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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Улей для диких пчел 16.07.2003 Английская компания "Оксфорд Би" наладила выпуск готовых домиков для диких пчел. В последние годы медоносные пчелы в Англии, да и во многих других странах сильно пострадали от паразитического клеща. В результате снизились урожаи культур, нуждающихся в опылении пчелами. В этом отношении медоносных пчел могут заменить одиночные дикие пчелы - осмии. Клещу они не поддаются и, кроме того, более эффективны в опылении. Осмии собирают пыльцу на опушенную нижнюю сторону брюшка, а не утрамбовывают ее в специальные корзинки на ногах, как медоносная пчела, поэтому повышается вероятность попадания пыльцы на пестик. Что немаловажно, осмии отличаются покладистым нравом и практически никогда не используют свое жало. Весной они начинают летать раньше обычных пчел, при более низкой температуре. В природе осмии живут в пустотелых стеблях тростника, пустых раковинах улиток, в ходах древоточцев и других трубчатых полостях. "Оксфорд Би" предлагает привлекать в сады осмий, развешивая домики для них. Трубочки гнезда сделаны из биологически нейтральной пластмассы и выстланы бумагой. Улей можно расширять, докупая отдельные трубочки.

Другие интересные новости:

▪ Дисплей хирурга

▪ Электромобили Mercedes с беспроводной зарядкой

▪ Толстяки живут все дольше

▪ Музейная аллергия

▪ Новые мощные МОП-транзисторы NXP

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочные материалы. Подборка статей

▪ статья Светить - и никаких гвоздей! Крылатое выражение

▪ статья Что такое простуда? Подробный ответ

▪ статья Помпельмус. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Программа LPTtest. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электродинамические головки и звуковые колонки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025