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:

Растения сигнализируют об опасности вулканической активности 17.06.2025

Извержения вулканов - одни из самых разрушительных природных явлений, и своевременное их предсказание является важной задачей для защиты жизни и имущества людей. Современные технологии позволяют отслеживать сейсмическую активность, тепловые аномалии и газовые выбросы, однако ученые из разных стран продолжают искать новые, более ранние признаки приближающейся опасности. Недавнее исследование команды под руководством вулканолога Николь Гвинн продемонстрировало необычный способ раннего обнаружения вулканической активности с помощью изменений в растительности вокруг вулкана Этна - одного из самых активных вулканов Европы. В ходе двухлетних наблюдений ученые выявили 16 случаев, когда увеличение содержания углекислого газа (CO2) в воздухе или почве совпадало с ростом показателя NDVI - нормализованного индекса растительности, отражающего интенсивность фотосинтеза и здоровье зеленых насаждений. Этот индекс широко используется для оценки густоты и жизнеспособности растительного покрова на сп ...>>

Магнит без использования полезных ископаемых 17.06.2025

Технологии все больше зависят от редких и дорогих материалов, добыча которых сопряжена с экологическими и геополитическими рисками. В связи с этим поиск альтернативных решений становится одной из важнейших задач науки и промышленности. Недавно американские ученые во главе с исследователем китайского происхождения Цзянь-Пин Ванг разработали магнит, изготовленный исключительно из железа и азота, который не содержит традиционных редкоземельных элементов. Это открытие может кардинально изменить подход к производству магнитных материалов и значительно снизить зависимость от нестабильных международных поставок. В отличие от широко используемых сегодня магнитов, содержащих редкие полезные ископаемые, такие как самарий и диспрозий, новый магнит отличается более простой и экологичной составной частью. По словам ученых, магнит, созданный из железа и азота, обладает силой магнитного поля, которая превосходит многие известные материалы на рынке. Это делает его перспективной заменой для постоянн ...>>

Скука полезна творческим людям 16.06.2025

Когда информационный поток непрерывно заполняет наше сознание, умение сделать паузу становится особенно важным. Именно в моменты кажущейся скуки мозг получает возможность перезагрузиться и активировать скрытые ресурсы, стимулирующие творческое мышление и саморефлексию. Ученые из Университета Саншайн-Кост в Австралии провели исследование, которое подтверждает, что короткие периоды скуки могут быть полезны для творческих людей и не только. Скука возникает в тот момент, когда способность человека удерживать внимание начинает снижаться, и активируется так называемая сеть пассивного режима мозга. Эта система отвечает за внутренние мысли и саморефлексию, в то время как активность исполнительной сети, которая обычно помогает сосредоточиться, заметно снижается. Таким образом, скука становится не просто неприятным ощущением, а своего рода переключателем, дающим мозгу возможность отдохнуть от постоянной концентрации. Современный ритм жизни сопровождается постоянной стимуляцией симпатическо ...>>

Случайная новость из Архива Высокогорные условия жизни меняют кровь человека 28.10.2016 Ученые из США в лабораторных опытах установили, что организм человека приспосабливается к высокогорным условиям всего за ночь. И потом организм помнит этот опыт, что позволяет быстрее адаптироваться. Ученым давно известно, что организм подстраивается к высокогорным условиям. На высоте 5260 метров, - это близко к уровню, где расположен лагерь на Эвересте, - атмосфера содержит 53% кислорода от того объема, что обычно содержится в атмосфере на уровне моря. Это затрудняет дыхание и занятия спортом, что обычно объясняли тем, что в условиях недостатка кислорода организм строит новые красные клетки крови, чтобы облегчить потребление кислорода мускулами и жизненно-важными органами. Но альпинисты знают, что это, вероятно, не так. Производство новых красных клеток занимает несколько недель, а к высоте даже обычные люди могут адаптироваться за несколько дней. Роберт Роач (Robert Roach), директор Высотного исследовательского центра Университета Колорадо (США), с коллегами решили изучить этот вопрос. Для этого они отправили волонтеров в лагерь у вершины горы Чакалтая в Боливии, расположенный на высоте 5421 метров. Это самый высокогорный горнолыжный курорт в мире. Через день пребывания на этой высоте волонтеры чувствовали себя лучше. Через две недели они могли совершить 3,2-километровое восхождение. Затем волонтеры покинули курорт и вновь вернулись одну-две недели. Удивительно, но их организмы, кажется, вспомнили первоначальный опыт на высоте, что позволило им адаптироваться лучше, чем в первый раз. Они смогли снова совершить 3,2-километровое восхождение, хотя первый раз для многих из них это было проблемой. Ученые изучили уровень гемоглобина - несущих кислород белков - в красных кровяных клетках у волонтеров. Они нашли там многочисленные изменения, которые вызваны кислородными условиями. По словам Роача, которые приводятся в заметке, это похоже на ослабление сцепления с бейсбольной перчаткой. "Если я расслаблю руку, я выпущу мяч", - образно пояснил ученый происходящие в крови изменения. Такие изменения наблюдались раньше в лаборатории, но никогда у людей и никогда на высоте. Ученые также обнаружили, что метаболические процессы, которые отвечают за эти изменения, значительно более сложные, чем ожидалось. Красные кровяные тельца живут 120 дней, и столько же длятся изменения. Эта работа полезна не только для изучения организмов альпинистов, но и для лечения людей, потерявших много крови из-за аварии. Кроме того, понимание процесса адаптации организма к высоте поможет лечить туристов, которые чувствуют себя плохо в горах. Это даже может иметь пользу для космонавтов.

Другие интересные новости:

▪ Счастье продлевает жизнь

▪ Новая система беспроводной передачи файлов

▪ Углекислый газ превратили в уголь

▪ Пожизненная подзарядка для электромобилей Tesla

▪ Секрет хорошего чувства ритма у музыкантов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Крылатые слова, фразеологизмы. Подборка статей

▪ статья Спички. История изобретения и производства

▪ статья Как черепаха дышит под водой? Подробный ответ

▪ статья Град. Советы туристу

▪ статья Все ли аэроионизаторы можно называть люстрой Чижевского? Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Удаление пятен от ягод. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025