Решение проблемы высокого сопротивления подводящих проводов с помощью универсального DC/DC контроллера

Журнал РАДИОЛОЦМАН, август 2018

LT8710 – это универсальный контроллер DC/DC преобразователя, поддерживающий SEPIC, повышающую, инвертирующую или обратноходовую конфигурации, и широко используемый в автомобильных и промышленных системах. Особенностью микросхемы является ее способность работать с высокоимпедансными источниками питания или в системах, где требуется ограничение входного тока. Например, длинные линии электропитания промышленных предприятий и складов добавляют значительное сопротивление на пути от преобразователя до нагрузки, на котором падает существенное напряжение. Эти значения могут меняться при переносе оборудования на новое место, что еще больше усложняет стабилизацию. Солнечные панели также имеют большое выходное сопротивление с выраженным пиком выходной мощности и узким диапазоном напряжений. В этой статье на примере зарядного устройства для литий-ионного аккумулятора показано, как с помощью микросхемы LT8710 можно решить проблему высоких импедансов и ограниченности токов входных источников.

Описание схемы и принцип работы

На Рисунке 1 показано решение для зарядки 20-вольтовых литий-ионных аккумуляторных батарей, широко используемых в портативных электроинструментах. Напряжение 24-вольтового источника напряжения V_SRC, подключенного проводом с большим сопротивлением через резистор R_LN, на входных клеммах зарядного устройства падает до величины V_IN. Источник напряжения можно считать популярной 12-вольтовой солнечной панелью с напряжением холостого хода 22…24 В и оптимальным рабочим напряжением 19 В. Схема зарядного устройства, основанная на топологии SEPIC с несвязанными индуктивностями, управляется контроллером LT8710. Силовая цепь состоит из дискретных дросселей L1 и L2, транзисторов Q1 и Q2, развязывающих конденсаторов между дросселями, а также из входных и выходных фильтров. Резистором R_SC задается зарядный ток 2 А (I_CHRG), а резистором R_V(FL) уровень плавающего напряжения устанавливается равным 21 В. Резистивный делитель R_IN1, R_IN2 определяет уровень стабилизации входного напряжения, который в данном примере равен 18.6 В.

Рисунок 1.	Принципиальная схема зарядного устройства Li-Ion батареи на основе LT8710 для высокоимпедансных входных линий.

Работа зарядного устройства иллюстрируется диаграммами, приведенными на Рисунке 2. Когда V_IN и напряжение источника питания V_SRC выше 19 В, SEPIC-преобразователь на основе LT8710 заряжает литий-ионную батарею током I_CHRG, значение которого установлено равным 2 А. Когда V_SRC падает ниже 20 В, соответственно падает и V_IN. Когда V_IN достигает уровня стабилизации входного напряжения, LT8710 снижает зарядный ток I_CHRG, чтобы поддерживать V_IN даже в том случае, если V_SRC продолжит падение. На горизонтальной оси представлено нормализованное время, которое может составлять часы для солнечных панелей, или минуты, и даже секунды для источников питания в сложных промышленных системах.

Рисунок 2.	Зависимость от нормализованного времени зарядного тока ICHRG, напряжения источника питания VSRC, и напряжения на входных зажимах зарядного устройства VIN.

Другим способом управления нагрузкой с помощью преобразователей на основе LT8710 является контроль напряжения конденсатора на выводе I_MON. Сопротивление резистора R_SC выбирают таким, чтобы при максимальном токе на нем падало напряжение порядка 50 мВ. Соответствующее этому току напряжение отображается на конденсаторе, подключенном к выводу I_MON. Когда ток отсутствует, и напряжение между выводами ISP и ISN равно нулю, напряжение на выходе IMON равно примерно 0.616 В. Если разность напряжений ISP – ISN составит 50 мВ, соответствующее напряжение на выходе IMON будет равно 1.213 В.

Заключение

Универсальный и гибкий контроллер LT8710 поддерживает SEPIC, повышающую и инвертирующую топологии преобразования. Помимо широкого диапазона входных напряжений и рабочих частот, контроллер отличает наличие ряда расширенных функций, таких как способность регулировать входное напряжение и выходной ток в соответствии со значениями входного тока или напряжения. Эти характеристики делают LT8710 идеальным прибором для промышленных или солнечных систем и других приложений, требующих ограничения входного тока.

Материалы по теме