了,也就是说Vcb最大也只可能是700V.在选管的时候关键是要看Vceo,而Vcbo可不必理会(一般它都远大于Vceo).变压器的绕组匝数不必十分精确,但也不能太离谱,要在绕制的过程中灵活处理,黑猫白猫,能抓老鼠的就是好猫,同样,我们做出的东西能用就行了.因为在实际制作中,我们能够得到的磁芯是有限的,拿到一个磁芯,我们可以测出它的尺寸,计算或查表得到的它的截面积,至于它是什么材质,性能曲线,我们一无所知.虽然我们能够进行精确的计算,但计算中引用的一些参数是估计出的.同时高频变压器和工频变压器不一样,它是靠自动调整占空比来得到输出电压的,匝数的误差可由占空比的自动调整来校正.开关电源对变压器有很强的容错能力.用此法进行设计也是有实际意义的.
三段充电器的原理是，以1。几A的恒定电流充电至59。5V，当充电电流降低到300MA-500MA时将电压降到56。5V。实现它可用如下的控制电路：电压外环，电流内环，再用一电流检测器切换分压网络。
电路图如下
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