Повышающий DC/DC преобразователь напряжения, 12/300 вольт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы

 Комментарии к статье

В состав практически каждого ИИП входит двухполупериодный выпрямитель, преобразующий переменное напряжение сети 220 В в постоянное 310 В (исключение составляют лишь маломощные ИИП, в которых иногда применяют однополупериодный выпрямитель). Это означает, что для питания таких ИИП нет необходимости формировать синусоидальное напряжение 220 В и частотой 50 Гц, а достаточно постоянного напряжения 310 В, что существенно упрощает конструкцию преобразователя.

Предлагаемый DC/DC преобразователь позволяет питать от бортовой сети автомобиля или другого источника постоянного напряжения 12 В любое сетевое электрооборудование с потребляемой мощностью не более 50 Вт, имеющее в своем составе ИИП. Преобразователь имеет небольшие габариты и вес, высокие надежность и КПД при низкой стоимости и простоте конструкции. Недостатки - отсутствие гальванической развязки цепи выходного постоянного напряжения 310 В от источника питания 12 В и небольшая мощность. Схема преобразователя приведена на рис. 1.

(нажмите для увеличения)

Технические характеристики:

• входное напряжение, В.....10,5...15
• частота преобразования, кГц.....40
• выходное напряжение, В ...300...310
• ток, потребляемый в отсутствие нагрузки, мА.....38
• максимальная долговременная мощность нагрузки, Вт.....50
• КПД (при входном напряжении 11,7 В и мощности нагрузки 32 Вт),%.....92

Устройство построено по классической схеме двухтактного преобразователя с выводом средней точки первичной обмотки повышающего трансформатора Т1. Основа устройства - двухтактный ШИ контроллер DA1. выход которого включен по схеме эмиттерного повторителя. Частота преобразования составляет около 40 кГц, она задана резистором R3 и конденсатором С3. Плавный пуск преобразователя обеспечивается элементами R4, R7, С9, VT7. Это защищает плавкую вставку FU1, переключательные транзисторы VT5, VT6 и выпрямительные диоды VD7- VD10 от перегрузки во время переходного процесса, когда сглаживающие конденсаторы С18-С20 заряжаются. При подаче питающего напряжения конденсатор С9 заряжается, транзистор VT7 в этот момент закрыт.

По мере зарядки конденсатора транзистор VT7 открывается и напряжение на входе компаратора "мертвого времени" (вывод 4DA1) уменьшается. За счет этого коэффициент заполнения импульсов контроллера плавно увеличивается от нуля до максимального значения (48%). Данное решение, в отличие от обычно применяемой RC-цепи, позволяет получить максимальную скважность управляющих импульсов за счет крайне малого сопротивления сток-исток транзистора VT7 в открытом состоянии. Диод VD2 ускоряет разрядку конденсатора С9 при отключении питающего напряжения.

Транзисторы VT1, VT2, а также VT3, VT4 - эмиттерные повторители, которые обеспечивают быструю перезарядку емкости затворов полевых транзисторов VT5, VT6. Диоды VD3, VD4 шунтируют резисторы R8, R9 в цепях затворов, ускоряя процесс закрывания этих транзисторов, уменьшая тем самым потери при переключении. Для ограничения выбросов напряжения на стоках транзисторов VT5, VT6 до безопасного значения установлены ограничительные диоды VD5, VD6.

Для стабилизации выходного напряжения применена обратная связь по напряжению на встроенный в ШИ контроллер DA1усилитель сигнала ошибки. Выходное напряжение преобразователя через резистивный делитель R14R15 поступает на неинвертирующий вход этого усилителя (вывод 1 DA1). На инвертирующий вход усилителя (вывод 2) через резистор R1поступает напряжение со встроенного источника образцового напряжения (5 В) с вывода 14 DA1. Повышение выходного напряжения приводит к линейному уменьшению длительности импульсов на выводах 9 и 10 ШИ контроллера DA1, что приводит к уменьшению выходного напряжения, т.е. его стабилизации.

С помощью резисторов R1 и R2 установлен коэффициент усиления встроенного усилителя сигнала ошибки, равный примерно десяти. Это позволило не допустить существенной разницы в длительности управляющих импульсов на выводах 9 и 10 ШИ контроллера.

На элементах DA2, HL1, R10-R13 выполнен узел контроля разрядки аккумуляторной батареи. Питающее напряжение с делителя R10, R11 поступает на управляющий вход микросхемы DA2 - параллельного стабилизатора напряжения, который применен в качестве компаратора

При напряжении на управляющем входе более 2,5 В через светодиод HL1 протекает ток, свечение которого сигнализирует о нормальном напряжении аккумуляторной батареи, а отсутствие свечения - о ее разрядке. Диод VD1 защищает устройство от неправильной полярности питающего напряжения - в случае возникновения такой ситуации сгорает плавкая вставка FU1. Питающее напряжение на ШИ контроллер DA1 поступает через фильтр питания L1C4C6.

В устройстве применены резисторы МЛТ, С2-23, оксидные конденсаторы - импортные, конденсаторы С1- С3 - K10-17, остальные - керамические для поверхностного монтажа типоразмера 0805 или 1206. Транзисторы IRF3205 заменимы на IRFI3205 или IRL3705N. транзисторы 2SC3205 и 2SA1273 - на КТ961 и КТ639 соответственно (с любыми буквенными индексами). В последнем случае желательно подобрать экземпляры со статическим коэффициентом усиления по току не менее 100. Диоды 1.5КЕ36А можно заменить на диоды 1.5КЕ39А, 1.5КЕ47А или Р6КЕ36А, Р6КЕ39А, Р6КЕ47А, a UF2007 - на FR207 или HER207. Полными аналогами ШИ контроллера TL494CLP являются микросхемы. КА7500 и КР1114ЕУ4. После монтажа транзисторов VT5 и VT6 на плату к ним через изолирующие теплопроводящие прокладки крепят общий теплоотвод. представляющий собой алюминиевую пластину размерами 50х20 мм и толщиной 2...4 мм. Для трансформатора Т1 применен Ш-образный магнитопровод типа El сечением 10х7 мм от блока питания IBM PC AT.

В первую очередь на каркас наматывают обмотку II, содержащую 182 витка провода ПЭВ-2 0,25мм, каждый из слоев изолируют калькой. Для обмотки I использованы пять скрученных проводов ПЭВ-2 0,44 мм, она содержит 14 витков с отводом от середины.

После намотки всю катушку пропитывают шеллаком. Для ускорения его высыхания можно прогреть катушку, пропуская через обмотку II постоянный ток 0,3...0,4 А. В этот момент в катушке не должно быть магнитопровода. Для получения максимальной индуктивности обмоток обе части магнитопровода склеивают шеллаком, в котором размешан ферритовый порошок. После высыхания магнитопровод обматывают несколькими слоями бумажной липкой ленты. индуктивность каждой половины обмотки I трансформатора Т1 должна быть не менее 130 мкГн.

Все элементы преобразователя, за исключением светодиода, диода VD1, держателей плавких вставок, выключателя питания, входных и выходных гнезд, установлены на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, чертеж которой показан на рис. 2.

Плата установлена в корпус размерами 154x64x39 мм - он самодельный и склеен из листового полистирола толщиной 2 мм. Светодиод, держатели плавких вставок, выключатель питания, входные и выходные гнезда установлены в отверстия на боковых стенках корпуса (рис. 3).

Диод VD1 - на выводах выключателя питания SA1 и держателя плавкой вставки FU1. В крышке корпуса сделаны вентиляционные отверстия (рис. 4).

Налаживание преобразователя сводится к проверке выходного напряжения, без подключенной нагрузки, которое должно быть в интервале 300...310 В. При необходимости его изменяют подборкой резистора R15.

Для налаживания узла контроля разрядки аккумуляторной батареи необходимо подобрать резистор R11 так, чтобы при уменьшении напряжения питания до 10,8 В светодиод HL1 погас.

Автор: Беляев 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:

Лошади распознают страх человека из-за запаха пота 25.01.2026

Взаимодействие человека и животных далеко не всегда ограничивается жестами, голосом или зрительным контактом. Все больше исследований показывает, что важную роль в межвидовой коммуникации играют химические сигналы - летучие вещества, которые организм выделяет в разных эмоциональных состояниях. Новая работа французских ученых демонстрирует, что лошади способны распознавать страх человека, ориентируясь исключительно на запах его пота. Исследование было проведено группой специалистов из Национального института сельского хозяйства, питания и окружающей среды INRAE во Франции. Ученые сосредоточились на так называемых chemosignals - химических сигналах, сопровождающих эмоции. Если способность собак улавливать человеческий стресс уже хорошо известна, то реакции лошадей до сих пор оставались менее изученными, несмотря на их тесное и давнее сосуществование с человеком. Для эксперимента исследователи привлекли 30 добровольцев, у которых собирали образцы пота в двух разных эмоциональных сос ...>>

Каплю жидкого металла научили вращаться 25.01.2026

Инженерия все чаще отходит от классических представлений о механизмах, заменяя жесткие конструкции гибкими и адаптивными системами. Особенно заметен этот сдвиг в робототехнике, биомедицине и микроэлектронике, где традиционные моторы оказываются слишком громоздкими или хрупкими. На этом фоне разработка команды Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) выглядит принципиально новым шагом: исследователи создали вращающийся двигатель, в котором движение возникает внутри капли жидкого металла. Новый тип актуатора получил название liquid metal droplet rotary paddle motor. Его ключевая особенность заключается в том, что вращение создается не за счет твердых роторов и подшипников, а благодаря управляемой циркуляции внутри самой металлической капли. В экспериментальной установке каплю жидкого металла помещают в солевой раствор и прикладывают к ней электрическое поле, в результате чего внутри возникают вихревые потоки, способные приводить в движение крошечную медную лопатку, погруженную в метал ...>>

Видеоигры, образ жизни и масса тела 24.01.2026

Видеоигры давно стали неотъемлемой частью повседневной жизни миллионов людей и перестали восприниматься исключительно как форма досуга. Однако по мере роста времени, проводимого за экраном, все чаще возникает вопрос о том, как подобные привычки отражаются на здоровье. Новое исследование позволило по-новому взглянуть на связь между увлечением видеоиграми, образом жизни и риском набора лишнего веса. Ученые обратили внимание на то, что избыточная масса тела чаще встречается среди людей, активно играющих в компьютерные игры, по сравнению с теми, кто либо вовсе не играет, либо делает это эпизодически. Особенно заметной эта тенденция оказалась у игроков, которые посвящают видеоиграм более 10 часов в неделю. Именно в этой группе чаще фиксировались неблагоприятные поведенческие факторы, включая нарушения питания, сна и недостаток физической активности. Ранее исследователи уже связывали активное пользование компьютером и распространение скоростного интернета с ростом риска избыточного вес ...>>

Случайная новость из Архива Лазер победит опухоль 07.08.2012 Оригинальная лазерная установка, разработанная в Университете Теннесси, способна самостоятельно выполнить миссию "найти и уничтожить": с помощью лазерного излучения составляется карта злокачественной опухоли, а затем раковые клетки разрушаются лазерным импульсом. Новая медицинская технология использует фемтосекундный лазер с длительностью импульса около одной квадриллионной доли секунды. Это позволяет лазеру быстро обследовать определенный регион тела и составить карту опухоли. Как только опухоль обнаружена, мощность лазерного луча повышается и он сжигает раковые клетки. Поскольку излучение фемтосекундного лазера можно строго контролировать в пространстве и времени, удается избежать перегрева соседних, здоровых, клеток. До сих пор эксперименты проводились с обычными лазерами, однако их длительные импульсы вызывали чрезмерное повреждение тканей, окружающих опухоль. Новый метод обнаружения и уничтожения раковых клеток имеет большой потенциал: он намного точнее, чем современное хирургическое вмешательство, и может применяться для уничтожения опухолей мозга. Фемтосекундный лазерный луч способен даже проникать сквозь тонкие кости черепа и избавляет врача от необходимости проводить сложную и опасную операцию на мозге. Фемтосекундный лазер особенно пригодится в тяжелых случаях неоперабельного рака, а также для быстрого неинвазивного уничтожения небольших опухолей, из-за которых сегодня часто приходится прибегать к чрезвычайно токсичной процедуре химиотерапии.

Другие интересные новости:

▪ Графен сделает электронику сверхбыстрой

▪ Робот-читатель

▪ Причины старческого запаха

▪ Алмазно-литиевый ниобатный чип

▪ Антирадиационный костюм для лунной миссии NASA

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Студенту на заметку. Подборка статей

▪ статья Во всех ты, душенька, нарядах хороша! Крылатое выражение

▪ статья Какие пожары в древности тушили молоком? Подробный ответ

▪ статья Врач-специалист. Должностная инструкция

▪ статья Усилитель мощности ЗЧ (80 ватт). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Лицом к лицу. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026