Малогабаритный мощный преобразователь напряжения

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы

 Комментарии к статье

Для питания некоторых радиоэлектронных устройств требуется постоянное напряжение более 12 В. Поэтому при эксплуатации подобной аппаратуры, например, в автомобиле или от автомобильного аккумулятора необходим соответствующий преобразователь напряжения. На основе современных микросхем и полевых транзисторов можно собрать экономичный преобразователь напряжения, габариты которого будут определяться в основном трансформатором. Вниманию читателей предлагаем один из вариантов такого преобразователя.

Схема преобразователя постоянного напряжения в постоянное большего значения показана на рис. 1. Он собран на микросхеме КР1211ЕУ1 [1] и полевых транзисторах IRLR2905 [2]. Эти транзисторы обладают очень малым сопротивлением открытого канала (примерно 0,027 Ом), обеспечивают протекание большого тока (не менее 26 А) и управляются сигналами с логическими уровнями цифровых микросхем. В большинстве случаев их можно использовать без теплоотводов, уменьшив тем самым габариты преобразователя.

(нажмите для увеличения)

Микросхема DA2 формирует управляющие импульсные сигналы для полевых транзисторов, их частоту определяют параметры частотозадающей цепи R3C12. Управляющие импульсы формируются так, что между ними существует пауза. Вследствие этого исключается протекание сквозного тока через транзисторы и повышается КПД преобразователя. Транзисторы коммутируют первичную обмотку повышающего трансформатора Т1. Напряжение вторичной обмотки выпрямляет диодный мост VD1-VD4 и сглаживает фильтр C13C14L2C15. Здесь дроссель в основном обеспечивает подавление в выходном напряжении высокочастотных гармоник.

Напряжение питания управляющей микросхемы DA2 предварительно сглажено фильтром L1C9 и стабилизировано интегральным стабилизатором напряжения DA1. Цепь R2C11 обеспечивает запуск микросхемы при включении питания. На реле К1 собрано устройство защиты преобразователя от перегрузки. Когда потребляемый ток увеличится сверх установленного уровня, контакты реле К1.1 замкнутся, на вход FC микросхемы DA2 поступит высокий логический уровень и на ее выходах установится низкий логический уровень - транзисторы закроются и работа преобразователя прекратится. Для его повторного запуска надо выключить и снова включить питание.

При необходимости можно ввести светодиодную индикацию работы преобразователя. Для этого цепи из светодиода и токоограничивающего резистора подключают параллельно конденсаторам С1 (контроль наличия входного напряжения) и С15 (контроль наличия выходного напряжения).

В устройстве микросхему 78L05 (DA1) допустимо заменить на КР1157ЕН502А, 78М05, КР142ЕН5А, оксидные конденсаторы желательно использовать танталовые для поверхностного монтажа или серий К52, К53, однако размеры платы в этом случае, возможно, придется увеличить, неполярные конденсаторы - К10-17В или К10-17а с выводами минимальной длины. Резисторы - МЛТ, С2-33, дроссель L1 - ДМ-0,1 индуктивностью 50...100 мкГн. Дроссель L2 наматывают на кольцевом магнитопроводе К20х12х6 из феррита 2000НМ, его обмотка содержит 5 витков провода МГТФ 0,75, а индуктивность составляет около 50 мкГн.

Светодиоды можно применить любые, а сопротивление и мощность токоограничивающих резисторов выбирают исходя из тока, протекающего через них. Выключатель SA1 - П2Т. Токовое реле К1 - самодельное, обмотка выполнена из медного изолированного провода диаметром 2 мм, намотанного на оправке диаметром 3...4 мм, внутрь которой вставлен геркон КЭМ2 (такие применяют, наприме, в реле РЭС44). Примерное число витков для тока 7 А - 4, а для 10 А - 3. Чувствительность реле можно плавно регулировать, изменяя положение геркона в катушке, после окончательного налаживания геркон фиксируют клеем.

Трансформатор Т1 выполнен на двух склеенных кольцевых магнитопроводах К45х28х12 из феррита 2000НМ-17, острые края колец необходимо обязательно скруглить. Обе обмотки намотаны проводом МГТФ 0,75. Первичная содержит 5 витков из восьми сложенных вместе проводников, ее разделяют на две части и начало одной соединяют с концом второй. Вторичная обмотка для выходного напряжения 32 В содержит 15 витков в два провода. Для других значений выходного напряжения число витков вторичной обмотки следует пропорционально изменить.

Большинство деталей размещают на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 2. Черным цветом выделены участки фольги, которые необходимо удалить. Все элементы монтируют со стороны печатных проводников. Вторая сторона оставлена металлизированной и соединена с общим проводом первой стороны. Для этого в показанные на чертеже сквозные отверстия вставляют отрезки луженого провода и припаивают с двух сторон платы. Выводы первичной обмотки трансформатора следует припаивать ближе к стоковому выводу транзистора, поскольку они будут обеспечивать дополнительный теплоотвод.

Налаживание начинают с установки частоты преобразователя, ее можно контролировать на одном из выходов микросхемы DA2 осциллографом или частотомером. Частота, рекомендуемая для используемых ферритовых магнитопроводов, - 80...100 кГц, ее устанавливают подбором емкости конденсатора С12 или сопротивления резистора R3 (его номинал желательно изменять в большую сторону). Для уменьшения помех преобразователь помещают в металлический корпус.

Испытания устройства показали, что при токе нагрузки 3 А (выходная мощность - около 100 Вт) КПД преобразователя составляет примерно 91...92 %. Полевые транзисторы нагреваются незначительно, выпрямительные диоды - заметно теплее. Поэтому КПД можно еще повысить, если вместо КД213А применить быстродействующие выпрямительные диоды Шотки. Если снабдить транзисторы теплоотводами и увеличить габариты трансформатора, мощность преобразователя можно повысить в несколько раз.

Литература

1. Гореславец А. Преобразователи напряжения на микросхеме КР1211ЕУ1. - Радио, 2001, № 5,0.42,43.
2. Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier. - Радио, 2001, № 5, с. 45.

Автор: И.Нечаев, г.Курск

Смотрите другие статьи раздела Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Аморфный карбид кремния, превосходящий кевлар в десять раз 13.11.2023 Ученые из Технологического университета Дельфта представили инновационный материал, превосходящий кевлар в десять раз по прочности. Этот новый материал, аморфный карбид кремния (a-SiC), обладает силой, сравнимой с графеном и алмазами. Аморфный карбид кремния представляет собой материал нового поколения, превосходящий кевлар и обещающий революцию в области защиты и микроэлектроники. Его уникальные свойства, включая высокую прочность и применимость в различных сферах, делают его потенциальным ключевым игроком в инновационных технологиях будущего. Кевлар долгое время был стандартом в защите от износа и стирания, особенно в создании бронежилетов и шлемов. Новое вещество, аморфный карбид кремния, обещает перевернуть представление о защите и придать новый импульс развитию микроэлектроники. Доцент Ричард Норте, руководивший проект, объясняет, что аморфность материала означает случайное распределение атомов, в отличие от упорядоченного кристаллического строения, характерного для алмазов. Эта особенность придает материалу не хрупкость, а уникальную прочность на уровне 10 гигапаскалей (ГПа). Профессор использует аналогию: чтобы разорвать полоску скотча, соответствующую 10 гПа, потребуется десять автомобилей. Однако прочность - не единственное преимущество. Аморфный карбид кремния подходит для создания чувствительных микросхем благодаря своим механическим свойствам. Исследователи применили новейший метод тестирования микросхем для оценки потенциала a-SiC. Эта технология позволяет создавать высокие усилия для растяжения, выращивая тонкие слои аморфного карбида кремния и подвешивая их. Разработанный материал легко масштабируется, в отличие от дорогих графена и алмазов. Аморфный карбид кремния обладает потенциалом применения в космических исследованиях, секвенировании ДНК, создании чувствительных микросхем и солнечных батарей.

Другие интересные новости:

▪ Биометрическая татуировка следит за здоровьем

▪ Видеонаблюдение в метро опознает преступника

▪ Влияние фастфуда на сон и память подростков

▪ Крепкий пластик, разлагающийся за несколько дней

▪ Монохромная Фабрика печати Epson

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Заземление и зануление. Подборка статей

▪ статья Человек с ружьем. Крылатое выражение

▪ статья По кому стреляли вместо тарелочек на ранних Олимпийских играх? Подробный ответ

▪ статья Мальдивские острова. Чудо природы

▪ статья Коммутация сетевого напряжения с помощью симисторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Пас с двумя половинами колоды. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026