Menič napätia zníži na 12 V. Prehľad nastaviteľných meničov napätia (stabilizátory, DC-DC meniče)
DC/DC meniče sú široko používané na napájanie rôznych elektronických zariadení. Používajú sa v počítačových zariadeniach, komunikačných zariadeniach, rôznych riadiacich a automatizačných obvodoch atď.
Transformátorové napájacie zdroje
V tradičných transformátorových zdrojoch sa napätie napájacej siete prevádza, najčastejšie znižuje, na požadovanú hodnotu pomocou transformátora. Znížené napätie je vyhladené kondenzátorovým filtrom. V prípade potreby sa za usmerňovač inštaluje polovodičový stabilizátor.
Transformátorové zdroje sú zvyčajne vybavené lineárnymi stabilizátormi. Takéto stabilizátory majú aspoň dve výhody: nízku cenu a malý počet dielov v postroji. Tieto výhody sú však narušené nízkou účinnosťou, pretože značná časť vstupného napätia sa používa na zahrievanie riadiaceho tranzistora, čo je úplne neprijateľné pre napájanie prenosných elektronických zariadení.
DC/DC meniče
Ak je zariadenie napájané z galvanických článkov alebo batérií, potom je prevod napätia na požadovanú úroveň možný len pomocou DC/DC meničov.
Myšlienka je celkom jednoduchá: jednosmerné napätie sa premení na striedavé napätie, zvyčajne s frekvenciou niekoľkých desiatok alebo dokonca stoviek kilohertzov, zvýši sa (zníži) a potom sa usmerní a privedie do záťaže. Takéto meniče sa často nazývajú impulzné meniče.
Príkladom je boost konvertor z 1,5V na 5V, len výstupné napätie USB počítača. Podobný nízkoenergetický menič sa predáva na Aliexpress.
Ryža. 1. Menič 1,5V/5V
Pulzné meniče sú dobré, pretože majú vysokú účinnosť, ktorá sa pohybuje od 60..90%. Ďalšou výhodou impulzných meničov je široký rozsah vstupných napätí: vstupné napätie môže byť nižšie ako výstupné alebo oveľa vyššie. Vo všeobecnosti možno DC/DC meniče rozdeliť do niekoľkých skupín.
Klasifikácia meničov
Zníženie, v anglickej terminológii step-down alebo buck
Výstupné napätie týchto meničov je spravidla nižšie ako vstupné napätie: bez výraznejších tepelných strát riadiaceho tranzistora získate napätie len niekoľko voltov so vstupným napätím 12...50V. Výstupný prúd takýchto meničov závisí od požiadavky na zaťaženie, čo zase určuje návrh obvodu meniča.
Iný anglický názov pre zostupný prevodník je chopper. Jednou z možností prekladu tohto slova je prerušovač. V technickej literatúre sa znižovací menič niekedy nazýva „chopper“. Zatiaľ si pripomeňme len tento termín.
Zvyšovanie, v anglickej terminológii step-up alebo boost
Výstupné napätie týchto meničov je vyššie ako vstupné. Napríklad pri vstupnom napätí 5V môže byť výstupné napätie až 30V a je možná jeho plynulá regulácia a stabilizácia. Pomerne často sa zosilňovače nazývajú zosilňovače.
Univerzálne meniče - SEPIC
Výstupné napätie týchto meničov sa udržiava na danej úrovni, keď je vstupné napätie vyššie alebo nižšie ako vstupné napätie. Odporúča sa v prípadoch, keď sa vstupné napätie môže meniť v rámci významných limitov. Napríklad v aute sa napätie batérie môže meniť v rozmedzí 9...14V, ale musíte získať stabilné napätie 12V.
Invertujúce meniče
Hlavnou funkciou týchto meničov je vytvárať výstupné napätie s obrátenou polaritou vzhľadom na zdroj energie. Veľmi výhodné v prípadoch, keď sa vyžaduje bipolárne napájanie, napr.
Všetky menované meniče môžu byť stabilizované alebo nestabilizované, výstupné napätie môže byť galvanicky prepojené so vstupným napätím alebo mať galvanické napäťové oddelenie. Všetko závisí od konkrétneho zariadenia, v ktorom bude konvertor použitý.
Ak chcete prejsť k ďalšiemu príbehu o DC/DC konvertoroch, mali by ste teóriu porozumieť aspoň všeobecne.
Step-down prevodník chopper - buck prevodník
Jeho funkčný diagram je znázornený na obrázku nižšie. Šípky na vodičoch ukazujú smer prúdov.
Obr.2. Funkčná schéma stabilizátora choppera
Vstupné napätie Uin je privádzané na vstupný filter - kondenzátor Cin. Ako kľúčový prvok sa používa tranzistor VT, ktorý vykonáva vysokofrekvenčné spínanie prúdu. Môže to byť buď. Obvod okrem naznačených častí obsahuje výbojovú diódu VD a výstupný filter - LCout, z ktorého je privádzané napätie do záťaže Rн.
Je ľahké vidieť, že záťaž je zapojená do série s prvkami VT a L. Preto je obvod sekvenčný. Ako dochádza k poklesu napätia?
Modulácia šírky impulzu - PWM
Riadiaci obvod vytvára pravouhlé impulzy s konštantnou frekvenciou alebo konštantnou periódou, čo je v podstate to isté. Tieto impulzy sú znázornené na obrázku 3.
Obr.3. Kontrolné impulzy
Tu t je čas impulzu, tranzistor je otvorený, t je čas pauzy a tranzistor je zatvorený. Pomer ti/T sa nazýva pracovný cyklus pracovného cyklu, označuje sa písmenom D a vyjadruje sa v %% alebo jednoducho v číslach. Napríklad, keď sa D rovná 50 %, ukáže sa, že D = 0,5.
D sa teda môže meniť od 0 do 1. Pri hodnote D=1 je kľúčový tranzistor v stave plnej vodivosti a pri D=0 v stave cutoff, jednoducho povedané, je uzavretý. Nie je ťažké uhádnuť, že pri D=50% sa výstupné napätie bude rovnať polovici vstupného.
Je celkom zrejmé, že výstupné napätie sa reguluje zmenou šírky riadiaceho impulzu t a vlastne zmenou koeficientu D. Tento princíp regulácie sa nazýva (PWM). Takmer vo všetkých pulzné bloky napájanie, práve pomocou PWM sa výstupné napätie stabilizuje.
V diagramoch znázornených na obrázkoch 2 a 6 je PWM „skrytý“ v obdĺžnikoch označených ako „Riadiaci obvod“, ktorý vykonáva niektoré ďalšie funkcie. Môže to byť napríklad mäkký nábeh výstupného napätia, diaľkové zapnutie alebo ochrana prevodníka proti skratu.
Vo všeobecnosti sa meniče začali používať tak široko, že výrobcovia elektronických komponentov začali vyrábať PWM regulátory pre všetky príležitosti. Sortiment je taký veľký, že na ich zoznam by ste potrebovali celú knihu. Preto nikoho nenapadne zostavovať prevodníky pomocou diskrétnych prvkov, alebo ako sa často hovorí v „voľnej“ forme.
Navyše hotové nízkoenergetické meniče je možné zakúpiť na Aliexpress alebo Ebay za nízku cenu. V tomto prípade pre inštaláciu v amatérskom prevedení stačí prispájkovať vstupné a výstupné vodiče k doske a nastaviť požadované výstupné napätie.
Vráťme sa však k nášmu obrázku 3. V tomto prípade koeficient D určuje, ako dlho bude otvorené (1. fáza) alebo zatvorené (2. fáza). Pre tieto dve fázy môže byť obvod znázornený na dvoch výkresoch. Obrázky NEZOBRAZUJÚ tie prvky, ktoré sa v tejto fáze nepoužívajú.
Obr.4. Fáza 1
Keď je tranzistor otvorený, prúd zo zdroja energie (galvanický článok, batéria, usmerňovač) prechádza cez indukčnú tlmivku L, záťaž Rn a nabíjací kondenzátor Cout. Súčasne cez záťaž preteká prúd, kondenzátor Cout a tlmivka L akumulujú energiu. Prúd iL POSTUPNE ZVYŠUJE, vplyvom indukčnosti tlmivky. Táto fáza sa nazýva čerpanie.
Keď napätie záťaže dosiahne nastavenú hodnotu (určenú nastavením riadiaceho zariadenia), tranzistor VT sa uzavrie a zariadenie prejde do druhej fázy - fázy vybíjania. Uzavretý tranzistor na obrázku nie je vôbec znázornený, akoby neexistoval. To však znamená len to, že tranzistor je uzavretý.
Obr.5. 2. fáza
Keď je tranzistor VT zatvorený, nedochádza k doplneniu energie v induktore, pretože zdroj energie je vypnutý. Indukčnosť L má tendenciu brániť zmenám veľkosti a smeru prúdu (samoindukcia) pretekajúceho vinutím induktora.
Prúd sa preto nemôže okamžite zastaviť a je uzavretý cez obvod „diódového zaťaženia“. Z tohto dôvodu sa VD dióda nazýva vybíjacia dióda. Spravidla ide o vysokorýchlostnú Schottkyho diódu. Po regulačnej perióde, fáze 2, sa okruh prepne do fázy 1 a proces sa znova opakuje. Maximálne napätie na výstupe uvažovaného obvodu sa môže rovnať vstupu a nič viac. Na získanie vyššieho výstupného napätia ako vstupného sa používajú zosilňovacie konvertory.
Zatiaľ vám musíme pripomenúť veľkosť indukčnosti, ktorá určuje dva prevádzkové režimy choppera. Ak je indukčnosť nedostatočná, menič bude pracovať v režime vypínacieho prúdu, čo je pre napájacie zdroje úplne neprijateľné.
Ak je indukčnosť dostatočne veľká, prevádzka prebieha v režime nepretržitého prúdu, čo umožňuje pomocou výstupných filtrov získať konštantné napätie s prijateľnou úrovňou zvlnenia. Zosilňovacie meniče, o ktorých bude reč nižšie, tiež pracujú v režime trvalého prúdu.
Pre mierne zvýšenie účinnosti je vybíjacia dióda VD nahradená tranzistorom MOSFET, ktorý je v správnom momente otvorený riadiacim obvodom. Takéto meniče sa nazývajú synchrónne. Ich použitie je opodstatnené, ak je výkon meniča dostatočne veľký.
Zvýšenie alebo zvýšenie konvertorov
Boost meniče sa používajú hlavne pre nízkonapäťové napájanie napríklad z dvoch alebo troch batérií a niektoré konštrukčné komponenty vyžadujú napätie 12...15V s malým odberom prúdu. Pomerne často sa boost konvertor stručne a jasne nazýva slovom „booster“.
Obr.6. Funkčná schéma zosilňovača
Vstupné napätie Uin je privedené na vstupný filter Cin a privádzané do sériovo zapojeného L a spínacieho tranzistora VT. Na spojovacie miesto medzi cievkou a kolektorom tranzistora je pripojená VD dióda. Záťaž Rн a bočný kondenzátor Cout sú pripojené k druhej svorke diódy.
VT tranzistor je riadený riadiacim obvodom, ktorý vytvára riadiaci signál stabilnej frekvencie s nastaviteľným pracovným cyklom D, presne ako bolo popísané vyššie pri popise obvodu choppera (obr. 3). Dióda VD blokuje záťaž z kľúčového tranzistora v správny čas.
Keď je kľúčový tranzistor otvorený, pravý výstup cievky L podľa schémy je pripojený k zápornému pólu zdroja Uin. Cievkou a otvoreným tranzistorom preteká rastúci prúd (vplyvom indukčnosti) zo zdroja a v cievke sa hromadí energia.
V tomto čase dióda VD blokuje záťaž a výstupný kondenzátor zo spínacieho obvodu, čím zabraňuje vybitiu výstupného kondenzátora cez otvorený tranzistor. Záťaž je v tomto momente napájaná energiou nahromadenou v kondenzátore Cout. Prirodzene, napätie na výstupnom kondenzátore klesá.
Akonáhle výstupné napätie klesne mierne pod nastavenú hodnotu (určenú nastavením riadiaceho obvodu), kľúčový tranzistor VT sa uzavrie a energia uložená v tlmivke cez diódu VD dobije kondenzátor Cout, ktorý nabudí naložiť. V tomto prípade sa samoindukčné emf cievky L pridáva k vstupnému napätiu a prenáša sa na záťaž, preto je výstupné napätie väčšie ako vstupné napätie.
Keď výstupné napätie dosiahne nastavenú úroveň stabilizácie, riadiaci obvod otvorí tranzistor VT a proces sa opakuje od fázy akumulácie energie.
Univerzálne meniče - SEPIC (jednokoncový primár-induktorový menič alebo menič s asymetricky zaťaženou primárnou indukčnosťou).
Takéto meniče sa používajú hlavne vtedy, keď má záťaž nevýznamný výkon a vstupné napätie sa mení v porovnaní s výstupným napätím smerom nahor alebo nadol.
Obr.7. Funkčná schéma meniča SEPIC
Veľmi podobný obvodu zosilňovacieho meniča znázornenému na obrázku 6, ale s ďalšími prvkami: kondenzátor C1 a cievka L2. Práve tieto prvky zabezpečujú prevádzku meniča v režime znižovania napätia.
Konvertory SEPIC sa používajú v aplikáciách, kde sa vstupné napätie značne mení. Príkladom je regulátor konvertora zo 4V-35V na 1,23V-32V Boost Buck Voltage Step Up/Down. Práve pod týmto názvom sa v čínskych obchodoch predáva prevodník, ktorého obvod je znázornený na obrázku 8 (kliknutím na obrázok ho zväčšíte).
Obr.8. Schematický diagram SEPIC prevodník
Obrázok 9 zobrazuje vzhľad dosky s označením hlavných prvkov.
Obr.9. Vzhľad SEPIC prevodník
Obrázok ukazuje hlavné časti podľa obrázku 7. Všimnite si, že existujú dve cievky L1 L2. Na základe tejto funkcie môžete určiť, že ide o konvertor SEPIC.
Vstupné napätie dosky môže byť v rozmedzí 4…35V. V tomto prípade je možné nastaviť výstupné napätie v rozsahu 1,23…32V. Pracovná frekvencia meniča je 500 KHz.Pri malých rozmeroch 50 x 25 x 12 mm poskytuje doska výkon až 25 W. Maximálny výstupný prúd do 3A.
Ale tu treba urobiť poznámku. Ak je výstupné napätie nastavené na 10V, výstupný prúd nemôže byť vyšší ako 2,5A (25W). Pri výstupnom napätí 5V a maximálnom prúde 3A bude výkon iba 15W. Hlavnou vecou nie je preháňať to: buď neprekračujte maximálny povolený výkon, alebo neprekračujte povolené limity prúdu.
Podpätie priamy prúd. Ako funguje znižovací menič napätia? Kde sa používa? Popis princípu fungovania. Pokyny na návrh krok za krokom (10+)
Znižovací impulzný menič napätia. Dizajn. Kalkulácia
Na zníženie jednosmerného napätia s minimálnymi stratami a získanie stabilizovaného výstupu sa používa nasledujúci prístup. Jednosmerné napätie sa premieňa na impulzy s premenlivým pracovným cyklom. Tieto impulzy potom prechádzajú cez induktor. Energia je uložená v akumulačnom kondenzátore. Spätná väzba monitoruje stabilitu výstupného napätia a na tento účel reguluje pracovný cyklus impulzov.
Ak nie je potrebné znižovať straty, použije sa kontinuálny sériový stabilizátor.
Princíp činnosti meniča napätia na zníženie napätia je založený na vlastnosti tlmivky (tlmivky) akumulovať energiu. Akumulácia energie sa prejavuje tým, že prúd cez induktor má akoby zotrvačnosť. To znamená, že sa nemôže okamžite zmeniť. Ak sa na cievku privedie napätie, prúd sa bude postupne zvyšovať, ak sa použije spätné napätie, prúd sa bude postupne znižovať.
Tu je výber materiálov pre vašu pozornosť: Na schéme vidíme, že riadiaca jednotka D1 v závislosti od napätia na kondenzátore C2 zatvára a otvára hlavný vypínač. Navyše, čím vyššie je zapnuté napätie C2, čím kratší je čas, na ktorý je spínač zatvorený, to znamená, že čím nižší je pracovný cyklus (tým väčší je pracovný cyklus). Ak napätie na kondenzátore C2 prekročí určitú hodnotu, potom sa spínač prestane úplne zatvárať, kým napätie neklesne. Ako tento riadiaci obvod funguje, je popísané v článku o modulácii šírky impulzov. Keď je vypínač napájania zatvorený, prúd tečie pozdĺž cesty S1. V tomto prípade sa na induktor aplikuje napätie rovnajúce sa rozdielu medzi vstupným a výstupným napätím. Prúd cievkou sa zvyšuje úmerne s napätím aplikovaným na cievku a časom, počas ktorého je spínač zatvorený. Cievka uchováva energiu. Pretekajúci prúd nabíja kondenzátor C2. Keď je vypínač napájania otvorený, prúd tečie pozdĺž cesty S2 cez diódu. Na induktor je privedené výstupné napätie s opačným znamienkom. Prúd cievkou klesá úmerne s napätím aplikovaným na cievku a časom, kedy je spínač otvorený. Pretekajúci prúd stále nabíja kondenzátor C2. Keď kondenzátor C2 sa nabíja, kľúč sa prestane zatvárať a kondenzátor sa prestane nabíjať. Spínač sa začne znova zatvárať, keď sa kondenzátor C2 pri zaťažení sa trochu vybije. Kondenzátor C1 je potrebný na zníženie zvlnenia prúdu vo vstupnom obvode, aby sa z neho nevyberal impulzný, ale priemerný prúd. Výhody, nevýhody, použiteľnosťStraty energie priamo závisia od pomeru vstupného a výstupného napätia. Takže buck menič môže teoreticky generovať veľký výstupný prúd pri nízkom napätí z malého vstupného prúdu, ale veľkého napätia, ale museli by sme veľký prúd prerušiť pri vysokom napätí, čo zaručuje vysoké spínacie straty. Takže znižovacie meniče sa používajú, ak je vstupné napätie 1,5 - 4 krát väčšie ako výstupné napätie, ale snažia sa ich nepoužívať, ak je rozdiel väčší. Poďme analyzovať proces navrhovania a výpočtu znižovacieho meniča a otestovať ho na príkladoch. Na konci článku bude formulár, v ktorom môžete vyplniť potrebné parametre zdroja, vykonať výpočet online a získať nominálne hodnoty všetkých prvkov. Zoberme si napríklad nasledujúce diagramy:
Jedným z problémov znižovacích meničov je obtiažnosť ovládania vypínača, keďže jeho vysielač (zdroj) zvyčajne nie je pripojený k spoločnému vodiču. Ďalej sa pozrieme na niekoľko možností riešenia tohto problému. Zatiaľ sa zamerajme na trochu neštandardné zaradenie mikroobvodu – regulátora PWM. Používame čip 1156EU3. Koncový stupeň tohto mikroobvodu je vyrobený podľa klasického push-pull obvodu. Stred tejto kaskády je pripojený k nohe 14, emitor spodného ramena je pripojený k spoločnému vodiču (noha 10), kolektor horného ramena je pripojený k nohe 13. Nohu 14 pripojíme k spoločnému vodiču cez odpor a pripojte nohu 13 k základni kľúčového tranzistora. Pri otvorenom hornom ramene koncového stupňa (zodpovedá privedeniu hradlového napätia na výstup) tečie prúd cez emitorový prechod tranzistora VT2, noha 13, horné rameno koncového stupňa, noha 14, rezistor R6. Tento prúd odblokuje tranzistor VT2. V tomto zapojení je možné použiť aj regulátory s otvoreným emitorom na výstupe. Tieto ovládače nemajú spodné rameno. Ale my to nepotrebujeme. Náš obvod používa výkonný bipolárny tranzistor ako vypínač. Prečítajte si viac o prevádzke bipolárneho tranzistora ako vypínača. Kompozitný tranzistor môžete použiť ako vypínač na zníženie zaťaženia regulátora. Avšak saturačné napätie kolektor-emitor zloženého tranzistora je niekoľkonásobne vyššie ako napätie jedného. Článok o zloženom tranzistore popisuje, ako vypočítať toto napätie. Ak používate kompozitný tranzistor, vo výpočtovom formulári na konci článku uveďte presne toto napätie ako saturačné napätie kolektora - emitora VT2. Čím vyššie je saturačné napätie, tým vyššie sú straty, takže pri kompozitnom tranzistore budú straty mnohonásobne väčšie. Ale existuje riešenie. Toto bude popísané ďalej v časti o regulátoroch s nízkou spotrebou. Žiaľ, v článkoch sa pravidelne vyskytujú chyby, opravujú sa, články sa dopĺňajú, rozvíjajú a pripravujú sa nové. Polomostíkový spínací stabilizovaný menič napätia,... Prax návrhu elektronických obvodov. Elektronický tutoriál.... Zosilňovací impulzný menič napätia. Vypínač - bipolárny... Výkonný pulzný transformátor. Kalkulácia. Vypočítajte. Online. o... Kontrola tlmivky, tlmivky, transformátora, vinutia, elektrického... |
Znižovací DC-DC menič napájacieho napätia s nastaviteľným výstupným napätím a nastaviteľným maximálnym zaťažovacím prúdom. Nastavenie obmedzenia napätia a prúdu sa vykonáva pomocou trimovacieho odporu inštalovaného na module. Maximálny výstupný prúd do 5A.
Charakteristika
- Vstupné napätie: 4-38V;
- Výstupné napätie: 1,25-36V;
- Výstupný prúd: do 5A, nastaviteľný;
- Maximálny výstupný výkon: 75 W;
- Pracovná frekvencia: 180 KHz;
- Účinnosť konverzie: až 96 %;
- Ochrana proti skratu: áno (prúdový limit 8A);
- Ochrana proti prehriatiu: áno (výstup sa pri prehriatí automaticky vypne);
- Ochrana proti prepólovaniu vstupu: Nie;
- Prevádzková teplota: -40 až + 85 °C
- Rozmery modulu, d x š x v: 51 x 26 x 15 mm;
Aktuálna úprava
Tento modul má dva nastavovacie potenciometre. Jeden na nastavenie výstupného napätia, druhý na nastavenie limitu prúdu v záťaži
Ako viete, výstupný prúd sa nedá nastaviť priamo, pretože sila prúdu je určená LEN napájacím napätím a odporom záťaže podľa Ohmovho zákona. To znamená, že ak na module nastavíte určité výstupné napätie, prúd v záťaži sa bude rovnať I = U/R, kde R je odpor vašej záťaže a U je nastavené výstupné napätie. Keď upravujete prúd na tomto module, nenastavujete silu prúdu, ale nastavujete jeho maximálnu hodnotu. Ak prúd začne prekračovať maximálnu hodnotu, modul začne automaticky znižovať výstupné napätie, aby znížil prúd na špecifikovanú hodnotu. Pozrite sa znova na vzorec. Ak chcete ovplyvniť silu prúdu, musíte zmeniť jednu z veličín zahrnutých vo vzorci: buď napájacie napätie, alebo odpor vašej záťaže. Modul však nemôže ovplyvniť odpor vašej záťaže pri zmene prúdu. Preto modul začne znižovať výstupné napätie, ak prúd prekročí nastavenú hodnotu.
!
V tomto domácom produkte AKA KASYAN vyrobí univerzálny znižovací a stúpací menič napätia.
Autor nedávno zostavil lítiovú batériu. A dnes prezradí tajomstvo, za akým účelom ho vyrobil.
Tu je nový menič napätia, jeho prevádzkový režim je jednocyklový.
Prevodník má malé rozmery a dosť vysoký výkon.
Bežné prevodníky robia jednu z dvoch vecí. Len zvyšujú alebo len znižujú napätie privádzané na vstup.
Verzia vytvorená autorom sa môže zvýšiť,
a znížte vstupné napätie na požadovanú hodnotu.
Autor má rôzne regulované zdroje energie, s ktorými testuje zostavené domáce produkty.
Nabíja batérie a používa ich na rôzne iné úlohy.
Nie je to tak dávno, čo sa objavila myšlienka vytvorenia prenosného zdroja energie.
Vyhlásenie o probléme bolo nasledovné: zariadenie by malo byť schopné nabíjať všetky druhy prenosných zariadení.
Od bežných smartfónov a tabletov až po notebooky a videokamery a dokonca si poradil s napájaním obľúbenej spájkovačky autora TS-100.
Prirodzene, jednoducho môžete použiť univerzálne nabíjačky s napájacími adaptérmi.
Všetky sú ale napájané 220V
V prípade autora bol potrebný prenosný zdroj rôznych výstupných napätí.
Autor však nenašiel nič z toho na predaj.
Napájacie napätia pre tieto gadgety majú veľmi široký rozsah.
Napríklad smartfónom stačí 5 V, notebookom 18, niektorým aj 24 V.
Batéria vyrobená autorom je určená pre výstupné napätie 14,8V.
Preto je potrebný prevodník schopný zvyšovať aj znižovať počiatočné napätie.
Upozorňujeme, že niektoré hodnoty komponentov uvedených na diagrame sa líšia od hodnôt nainštalovaných na doske.
Toto sú kondenzátory.
Diagram ukazuje referenčné hodnoty a autor vytvoril dosku na riešenie svojich vlastných problémov.
V prvom rade ma zaujala kompaktnosť.
Po druhé, autorský výkonový menič vám umožňuje ľahko vytvoriť výstupný prúd 3 ampéry.
AKA KASYAN nič viac netreba.
Je to spôsobené tým, že kapacita použitých akumulačných kondenzátorov je malá, ale obvod je schopný dodať výstupný prúd až 5 A.
Preto je schéma univerzálna. Parametre závisia od kapacity kondenzátorov, parametrov tlmivky, diódového usmerňovača a charakteristiky prepínača poľa.
Povedzme si pár slov o schéme. Ide o jednocyklový menič založený na PWM regulátore UC3843.
Pretože napätie z batérie je o niečo vyššie ako štandardné napájanie mikroobvodu, do obvodu bol pridaný stabilizátor 12V 7812 na napájanie regulátora PWM.
Tento stabilizátor nebol na obrázku vyššie naznačený.
Zhromaždenie. O prepojkách inštalovaných na montážnej strane dosky.
Tieto prepojky sú štyri a dva z nich sú silové. Ich priemer musí byť aspoň milimeter!
Transformátor alebo skôr tlmivka je navinutá na žltom prstenci z práškového železa.
Takéto krúžky možno nájsť vo výstupných filtroch počítačových zdrojov.
Rozmery použitého jadra.
Vonkajší priemer 23,29 mm.
Vnútorný priemer 13,59 mm.
Hrúbka 10,33 mm.
S najväčšou pravdepodobnosťou je hrúbka izolačného vinutia 0,3 mm.
Tlmivka pozostáva z dvoch rovnakých vinutí.
Obe vinutia sú navinuté medeným drôtom s priemerom 1,2 mm.
Autor odporúča použiť drôt s mierne väčším priemerom, 1,5-2,0 mm.
Vo vinutí je desať závitov, oba drôty sú navinuté naraz, v rovnakom smere.
Pred inštaláciou škrtiacej klapky utesnite prepojky nylonovou páskou.
Účinnosť schémy spočíva v správna inštalácia plyn.
Je potrebné správne spájkovať svorky vinutia.
Jednoducho nainštalujte škrtiacu klapku, ako je znázornené na fotografii.
Výkonový N-kanálový tranzistor s efektom poľa, zvládne takmer každý nízkonapäťový.
Prúd tranzistora nie je nižší ako 30A.
Autor použil tranzistor IRFZ44N.
Výstupným usmerňovačom je duálna dióda YG805C v puzdre TO220.
Je dôležité použiť Schottkyho diódy, pretože poskytujú minimálny pokles napätia (0,3 V oproti 0,7) na križovatke, čo ovplyvňuje straty a zahrievanie. Ľahko ich nájdete aj v notoricky známych počítačových napájacích zdrojoch.
V blokoch sú umiestnené vo výstupnom usmerňovači.
V jednom prípade sú dve diódy, ktoré sú v obvode autora paralelné, aby zvýšili prechádzajúci prúd.
Prevodník je stabilizovaný a existuje spätná väzba.
Výstupné napätie sa nastavuje odporom R3
Pre uľahčenie prevádzky ho možno nahradiť externým premenlivým odporom.
Prevodník je vybavený aj ochranou proti skratu. Ako prúdový snímač sa používa rezistor R10.
Toto je skrat s nízkym odporom a čím vyšší je jeho odpor, tým nižší je prúd odozvy ochrany. Na bočnej strane koľajníc je nainštalovaná možnosť SMD.
Ak ochrana proti skratu nie je potrebná, potom túto jednotku jednoducho vylúčime.
Viac ochrany. Na vstupe obvodu je 10A poistka.
Mimochodom, riadiaca doska batérie už má nainštalovanú ochranu proti skratu.
Je veľmi žiaduce brať kondenzátory používané v obvode s nízkym vnútorným odporom.
Stabilizátor, tranzistor s efektom poľa a diódový usmerňovač sú pripevnené k hliníkovému žiariču vo forme ohnutej platne.
Nezabudnite izolovať substráty tranzistora a stabilizátora od radiátora pomocou plastových puzdier a tepelne vodivých izolačných podložiek. Nezabudnite na teplovodivú pastu. A dióda inštalovaná v obvode už má izolované puzdro.
Často sa používa na konverziu napätia jednej úrovne na napätie inej úrovne impulzné meniče napätia pomocou indukčných zariadení na ukladanie energie. Tieto prevodníky sa líšia vysoká účinnosť, niekedy dosahujúce 95% a majú schopnosť produkovať zvýšené, znížené alebo invertované výstupné napätie.
V súlade s tým sú známe tri typy obvodov meniča: buck (obr. 1), boost (obr. 2) a invertujúci (obr. 3).
Spoločné pre všetky tieto typy prevodníkov sú päť prvkov:
- Zdroj,
- spínací prvok kľúča,
- indukčné ukladanie energie (induktor, induktor),
- blokovacia dióda,
- filtračný kondenzátor zapojený paralelne so záťažovým odporom.
Zahrnutie týchto piatich prvkov v rôznych kombináciách umožňuje implementovať ktorýkoľvek z troch typov impulzných meničov.
Úroveň výstupného napätia meniča sa reguluje zmenou šírky impulzov, ktoré riadia činnosť kľúčového spínacieho prvku a podľa toho aj energiu uloženú v indukčnom zásobníku energie.
Stabilizácia výstupného napätia sa realizuje pomocou spätnej väzby: pri zmene výstupného napätia sa automaticky zmení šírka impulzu.
Buck spínací konvertor
Znižovací menič (obr. 1) obsahuje sériovo zapojený reťazec spínacieho prvku S1, indukčného zásobníka energie L1, záťažového odporu RH a paralelne k nemu zapojeného filtračného kondenzátora C1. Blokovacia dióda VD1 je pripojená medzi bod spojenia kľúča S1 so zásobníkom energie L1 a spoločným vodičom.
Ryža. 1. Princíp činnosti znižovacieho meniča napätia.
Keď je spínač otvorený, dióda je zatvorená, energia zo zdroja energie sa akumuluje v indukčnom zariadení na ukladanie energie. Po zopnutí (rozpojení) spínača S1 sa energia uložená v indukčnom zásobníku L1 prenesie cez diódu VD1 na odpor záťaže RH.Kondenzátor C1 vyhladzuje zvlnenie napätia.
Boost spínací konvertor
Zvyšovací impulzný menič napätia (obr. 2) je vyrobený na rovnakých základných prvkoch, má však inú kombináciu: sériový reťazec indukčného zásobníka energie L1, dióda VD1 a záťažový odpor RH s paralelne zapojeným filtračným kondenzátorom C1 pripojený k zdroju napájania. Spínací prvok S1 je zapojený medzi bod pripojenia zásobníka energie L1 s diódou VD1 a spoločnou zbernicou.
Ryža. 2. Princíp činnosti meniča napätia boost.
Keď je spínač otvorený, prúd zo zdroja energie preteká cez induktor, ktorý ukladá energiu. Dióda VD1 je zatvorená, obvod záťaže je odpojený od zdroja energie, kľúča a zásobníka energie.
Napätie na odpore záťaže je udržiavané vďaka energii uloženej na filtračnom kondenzátore. Keď je spínač otvorený, samoindukčný EMF sa sčíta s napájacím napätím, uložená energia sa prenáša do záťaže cez otvorenú diódu VD1. Takto získané výstupné napätie prevyšuje napájacie napätie.
Impulzný invertný menič
Impulzný invertný menič obsahuje rovnakú kombináciu základných prvkov, ale opäť v inom zapojení (obr. 3): na zdroj je pripojený sériový obvod spínacieho prvku S1, diódy VD1 a záťažového odporu RH s filtračným kondenzátorom C1. .
Indukčný zásobník energie L1 je zapojený medzi bod spojenia spínacieho prvku S1 s diódou VD1 a spoločnou zbernicou.
Ryža. 3. Pulzná konverzia napätia s inverziou.
Prevodník funguje takto: keď je kľúč zatvorený, energia sa ukladá do indukčného zásobníka. Dióda VD1 je uzavretá a neprepúšťa prúd zo zdroja energie do záťaže. Keď je spínač vypnutý, samoindukčné emf zariadenia na ukladanie energie sa aplikuje na usmerňovač obsahujúci diódu VD1, záťažový odpor Rн a filtračný kondenzátor C1.
Pretože usmerňovacia dióda prenáša do záťaže iba záporné napäťové impulzy, na výstupe zariadenia sa vytvorí napätie záporného znamienka (inverzné, opačné znamienko k napájaciemu napätiu).
Impulzné meniče a stabilizátory
Na stabilizáciu výstupného napätia impulzných stabilizátorov akéhokoľvek typu možno použiť bežné „lineárne“ stabilizátory, ktoré však majú nízku účinnosť.V tomto ohľade je oveľa logickejšie použiť na stabilizáciu výstupného napätia impulzných meničov impulzné stabilizátory napätia. najmä preto, že takáto stabilizácia nie je vôbec náročná.
Stabilizátory spínaného napätia sa zas delia na stabilizátory s moduláciou šírkou impulzu a stabilizátory s moduláciou s pulznou frekvenciou. V prvom z nich sa trvanie riadiacich impulzov mení, pričom ich frekvencia opakovania zostáva nezmenená. Po druhé, naopak, frekvencia riadiacich impulzov sa mení, pričom ich trvanie zostáva nezmenené. Nechýbajú pulzné stabilizátory so zmiešanou reguláciou.
Nižšie zvážime amatérske rádiové príklady evolučného vývoja impulzných meničov a stabilizátorov napätia.
Jednotky a obvody impulzných meničov
Hlavný oscilátor (obr. 4) impulzných meničov s nestabilizovaným výstupným napätím (obr. 5, 6) na mikroobvode KR1006VI1 pracuje na frekvencii 65 kHz. Výstupné pravouhlé impulzy generátora sú privádzané cez RC obvody k paralelne zapojeným kľúčovým prvkom tranzistora.
Induktor L1 je vyrobený na feritovom krúžku s vonkajším priemerom 10 mm a magnetickou permeabilitou 2000. Jeho indukčnosť je 0,6 mH. Účinnosť meniča dosahuje 82 %.
Ryža. 4. Hlavný oscilátorový obvod pre pulzné meniče napätia.
Ryža. 5. Schéma výkonovej časti stupňovitého impulzného meniča napätia +5/12 V.
Ryža. 6. Obvod invertujúceho impulzného meniča napätia +5/-12 V.
Amplitúda výstupného zvlnenia nepresahuje 42 mV a závisí od hodnoty kapacity kondenzátorov na výstupe zariadenia. Maximálny zaťažovací prúd zariadení (obr. 5, 6) je 140 mA.
Usmerňovač meniča (obr. 5, 6) využíva paralelné zapojenie nízkoprúdových vysokofrekvenčných diód zapojených do série s vyrovnávacími odpormi R1 - R3.
Celá táto zostava môže byť nahradená jednou modernou diódou, určenou pre prúd viac ako 200 mA pri frekvencii do 100 kHz a spätné napätie minimálne 30 V (napríklad KD204, KD226).
Je možné použiť tranzistory ako KT81x ako VT1 a VT2 štruktúry p-p-p- KT815, KT817 (obr. 4.5) a r-p-r - KT814, KT816 (obr. 6) a iné.
Pre zvýšenie spoľahlivosti meniča sa odporúča zapojiť diódu typu KD204, KD226 paralelne s prechodom emitor-kolektor tranzistora tak, aby bola uzavretá na jednosmerný prúd.
Prevodník s hlavným oscilátorom-multivibrátorom
Na získanie výstupného napätia 30...80 V P. Belyatsky použil menič s hlavným oscilátorom na báze asymetrického multivibrátora s koncovým stupňom zaťaženým na indukčnom zásobníku energie - tlmivke (tlmivke) L1 (obr. 7).
Ryža. 7. Obvod meniča napätia s hlavným oscilátorom na báze asymetrického multivibrátora.
Zariadenie je funkčné v rozsahu napájacieho napätia 1,0. ..1,5 V a má účinnosť až 75 %. V obvode môžete použiť štandardnú tlmivku DM-0,4-125 alebo inú s indukčnosťou 120...200 μH.
Uskutočnenie výstupného stupňa meniča napätia je znázornené na obr. 8. Pri privedení riadiacich signálov na vstup kaskády obdĺžnikový tvar 7777-úroveň (5 V) na výstupe meniča, keď je napájaný zo zdroja napätia 12 V prijaté napätie 250 V pri zaťažovacom prúde 3...5 mA(odpor záťaže je asi 100 kOhm). Indukčnosť induktora L1 je 1 mH.
Ako VT1 môžete použiť domáci tranzistor, napríklad KT604, KT605, KT704B, KT940A(B), KT969A atď.
Ryža. 8. Možnosť pre koncový stupeň meniča napätia.
Ryža. 9. Schéma koncového stupňa meniča napätia.
Umožnil to podobný obvod koncového stupňa (obr. 9) pri napájaní zo zdroja napätia 28V a aktuálna spotreba 60 mA získať výstupné napätie 250 V pri zaťažovacom prúde 5 mA, Indukčnosť tlmivky je 600 µH. Frekvencia riadiacich impulzov je 1 kHz.
V závislosti od kvality tlmivky môže byť výstupné napätie 150...450 V s výkonom cca 1W a účinnosťou až 75%.
Napäťový menič na báze generátora impulzov na báze mikroobvodu DA1 KR1006VI1, zosilňovača na báze tranzistora VT1 s efektom poľa a indukčného zásobníka energie s usmerňovačom a filtrom je znázornená na obr. 10.
Na výstupe meniča pri napájacom napätí 9V a aktuálna spotreba 80...90 mA vzniká napätie 400...425 V. Treba si uvedomiť, že hodnota výstupného napätia nie je garantovaná - výrazne závisí od konštrukcie tlmivky (tlmivky) L1.
Ryža. 10. Obvod meniča napätia s generátorom impulzov na mikroobvode KR1006VI1.
Na získanie požadovaného napätia je najjednoduchšie experimentálne vybrať induktor na dosiahnutie požadovaného napätia alebo použiť násobič napätia.
Obvod bipolárneho impulzného meniča
Na napájanie mnohých elektronických zariadení je potrebný bipolárny zdroj napätia, ktorý poskytuje kladné aj záporné napájacie napätie. Schéma znázornená na obr. 11 obsahuje oveľa menej súčiastok ako podobné zariadenia, pretože súčasne funguje ako zosilňovací a invertorový indukčný menič.
Ryža. 11. Obvod meniča s jedným indukčným prvkom.
Obvod meniča (obr. 11) využíva novú kombináciu hlavných komponentov a obsahuje štvorfázový generátor impulzov, tlmivku a dva tranzistorové spínače.
Riadiace impulzy sú generované D-spúšťačom (DD1.1). Počas prvej fázy impulzov induktor L1 ukladá energiu cez tranzistorové spínače VT1 a VT2. Počas druhej fázy sa spínač VT2 otvorí a energia sa prenesie na kladnú zbernicu výstupného napätia.
Počas tretej fázy sú oba spínače zopnuté, v dôsledku čoho induktor opäť akumuluje energiu. Keď je kľúč VT1 otvorený počas poslednej fázy impulzov, táto energia sa prenesie na zápornú napájaciu zbernicu. Keď sú na vstupe prijaté impulzy s frekvenciou 8 kHz, obvod poskytuje výstupné napätia ±12 V. Časový diagram (obr. 11 vpravo) znázorňuje tvorbu riadiacich impulzov.
V obvode je možné použiť tranzistory KT315, KT361.
Napäťový menič (obr. 12) umožňuje získať na výstupe stabilizované napätie 30 V. Napätím tejto veľkosti sa napájajú varikapy, ale aj vákuové fluorescenčné indikátory.
Ryža. 12. Obvod meniča napätia so stabilizovaným výstupným napätím 30 V.
Na čipe DA1 typu KR1006VI1 je podľa zvyčajného obvodu zostavený hlavný oscilátor, ktorý vytvára pravouhlé impulzy s frekvenciou asi 40 kHz.
Na výstup generátora je pripojený tranzistorový spínač VT1, ktorý spína tlmivku L1. Amplitúda impulzov pri spínaní cievky závisí od kvality jej výroby.
V každom prípade napätie na ňom dosahuje desiatky voltov. Výstupné napätie je usmernené diódou VD1. Na výstup usmerňovača je pripojený RC filter v tvare U a zenerova dióda VD2. Napätie na výstupe stabilizátora je úplne určené typom použitej zenerovej diódy. Ako „vysokonapäťovú“ zenerovu diódu môžete použiť reťazec zenerových diód, ktorý má viac nízke napätie stabilizácia.
Napäťový menič s indukčným zásobníkom energie, ktorý umožňuje udržiavať stabilné regulované napätie na výstupe, je na obr. 13.
Ryža. 13. Obvod meniča napätia so stabilizáciou.
Obvod obsahuje generátor impulzov, dvojstupňový výkonový zosilňovač, indukčný zásobník energie, usmerňovač, filter a obvod stabilizácie výstupného napätia. Rezistor R6 nastavuje požadované výstupné napätie v rozsahu od 30 do 200 V.
Tranzistorové analógy: VS237V - KT342A, KT3102; VS307V - KT3107I, BF459 - KT940A.
Buck a invertné meniče napätia
Dve možnosti - zostupné a invertujúce meniče napätia sú znázornené na obr. 14. Prvý poskytuje výstupné napätie 8,4 V pri zaťažovacom prúde až 300 mA, druhá vám umožňuje získať napätie so zápornou polaritou ( -19,4 V) pri rovnakom zaťažovacom prúde. Výstupný tranzistor VTZ musí byť inštalovaný na radiátore.
Ryža. 14. Obvody stabilizovaných meničov napätia.
Tranzistorové analógy: 2N2222 - KTZ117A 2N4903 - KT814.
Znižujúci stabilizovaný menič napätia
Znižujúci stabilizovaný menič napätia, ktorý používa mikroobvod KR1006VI1 (DA1) ako hlavný oscilátor a má ochranu proti prietoku záťaže, je znázornený na obr. 15. Výstupné napätie je 10V pri zaťažovacom prúde do 100mA.
Ryža. 15. Obvod znižovacieho meniča napätia.
Keď sa odpor záťaže zmení o 1 %, výstupné napätie meniča sa zmení maximálne o 0,5 %. Tranzistorové analógy: 2N1613 - KT630G, 2N2905 - KT3107E, KT814.
Bipolárny menič napätia
Na napájanie rádia elektronické obvody systémy obsahujúce operačné zosilňovače často vyžadujú bipolárne napájacie zdroje. Tento problém je možné vyriešiť použitím meniča napätia, ktorého obvod je znázornený na obr. 16.
Zariadenie obsahuje generátor štvorcových impulzov naložený na induktor L1. Napätie z tlmivky je usmernené diódou VD2 a privádzané na výstup zariadenia (filtračné kondenzátory C3 a C4 a odpor záťaže). Zenerova dióda VD1 zabezpečuje konštantné výstupné napätie - reguluje trvanie impulzu kladnej polarity na tlmivke.
Ryža. 16. Obvod meniča napätia +15/-15 V.
Pracovná frekvencia generovania je cca 200 kHz pri záťaži a až 500 kHz bez záťaže. Maximálny zaťažovací prúd je do 50 mA, účinnosť zariadenia je 80 %. Nevýhodou dizajnu je relatívne vysoký stupeň elektromagnetické rušenie je však charakteristické aj pre iné podobné obvody. Ako L1 sa použila škrtiaca klapka DM-0,2-200.
Invertory na špecializovaných čipoch
Najpohodlnejšie je zbierať vysoko efektívne moderné meniče napätia, pomocou mikroobvodov špeciálne vytvorených na tieto účely.
Čip KR1156EU5(MC33063A, MC34063A od Motoroly) je navrhnutý pre prácu v stabilizovaných step-up, step-down, invertných meničoch s výkonom niekoľkých wattov.
Na obr. Obrázok 17 znázorňuje schému zvyšovacieho meniča napätia na báze mikroobvodu KR1156EU5. Prevodník obsahuje vstupné a výstupné filtračné kondenzátory C1, SZ, C4, akumulačnú tlmivku L1, usmerňovaciu diódu VD1, kondenzátor C2, ktorý nastavuje pracovnú frekvenciu meniča, filtračnú tlmivku L2 pre vyhladzovanie zvlnenia. Rezistor R1 slúži ako prúdový snímač. Delič napätia R2, R3 určuje výstupné napätie.
Ryža. 17. Obvod zvyšovacieho meniča napätia na mikroobvode KR1156EU5.
Pracovná frekvencia meniča je blízka 15 kHz pri vstupnom napätí 12 V a menovitom zaťažení. Rozsah zvlnenia napätia na kondenzátoroch SZ a C4 bol 70 a 15 mV.
Tlmivka L1 s indukčnosťou 170 μH je navinutá na troch lepených krúžkoch K12x8x3 M4000NM s drôtom PESHO 0,5. Vinutie pozostáva z 59 závitov. Každý krúžok by sa mal pred navinutím rozlomiť na dve časti.
Do jednej z medzier sa vloží bežné 0,5 mm hrubé textolitové tesnenie a obal sa zlepí. Môžete tiež použiť feritové krúžky s magnetickou permeabilitou nad 1000.
Príklad vykonania buck prevodník na čipe KR1156EU5 znázornené na obr. 18. Na vstup takéhoto meniča nemôže byť privedené napätie väčšie ako 40 V. Pracovná frekvencia meniča je 30 kHz pri UBX = 15 V. Rozsah zvlnenia napätia na kondenzátoroch SZ a C4 je 50 mV.
Ryža. 18. Schéma znižovacieho meniča napätia na mikroobvode KR1156EU5.
Ryža. 19. Schéma invertujúceho meniča napätia na báze mikroobvodu KR1156EU5.
Tlmivka L1 s indukčnosťou 220 μH je navinutá podobným spôsobom (viď vyššie) na troch krúžkoch, ale medzera lepenia bola nastavená na 0,25 mm, vinutie obsahovalo 55 závitov toho istého drôtu.
Na nasledujúcom obrázku (obr. 19) je znázornené typické zapojenie invertujúceho meniča napätia na báze mikroobvodu KR1156EU5 Mikroobvod DA1 je napájaný súčtom vstupného a výstupného napätia, ktoré by nemalo presiahnuť 40 V.
Pracovná frekvencia meniča - 30 kHz pri UBX=5 S; rozsah zvlnenia napätia na kondenzátoroch SZ a C4 je 100 a 40 mV.
Pre induktor L1 invertného meniča s indukčnosťou 88 μH boli použité dva krúžky K12x8x3 M4000NM s medzerou 0,25 mm. Vinutie pozostáva z 35 závitov drôtu PEV-2 0,7. Tlmivka L2 vo všetkých prevodníkoch je štandardná - DM-2,4 s indukčnosťou 3 μGh. Dióda VD1 vo všetkých obvodoch (obr. 17 - 19) musí byť Schottkyho dióda.
Na získanie bipolárne napätie z unipolárneho MAXIM vyvinul špecializované mikroobvody. Na obr. Obrázok 20 znázorňuje možnosť premeny napätia nízkej úrovne (4,5...5 6) na bipolárne výstupné napätie 12 (alebo 15 6) so zaťažovacím prúdom do 130 (alebo 100 mA).
Ryža. 20. Obvod meniča napätia založený na čipe MAX743.
Mikroobvod sa svojou vnútornou štruktúrou nelíši od typickej konštrukcie podobných meničov vyrobených na diskrétnych prvkoch, avšak integrovaná konštrukcia umožňuje vytvárať vysoko účinné meniče napätia s minimálnym počtom vonkajších prvkov.
Áno, pre mikroobvod MAX743(obr. 20) môže konverzná frekvencia dosiahnuť 200 kHz (čo je oveľa viac ako konverzná frekvencia veľkej väčšiny meničov vyrobených na diskrétnych prvkoch). Pri napájacom napätí 5 V je účinnosť 80...82% s nestabilitou výstupného napätia maximálne 3%.
Mikroobvod je vybavený ochranou proti núdzovým situáciám: pri poklese napájacieho napätia o 10% pod normál, ako aj pri prehriatí skrine (nad 195°C).
Na zníženie zvlnenia na výstupe meniča s konverznou frekvenciou (200 kHz) sú na výstupoch zariadenia inštalované LC filtre v tvare U. Jumper J1 na kolíkoch 11 a 13 mikroobvodu je určený na zmenu hodnoty výstupných napätí.
Pre konverzia nízkeho napätia(2,0...4,5 6) v stabilizovanom 3,3 alebo 5,0 V je špeciálny mikroobvod vyvinutý firmou MAXIM - MAX765. Domáce analógy sú KR1446PN1A a KR1446PN1B. Mikroobvod na podobný účel - MAX757 - umožňuje získať plynule nastaviteľné výstupné napätie v rozsahu 2,7...5,5 V.
Ryža. 21. Obvod nízkonapäťového zvyšovacieho meniča napätia na úroveň 3,3 alebo 5,0 V.
Obvod meniča znázornený na obr. 21, obsahuje malý počet vonkajších (sklopných) dielov.
Toto zariadenie funguje podľa tradičného princípu opísaného vyššie. Pracovná frekvencia generátora závisí od vstupného napätia a záťažového prúdu a mení sa v širokom rozsahu - od desiatok Hz do 100 kHz.
Veľkosť výstupného napätia je určená tým, kde je zapojený pin 2 mikroobvodu DA1: ak je pripojený na spoločnú zbernicu (pozri obr. 21), výstupné napätie mikroobvodu KR1446PN1A sa rovná 5,0±0,25 V, ale ak je tento kolík pripojený na kolík 6, výstupné napätie klesne na 3,3±0,15 V. Pre mikroobvod KR1446PN1B hodnoty budú 5,2 ± 0,45 V a 3,44 ± 0,29 V.
Maximálny výstupný prúd meniča - 100 mA. Čip MAX765 poskytuje výstupný prúd 200 mA pri napätí 5-6 a 300 mA pod napätím 3,3 V. Účinnosť meniča je až 80 %.
Účelom kolíka 1 (SHDN) je dočasne deaktivovať prevodník pripojením tohto kolíka k spoločnému. Výstupné napätie v tomto prípade klesne na hodnotu o niečo nižšiu ako je vstupné napätie.
LED HL1 je navrhnutá tak, aby signalizovala núdzové zníženie napájacieho napätia (pod 2 V), aj keď samotný prevodník je schopný pracovať pri nižších hodnotách vstupného napätia (do 1,25 6 a menej).
Induktor L1 je vyrobený na krúžku K10x6x4,5 z feritu M2000NM1. Obsahuje 28 závitov 0,5 mm PESHO drôtu a má indukčnosť 22 µH. Pred navinutím sa feritový krúžok po opilovaní diamantovým pilníkom rozlomí na polovicu. Potom sa krúžok prilepí epoxidovým lepidlom a do jednej z výsledných medzier sa nainštaluje textolitové tesnenie s hrúbkou 0,5 mm.
Indukčnosť takto získanej tlmivky závisí vo väčšej miere od hrúbky medzery a v menšej miere od magnetickej permeability jadra a počtu závitov cievky. Ak akceptujete zvýšenie úrovne elektromagnetického rušenia, potom môžete použiť tlmivku typu DM-2.4 s indukčnosťou 20 μGh.
Kondenzátory C2 a C5 sú typu K53 (K53-18), C1 a C4 sú keramické (pre zníženie úrovne vysokofrekvenčného rušenia), VD1 je Schottkyho dióda (1 N5818, 1 N5819, SR106, SR160 atď.).
Napájací zdroj Philips AC
Prevodník (napájacia jednotka Philips, obr. 22) so vstupným napätím 220 V poskytuje stabilizované výstupné napätie 12 V pri záťažovom výkone 2 W.
Ryža. 22. Schéma sieťového zdroja Philips.
Beztransformátorový zdroj (obr. 23) je určený na napájanie prenosných a vreckových prijímačov zo siete striedavý prúd napätie 220 V. Treba počítať s tým, že tento zdroj nie je elektricky izolovaný od napájacej siete. Pri výstupnom napätí 9V a záťažovom prúde 50 mA odoberá zdroj zo siete asi 8 mA.
Ryža. 23. Schéma beztransformátorového zdroja energie na báze impulzného meniča napätia.
Sieťové napätie, usmernené diódovým mostíkom VD1 - VD4 (obr. 23), nabíja kondenzátory C1 a C2. Doba nabíjania kondenzátora C2 je určená obvodovou konštantou R1, C2. V prvom momente po zapnutí zariadenia je tyristor VS1 zatvorený, no pri určitom napätí na kondenzátore C2 sa otvorí a pripojí k tomuto kondenzátoru obvod L1, NW.
V tomto prípade bude kondenzátor S3 s veľkou kapacitou nabíjaný z kondenzátora C2. Napätie na kondenzátore C2 sa zníži a na SZ sa zvýši.
Prúd cez tlmivku L1, rovný nule v prvom momente po otvorení tyristora, sa postupne zvyšuje, až kým sa nevyrovnajú napätia na kondenzátoroch C2 a SZ. Hneď ako sa to stane, tyristor VS1 sa uzavrie, ale energia uložená v induktore L1 bude nejaký čas udržiavať nabíjací prúd kondenzátora SZ cez otvorenú diódu VD5. Ďalej sa dióda VD5 zatvorí a začne sa relatívne pomalé vybíjanie kondenzátora SZ cez záťaž. Zenerova dióda VD6 obmedzuje napätie na záťaži.
Akonáhle sa tyristor VS1 uzavrie, napätie na kondenzátore C2 sa začne opäť zvyšovať. V určitom okamihu sa tyristor opäť otvorí a začne nový cyklus prevádzky zariadenia. Otváracia frekvencia tyristora je niekoľkonásobne vyššia ako frekvencia pulzácie napätia na kondenzátore C1 a závisí od menovitých hodnôt obvodových prvkov R1, C2 a parametrov tyristora VS1.
Kondenzátory C1 a C2 sú typu MBM pre napätie minimálne 250 V. Tlmivka L1 má indukčnosť 1...2 mH a odpor nie väčší ako 0,5 Ohm. Je navinutý na valcovom ráme s priemerom 7 mm.
Šírka vinutia je 10 mm, pozostáva z piatich vrstiev drôtu PEV-2 0,25 mm, pevne navinutých, otáčať sa. Do otvoru rámu je vložené ladiace jadro SS2,8x12 vyrobené z feritu M200NN-3. Indukčnosť induktora sa môže meniť v širokých medziach a niekedy dokonca úplne eliminovať.
Schémy zariadení na premenu energie
Schémy zariadení na premenu energie sú na obr. 24 a 25. Sú to znižovacie meniče energie napájané z usmerňovačov so zhášacím kondenzátorom. Napätie na výstupe zariadení je stabilizované.
Ryža. 24. Schéma znižovacieho meniča napätia s beztransformátorovým sieťovým napájaním.
Ryža. 25. Možnosť zapojenia znižovacieho meniča napätia s beztransformátorovým sieťovým napájaním.
Ako dinistory VD4 môžete použiť domáce nízkonapäťové analógy - KN102A, B. Rovnako ako predchádzajúce zariadenie (obr. 23) aj zdroje (obr. 24 a 25) majú galvanické prepojenie s napájacou sieťou.
Napäťový menič s pulzným ukladaním energie
V meniči napätia S. F. Sikolenko s „pulzným ukladaním energie“ (obr. 26) sú spínače K1 a K2 vyrobené na tranzistoroch KT630, riadiaci systém (CS) je na mikroobvode série K564.
Ryža. 26. Obvod meniča napätia s impulznou akumuláciou.
Akumulačný kondenzátor C1 - 47 µF. Ako zdroj energie je použitá batéria 9 V. Výstupné napätie pri záťažovom odpore 1 kOhm dosahuje 50 V. Účinnosť je 80 % a zvyšuje sa na 95 % pri použití štruktúr CMOS ako RFLIN20L ako kľúčových prvkov K1 a K2.
Pulzno-rezonančný menič
Pulzno-rezonančné meniče navrhnuté tzv. N. M. Muzychenko, z ktorých jeden je na obr. 4.27 sa v závislosti od tvaru prúdu vo spínači VT1 delia na tri typy, pri ktorých sa spínacie prvky pri nulovom prúde zatvárajú a pri nulovom napätí otvárajú. V štádiu spínania pracujú meniče ako rezonančné meniče a zvyšok, väčšinu periódy, ako impulzné meniče.
Ryža. 27. Schéma pulzno-rezonančného meniča N. M. Muzychenko.
Charakteristickým znakom takýchto meničov je, že ich výkonová časť je vyrobená vo forme indukčno-kapacitného mostíka so spínačom v jednej uhlopriečke a so spínačom a napájaním v druhej. Takéto schémy (obr. 27) sú vysoko účinné.
