Перетворювач напруги, що знижує на 12 ст. Огляд регульованих перетворювачів напруги (стабілізаторів, DC-DC конвертерів)
Для живлення різної електронної апаратури широко використовуються DC/DC перетворювачі. Застосовуються вони у пристроях обчислювальної техніки, пристроях зв'язку, різних схемах управління та автоматики та ін.
Трансформаторні блоки живлення
У традиційних трансформаторних блоках живлення напруга мережі живлення за допомогою трансформатора перетворюється, найчастіше знижується, до потрібного значення. Знижена напруга та згладжується конденсаторним фільтром. У разі потреби після випрямляча ставиться напівпровідниковий стабілізатор.
Трансформаторні блоки живлення зазвичай оснащуються лінійними стабілізаторами. Переваг у таких стабілізаторів не менше двох: це невелика вартість і незначна кількість деталей в обв'язці. Але ці переваги з'їдає низький ККД, оскільки значна частина вхідної напруги використовується на нагрівання регулюючого транзистора, що неприйнятно для живлення переносних електронних пристроїв.
DC/DC перетворювачі
Якщо живлення апаратури здійснюється від гальванічних елементів або акумуляторів, перетворення напруги до потрібного рівня можливе лише за допомогою DC/DC перетворювачів.
Ідея досить проста: постійна напруга перетворюється на змінну, як правило, з частотою кілька десятків і навіть сотень кілогерців, підвищується (знижується), а потім випрямляється і подається в навантаження. Такі перетворювачі часто називають імпульсними.
Як приклад можна навести підвищуючий перетворювач з 1,5 до 5В, саме вихідна напруга комп'ютерного USB. Подібний перетворювач невеликої потужності продається на Аліекспрес.
Мал. 1. Перетворювач 1,5В/5В
Імпульсні перетворювачі хороші тим, що мають високий ККД, в межах 60.90%. Ще одна перевага імпульсних перетворювачів широкий діапазон вхідних напруг: вхідна напруга може бути нижче вихідної або набагато вище. Взагалі DC/DC конвертери можна розділити на кілька груп.
Класифікація конвертерів
Знижувальні, за англійською термінологією, step-down або buck
Вихідна напруга цих перетворювачів, як правило, нижче за вхідну: без особливих втрат на нагрівання регулюючого транзистора можна отримати напругу всього кілька вольт при вхідній напрузі 12…50В. Вихідний струм таких перетворювачів залежить від потреби навантаження, що своє чергу визначає схемотехніку перетворювача.
Ще одна англомовна назва понижуючого перетворювача chopper. Один із варіантів перекладу цього слова – переривник. У технічній літературі знижуючий конвертер іноді так і називають чоппер. Поки що просто запам'ятаємо цей термін.
Підвищуючі, за англійською термінологією, step-up або boost
Вихідна напруга цих перетворювачів вище за вхідну. Наприклад, при вхідній напрузі 5В на виході можна отримати напругу до 30В, причому, можливе її плавне регулювання та стабілізація. Досить часто перетворювачі, що підвищують, називають бустерами.
Універсальні перетворювачі - SEPIC
Вихідна напруга цих перетворювачів утримується на заданому рівні при вхідній напрузі як вище вхідної, так і нижче. Рекомендується у випадках, коли вхідна напруга може змінюватись у значних межах. Наприклад, в автомобілі напруга акумулятора може змінюватися в межах 9…14В, а потрібно отримати стабільну напругу 12В.
Перетворювачі, що інвертують - inverting converter
Основною функцією цих перетворювачів є одержання на виході напруги зворотної полярності щодо джерела живлення. Дуже зручно у випадках, коли потрібне двополярне харчування, наприклад .
Усі згадані перетворювачі можуть бути стабілізованими або нестабілізованими, вихідна напруга може бути гальванічно пов'язана з вхідною або мати гальванічну розв'язку напруги. Все залежить від конкретного пристрою, в якому використовуватиметься перетворювач.
Щоб перейти до подальшої розповіді про DC/DC конвертери слід хоча б загалом розібратися з теорією.
Знижувальний конвертер чоппер - конвертер типу buck
Його функціональна схема показана на малюнку нижче. Стрілки на проводах показані напрями струмів.
Рис.2. Функціональна схема чопперного стабілізатора
Вхідна напруга Uin подається на вхідний фільтр – конденсатор Cin. Як ключовий елемент використовується транзистор VT, він здійснює високочастотну комутацію струму. Це може бути або. Крім зазначених деталей у схемі міститься розрядний діод VD і вихідний фільтр - LCout, з якого напруга надходить у навантаження Rн.
Неважко бачити, що навантаження послідовно включено з елементами VT і L. Тому схема є послідовною. Як відбувається зниження напруги?
Широтно-імпульсна модуляція - ШІМ
Схема управління виробляє прямокутні імпульси з постійною частотою або постійним періодом, що по суті те саме. Ці імпульси показані малюнку 3.
Рис.3. Імпульси керування
Тут t час імпульсу, транзистор відкритий, tп - час паузи, - транзистор закритий. Співвідношення tі/T називається коефіцієнтом заповнення duty cycle, позначається буквою D і виражається в %% або просто числах. Наприклад, при D рівному 50% виходить, що D=0,5.
Таким чином, D може змінюватися від 0 до 1. При значенні D=1 ключовий транзистор перебуває у стані повної провідності, а при D=0 у стані відсічення, попросту кажучи, закритий. Неважко здогадатися, що при D=50% вихідна напруга дорівнюватиме половині вхідного.
Цілком очевидно, що регулювання вихідної напруги відбувається за рахунок зміни ширини керуючого імпульсу tі, по суті зміною коефіцієнта D. Такий принцип регулювання називається (PWM). Практично у всіх імпульсних блокахживлення саме за допомогою ШІМ проводиться стабілізація вихідної напруги.
На схемах, показаних на малюнках 2 і 6 ШІМ "захована" у прямокутниках з написом "Схема управління", яка виконує деякі додаткові функції. Наприклад, це може бути плавний запуск вихідної напруги, дистанційне увімкнення або захист перетворювача від короткого замикання.
Взагалі конвертери отримали настільки широке застосування, що фірми виробники електронних компонентів налагодили випуск ШІМ контролерів на всі випадки життя. Асортимент настільки великий, що просто для того, щоб їх перерахувати знадобиться ціла книга. Тому збирати конвертери на дискретних елементах, або як часто говорять на «розсипусі», нікому не спадає на думку.
Більш того, готові конвертери невеликої потужності можна купити на Аліекспрес або Ebay за незначну ціну. При цьому для установки в аматорську конструкцію достатньо припаяти до плати дроту на вхід і вихід і виставити необхідну вихідну напругу.
Але повернемося до нашого малюнку 3. У цьому випадку коефіцієнт D визначає скільки часу буде відкритий (фаза 1) або закритий (фаза 2) . Для цих двох фаз можна уявити схему двома малюнками. На малюнках НЕ ПОКАЗАНІ елементи, які у цій фазі не використовуються.
Рис.4. Фаза 1
При відкритому транзисторі струм від джерела живлення (гальванічний елемент, акумулятор, випрямляч) проходить через індуктивний дросель L, навантаження Rн, і конденсатор, що заряджається Cout. При цьому через навантаження протікає струм, конденсатор Cout та дросель L накопичують енергію. Струм iL Поступово зростає, позначається вплив індуктивності дроселя. Ця фаза називається накачуванням.
Після того, як напруга на навантаженні досягне заданого значення (визначається налаштуванням пристрою управління), транзистор VT закривається і пристрій переходить до другої фази - фази розряду. Закритий транзистор малюнку не показаний зовсім, ніби його немає. Але це означає лише те, що транзистор закрито.
Рис.5. Фаза 2
При закритому транзисторі VT поповнення енергії в дроселі не відбувається, оскільки джерело живлення вимкнено. Індуктивність L прагне перешкодити зміні величини та напрямку струму (самоіндукція) дроселя, що протікає через обмотку.
Тому струм миттєво припинитись не може і замикається через ланцюг «діод-навантаження». Через це діод VD отримав назву розрядний. Як правило, це швидкодіючий діод Шоттки. Після закінчення періоду управління фаза 2 схема перемикається на фазу 1, процес повторюється знову. Максимальна напруга на виході розглянутої схеми може дорівнювати вхідному, і ніяк не більше. Щоб отримати вихідну напругу більше, ніж вхідна, застосовуються перетворювачі, що підвищують.
Поки що слід нагадати власне про величину індуктивності, яка визначає два режими роботи чопера. При недостатній індуктивності перетворювач працюватиме в режимі розривних струмів, що є абсолютно неприпустимим для джерел живлення.
Якщо індуктивність досить велика, то робота відбувається в режимі нерозривних струмів, що дозволяє за допомогою вихідних фільтрів отримати постійну напругу з прийнятним рівнем пульсацій. У режимі нерозривних струмів працюють і перетворювачі, що підвищують, про які буде розказано нижче.
Для підвищення ККД розрядний діод VD замінюється транзистором MOSFET, який у потрібний момент відкривається схемою управління. Такі перетворювачі називають синхронними. Їх застосування виправдане, якщо потужність перетворювача досить велика.
Підвищуючі step-up або boost перетворювачі
Перетворювачі, що підвищують, застосовуються в основному при низьковольтному живленні, наприклад, від двох-трьох батарейок, а деякі вузли конструкції вимагають напруги 12 ... 15В з малим споживанням струму. Перетворювач, що досить часто підвищує, коротко і зрозуміло називають словом «бустер».
Рис.6. Функціональна схема підвищуючого перетворювача
Вхідна напруга Uin подається на вхідний фільтр Cin і надходить на послідовно з'єднані L та комутуючий транзистор VT. До точки з'єднання котушки та стоку транзистора підключений діод VD. До іншого висновку діода підключені навантаження Rн і конденсатор Cout, що шунтує.
Транзистор VT управляється схемою керування, яка виробляє сигнал керування стабільної частоти з регульованим коефіцієнтом заповнення D, так само, як було розказано трохи вище при описі чопперної схеми (Рис.3). Діод VD у потрібні моменти часу блокує навантаження від ключового транзистора.
Коли ключовий транзистор відкритий правий за схемою виведення котушки L з'єднується з негативним полюсом джерела живлення Uin. Наростаючий струм (позначається вплив індуктивності) від джерела живлення протікає через котушку та відкритий транзистор, у котушці накопичується енергія.
У цей час діод VD блокує навантаження та вихідний конденсатор від ключової схеми, тим самим запобігаючи розряду вихідного конденсатора через відкритий транзистор. Навантаження зараз живиться енергією накопиченої в конденсаторі Cout. Звичайно, що напруга на вихідному конденсаторі падає.
Як тільки напруга на виході стане дещо нижчою від заданого, (визначається налаштуваннями схеми управління), ключовий транзистор VT закривається, і енергія, запасена в дроселі, через діод VD заряджає конденсатор Cout, який підживлює навантаження. При цьому ЕРС самоіндукції котушки L складається з вхідною напругою і передається в навантаження, отже, напруга на виході виходить більше за вхідну напругу.
Після досягнення вихідною напругою встановленого рівня стабілізації схема управління відкриває транзистор VT, і процес повторюється з фази накопичення енергії.
Універсальні перетворювачі - SEPIC (single-ended primary-inductor converter або перетворювач з несиметрично навантаженою первинною індуктивністю).
Подібні перетворювачі застосовуються в основному, коли навантаження має незначну потужність, а вхідна напруга змінюється щодо вихідного у більшу чи меншу сторону.
Рис.7. Функціональна схема перетворювача SEPIC
Дуже схожа на схему перетворювача, що підвищує, показаного на малюнку 6, але має додаткові елементи: конденсатор C1 і котушку L2. Саме ці елементи забезпечують роботу перетворювача в режимі зниження напруги.
Перетворювачі SEPIC застосовуються у тих випадках, коли вхідна напруга змінюється у широких межах. Як приклад можна навести 4V-35V to 1.23V-32V Boost Buck Voltage Step Up/Down Converter Regulator. Саме під такою назвою у китайських магазинах продається перетворювач, схема якого показана на малюнку 8 (для збільшення натисніть на малюнок).
Рис.8. Принципова схемаперетворювача SEPIC
На малюнку 9 показаний зовнішній вигляд плати із позначенням основних елементів.
Рис.9. Зовнішній виглядперетворювача SEPIC
На малюнку показані основні деталі відповідно до рисунка 7. Слід звернути увагу на наявність двох котушок L1 L2. За цією ознакою можна визначити, що це саме перетворювач SEPIC.
Вхідна напруга плати може бути не більше 4…35В. У цьому вихідна напруга може налаштовуватися не більше 1,23…32В. Робоча частота перетворювача 500КГц. При незначних розмірах 50 x 25 x 12 мм плата забезпечує потужність до 25 Вт. Максимальний вихідний струм 3А.
Але тут слід зауважити. Якщо вихідну напругу встановити на рівні 10В, то вихідний струм не може бути вищим за 2,5А (25Вт). При вихідній напрузі 5В та максимальному струмі 3А потужність складе всього 15Вт. Тут головне не перестаратися: або не перевищити максимально допустиму потужність або не вийди за межі допустимого струму.
Зниження напруги постійного струму. Як працює знижуючий перетворювач напруги. Де він застосовується? Опис принципу дії. Покрокова інструкція з проектування (10+)
Знижувальний імпульсний перетворювач напруги. Проектування. Розрахунок
Для зниження постійної напруги з мінімальними втратами та отримання стабілізованого виходу застосовується наступний підхід. Постійна напруга перетворюється на імпульси змінної шпаруватості. Далі ці імпульси пропускаються через котушку індуктивності. Енергія накопичується на накопичувальному конденсаторі. Зворотний зв'язок стежить за стабільністю вихідної напруги і для цього регулює шпаруватість імпульсів.
Якщо немає потреби у зниженні втрат, то застосовується послідовний стабілізатор безперервної дії.
Принцип роботи понижуючого перетворювача напруги заснований на властивості котушки індуктивності (дроселя) накопичувати енергію. Накопичення енергії проявляється в тому, що сила струму через котушку індуктивності має інерцію. Тобто вона не може змінитися миттєво. Якщо до котушки прикласти напругу, то сила струму поступово наростатиме, якщо прикласти зворотну напругу, то сила струму поступово зменшуватиметься.
До вашої уваги добірки матеріалів: На схемі бачимо, що блок управління D1залежно від напруги на конденсаторі C2замикає та розмикає силовий ключ. Причому чим вище напруга на C2, тим менше час, на який замикається ключ, тобто менше коефіцієнт заповнення (більше шпаруватість). Якщо напруга на конденсаторі C2перевищує деяке, то ключ взагалі перестає замикатися, доки напруга не знизиться. Як забезпечується така робота схеми управління, описано у статті про широтно-імпульсну модуляцію. Коли силовий ключ замкнутий, струм йде шляхом S1. При цьому до котушки індуктивності прикладена напруга, що дорівнює різниці між вхідною та вихідною напругою. Струм через котушку збільшується пропорційно до напруги, доданої до котушки, і часу, на який замикається ключ. Котушка накопичує енергію. Текучий струм заряджає конденсатор C2. Коли силовий ключ розімкнуто, струм йде шляхом S2через діод. До котушки індуктивності додана вихідна напруга зі зворотним знаком. Струм через котушку зменшується пропорційно до напруги, доданої до котушки, і часу, протягом якого ключ розімкнуть. Текучий струм, як і раніше, заряджає конденсатор C2. Коли конденсатор C2зарядиться, ключ перестає замикатися, заряджання конденсатора припиняється. Ключ знову почне замикатися, коли конденсатор C2трохи розрядиться через навантаження. Конденсатор C1необхідний у тому, щоб зменшити пульсації струму у вхідний ланцюга, відбирати з нього не імпульсний, а середній струм. Переваги, недоліки, застосуванняВтрати енергії безпосередньо залежать від відношення вхідної та вихідної напруги. Так знижуючий перетворювач теоретично може сформувати великий вихідний струм при малій напрузі з невеликого вхідного струму, але великої напруги, але нам доведеться переривати великий струм при великій напрузі, що гарантує високі втрати комутації. Так що понижуючі перетворювачі застосовуються, якщо вхідна напруга в 1.5 - 4 рази більша за вихідний, але їх намагаються не застосовувати при більшій різниці. Розберемо процес проектування та розрахунку понижувального перетворювача та пробуємо його на прикладах. Наприкінці статті буде форма, в яку можна забити необхідні параметри джерела, провести розрахунок онлайн та отримати номінали всіх елементів. Наприклад візьмемо такі схеми:
Однією з проблем понижуючих перетворювачів є складність управління силовим ключем, оскільки його емітер (витік) зазвичай не підключений до загального дроту. Далі ми розглянемо кілька варіантів вирішення цієї проблеми. Поки зупинимося на дещо нестандартному включенні мікросхеми – ШІМ контролера. Ми використовуємо мікросхему 1156EU3. У цієї мікросхеми вихідний каскад виконаний за класичною двотактною схемою. Середня точка цього каскаду виведена на ніжку 14, емітер нижнього плеча з'єднаний із загальним проводом (ніжка 10), колектор верхнього плеча виведений на ніжку 13. Ми з'єднаємо ніжку 14 із загальним проводом через резистор, а ніжку 13 підключимо до бази ключового тран. Коли верхнє плече вихідного каскаду відкрито (це відповідає подачі напруги, що відмикає на вихід), струм протікає через емітерний перехід транзистора VT2, ніжку 13, верхнє плече вихідного каскаду, ніжку 14, резистор R6. Цей струм відмикає транзистор VT2. У такому включенні можна застосовувати контролери з відкритим емітером на виході. У цих контролерах немає нижнього плеча. Але воно нам і не потрібне. У нашій схемі як силовий ключ використовується потужний біполярний транзистор. Докладніше про роботу біполярного транзистора як силовий ключ. Як силовий ключ можна використовувати складовий транзистор , щоб знизити навантаження на контролер. Однак, напруга насичення колектор - емітер складеного транзистора в рази більша, ніж у одинарного. У статті про складовий транзистор описано, як розрахувати цю напругу. Якщо Ви використовуєте складовий транзистор, то у формі розрахунку наприкінці статті вкажіть як напругу насичення колектор - емітер VT2 саме цю напругу. Чим вище напруга насичення, тим вище втрати, так що зі складеним транзистором втрати будуть у рази більші. Але рішення є. Воно буде описано далі у розділі про малопотужні контролери. На жаль, у статтях періодично зустрічаються помилки, вони виправляються, статті доповнюються, розвиваються, готуються нові. Напівмостовий імпульсний стабілізований перетворювач напруги, ... Практика проектування електронних схем Самовчитель електроніки. Підвищує імпульсний перетворювач напруги. Силовий ключ - біпол... Силовий потужний імпульсний трансформатор. Розрахунок. Розрахувати. Онлайн. O... Перевірка дроселя, котушки індуктивності, трансформатора, обмотки, е... |
Знижувальний DC-DC перетворювач напруги живлення з регульованою вихідною напругою та регулюванням максимального струму навантаження. Регулювання напруги та струму обмеження здійснюється за допомогою підстроювального резистора, встановленого на модулі. Максимальний вихідний струм 5А.
Характеристики
- Вхідна напруга: 4-38;
- Вихідна напруга: 1.25-36;
- Вихідний струм: до 5А, регульований;
- Максимальна вихідна потужність: 75 Вт;
- Робоча частота: 180 КГц;
- Ефективність перетворення: до 96%;
- Захист від короткого замикання: є (обмеження струму 8А);
- Захист від перегріву: є (автоматично відключається вихід під час перегріву);
- Захист входу від зворотної полярності: Ні;
- Робоча температура: від -40 до + 85 °C
- Розміри модуля, x x x x: 51 x 26 x 15 мм;
Регулювання струму
Даний модуль має два регулювальні потенціометри. Один для регулювання вихідної напруги, другий для регулювання обмеження струму в навантаженні
Як ви знаєте, вихідний струм не може регулюватися безпосередньо, оскільки сила струму визначається ТІЛЬКИ напругою живлення та опором навантаження згідно з законом ома. Тобто якщо ви задали на модулі певну вихідну напругу, то сила струму в навантаженні дорівнюватиме I = U/R, де R - це опір вашого навантаження, а U - виставлена вихідна напруга. Коли ви робите регулювання струму на цьому модулі, то ви не регулюєте силу струму, а задаєте його максимальне значення. Якщо сила струму починає перевищувати максимальне значення, то модуль починає автоматично зменшувати вихідну напругу, щоб зменшити силу струму до заданої. Подивіться на формулу. Щоб впливати на силу струму, необхідно змінити одну з величин, що беруть участь у формулі: або напруга живлення або опір вашого навантаження. Але модуль не може вплинути на опір вашого навантаження, щоб змінити струм. Тому модуль починає зменшувати вихідну напругу якщо струм перевищує задане значення.
!
У цій саморобці AKA KASYAN зробить універсальний понижувальний і перетворювач напруги, що підвищує.
Нещодавно автор зібрав літієвий акумулятор. А сьогодні розкриє секрет, на яку мету він його виготовив.
Ось новий перетворювач напруги, режим його роботи – однотактний.
Перетворювач має невеликі габарити та досить велику потужність.
Звичайні перетворювачі роблять один із двох. Тільки підвищують, або тільки знижують напругу, що подається на вхід.
Варіант, виготовлений автором може як підвищити,
так і знизити вхідну напругу до необхідного значення.
Автор має різні регульовані джерела живлення, за допомогою яких він тестує зібрані саморобки.
Заряджає акумулятори та й використовує їх для різних інших завдань.
Нещодавно з'явилася ідея створення портативного джерела живлення.
Постановка завдання була такою: пристрій повинен мати можливість заряджати всілякі портативні гаджети.
Від звичайних смартфонів та планшетів до ноутбуків та відеокамер, а також впорався навіть із харчуванням улюбленого паяльника автора TS-100.
Природно, можна просто скористатися універсальними зарядними пристроями з адаптерами живлення.
Але всі вони харчуються від 220В
У разі автора потрібно було саме портативне джерело різних вихідних напруг.
А таких у продажі автор не знайшов.
Напруга живлення для зазначених гаджетів мають дуже широкий діапазон.
Наприклад, смартфонам потрібно всього 5 В, ноутбукам 18, деяким навіть 24 В.
Акумулятор, виготовлений автором, розрахований на вихідну напругу 14,8 Ст.
Отже, необхідний перетворювач, здатний підвищувати, так і знижувати початкову напругу.
Зверніть увагу, деякі номінали вказаних на схемі компонентів відрізняються від встановлених на платі.
Це конденсатори.
На схемі вказані еталонні номінали, а плату автор робив на вирішення своїх завдань.
По-перше, цікавила компактність.
По-друге, авторський перетворювач живлення дозволяє спокійно створити вихідний струм 3 Ампера.
AKA KASYAN більшого і не треба.
Пов'язано це про те, що ємність застосованих накопичувальних конденсаторів невелика, але схема здатна видати вихідний струм до 5 А.
Тому схема універсальна. Параметри залежать від ємності конденсаторів, параметрів дроселя, діодного випрямляча та характеристик польового ключа.
Замовимо пару слів про схему. Вона є однотактним перетворювачем на базі шим-контролера UC3843.
Оскільки напруга від акумулятора трохи більше штатного живлення мікросхеми, до схеми був доданий 12В стабілізатор 7812 для живлення шим-контролера.
У наведеній схемі цей стабілізатор вказаний не був.
Складання. Для перемички, встановлені з монтажного боку плати.
Цих перемичок чотири, і дві є силовими. Їхній діаметр повинен бути не менше міліметра!
Трансформатор, вірніше дросель, намотаний на жовтому кільці із порошкового заліза.
Такі кільця можна знайти у вихідних фільтрах комп'ютерних блоків живлення.
Розміри застосованого осердя.
Зовнішній діаметр 23,29 мм.
Внутрішній діаметр 13,59 мм.
Товщина 10,33 мм.
Швидше за все, товщина намотування ізоляції 0,3 мм.
Дросель складається з двох рівноцінних обмоток.
Обидві обмотки намотуються мідним дротом діаметром 12 мм.
Автор рекомендує застосовувати дріт діаметром трохи більший, 1,5-2,0 мм.
Витків в обмотці десять, обидва дроти намотуються разом, в одному напрямку.
Перед встановленням дроселя перемички заклеюємо капроновим скотчем.
Працездатність схеми полягає в правильної установкидроселя.
Необхідно правильно припаяти висновки обмоток.
Просто встановіть дросель, як показано на фото.
Силовий N-канальний польовий транзистор підійде практично будь-який низьковольтний.
Струм транзистора не нижче 30А.
Автор використав транзистор IRFZ44N.
Вихідний випрямляч – це здвоєний діод YG805C у корпусі TO220.
Важливо використовувати діоди Шоттки, так як вони дають мінімальне просідання напруги (0,3В проти 0,7) на переході, це впливає на втрати та нагрівання. Їх також легко знайти у горезвісних комп'ютерних блоках живлення.
У блоках вони стоять у вихідному випрямлячі.
В одному корпусі - два діоди, які в схемі у автора запаралелені для збільшення струму, що проходить.
Перетворювач стабілізований, є зворотний зв'язок.
Вихідну напругу задає резистор R3
Його можна замінити на виносний змінний резистор для зручності роботи.
Перетворювач також має захист від короткого замикання. Як датчик струму застосований резистор R10.
Це низькоомний шунт, і чим вищий його опір, тим менше струм спрацьовування захисту. Встановлено варіант SMD, на стороні доріжок.
Якщо захист від КЗ не потрібний, цей вузол просто виключаємо.
Ще захист. На вході схеми стоїть запобіжник на 10А.
До речі, у платі контролю акумулятора вже встановлено захист від КЗ.
Конденсатори, що застосовуються у схемі, вкрай бажано брати з низьким внутрішнім опором.
Стабілізатор, польовий транзистор та діодний випрямляч кріпляться до алюмінієвого радіатора у вигляді зігнутої пластини.
Обов'язково ізолюємо підкладки транзистора та стабілізатора від радіатора за допомогою пластикових втулок та теплопровідних ізолюючих прокладок. Не забуваємо і про термопасту. А встановлений у схемі діод має ізольований корпус.
Для перетворення напруги одного рівня на напругу іншого рівня часто застосовують імпульсні перетворювачі напругиіз використанням індуктивних накопичувачів енергії. Такі перетворювачі відрізняються високим ККД, іноді досягає 95%, і володіють можливістю отримання підвищеної, зниженої або інвертованої вихідної напруги.
Відповідно до цього відомо три типи схем перетворювачів: знижувальні (рис. 1), що підвищують (рис. 2) та інвертують (рис. 3).
Загальними всім цих видів перетворювачів є п'ять елементів:
- джерело живлення,
- ключовий комутуючий елемент,
- індуктивний накопичувач енергії (котушка індуктивності, дросель),
- блокувальний діод,
- конденсатор фільтра, включений паралельно опору навантаження.
Включення цих п'яти елементів у різних поєднаннях дозволяє реалізувати будь-який із трьох типів імпульсних перетворювачів.
Регулювання рівня вихідної напруги перетворювача здійснюється зміною ширини імпульсів, керуючих роботою ключового елемента, що комутує, і, відповідно, що запасається в індуктивному накопичувачі енергії.
Стабілізація вихідної напруги реалізується шляхом використання зворотного зв'язку: при зміні вихідної напруги відбувається автоматична зміна ширини імпульсів.
Знижувальний імпульсний перетворювач
Знижуючий перетворювач (рис. 1) містить послідовно включений ланцюжок з комутуючого елемента S1, індуктивного накопичувача енергії L1, опору навантаження RH і паралельного включеного йому конденсатора фільтра С1. Блокувальний діод VD1 підключений між точкою з'єднання ключа S1 з накопичувачем енергії L1 та загальним дротом.
Мал. 1. Принцип дії знижувального перетворювача напруги.
При відкритому ключі діод закритий, енергія джерела живлення накопичується в індуктивному накопичувачі енергії. Після того, як ключ S1 буде закритий (розімкнутий), запасена індуктивним накопичувачем L1 енергія через діод VD1 передається в опір навантаження RH, Конденсатор С1 згладжує пульсації напруги.
Підвищує імпульсний перетворювач
Підвищує імпульсний перетворювач напруги (рис. 2) виконаний на тих же основних елементах, але має інше їх поєднання: до джерела живлення підключений послідовний ланцюжок з індуктивного накопичувача енергії L1, діода VD1 та опору навантаження RH з паралельно підключеним конденсатором фільтра С1. Комутуючий елемент S1 включений між точкою з'єднання накопичувача енергії L1 з діодом VD1 та загальною шиною.
Мал. 2. Принцип дії підвищуючого перетворювача напруги.
При відкритому ключі струм джерела живлення протікає через котушку індуктивності, в якій запасається енергія. Діод VD1 при цьому закритий, ланцюг навантаження відключений від джерела живлення, ключа та накопичувача енергії.
Напруга на опорі навантаження підтримується завдяки запасеної на конденсаторі фільтра енергії. При розмиканні ключа ЕРС самоіндукції підсумовується напругою живлення, запасена енергія передається у навантаження через відкритий діод VD1. Отримана у такий спосіб вихідна напруга перевищує напругу живлення.
Інвертуючий перетворювач імпульсного типу
Інвертуючий перетворювач імпульсного типу містить все те ж поєднання основних елементів, але знову в іншому їх з'єднанні (рис. 3): до джерела живлення підключений послідовний ланцюжок з комутованого елемента S1, діода VD1 і опору навантаження RH з конденсатором фільтра С1.
Індуктивний накопичувач енергії L1 включений між точкою з'єднання елемента комутування S1 з діодом VD1 і загальною шиною.
Мал. 3. Імпульсне перетворення напруги з інвертуванням.
Працює перетворювач так: при замиканні ключа енергія запасається в індуктивному накопичувачі. Діод VD1 закритий і не пропускає струм від джерела живлення у навантаження. При відключенні ключа ЕРС самоіндукції накопичувача енергії виявляється прикладеною до випрямляча, що містить діод VD1, опір навантаження Rн та конденсатор фільтра С1.
Оскільки діод випрямляча пропускає в навантаження тільки імпульси негативної напруги, на виході пристрою формується напруга негативного знака (інверсне, протилежне за напругою знаку живлення).
Імпульсні перетворювачі та стабілізатори
Для стабілізації вихідної напруги імпульсних стабілізаторів будь-якого типу можуть бути використані звичайні «лінійні» стабілізатори, але вони мають низький ККД.
Імпульсні стабілізатори напруги, у свою чергу, поділяються на стабілізатори з широтно-імпульсною модуляцією та на стабілізатори з частотно-імпульсною модуляцією. У перших їх змінюється тривалість управляючих імпульсів при постійної частоті їх прямування. По-друге, навпаки, змінюється частота управляючих імпульсів за її постійної тривалості. Зустрічаються імпульсні стабілізатори та зі змішаним регулюванням.
Нижче буде розглянуто радіоаматорські приклади еволюційного розвитку імпульсних перетворювачів та стабілізаторів напруги.
Вузли та схеми імпульсних перетворювачів
Задає генератор (рис. 4) імпульсних перетворювачів з нестабілізованою вихідною напругою (рис. 5, 6) на мікросхемі КР1006ВІ1 працює на частоті 65 кГц. Вихідні прямокутні імпульси генератора через RC-ланцюжки подаються на транзисторні ключові елементи, включені паралельно.
Котушка індуктивності L1 виконана на феритовому кільці із зовнішнім діаметром 10 мм та магнітною проникністю 2000. Її індуктивність дорівнює 0,6 мГн. Коефіцієнт корисної дії перетворювача сягає 82%.
Мал. 4. Схема генератора, що задає, для імпульсних перетворювачів напруги.
Мал. 5. Схема силової частини підвищує імпульсного перетворювача напруги +5/12 Ст.
Мал. 6. Схема імпульсного перетворювача напруги, що інвертує +5/-12 В.
Амплітуда пульсацій на виході не перевищує 42 мВ та залежить від величини ємності конденсаторів на виході пристрою. Максимальний струм навантаження пристроїв (рис. 5, 6) становить 140 мА.
У випрямлячі перетворювача (рис. 5, 6) використано паралельне з'єднання високочастотних слаботочних діодів, включених послідовно з вирівнювальними резисторами R1 - R3.
Вся ця збірка може бути замінена одним сучасним діодом, розрахованим на струм більше 200 мА при частоті до 100 кГц і зворотній напрузі не менше 30 (наприклад, КД204, КД226).
Як VT1 і VT2 можливе використання транзисторів типу КТ81х структури п-р-п- КТ815, КТ817 (рис. 4.5) та р-п-р - КТ814, КТ816 (рис. 6) та інші.
Для підвищення надійності роботи перетворювача рекомендується включити паралельно переходу емітер - колектор транзистора діод типу КД204, КД226 таким чином, щоб він був закритий для постійного струму.
Перетворювач з генератором-мультивібратором, що задає
Для отримання вихідної напруги завбільшки 30...80 ВП. Біляцький використовував перетворювач із генератором, що задає, на основі несиметричного мультивібратора з вихідним каскадом, навантаженим на індуктивний накопичувач енергії — котушку індуктивності (дросель) L1 (рис. 7).
Мал. 7. Схема перетворювача напруги з генератором, що задає, на основі несиметричного мультивібратора.
Пристрій працездатний в діапазоні напруги живлення 1,0. ..1,5 В і має ККД до 75%. У схемі можна застосувати стандартний дросель ДМ-0,4-125 або інший з індуктивністю 120...200 мкГн.
Варіант виконання вихідного каскаду перетворювача напруги показано на рис. 8. При подачі на вхід каскаду сигналів керування прямокутної форми 7777-рівня (5 В) на виході перетворювача при його живленні від джерела напругою 12 Вотримано напругу 250 Впри струмі навантаження 3...5 мА(Опір навантаження близько 100 кОм). Індуктивність дроселя L1 - 1 мГн.
Як VT1 можна використовувати вітчизняний транзистор, наприклад, КТ604, КТ605, КТ704Б, КТ940А(Б), КТ969А та ін.
Мал. 8. Варіант виконання вихідного каскаду перетворювача напруги.
Мал. 9. Схема вихідного каскаду перетворювача напруги.
Аналогічна схема вихідного каскаду (рис. 9) дозволила при живленні джерела напругою 28Ві споживаному струмі 60 мАотримати вихідну напругу 250 Впри струмі навантаження 5 мА, Індуктивність дроселя - 600 мкГч. Частота керуючих імпульсів – 1 кГц.
Залежно від якості виготовлення дроселя на виході може бути отримана напруга 150...450 при потужності близько 1 Вт і ККД до 75%.
Перетворювач напруги, виконаний на основі генератора імпульсів на мікросхемі DA1 КР1006ВІ1, підсилювача на основі польового транзистора VT1 та індуктивного накопичувача енергії з випрямлячем та фільтром, показаний на рис. 10.
На виході перетворювача при напрузі живлення 9Ві споживаному струмі 80...90 мАутворюється напруга 400...425 В. Слід зазначити, що величина вихідної напруги не гарантована - вона істотно залежить від способу виконання котушки індуктивності (дроселя) L1.
Мал. 10. Схема перетворювача напруги з генератором імпульсів на мікросхемі КР1006ВІ1.
Для отримання потрібної напруги найпростіше експериментально підібрати котушку індуктивності для досягнення необхідної напруги або використовувати помножувач напруги.
Схема двополярного імпульсного перетворювача
Для живлення багатьох електронних пристроїв потрібне джерело двополярної напруги, що забезпечує позитивну та негативну напругу живлення. Схема наведена на рис. 11, містить набагато менше компонентів, ніж аналогічні пристрої, завдяки тому, що вона одночасно виконує функції підвищує та інвертує індуктивного перетворювача.
Мал. 11. Схема перетворювача з одним індуктивним елементом.
Схема перетворювача (рис. 11) використовує нове поєднання основних компонентів і включає генератор чотирифазних імпульсів, котушку індуктивності і два транзисторних ключа.
Управляючі імпульси формує D-тригер (DD1.1). Протягом першої фази імпульсів котушка індуктивності L1 запасається енергією через транзисторні ключі VT1 та VT2. Протягом другої фази ключ VT2 розмикається і енергія передається на шину позитивної вихідної напруги.
Під час третьої фази замикаються обидва ключі, внаслідок чого котушка індуктивності знову накопичує енергію. При розмиканні ключа VT1 під час заключної фази імпульсів ця енергія передається негативну шину живлення. При вступі на вхід імпульсів із частотою 8 кГц схема забезпечує вихідну напругу ±12 В. На часовій діаграмі (рис. 11, праворуч) показано формування керуючих імпульсів.
У схемі можна використовувати транзистори КТ315, КТ361.
Перетворювач напруги (рис. 12) дозволяє отримати на виході стабілізовану напругу 30 В. Напруга такої величини використовується для живлення варикапів, а також люмінесцентних вакуумних індикаторів.
Мал. 12. Схема перетворювача напруги з вихідною стабілізованою напругою 30 Ст.
На мікросхемі DA1 типу КР1006ВІ1 за звичайною схемою зібраний генератор, що задає, що виробляє прямокутні імпульси з частотою близько 40 кГц.
До виходу генератора підключений транзисторний ключ VT1, що комутує котушку індуктивності L1. Амплітуда імпульсів при комутації котушки залежить від якості виготовлення.
Принаймні напруга у ньому сягає десятків вольт. Вихідна напруга випрямляється діодом VD1. До виходу випрямляча підключений П-подібний RC-фільтр та стабілітрон VD2. Напруга на виході стабілізатора повністю визначається типом використовуваного стабілітрона. Як «високовольтний» стабілітрон можна використовувати ланцюжок стабілітронів, що мають більше низька напругастабілізації.
Перетворювач напруги з індуктивним накопичувачем енергії, що дозволяє підтримувати на виході стабільну напругу, що регулюється, показаний на рис. 13.
Мал. 13. Схема перетворювача напруги із стабілізацією.
Схема містить генератор імпульсів, двокаскадний підсилювач потужності, індуктивний накопичувач енергії, випрямляч, фільтр, схему стабілізації вихідної напруги. Резистором R6 встановлюють необхідну вихідну напругу в межах від 30 до 200 В.
Аналоги транзисторів: ВС237В - КТ342А, КТ3102; ВС307В - КТ3107І, BF459-КТ940А.
Знижувальні та інвертуючі перетворювачі напруги
Два варіанти - знижувального та інвертуючого перетворювачів напруги показані на рис. 14. Перший забезпечує вихідну напругу 8,4 Впри струмі навантаження до 300 мА, другий - дозволяє отримати напругу негативної полярності ( -19,4 В) при такому ж струмі навантаження. Вихідний транзистор ТЗ повинен бути встановлений на радіатор.
Мал. 14. Схеми стабілізованих перетворювачів напруги.
Аналоги транзисторів: 2N2222 - КТЗ117А 2N4903 - КТ814.
Знижуючий стабілізований перетворювач напруги
Знижуючий стабілізований перетворювач напруги, що використовує як генератор, що задає мікросхему КР1006ВІ1 (DA1) і має захист потоку навантаження, показаний на рис. 15. Вихідна напруга становить 10 В при струмі навантаження до 100 мА.
Мал. 15. Схема понижуючого перетворювача напруги.
При зміні опору навантаження на 1% вихідна напруга перетворювача змінюється лише на 0,5%. Аналоги транзисторів: 2N1613 - КТ630Г, 2N2905 - КТ3107Е, КТ814.
Двополярний інвертор напруги
Для живлення радіо електронних схем, Що містять операційні підсилювачі, часто потрібні двополярні джерела живлення Вирішити цю проблему можна, використавши інвертор напруги, схема якого показана на рис. 16.
Пристрій містить генератор прямокутних імпульсів, навантажений на дросель L1. Напруга з дроселя випрямляється діодом VD2 і надходить вихід пристрою (конденсатори фільтра С3 і С4 і опір навантаження). Стабілітрон VD1 забезпечує сталість вихідної напруги – регулює тривалість імпульсу позитивної полярності на дроселі.
Мал. 16. Схема інвертора напруги +15/-15 ст.
Робоча частота генерації – близько 200 кГц під навантаженням та до 500 кГц без навантаження. Максимальний струм навантаження – до 50 мА, ККД пристрою – 80%. Недоліком конструкції є відносно високий рівеньелектромагнітні перешкоди, втім, характерні і для інших подібних схем. Як L1 використаний дросель ДМ-0,2-200.
Інвертори на спеціалізованих мікросхемах
Найбільш зручно збирати високоефективні сучасні перетворювачі напруги, використовуючи спеціально створені для цього мікросхеми.
Мікросхема КР1156ЕУ5(МС33063А, МС34063А фірми Motorola) призначена для роботи в стабілізованих підвищуючих, знижувальних, інвертуючих перетворювачах потужністю в кілька ват.
На рис. 17 наведена схема підвищуючого перетворювача напруги на мікросхемі КР1156ЕУ5. Перетворювач містить вхідні та вихідні фільтруючі конденсатори С1, СЗ, С4, накопичувальний дросель L1, випрямний діод VD1, конденсатор С2, що задає частоту роботи перетворювача, дросель фільтра L2 для згладжування пульсацій. Резистор R1 є датчиком струму. Дільник напруги R2, R3 визначає величину вихідної напруги.
Мал. 17. Схема підвищуючого перетворювача напруги на мікросхемі КР1156ЕУ5.
Частота роботи перетворювача близька до 15 кГц при вхідній напрузі 12 і номінальному навантаженні. Розмах пульсацій напруги на конденсаторах СЗ та С4 становив відповідно 70 і 15 мВ.
Дросель L1 індуктивністю 170 мкГн намотаний на трьох склеєних кільцях К12x8x3 М4000НМ дротом ПЕШО 0,5. Обмотка складається з 59 витків. Кожне кільце перед намотуванням слід розламати на дві частини.
В один із проміжків вводять загальну прокладку з текстоліту товщиною 0,5 мм і склеюють пакет. Можна також застосувати кільця з фериту з магнітною проникністю понад 1000.
Приклад виконання понижуючого перетворювача на мікросхемі КР1156ЕУ5наведено на рис. 18. На вхід такого перетворювача не можна подавати напругу понад 40 В. Частота роботи перетворювача – 30 кГц при UBX = 15 В. Розмах пульсацій напруги на конденсаторах СЗ та С4 – 50 мВ.
Мал. 18. Схема понижуючого перетворювача напруги на мікросхемі КР1156ЕУ5.
Мал. 19. Схема инвертирующего перетворювача напруги на мікросхемі КР1156ЕУ5.
Дросель L1 індуктивністю 220 мкГч намотаний аналогічним чином (див. вище) на трьох кільцях, але зазор при склейці був встановлений 0,25 мм, обмотка містила 55 витків такого ж дроту.
На наступному малюнку (рис. 19) показана типова схема інвертуючого перетворювача напруги на мікросхемі КР1156ЕУ5, Мікросхема DA1 живиться сумою вхідної та вихідної напруги, яка не повинна перевищувати 40 В.
Частота роботи перетворювача - 30 кгц при UBX = 5 S; розмах пульсацій напруги на конденсаторах СЗ та С4 - 100 і 40 мВ.
Для дроселя L1 інвертуючого перетворювача індуктивністю 88 мкГн були використані два кільця К12x8x3 М4000НМ із зазором 0,25 мм. Обмотка складається з 35 витків дроту ПЕВ-2 0,7. Дросель L2 у всіх перетворювачах стандартний – ДМ-2,4 індуктивністю 3 мкГч. Діод VD1 у всіх схемах (рис. 17 - 19) має бути діодом Шотки.
Для отримання двополярної напруги з однополярноїфірмою MAXIM розроблено спеціалізовані мікросхеми. На рис. 20 показана можливість перетворення напруги низького рівня (4,5...5 6) у двополярну вихідну напругу 12 (15 або 6) при струмі навантаження до 130 (або 100 мА).
Мал. 20. Схема перетворювача напруги мікросхемі МАХ743.
По внутрішній структурі мікросхема не відрізняється від типового побудови такого роду перетворювачів, виконаних на дискретних елементах, проте інтегральне виконання дозволяє при мінімальній кількості зовнішніх елементів створювати високоефективні перетворювачі напруги.
Так, для мікросхеми МАХ743(Рис. 20) частота перетворення може досягати 200 кГц (що набагато перевищує частоту перетворення переважної більшості перетворювачів, виконаних на дискретних елементах). При напрузі живлення 5 ККД становить 80 ... 82% при нестабільності вихідної напруги не більше 3%.
Мікросхема забезпечена захистом від аварійних ситуацій: при зниженні напруги живлення на 10% нижче норми, а також при перегріві корпусу (вище 195°С).
Для зниження на виході перетворювача пульсацій із частотою перетворення (200 кГц) на виходах пристрою встановлені П-подібні LC-фільтри. Перемичка J1 на висновках 11 та 13 мікросхеми призначена для зміни величини вихідної напруги.
Для перетворення напруги низького рівня(2,0...4,5 6) стабілізоване 3,3 або 5,0 В призначена спеціальна мікросхема, розроблена фірмою MAXIM, - МАХ765. Вітчизняні аналоги - КР1446ПН1А та КР1446ПН1Б. Мікросхема близького призначення – МАХ757 – дозволяє отримати на виході плавно регульовану напругу в межах 2,7...5,5 В.
Мал. 21. Схема низьковольтного підвищуючого перетворювача напруги до рівня 3,3 або 5,0 Ст.
Схема перетворювача показана на рис. 21 містить незначну кількість зовнішніх (навісних) деталей.
Працює цей пристрій за традиційним принципом, описаним раніше. Робоча частота генератора залежить від величини вхідної напруги та струму навантаження та змінюється в широких межах - від десятків Гц до 100 кГц.
Величина вихідної напруги визначається тим, куди підключений висновок 2 мікросхеми DA1: якщо він з'єднаний із загальною шиною (див. рис. 21), вихідна напруга мікросхеми КР1446ПН1Адорівнює 5,0±0,25, якщо ж цей висновок з'єднаний з висновком 6, то вихідна напруга знизиться до 3,3±0,15 В. Для мікросхеми КР1446ПН1Бзначення будуть 5,2±0,45 В та 3,44±0,29 В відповідно.
Максимальний вихідний струм перетворювача 100 мА. Мікросхема МАХ765забезпечує вихідний струм 200 мАпри напрузі 5-6 та 300 мАпри напрузі 3,3 В. ККД перетворювача – до 80%.
Призначення виводу 1 (SHDN) - тимчасове відключення перетворювача шляхом замикання цього виводу загальний провід. Напруга на виході в цьому випадку знизиться до значення, дещо меншого, ніж вхідна напруга.
Світлодіод HL1 призначений для індикації аварійного зниження напруги живлення (нижче 2 В), хоча сам перетворювач здатний працювати і при більш низьких значеннях вхідної напруги (до 1,25 6 і нижче).
Дросель L1 виконують на кільці К10x6x4, 5 з фериту М2000НМ1. Він містить 28 витків дроту ПЕШО 0,5 мм та має індуктивність 22 мкГч. Перед намотуванням феритове кільце розламують навпіл, попередньо надпиливши алмазним надфілем. Потім кільце склеюють епоксидним клеєм, встановивши в один із зазорів, що утворилися, текстолітову прокладку товщиною 0,5 мм.
Індуктивність отриманого таким чином дроселя залежить більшою мірою від товщини зазору і меншою від магнітної проникності сердечника і числа витків котушки. Якщо змиритися зі збільшенням рівня електромагнітних перешкод, можна використовувати дросель типу ДМ-2,4 індуктивністю 20 мкГч.
Конденсатори С2 та С5 типу К53 (К53-18), С1 та С4 – керамічні (для зниження рівня високочастотних перешкод), VD1 – діод Шотки (1 N5818, 1 N5819, SR106, SR160 та ін.).
Мережевий блок живлення фірми «Philips»
Перетворювач (мережевий блок живлення фірми «Philips», рис. 22) при вхідній напрузі 220 забезпечує вихідну стабілізовану напругу 12 В при потужності навантаження 2 Вт.
Мал. 22. Схема мережного блоку живлення фірми Philips.
Безтрансформаторне джерело живлення (рис. 23) призначене для живлення портативних та кишенькових приймачів від мережі змінного струмунапругою 220 В. Слід враховувати, що це джерело електрично не ізольовано від мережі живлення. При вихідній напрузі 9В та струмі навантаження 50 мА джерело живлення споживає від мережі близько 8 мА.
Мал. 23. Схема безтрансформаторного джерела живлення з урахуванням імпульсного перетворювача напруги.
Мережева напруга, випрямлена діодним мостом VD1 - VD4 (рис. 23), заряджає конденсатори С1 і С2. Час заряду конденсатора З2 визначається постійного ланцюга R1, З2. У перший момент після увімкнення пристрою тиристор VS1 закритий, але при певній напрузі на конденсаторі С2 він відкриється і підключить до цього конденсатора ланцюг L1 СЗ.
При цьому від конденсатора С2 заряджатиметься конденсатор СЗ великої ємності. Напруга на конденсаторі С2 зменшуватиметься, а на СЗ — збільшуватиметься.
Струм через дросель L1, рівний нулю в перший момент після відкривання тиристора, поступово збільшується доти, доки напруги на конденсаторах С2 і СЗ не зрівняються. Як тільки це станеться, тиристор VS1 закриється, але енергія, запасена в дроселі L1, деякий час підтримуватиме струм заряду конденсатора СЗ через діод VD5, що відкрився. Далі діод VD5 закривається і починається відносно повільний розряд конденсатора СЗ через навантаження. Стабілітрон VD6 обмежує напругу на навантаженні.
Як тільки тиристор VS1 закривається напруга на конденсаторі С2 знову починає збільшуватися. У деякий момент тиристор знову відкривається і починається новий цикл роботи пристрою. Частота відкривання тиристора в кілька разів перевищує частоту пульсації напруги на конденсаторі С1 залежить від номіналів елементів ланцюга R1, С2 і параметрів тиристора VS1.
Конденсатори С1 і С2 типу МБМ на напругу не нижче 250 В. Дросель L1 має індуктивність 1...2 мГн і опір не більше 0,5 Ом. Він намотаний на циліндричному каркасі діаметром 7 мм.
Ширина обмотки 10 мм, вона складається з п'яти шарів дроту ПЕВ-2 0,25 мм, намотаного щільно, виток до витка. В отвір каркаса вставлений підбудовний сердечник СС2, 8х12 з фериту М200НН-3. Індуктивність дроселя можна змінювати у межах, котрий іноді виключити його.
Схеми пристроїв для перетворення енергії
Схеми пристроїв перетворення енергії показані на рис. 24 і 25. Вони являють собою понижуючі перетворювачі енергії з живленням від випрямлячів з конденсатором, що гасить. Напруга на виході пристроїв стабілізована.
Мал. 24. Схема понижуючого перетворювача напруги з безтрансформаторним мережним живленням.
Мал. 25. Варіант схеми понижуючого перетворювача напруги з безтрансформаторним мережним живленням.
Як диністори VD4 можна використовувати вітчизняні низьковольтні аналоги - КН102А, Б. Як і попередній пристрій (рис. 23), джерела живлення (рис. 24 і 25) мають гальванічну зв'язок з мережею живлення.
Перетворювач напруги з імпульсним накопиченням енергії
У перетворювачі напруги С. Ф. Сиколенко з «імпульсним накопиченням енергії» (рис. 26) ключі К1 та К2 виконані на транзисторах КТ630, система управління (СУ) – на мікросхемі серії К564.
Мал. 26. Схема перетворювача напруги з імпульсним накопиченням.
Накопичувальний конденсатор С1 - 47 мкФ. Як джерело живлення використовується батарея напругою 9 В. Вихідна напруга на опорі навантаження 1 ком досягає 50 В. ККД становить 80% і зростає до 95% при використанні в якості ключових елементів К1 і К2 КМОП-структур типу RFLIN20L.
Імпульсно-резонансний перетворювач
Імпульсно-резонансні перетворювачі конструкції до т.зв. М. М. Музиченко, один із яких показаний на рис. 4,27, в залежності від форми струму в ключі VT1 діляться на три різновиди, в яких елементи, що комутують, замикаються при нульовому струмі, а розмикаються - при нульовому напрузі. На етапі перемикання перетворювачі працюють як резонансні, а решту, більшу частину періоду — як імпульсні.
Мал. 27. Схема імпульсно-резонансного перетворювача Н. М. Музиченка.
Відмінною рисою таких перетворювачів є те, що їхня силова частина виконана у вигляді індуктивно-ємнісного моста з комутатором в одній діагоналі і з комутатором і джерелом живлення в іншому. Такі схеми (рис. 27) вирізняються високою ефективністю.
