Vicor模塊實現(xiàn)恒流充電

獨特的DC/DC轉(zhuǎn)換器控制方案

　　Vicor公司的第二代DC/DC轉(zhuǎn)換器有一個次級控制(SC)引腳，這個控制端用于調(diào)節(jié)輸出端+Sense和-Sense之間的受調(diào)電壓，只需接一個電阻就可調(diào)節(jié)很寬的電壓范圍。此外，在第二代DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端+Sense和輸出端+OUT之間，模塊內(nèi)部并沒有進行連接，因此，也可在這兩個輸出端之間加一個電阻來調(diào)節(jié)輸出電壓。其應(yīng)用電路如圖1所示，

　　圖1 二代DC/DC轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用電路圖

　　如果輸出端+Sense和-Sense之間的電壓調(diào)節(jié)值為Vmin，在輸出端+OUT和輸出端+Sense之間加控制電壓Vc，那么輸出電壓為：

　　Vout=Vmin+Vc (1)

　　參看圖1，晶體管Q2控制Vout。當Q2截止時，電阻R13上的電壓為零，這時輸出電壓為最小值Vmin。Vmin取決于電阻R1的阻值。當晶體管Q2中有電流I流過時，電阻R13上的電壓為：

　　Vc=R13×I (2)

　　隨著I的增大，根據(jù)式1，輸出電壓將升高。電阻R21起到限制電流的作用，當晶體管進入飽和時，電阻R13上的電壓不致引起輸出電壓超過額定的最大數(shù)值。當Vmin調(diào)節(jié)在額定輸出值的50%時，如果取R13=R21(忽略Q2的集電極和發(fā)射極之間的飽和電壓降VCEsat)，那么輸出電壓的調(diào)整范圍是轉(zhuǎn)換器額定電壓的50%~100%。

　　控制芯片

　　UC3906是針對密封鉛酸電池進行“雙電平”充電而設(shè)計的芯片，添加幾個外部元件，就可按照電池制造商規(guī)定的電壓、電流閾值以及溫度特性確定具體的充電過程。

　　UC3906的輸出用于控制外部的晶體管，這個晶體管工作在線性區(qū)，通過它來調(diào)節(jié)充電電流和電壓。然而現(xiàn)行調(diào)壓的損耗大，從實際應(yīng)用出發(fā)，如果充電器的電源電壓高出電池電壓很多，此方案不能應(yīng)用。采用隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器可取代高功耗的調(diào)壓晶體管，提升效率。也可選擇配合充電電源電壓的轉(zhuǎn)換器。輸入電壓范圍選擇從數(shù)伏到數(shù)百伏。此外，還可以把轉(zhuǎn)換器并聯(lián)起來，實現(xiàn)大功率充電器。

　　電池充電器

　　圖2所示為一個12V/A電池充電器的完整電路圖。

　　圖2 12V/A電池充電器電路圖

　　圖1中的晶體管Q2包含在UC3906里面，在輸出端15、16之間。電阻R13和R21用于設(shè)定轉(zhuǎn)換器+Sense和-Sense兩個輸出端之間電壓的最大值和最小值;電阻R1用于把DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓調(diào)到額定值的50%。電阻R13和R21的數(shù)值相同，作用是當晶體管完全飽和時，使輸出回到額定值。

　　Vicor公司的V300B15C250型DC/DC轉(zhuǎn)換器的標準輸出是15V，提供了足夠的裕度以便完成過渡充電階段，通常把電池電壓沖高到14.4V。改變電阻的阻值，可以把最低輸出電壓設(shè)置在任何數(shù)值且不高于7.5V，低于深度放電時達到的極限電壓。電流值則取決于分流電阻以及由電阻R2、R3組成的分壓電路。

　　結(jié)語

　　利用高功率密度的DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊，加上一個用于控制和優(yōu)化充電過程的電池充電器芯片，便可組成一個體積小、高效率、可靠且經(jīng)濟的電池充電器。對于應(yīng)用在大功率UPS系統(tǒng)或電動車輛的充電器，只要把若干個DC/DC轉(zhuǎn)換器簡單并聯(lián)，就可構(gòu)成用于大電池組的模塊式充電器。