Мощный преобразователь напряжения 12/5 вольт по простой схеме. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы

 Комментарии к статье

Такой преобразователь может понадобиться для питания сильноточных 5-вольтовых схем от автомобильного аккумулятора, зарядки от него же литиевых аккумуляторов (тогда выходное напряжение придется уменьшить до 4 В); в авторском же варианте используется для питания внешнего компьютерного DVD-RW (USB) от автомобильного аккумулятора. Этот привод и сам по себе довольно сильно греется в процессе работы, поэтому охлаждать еще и микросхему линейного стабилизатора просто нечем. А импульсники знамениты своей экономичностью.

На микросхеме DD1 собраны умножитель напряжения и тактирующий генератор (рис. 1.10).

Рис. 1.10 (нажмите для увеличения)

Умножитель необходим из-за того, что в схеме используются более дешевые и распространенные полевые транзисторы с каналом n-типа. Для полного отпирания полевого транзистора с изолированным затвором и индуцируемым каналом (к этому типу относятся все транзисторы серии IRF) напряжение на его затворе нужно поднять на 3...5 В выше напряжения на стоке - так что здесь без умножителя не обойтись.

Умножитель собран на элементах С3, VD1, VD2 и фильтрующем конденсаторе С4 по типовой схеме. Для ограничения напряжения (оно может подняться до 22 В, а для микросхемы 555 напряжение выше 18 В опасно) добавлен резистор R5. Благодаря ему напряжение на конденсаторе С4 составляет около 17...18 В, этого достаточно для нормальной работы полевого транзистора и недостаточно для пробоя микросхемы. Конденсатор С3 может быть или многослойным керамическим (в виде параллелепипеда, для поверхностного монтажа), или пленочным, но не дисковым керамическим! Иначе, из-за значительного внутреннего сопротивления конденсатора, напряжение на С4 не повысится выше 15...16 В даже без резистора R5, и ключевой транзистор будет сильно греться. Конденсатор С4 может быть рассчитан на 16 В.

Собственно широтно-импульсный модулятор собран на таймере DD2. Через конденсатор С2 и транзистор VT1 на вход S таймера поступают очень короткие синхроимпульсы с выхода генератора чем они короче, тем лучше (иначе выход таймера может возбуждаться). Емкости 10 пФ вполне достаточно, ее можно даже уменьшить до 5 пФ.

Регулировка длительности выходных импульсов производится через вход REF (вывод 5 микросхемы). Длительность выходного импульса равняется времени, за которое конденсатор С5 заряжается от нуля до напряжения на этом входе, то есть при уменьшении напряжения REF длительность импульсов (и напряжение на выходе) уменьшается, при напряжении менее 1,5 В она становится равной нулю.

Принцип работы устройства

Преобразователь напряжения построен по классической схеме на полевом транзисторе VT2 и дросселе L1 В качестве обратноходового диода используется транзистор VT3 В мощных понижающих импульсниках в этом месте лучше всего ставить именно транзисторы так как ток обратного хода практически равен прямому току, и если падение напряжения на ключевом транзисторе (VT2 по схеме) легко уменьшить до минимума, то с диодами все гораздо сложнее. В итоге получается парадокс: ключевой транзистор холодный, дроссель почти не греется, зато диод как утюг! А ведь чем меньше нагрев тем выше КПД схемы, и с отводом тепла меньше проблем.

Транзистор VT3 работает в противофазе с ключевым транзистором VT2 благодаря инвертору на микросхеме DD3. Так как обратноходовой диод должен быть открыт не все время простоя ключевого транзистора, а только небольшое (иначе он будет замыкать через дроссель выход схемы) время сразу после закрытия ключевого транзистора (именно в это время импульс тока обратного хода имеет наибольшую амплитуду), в схему добавлен конденсатор С6 и для точной настройки подстроечныи резистор R8. Все остальное время транзистор VT3 работает как диод благодаря встроенному мощному защитному диоду между выводами стока и истока. То есть от замены диода транзистором хуже точно не будет.

Стабилизатор напряжения собран на стабилитроне VD3 и транзисторе VT4. Точность и величина выходного напряжения зависят только от качества и напряжения стабилизации стабилитрона. Его можно заменить микросхемой TL431.

Дроссель L1 можно намотать на каркасе трансформатора от старой радиоточки. Берем провод диаметром 1 мм (для тока нагрузки до 2 А) и мотаем до заполнения каркаса (около сотни витков). Так как дроссель работает на постоянном токе, то между пластинами обязателен диэлектрический зазор то есть засовываем все. Ш-образные пластины в одном направлении и между ними и "палочками" прокладываем 1-2 слоя газетной бумаги (или трансформаторной, если у вас есть), после чего все это дело очень хорошо сжимаем. Можно намотать дроссель и на ферритовом кольце диаметром примерно 30...40 мм, но опять-таки его лучше разрезать и снова склеить, или взять специальный разрезной сердечник (ферритовые чашки диаметром 20...30 мм и высотой 15...20 мм, примерно 50...80 витков).

Налаживание

Полностью собираем схему, не впаиваем только транзисторы VT2 и VT3. Подключаем питание напряжение на выводах питания DD2 должно быть на 4...6 В больше напряжения питания; если оно меньше убеждаемся в наличии генерации (напряжение на выходе генератора должно равняться половине питающего), уменьшаем сопротивление резистора R5, если это не помогает ставим более качественный конденсатор С3. Если напряжение питания DD2 больше 18 В увеличиваем сопротивление резистора R5. После этого впаиваем оба транзистора и уменьшаем сопротивление R8 до нуля. К выходу подключаем мощную нагрузку (рекомендуется автомобильную лампочку на 12 В, 20 Вт) и подаем питание +12 В через подключенный амперметр. Если все работает нормально, напряжение на лампочке будет примерно равно напряжению стабилизации стабилитрона, а потребляемый схемой ток будет раза в два меньше тока через лампочку (в авторском варианте 0,5 А). Теперь отключаем лампочку-нагрузку. Напряжение на выходе должно увеличиться не более чем на 0,2...0,3 В, а напряжение на входе REF DD2 должно быть в пределах 0,8...2,5 В относительно общего провода. Если оно близко к нулю, следует уменьшить емкость конденсатора С5 раза в два.

Включите-отключите нагрузку: дроссель при этом должен коротко "стукать" (это цепь обратной связи отрабатывает резкое изменение тока нагрузки), никаких свистов (самовозбуждения) быть не должно. Если возникает возбуждение скорее всего, неправильно нарисованы дорожки.

После этого можно начинать настройку "умного диода" (VT3). Медленно вращайте движок подстроечного резистора R8 потребляемый схемой ток (+12 В) начнет уменьшаться примерно на 5...10%. Этот ток раньше расходовался исключительно на нагрев корпуса транзистора VT3. Но в какое-то время может возникнуть самовозбуждение выходного каскада - потребляемый схемой ток резко возрастает в 2-3 раза. Движок R8 нужно установить в такое положение, при котором потребляемый ток уменьшился, но до возбуждения еще далеко. Снова отключите-включите нагрузку, отключите-включите питание: возбуждения выхода и свиста в дросселе (даже очень короткого!) быть не должно. Если это не так нужно чуть уменьшить сопротивление R8 и повторить провокацию.

Благодаря такой схеме включения транзистора VT3 он хоть и греется, но заметно слабее, чем хороший диод Шоттки (КД213, 1N5822). При токе нагрузки до 1...1,5 А радиаторы для обоих транзисторов не нужны, при токе до 3 А к корпусу VT3 нужно прикрутить небольшую пластинку-теплоотвод (КРЕН с такой силой греется уже при токе 0,2 А).

Вместо 1RFZ46 в авторском варианте стоят их белорусские аналоги. КП723А с сопротивлением канала 0,1 Ом и менее, транзисторы КТ315 можно заменить любыми кремниевыми структуры n-p-n. Электролиты С7 и С8 желательно набрать из нескольких соединенных параллельно меньшей емкости, параллельно им можно включить парочку пленочных или многослойных керамических конденсаторов емкостью 0,1 мкФ и более.

При повторении схемы особое внимание нужно уделить проводам питания все элементы и все провода должны быть подключены именно так, как показано на рисунке! Не экономьте на спичках, иначе замучитесь с настройкой! Дорожки, нарисованные на рисунке более толстой линией, должны быть потолще минимум 1,5...2 мм.

Авторы: Кашкаров А.П., Колдунов А.С.

Смотрите другие статьи раздела Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Выращивание человеческих почек 04.10.2015 Японские ученые достигли больших успехов в создании искусственной почки. Это поможет спасти множество людей, которым не хватает донорских органов. Заболевания почек с необходимостью трансплантации распространены во всем мире. Только в Великобритании на настоящий момент пересадки почки ждет более 6000 человек, однако из-за нехватки доноров ежегодно проводится менее 3000 подобных операций. Во всем мире за год умирает свыше 350 человек, не дождавшихся необходимой им донорской почки. Новая методика, созданная специалистами из медицинского университета Токио, способна помочь нуждающимся. Эксперименты по созданию искусственного органа проводились на крысах и свиньях с использованием их же стволовых клеток. На первом этапе выращенная почка неплохо приживалась, но с трудом проводила жидкость. Тогда ученые пересмотрели подход: одновременно с почкой они начали выращивать мочеточник и мочевой пузырь. Таким образом, животным был одновременно пересажен весь основной комплекс мочевыделительной системы. Об успехе эксперимента стало возможным заявить спустя восемь недель после операции: органы прижились и продолжали идеально выполнять свои функции. Это позволяет приступить к работе над созданием искусственной почки для человека.

Другие интересные новости:

▪ Размер собаки и склонность ее к агрессии

▪ Похолодало внезапно

▪ Метод безоперационного лечения неврологических заболеваний

▪ Процессоры AMD A10-7890K и Athlon X4 880K для настольных компьютеров

▪ Умные лампочки Qube

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Дозиметры. Подборка статей

▪ статья Карел Чапек. Знаменитые афоризмы

▪ статья С каких пор разыгрываются велогонки Тур де Франс? Подробный ответ

▪ статья Работа с приспособлением по резке металлических изделий (отрезная машинка). Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Медицина. Справочник

▪ статья Приставка для записи телефонных разговоров. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026