Потужний перетворювач напруги 12/5 вольт за простою схемою. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Потужний перетворювач напруги 12/5 вольт за простою схемою. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Перетворювачі напруги, випрямлячі, інвертори

Коментарі до статті

Такий перетворювач може знадобитися для живлення сильноточних 5-вольтових схем від автомобільного акумулятора, зарядки від нього літієвих акумуляторів (тоді вихідну напругу доведеться зменшити до 4 В); в авторському варіанті використовується для живлення зовнішнього комп'ютерного DVD-RW (USB) від автомобільного акумулятора. Цей привід і сам по собі досить сильно гріється в процесі роботи, тому охолоджувати ще й мікросхему лінійного стабілізатора просто нема чим. А імпульсники відомі своєю економічністю.

На мікросхемі DD1 зібрані помножувач напруги та тактуючий генератор (рис. 1.10).

Рис. 1.10 (натисніть , щоб збільшити)

Помножувач необхідний через те, що у схемі використовуються більш дешеві та поширені польові транзистори з каналом n-типу. Для повного відмикання польового транзистора з ізольованим затвором і каналом, що індукується (до цього типу відносяться всі транзистори серії IRF) напруга на його затворі потрібно підняти на 3...5 У вище напруги на стоку - так що тут без помножувача не обійтися.

Помножувач зібраний на елементах С3, VD1, VD2 і конденсаторі С4, що фільтрує, за типовою схемою. Для обмеження напруги (воно може піднятися до 22, а для мікросхеми 555 напруга вище 18 В небезпечно) доданий резистор R5. Завдяки йому напруга на конденсаторі С4 становить близько 17...18, цього достатньо для нормальної роботи польового транзистора і недостатньо для пробою мікросхеми. Конденсатор С3 може бути або багатошаровим керамічним (у вигляді паралелепіпеда, для поверхневого монтажу) або плівковим, але не дисковим керамічним! Інакше, через значний внутрішній опір конденсатора, напруга на С4 не підвищиться вище 15...16 навіть без резистора R5, і ключовий транзистор буде сильно грітися. Конденсатор С4 може бути розрахований на 16 ст.

Власне широтно-імпульсний модулятор зібраний на таймері DD2. Через конденсатор С2 і транзистор VT1 на вхід таймера S надходять дуже короткі синхроімпульси з виходу генератора чим вони коротші, тим краще (інакше вихід таймера може збуджуватися). Місткості 10 пФ цілком достатньо, її можна навіть зменшити до 5 пФ.

Регулювання тривалості вихідних імпульсів здійснюється через вхід REF (висновок 5 мікросхеми). Тривалість вихідного імпульсу дорівнює часу, за який конденсатор С5 заряджається від нуля до напруги на цьому вході, тобто при зменшенні напруги REF тривалість імпульсів (і напруга на виході) зменшується, при напрузі менше 1,5 вона стає рівною нулю.

Принцип роботи пристрою

Перетворювач напруги побудований за класичною схемою на польовому транзисторі VT2 і дроселі L1 Як зворотнохідний діод використовується транзистор VT3 У потужних знижувальних імпульсниках в цьому місці найкраще ставити саме транзистори так як струм зворотного ходу практично дорівнює прямому струму (і якщо падіння напруги на ключовому транзисторі VT2 за схемою) легко зменшити до мінімуму, то з діодами все набагато складніше. У результаті виходить парадокс: ключовий транзистор холодний, дросель майже не гріється, зате діод як праска! Адже чим менше нагрівання тим вище ККД схеми, і з відведенням тепла менше проблем.

Транзистор VT3 працює у протифазі з ключовим транзистором VT2 завдяки інвертору на мікросхемі DD3. Так як зворотноходовий діод повинен бути відкритий не весь час простою ключового транзистора, а лише невеликий (інакше він замикатиме через дросель вихід схеми) час відразу після закриття ключового транзистора (саме в цей час імпульс струму зворотного ходу має найбільшу амплітуду), до схеми додано конденсатор С6 і для точного налаштування підстроювального резистор R8. Решта часу транзистор VT3 працює як діод завдяки вбудованому потужному захисному діоду між висновками стоку і витоку. Тобто від заміни діода транзистором гірше точно не буде.

Стабілізатор напруги зібраний на стабілітроні VD3 та транзисторі VT4. Точність та величина вихідної напруги залежать тільки від якості та напруги стабілізації стабілітрона. Його можна замінити мікросхемою TL431.

Дросель L1 можна намотати на каркасі трансформатора від старої радіоточки. Беремо провід діаметром 1 мм (для струму навантаження до 2 А) і мотаємо до заповнення каркаса (близько сотні витків). Так як дросель працює на постійному струмі, то між пластинами обов'язковий діелектричний зазор, тобто засовуємо все. Ш-подібні пластини в одному напрямку і між ними та "палочками" прокладаємо 1-2 шари газетного паперу (або трансформаторного, якщо у вас є), після чого всю цю справу дуже добре стискаємо. Можна намотати дросель і на феритовому кільці діаметром приблизно 30...40 мм, але знову-таки його краще розрізати і знову склеїти, або взяти спеціальний розрізний осердя (феритові чашки діаметром 20...30 мм і висотою 15...20 мм.) , приблизно 50...80 витків).

Налагодження

Повністю збираємо схему, не впаюємо тільки транзистори VT2 та VT3. Підключаємо живлення напруга на виводах живлення DD2 має бути на 4...6 більше напруги живлення; якщо воно менше переконуємося в наявності генерації (напруга на виході генератора повинна дорівнювати половині живильного), зменшуємо опір резистора R5, якщо це не допомагає ставимо якісніший конденсатор С3. Якщо напруга живлення DD2 більше 18 збільшуємо опір резистора R5. Після цього впаюємо обидва транзистори і зменшуємо опір R8 до нуля. До виходу підключаємо потужне навантаження (рекомендується автомобільну лампочку на 12 В, 20 Вт) та подаємо живлення +12 В через підключений амперметр. Якщо все працює нормально, напруга на лампочці буде приблизно дорівнює напрузі стабілізації стабілітрона, а споживаний схемою струм буде в два рази менше струму через лампочку (в авторському варіанті 0,5 А). Тепер відключаємо лампочку-навантаження. Напруга на виході повинна збільшитися не більше ніж на 0,2...0,3, а напруга на вході REF DD2 повинна бути в межах 0,8...2,5 відносно загального проводу. Якщо воно близьке до нуля, слід зменшити ємність конденсатора С5 вдвічі.

Увімкніть-відключіть навантаження: дросель при цьому повинен коротко "стукати" (це ланцюг зворотного зв'язку відпрацьовує різку зміну струму навантаження), ніяких свистів (самовзбудження) бути не повинно. Якщо виникає збудження, швидше за все, неправильно намальовані доріжки.

Після цього можна починати налаштування "розумного діода" (VT3). Повільно обертайте двигун підстроювального резистора R8 споживаний схемою струм (+12) почне зменшуватися приблизно на 5 ... 10%. Цей струм раніше витрачався виключно на нагрівання корпусу транзистора VT3. Але в якийсь час може виникнути самозбудження вихідного каскаду - струм струм, що споживається схемою, різко зростає в 2-3 рази. Двигун R8 потрібно встановити в таке положення, при якому струм, що споживається, зменшився, але до збудження ще далеко. Знову відключіть-включіть навантаження, відключіть-включіть живлення: збудження виходу та свисту в дроселі (навіть дуже короткого!) не повинно бути. Якщо це не так потрібно трохи зменшити опір R8 та повторити провокацію.

Завдяки такій схемі включення транзистора VT3 він хоч і гріється, але помітно слабше, ніж добрий діод Шоттки (КД213, 1N5822). При струмі навантаження до 1...1,5 А радіатори для обох транзисторів не потрібні, при струмі до 3 А до корпусу VT3 потрібно прикрутити невелику пластинку-тепловідведення (КРЕН з такою силою гріється вже за струму 0,2 А).

Замість 1RFZ46 в авторському варіанті стоять їхні білоруські аналоги. КП723А з опором каналу 0,1 Ом і менше, транзистори КТ315 можна замінити будь-якими кремнієвими структурами npn. Електроліти С7 і С8 бажано набрати з кількох з'єднаних паралельно меншої ємності, паралельно їм можна включити пару плівкових або багатошарових керамічних конденсаторів ємністю 0,1 мкФ і більше.

При повторенні схеми особливу увагу потрібно приділити проводам живлення всі елементи і всі дроти повинні бути підключені саме так, як показано на малюнку! Не заощаджуйте на сірниках, інакше замучитеся з налаштуванням! Доріжки, намальовані на малюнку більш товстою лінією, повинні бути товстішими мінімум 1,5...2 мм.

Автори: Кашкаров А.П., Колдунов О.С.

Дивіться інші статті розділу Перетворювачі напруги, випрямлячі, інвертори.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Пластик з біомаси - дешево та сердито 18.05.2012

Команда інженерів-хіміків з Університету штату Массачусетс Амхерст розробила новий дешевий спосіб виробництва пластику з біомаси. Новий хімічний процес у лабораторних умовах демонструє високу 75% ефективність переробки біологічної сировини на п-ксилол - ключовий компонент для виробництва, наприклад, пластикових пляшок.

Ключем до успіху стало застосування цеолітного каталізатора, який запобігає побічним реакціям і перетворює сировину на цінний п-ксилол.

Нині промисловість виробляє п-ксилол із нафти. Ксилол, що одержується, використовується для виготовлення поліетилентерефталату, який застосовується для найширшого спектру пластикових виробів: упаковки продуктів, синтетичних волокон, автомобільних деталей і т.д. Однак нестабільна ціна на нафту та дорожнеча переробки негативно позначаються на ціні безлічі продуктів, для виробництва яких використовують п-ксилол.

Новий процес у ході триступеневої реакції за допомогою цеолітного каталізатора перетворює глюкозу на п-ксилол. Процес протікає у високотемпературному реакторі, що містить біомасу. Це є серйозним проривом, оскільки всі інші способи одержання п-ксилолу з відновлюваних джерел або дуже дорогі (наприклад, ферментація), або неефективні через низький вихід корисного продукту.

Нова технологія дозволить виробляти велику кількість корисних продуктів, включаючи біопаливо та п-ксилол, з целюлози – основного компонента рослин. Таким чином, у справі виробництва пластику хімічна промисловість може частково позбутися нафтової залежності.

Інші цікаві новини:

▪ Твердотільні накопичувачі SSDNow KC380 від Kingston Technology

▪ Вимикач сновидінь

▪ Чи впливають метеорити на клімат

▪ 4K-проектор LG ProBeam

▪ Штучна боброва шерсть

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Годинники, таймери, реле, комутатори навантаження. Добірка статей

▪ стаття Вчені ступеня Міккі-Мауса. Крилатий вислів

▪ стаття Де з'явився хокей на льоду? Детальна відповідь

▪ стаття Гіпнотизер, ілюзіоніст, фокусник (артист цирку ілюзійного жанру) Посадова інструкція