Автомобильный блок питания ноутбука без намоточных элементов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

Для питания большинства ноутбуков требуется постоянное напряжение около 19 В. Известные схемы автомобильных преобразователей напряжения питания для них построены по принципу повышающего импульсного преобразователя с использованием трансформатора или накопительного дросселя. В отличие от них, в предлагаемом устройстве реализован двухтактный инвертор с диодно-конденсаторным удвоителем напряжения.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется методом широтно-импульсного (ШИ) регулирования.

Основные технические характеристики

• Входное напряжение, В .......11...15
• Выходное напряжение, В .......19
• Максимальный выходной ток, А .......4,7
• КПД, % .......61...83
• Частота преобразования, кГц .......25
• Габариты, мм ....... 130x85x60
• Вес, кг .......0,6

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Схема устройства показана на рис. 1. Устройство выполнено на основе специализированной микросхемы КР1114ЕУ4 (DA1), которая представляет собой двухтактный ШИ контроллер. Эта микросхема генерирует прямоугольные импульсы с управляемой длительностью. Элементы С4 и R7 задают частоту внутреннего генератора микросхемы около 25 кГц, а делитель R3R4 - минимальную длительность паузы между импульсами около 8 мкс (примерно 20 % от периода следования импульсов). Эта пауза предотвращает протекание сквозного тока через транзисторы при переключениях. Стабилизирующая обратная связь выполнена с использованием делителя напряжения R1R2R6 и внутреннего ОУ микросхемы DA1. На входы этого ОУ (выводы 1 и 2 микросхемы DA1) поступают сигналы обратной связи и образцового напряжения, на выходе ОУ (выводе 3 микросхемы DA1) формируется напряжение регулирования.

Конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения, поступающие с выхода преобразователя. Частотная коррекция ОУ осуществляется посредством цепи на элементах R5 и С3. Выходы микросхемы DA1 (выводы 8- 11) - коллекторы и эмиттеры ее выходных транзисторов - управляют инвертором на двух комплементарных парах мощных транзисторов VT1-VT4, включенных по мостовой схеме.

К выходу инвертора подключен удвоитель напряжения, содержащий выпрямитель на диодах Шотки VD1 - VD4 и конденсаторы С5-С7. Резисторы R9 и R12 ограничивают выходной ток микросхемы DA1 до 0,17...0,25 А и, соответственно, ток баз транзисторов VT1-VT4, чтобы не допустить их перегрузки. Ток через базы этих транзисторов выбран так, чтобы ограничить ток их коллекторов на уровне 5...10 А.

Удвоитель работает так. Предположим, открыт внутренний транзистор между выводами 8 и 9 микросхемы. В это время открыты транзисторы VT1 и VT4, а VT2 и VT3 - закрыты. При этом конденсатор С5 заряжается через диод VD1, а С6 через VD4 отдает заряд конденсатору С7, который питает нагрузку. Затем следует пауза, во время которой оба внутренних выходных транзистора микросхемы и транзисторы VT1 и VT4 закрыты. После паузы открывается внутренний транзистор между выводами 10 и 11 микросхемы и открываются транзисторы VT2 и VT3, а VT1 и VT4 остаются закрытыми. При этом конденсатор С6 заряжается через диод VD2, а конденсатор С5 через VD3 отдает заряд конденсатору С7. Затем вновь следует пауза, во время которой все транзисторы VT1-VT4 закрыты, после чего процесс повторяется. Конденсатор С2 подавляет помехи во входной цепи питания, а также препятствует проникновению импульсных помех, генерируемых преобразователем, в бортовую сеть автомобиля.

При снижении входного напряжения ниже минимально допустимого значения (оно составляет 10...11 В и зависит от тока нагрузки) преобразователь выходит из режима стабилизации напряжения, его выходное напряжение снижается.

Рис. 2

Внешний вид собранной платы устройства показан на рис. 2. Микросхему КР1114ЕУ4 (DA1) можно заменить аналогами МВ3759Р, TL494CN, КА7500В, IR9494. Вместо транзисторов КТ8102Б (VT1, VT3) и КТ8101Б (VT2, VT4) можно применить КТ8102А и КТ8101А соответственно. Транзисторы VT1 и VT2 следует установить на одном теплоотводе, П"3 и VT4 - на другом. Площадь каждого теплоотвода - около 200 см2. На транзисторе комплементарной пары с меньшим коэффициентом передачи тока базы больше падение напряжения и рассеивание тепла, поэтому установка транзисторов в каждом плече моста на общий теплоотвод позволяет выровнять их тепловой режим. При этом не требуется электрическая изоляция транзисторов от теплоотвода.

Диоды Шоттки 2Д219А (VD1-VD4) можно заменить другими из серий 2Д219, 2Д2998, КД2998. Эти диоды устанавливают без теплоотводов. Можно применить MBR1035, MBR1045, КД271-КД273 с индексами "А" или "АС", установив каждый диод на отдельный теплоотвод площадью 10... 15 см2 или через изолирующие прокладки на общий теплоотвод площадью 60 см2. Пригодны диоды КД271 - КД273 с другими индексами, а также серий КД213, 2Д231, 2Д251, 2Д252, 2Д2992, 2Д2993, КД2995-КД2997, но площадь теплоотвода на один диод нужно увеличить до 25 см2.

Оксидные конденсаторы С2, С5- С7 должны быть рассчитаны на допустимый импульсный ток не менее 3 А и иметь по возможности малое эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС), т. е. относиться к категории "Low ESR". Это позволяет снизить пульсации выходного напряжения и повысить надежность устройства. Подойдут, например, конденсаторы Jamicon серий WL, TL или TZ. При необходимости каждый из них можно заменить несколькими параллельно соединенными одинаковыми конденсаторами. В этом случае можно ориентировочно полагать, что допустимый импульсный ток растет пропорционально числу соединенных конденсаторов.

Так как в силовых цепях устройства протекает значительный импульсный ток, при разводке печатной платы важно, чтобы общий провод и плюсовая шина питания, используемые в силовой части устройства, соединялись с соответствующими проводниками слаботочной части на выводах конденсатора С2. В противном случае возможны срывы генерации и другие нарушения работы устройства.

Движком подстроенного резистора R1 устанавливают выходное напряжение преобразователя, оно может находиться в пределах 18...20 В. Соединения входа преобразователя с бортовой сетью и выхода с ноутбуком выполнены так же, как в предыдущей конструкции.

Автор: К. Гаврилов

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

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 Найден секрет идеального кофе 07.02.2019 Ученые выяснили, как улучшить аромат и вкус утреннего напитка. Длительный процесс ферментации во время обработки кофейных зерен может улучшить вкус и запах напитка. "Чашка кофе является конечным продуктом сложной цепочки операций: выращивание, послеуборочная обработка, обжарка и переработка", - рассказал автор исследования Люк де Вюйст, Свободный университет Брюсселя. При этом существует несколько форм послеуборочной обработки: сухая и влажная. Последняя обязательно включает в себя стадию ферментации и используется для кофе арабика. В ходе исследования, которое проводилось на экспериментальной ферме в Эквадоре, ученые применили многофазный подход, который включал микробиологический, метаболический и сенсорный анализы. Но изучение процесса ферментации оказалось особенно важным. Было обнаружено, что при длительной ферментации лейконосток - род молочнокислых бактерий, используемых во время закваски капусты и теста, - положительно влияли на пролиферацию лактобацилл, что в конечном итоге оказывало защитное действие на качество кофе во время брожения. Благодаря подкислению ферментированного кофе была создана стабильная микробная среда, которая предотвращала рост нежелательных микроорганизмов, часто вызывающих неприятный вкус напитка. Кроме того, влияние микробов, особенно молочнокислых бактерий, придает фруктовый аромат запаху кофе.

Другие интересные новости:

▪ Спираль оптоволокна на микрочипе

▪ Озеро Чад усохло

▪ Сверхточная звезда

▪ Объявлены окончательные характеристики стандарта 5G

▪ Асфальт в парнике

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Культурные и дикие растения. Подборка статей

▪ статья Захват цифрового видео. Искусство видео

▪ статья Как размножается медуза? Подробный ответ

▪ статья Приемщик изделий из драгметалла и драгкамней. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Электроносогрейка для лечения насморка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой электронный предохранитель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025