Vicor模块实现恒流充电

独特的DC/DC转换器控制方案

　　Vicor公司的第二代DC/DC转换器有一个次级控制(SC)引脚，这个控制端用于调节输出端+Sense和-Sense之间的受调电压，只需接一个电阻就可调节很宽的电压范围。此外，在第二代DC/DC转换器的输出端+Sense和输出端+OUT之间，模块内部并没有进行连接，因此，也可在这两个输出端之间加一个电阻来调节输出电压。其应用电路如图1所示，

　　图1 二代DC/DC转换器的应用电路图

　　如果输出端+Sense和-Sense之间的电压调节值为Vmin，在输出端+OUT和输出端+Sense之间加控制电压Vc，那么输出电压为：

　　Vout=Vmin+Vc (1)

　　参看图1，晶体管Q2控制Vout。当Q2截止时，电阻R13上的电压为零，这时输出电压为最小值Vmin。Vmin取决于电阻R1的阻值。当晶体管Q2中有电流I流过时，电阻R13上的电压为：

　　Vc=R13×I (2)

　　随着I的增大，根据式1，输出电压将升高。电阻R21起到限制电流的作用，当晶体管进入饱和时，电阻R13上的电压不致引起输出电压超过额定的最大数值。当Vmin调节在额定输出值的50%时，如果取R13=R21(忽略Q2的集电极和发射极之间的饱和电压降VCEsat)，那么输出电压的调整范围是转换器额定电压的50%~100%。

　　控制芯片

　　UC3906是针对密封铅酸电池进行“双电平”充电而设计的芯片，添加几个外部元件，就可按照电池制造商规定的电压、电流阈值以及温度特性确定具体的充电过程。

　　UC3906的输出用于控制外部的晶体管，这个晶体管工作在线性区，通过它来调节充电电流和电压。然而现行调压的损耗大，从实际应用出发，如果充电器的电源电压高出电池电压很多，此方案不能应用。采用隔离式DC/DC转换器可取代高功耗的调压晶体管，提升效率。也可选择配合充电电源电压的转换器。输入电压范围选择从数伏到数百伏。此外，还可以把转换器并联起来，实现大功率充电器。

　　电池充电器

　　图2所示为一个12V/A电池充电器的完整电路图。

　　图2 12V/A电池充电器电路图

　　图1中的晶体管Q2包含在UC3906里面，在输出端15、16之间。电阻R13和R21用于设定转换器+Sense和-Sense两个输出端之间电压的最大值和最小值;电阻R1用于把DC/DC转换器的输出电压调到额定值的50%。电阻R13和R21的数值相同，作用是当晶体管完全饱和时，使输出回到额定值。

　　Vicor公司的V300B15C250型DC/DC转换器的标准输出是15V，提供了足够的裕度以便完成过渡充电阶段，通常把电池电压冲高到14.4V。改变电阻的阻值，可以把最低输出电压设置在任何数值且不高于7.5V，低于深度放电时达到的极限电压。电流值则取决于分流电阻以及由电阻R2、R3组成的分压电路。

　　结语

　　利用高功率密度的DC/DC转换器模块，加上一个用于控制和优化充电过程的电池充电器芯片，便可组成一个体积小、高效率、可靠且经济的电池充电器。对于应用在大功率UPS系统或电动车辆的充电器，只要把若干个DC/DC转换器简单并联，就可构成用于大电池组的模块式充电器。