Nastavitelný stejnosměrný stupňový měnič napětí. Přehled nastavitelných měničů napětí (stabilizátory, DC-DC měniče). Buck convertor chopper - buck convertor

Nedávno jsem sestavoval digitální zařízení na mikrokontroléru a vyvstala otázka ohledně jeho napájení. podmínky pro pěší turistiku potřebuje napětí 12 voltů a proud přibližně 50 mA. Navíc je velmi citlivý na zvlnění napětí a z několika spínaných zdrojů nechtěl pracovat z některých zařízení. Po hledání na internetu jsem našel jednu z nejoptimálnějších a nejlevnějších možností: DC-DC boost měnič na čipu MC34063. K výpočtu můžete použít program kalkulačky. Vložil jsem potřebné parametry (může fungovat jako zvýšení nebo snížení) a dostal jsem tento výsledek:

Napájecí napětí mikroobvodu by nemělo přesáhnout 40 voltů a proud by neměl překročit 1,5 A. Existují desky plošných spojů online a pro díly SMD, ale nemám je na skladě, takže jsem se rozhodl vyrobit vlastní. Vezměte prosím na vědomí, že jsou zde nakresleny dva odpory 0,2 ohmu. Měl jsem jen 5wattový, tak jsem si ho vyrobil, ale kdybych našel menší, tak bych ho připájel na jiné místo a přebytek odřízl.

Místo odporu na R1-1,5 kOhm jsem nainstaloval trimr na 5 kOhm pro regulaci výstupního napětí. Mimochodem, reguluje v poměrně slušném rozsahu od 7 do 16, je možné více, ale výstupní kondenzátor je nastaven na 16 voltů, takže jsem to dále nezvyšoval.

A nyní krátce k provozu převodníku. Použil jsem 3 volty, upravil (R1) výstup na 12 voltů - a toto napětí udržuje, když je výkon snížen na 2,5 voltu a zvýšen na 11 voltů!

LM2596 je step-down DC-DC měnič, často se vyrábí ve formě hotových modulů, stojí asi 1 $ (hledejte LM2596S DC-DC 1,25-30 V 3A). Zaplacením 1,5 $ si můžete na Ali zakoupit podobný modul s LED indikací vstupního a výstupního napětí, vypínáním výstupního napětí a tlačítky jemného doladění se zobrazováním hodnot na digitálních indikátorech. Souhlas - nabídka je více než lákavá!

Níže je Kruhový diagram této desky převodníku (klíčové komponenty jsou označeny na obrázku na konci). Na vstupu je ochrana proti přepólování - dioda D2. Tím se zabrání poškození regulátoru nesprávně připojeným vstupním napětím. I přesto, že čip lm2596 dokáže dle datasheetu zpracovat vstupní napětí až do 45 V, v praxi by vstupní napětí nemělo překročit 35 V pro dlouhodobé používání.

Pro lm2596 je výstupní napětí určeno rovnicí níže. Pomocí rezistoru R2 lze nastavit výstupní napětí od 1,23 do 25 V.

Čip lm2596 je sice navržen na maximální proud 3 A nepřetržitého provozu, ale malý povrch hmoty fólie nestačí k odvodu vzniklého tepla v celém pracovním rozsahu obvodu. Všimněte si také, že účinnost tohoto převodníku se značně liší v závislosti na vstupním napětí, výstupním napětí a zátěžovém proudu. Účinnost se může pohybovat od 60 % do 90 % v závislosti na provozních podmínkách. Odvod tepla je proto povinný, pokud k trvalému provozu dochází při proudech vyšších než 1 A.

Podle datasheetu musí být dopředný kondenzátor instalován paralelně s rezistorem R2, zvláště když výstupní napětí přesahuje 10 V - je to nutné pro zajištění stability. Tento kondenzátor však často není na čínských levných invertorových deskách. Během experimentů bylo testováno několik kopií DC měničů různé podmínkyúkon. V důsledku toho jsme dospěli k závěru, že stabilizátor LM2596 je vhodný pro nízké a střední napájecí proudy digitálních obvodů, ale pro vyšší hodnoty výstupního výkonu je vyžadován chladič.

Dnes se podíváme na několik obvodů jednoduchých, dalo by se říci jednoduchých, pulzních DC-DC měničů napětí (převodníky stejnosměrného napětí jedné hodnoty na konstantní napětí jiné hodnoty)

Jaké jsou výhody pulzních měničů? Za prvé mají vysokou účinnost a za druhé mohou pracovat při nižším vstupním napětí, než je výstupní napětí. Pulzní měniče jsou rozděleny do skupin:

• - vzpružení, posílení, převrácení;
• - stabilizovaný, nestabilizovaný;
• - galvanicky oddělené, neizolované;
• - s úzkým a širokým rozsahem vstupních napětí.

K výrobě domácích pulsních měničů je nejlepší použít specializované integrované obvody - jsou snadněji sestavitelné a při nastavování nejsou náladové. Zde je tedy 14 schémat pro každý vkus:

Tento měnič pracuje na frekvenci 50 kHz, galvanické oddělení zajišťuje transformátor T1, který je navinutý na kroužku K10x6x4,5 z feritu 2000NM a obsahuje: primární vinutí - 2x10 závitů, sekundární vinutí - 2x70 závitů drátu PEV-0,2 . Tranzistory lze nahradit KT501B. Z baterie se při bez zátěže nespotřebovává téměř žádný proud.

Transformátor T1 je navinut na feritovém kroužku o průměru 7 mm a obsahuje dvě vinutí po 25 závitech drátu PEV = 0,3.

Push-pull nestabilizovaný převodník založený na multivibrátoru (VT1 a VT2) a výkonovém zesilovači (VT3 a VT4). Výstupní napětí se volí počtem závitů sekundárního vinutí pulzní transformátor T1.

Stabilizační převodník typu založený na mikroobvodu MAX631 od MAXIM. Frekvence generování 40...50 kHz, akumulační prvek - tlumivka L1.

Jeden ze dvou čipů můžete použít samostatně, například druhý, pro znásobení napětí ze dvou baterií.

Typický obvod pro připojení stabilizátoru impulsního zesílení na mikroobvod MAX1674 od MAXIM. Provoz je udržován při vstupním napětí 1,1 voltu. Účinnost - 94%, zatěžovací proud - až 200 mA.

Umožňuje získat dvě různá stabilizovaná napětí s účinností 50...60 % a zatěžovacím proudem až 150 mA v každém kanálu. Kondenzátory C2 a C3 jsou zařízení pro ukládání energie.

8. Spínání boost stabilizátoru na čipu MAX1724EZK33 od MAXIM

Typické schéma zapojení pro připojení specializovaného mikroobvodu od MAXIM. Zůstává funkční při vstupním napětí 0,91 V, má malé pouzdro SMD a poskytuje zatěžovací proud až 150 mA s účinností 90 %.

Typický obvod pro připojení pulzního stabilizátoru na široce dostupném mikroobvodu TEXAS. Rezistor R3 reguluje výstupní napětí v rozmezí +2,8…+5 voltů. Rezistor R1 nastavuje proud zkrat, který se vypočítá podle vzorce: Ikz(A)= 0,5/R1(Ohm)

Integrovaný střídač napětí, účinnost - 98%.

Dva izolované měniče napětí DA1 a DA2, zapojené do „neizolovaného“ obvodu se společnou zemí.

Indukčnost primárního vinutí transformátoru T1 je 22 μH, poměr závitů primárního vinutí ke každému sekundáru je 1:2,5.

Typický obvod stabilizovaného boost měniče na mikroobvodu MAXIM.

Pulzní DC-DC měniče jsou určeny jak pro zvyšování, tak pro snižování napětí. S jejich pomocí můžete s minimálními ztrátami převést například 5 voltů na 12, nebo 24 nebo naopak. Existují také vysokonapěťové DC-DC měniče, které jsou schopny získat velmi významný potenciálový rozdíl stovek voltů z relativně nízkého napětí (5-12 voltů). V tomto článku se budeme zabývat montáží právě takového převodníku, jehož výstupní napětí lze upravit v rozmezí 60-250 voltů.

Výroba převodníků

(Staženo: 240)

První spuštění a nastavení

Často se používá pro převod napětí jedné úrovně na napětí jiné úrovně pulzní měniče napětí pomocí indukčních zařízení pro ukládání energie. Takové měniče se vyznačují vysokou účinností, někdy dosahující 95 %, a mají schopnost produkovat zvýšené, snížené nebo obrácené výstupní napětí.

V souladu s tím jsou známy tři typy obvodů měniče: buck (obr. 1), boost (obr. 2) a invertující (obr. 3).

Společné pro všechny tyto typy převodníků jsou pět prvků:

1. zdroj napájení,
2. spínací prvek klíče,
3. indukční akumulace energie (induktor, induktor),
4. blokovací dioda,
5. filtrační kondenzátor zapojený paralelně se zátěžovým odporem.

Zahrnutí těchto pěti prvků v různých kombinacích umožňuje implementovat kterýkoli ze tří typů pulzních měničů.

Úroveň výstupního napětí měniče je regulována změnou šířky impulsů, které řídí činnost klíčového spínacího prvku a v souladu s tím i energii uloženou v indukčním zásobníku energie.

Stabilizace výstupního napětí je realizována pomocí zpětné vazby: při změně výstupního napětí se automaticky změní šířka impulsu.

Buck spínací převodník

Snižovací měnič (obr. 1) obsahuje sériově zapojený řetězec spínacího prvku S1, indukčního zásobníku energie L1, zatěžovacího odporu RH a paralelně k němu zapojeného filtračního kondenzátoru C1. Blokovací dioda VD1 je zapojena mezi spojovací bod klíče S1 se zásobníkem energie L1 a společný vodič.

Rýže. 1. Princip činnosti snižujícího měniče napětí.

Na veřejný klíč dioda je uzavřena, energie ze zdroje energie se akumuluje v indukčním zásobníku energie. Po sepnutí (rozepnutí) spínače S1 je energie uložená v indukčním zásobníku L1 přenesena přes diodu VD1 na zatěžovací odpor RH Kondenzátor C1 vyhlazuje zvlnění napětí.

Boost spínací převodník

Zvyšovací pulzní měnič napětí (obr. 2) je vyroben na stejných základních prvcích, má však jinou kombinaci: sériový řetězec indukčního zásobníku energie L1, dioda VD1 a zatěžovací odpor RH s paralelně zapojeným filtračním kondenzátorem C1 připojený ke zdroji energie. Spínací prvek S1 je zapojen mezi spojovací bod zásobníku energie L1 s diodou VD1 a společnou sběrnici.

Rýže. 2. Princip činnosti měniče napětí boost.

Když je spínač otevřený, proud ze zdroje proudí přes induktor, který ukládá energii. Dioda VD1 je uzavřena, zátěžový obvod je odpojen od zdroje energie, klíče a zásobníku energie.

Napětí na zátěžovém odporu je udržováno díky energii uložené na filtračním kondenzátoru. Při rozepnutí spínače se samoindukční EMF sečte s napájecím napětím, uložená energie se přenese do zátěže přes otevřenou diodu VD1. Takto získané výstupní napětí převyšuje napájecí napětí.

Impulzní typ invertního měniče

Impulzní invertní měnič obsahuje stejnou kombinaci základních prvků, ale opět v jiném zapojení (obr. 3): ke zdroji je připojen sériový obvod spínacího prvku S1, diody VD1 a zatěžovacího odporu RH s filtračním kondenzátorem C1. .

Indukční zásobník energie L1 je zapojen mezi spojovací bod spínacího prvku S1 s diodou VD1 a společnou sběrnici.

Rýže. 3. Pulzní konverze napětí s inverzí.

Převodník funguje takto: když je klíč zavřený, energie se ukládá do indukčního úložného zařízení. Dioda VD1 je uzavřena a nepropouští proud ze zdroje napájení do zátěže. Když je spínač vypnutý, samoindukční emf zařízení pro akumulaci energie je aplikováno na usměrňovač obsahující diodu VD1, zatěžovací odpor Rн a filtrační kondenzátor C1.

Protože usměrňovací dioda propouští do zátěže pouze záporné napěťové impulsy, vytváří se na výstupu zařízení napětí záporného znaménka (inverzní, opačné znaménko k napájecímu napětí).

Pulzní měniče a stabilizátory

Ke stabilizaci výstupního napětí pulzních stabilizátorů jakéhokoli typu lze použít konvenční „lineární“ stabilizátory, které však mají nízkou účinnost. V tomto ohledu je mnohem logičtější použít pulzní stabilizátory napětí pro stabilizaci výstupního napětí pulzních převodníků. zejména proto, že taková stabilizace není vůbec obtížná.

Stabilizátory spínaného napětí se zase dělí na stabilizátory s pulzně šířkovou modulací a stabilizátory s pulzně frekvenční modulací. V prvním z nich se mění doba trvání řídicích impulsů, přičemž jejich opakovací frekvence zůstává nezměněna. Za druhé se naopak mění frekvence řídicích impulsů, přičemž jejich trvání zůstává nezměněno. Existují také pulzní stabilizátory se smíšenou regulací.

Níže budeme zvažovat amatérské rádiové příklady evolučního vývoje pulzních měničů a stabilizátorů napětí.

Jednotky a obvody pulsních měničů

Hlavní oscilátor (obr. 4) pulzních měničů s nestabilizovaným výstupním napětím (obr. 5, 6) na mikroobvodu KR1006VI1 pracuje na frekvenci 65 kHz. Výstupní pravoúhlé impulsy generátoru jsou přiváděny přes RC obvody k paralelně zapojeným tranzistorovým klíčovým prvkům.

Induktor L1 je vyroben na feritovém prstenci o vnějším průměru 10 mm a magnetickou permeabilitou 2000. Jeho indukčnost je 0,6 mH. Účinnost měniče dosahuje 82 %.

Rýže. 4. Hlavní obvod oscilátoru pro pulzní měniče napětí.

Rýže. 5. Schéma výkonové části zvyšovacího pulzního měniče napětí +5/12 V.

Rýže. 6. Obvod invertujícího pulzního měniče napětí +5/-12 V.

Amplituda výstupního zvlnění nepřesahuje 42 mV a závisí na kapacitní hodnotě kondenzátorů na výstupu zařízení. Maximální zatěžovací proud přístrojů (obr. 5, 6) je 140 mA.

Usměrňovač měniče (obr. 5, 6) využívá paralelního zapojení nízkoproudých vysokofrekvenčních diod zapojených do série s vyrovnávacími odpory R1 - R3.

Celá tato sestava může být nahrazena jednou moderní diodou, určenou pro proud větší než 200 mA při frekvenci do 100 kHz a zpětné napětí minimálně 30 V (například KD204, KD226).

Je možné použít tranzistory jako KT81x jako VT1 a VT2 struktury p-p-p- KT815, KT817 (obr. 4.5) a r-p-r - KT814, KT816 (obr. 6) a další.

Pro zvýšení spolehlivosti měniče se doporučuje zapojit diodu typu KD204, KD226 paralelně s přechodem emitor-kolektor tranzistoru tak, aby byla uzavřena na stejnosměrný proud.

Převodník s hlavním oscilátorem-multivibrátorem

Chcete-li získat výstupní napětí 30...80 V P. Belyatsky použil převodník s hlavním oscilátorem na bázi asymetrického multivibrátoru s koncovým stupněm zatíženým na indukčním zásobníku energie - induktoru (tlumivce) L1 (obr. 7).

Rýže. 7. Obvod měniče napětí s hlavním oscilátorem na bázi asymetrického multivibrátoru.

Zařízení je funkční v rozsahu napájecího napětí 1,0. ..1,5 V a má účinnost až 75 %. V obvodu lze použít standardní tlumivku DM-0,4-125 nebo jinou s indukčností 120...200 μH.

Provedení koncového stupně měniče napětí je znázorněno na Obr. 8. Když je na vstup výstupu převodníku přivedena kaskáda obdélníkového řídicího signálu úrovně 7777 (5 V), když je napájen ze zdroje napětí 12 V přijaté napětí 250 V při zátěžovém proudu 3...5 mA(odpor zátěže je asi 100 kOhm). Indukčnost induktoru L1 je 1 mH.

Jako VT1 můžete použít domácí tranzistor, například KT604, KT605, KT704B, KT940A(B), KT969A atd.

Rýže. 8. Možnost pro koncový stupeň měniče napětí.

Rýže. 9. Schéma koncového stupně měniče napětí.

Umožnil to podobný obvod koncového stupně (obr. 9) při napájení ze zdroje napětí 28V a aktuální spotřebu 60 mA získat výstupní napětí 250 V při zátěžovém proudu 5 mA, Indukčnost tlumivky je 600 µH. Frekvence řídicích impulsů je 1 kHz.

Podle kvality tlumivky může být výstupní napětí 150...450 V s výkonem cca 1W a účinností až 75%.

Napěťový měnič na bázi pulzního generátoru na bázi mikroobvodu DA1 KR1006VI1, zesilovače na bázi polem řízeného tranzistoru VT1 a indukčního zásobníku energie s usměrňovačem a filtrem je znázorněn na Obr. 10.

Na výstupu převodníku při napájecím napětí 9V a aktuální spotřebu 80...90 mA vzniká napětí 400...425 V. Nutno podotknout, že hodnota výstupního napětí není garantována - výrazně závisí na provedení tlumivky (tlumivky) L1.

Rýže. 10. Obvod měniče napětí s pulzním generátorem na mikroobvodu KR1006VI1.

Pro získání požadovaného napětí je nejjednodušší experimentálně vybrat induktor pro dosažení požadovaného napětí nebo použít násobič napětí.

Obvod bipolárního pulzního měniče

Pro napájení mnoha elektronických zařízení je vyžadován bipolární zdroj napětí, který poskytuje kladné i záporné napájecí napětí. Schéma znázorněné na Obr. 11 obsahuje mnohem méně součástek než podobná zařízení díky tomu, že současně funguje jako boost a invertorový indukční měnič.

Rýže. 11. Obvod měniče s jedním indukčním prvkem.

Obvod měniče (obr. 11) využívá novou kombinaci hlavních součástek a obsahuje čtyřfázový pulzní generátor, induktor a dva tranzistorové spínače.

Řídicí impulsy jsou generovány D-spouštěčem (DD1.1). Během první fáze pulzů ukládá induktor L1 energii prostřednictvím tranzistorových spínačů VT1 a VT2. Během druhé fáze se otevře spínač VT2 a energie se přenese na kladnou výstupní napěťovou sběrnici.

Během třetí fáze jsou oba spínače sepnuty, v důsledku čehož induktor opět akumuluje energii. Když je klíč VT1 otevřen během závěrečné fáze impulsů, tato energie se přenese na zápornou napájecí sběrnici. Když jsou na vstupu přijímány impulsy o frekvenci 8 kHz, obvod poskytuje výstupní napětí ±12 V. Časový diagram (obr. 11 vpravo) ukazuje tvorbu řídicích impulsů.

V obvodu lze použít tranzistory KT315, KT361.

Napěťový měnič (obr. 12) umožňuje získat na výstupu stabilizované napětí 30 V Napětí této velikosti se používá k napájení varikapů, ale i vakuových fluorescenčních indikátorů.

Rýže. 12. Obvod měniče napětí se stabilizovaným výstupním napětím 30V.

Na čipu DA1 typu KR1006VI1 je podle obvyklého zapojení sestaven hlavní oscilátor, který produkuje obdélníkové impulsy o frekvenci asi 40 kHz.

Na výstup generátoru je připojen tranzistorový spínač VT1, který spíná tlumivku L1. Amplituda impulsů při spínání cívky závisí na kvalitě její výroby.

Každopádně napětí na něm dosahuje desítek voltů. Výstupní napětí je usměrněno diodou VD1. Na výstup usměrňovače je připojen RC filtr ve tvaru U a zenerova dioda VD2. Napětí na výstupu stabilizátoru je zcela určeno typem použité zenerovy diody. Jako „vysokonapěťovou“ zenerovu diodu můžete použít řetězec zenerových diod s nižším stabilizačním napětím.

Napěťový měnič s indukčním zásobníkem energie, který umožňuje udržovat stabilní regulované napětí na výstupu, je na Obr. 13.

Rýže. 13. Obvod měniče napětí se stabilizací.

Obvod obsahuje pulzní generátor, dvoustupňový výkonový zesilovač, indukční zásobník energie, usměrňovač, filtr a obvod stabilizace výstupního napětí. Rezistor R6 nastavuje požadované výstupní napětí v rozsahu od 30 do 200 V.

Tranzistorové analogy: VS237V - KT342A, KT3102; VS307V - KT3107I, BF459 - KT940A.

Buck a invertní měniče napětí

Dvě možnosti - snižující a invertující měniče napětí jsou znázorněny na Obr. 14. První poskytuje výstupní napětí 8,4 V při zatěžovacím proudu až 300 mA, druhá umožňuje získat napětí záporné polarity ( -19,4 V) při stejném zatěžovacím proudu. Výstupní tranzistor VTZ musí být instalován na radiátoru.

Rýže. 14. Obvody stabilizovaných měničů napětí.

Tranzistorové analogy: 2N2222 - KTZ117A 2N4903 - KT814.

Snižující stabilizovaný měnič napětí

Snižující stabilizovaný měnič napětí, který používá mikroobvod KR1006VI1 (DA1) jako hlavní oscilátor a má ochranu proti proudění zátěže, je znázorněn na Obr. 15. Výstupní napětí je 10V při zatěžovacím proudu do 100mA.

Rýže. 15. Obvod snižovacího měniče napětí.

Při změně zatěžovacího odporu o 1 % se výstupní napětí měniče nezmění o více než 0,5 %. Tranzistorové analogy: 2N1613 - KT630G, 2N2905 - KT3107E, KT814.

Bipolární měnič napětí

Pro napájení elektronických obvodů obsahujících operační zesilovače jsou často vyžadovány bipolární napájecí zdroje. Tento problém lze vyřešit použitím napěťového měniče, jehož zapojení je na Obr. 16.

Zařízení obsahuje generátor čtvercových impulsů naložený na induktoru L1. Napětí z tlumivky je usměrněno diodou VD2 a přivedeno na výstup zařízení (filtrační kondenzátory C3 a C4 a zatěžovací odpor). Zenerova dioda VD1 zajišťuje konstantní výstupní napětí - reguluje dobu trvání pulsu kladné polarity na tlumivce.

Rýže. 16. Obvod střídače napětí +15/-15 V.

Pracovní frekvence generování je cca 200 kHz při zátěži a až 500 kHz bez zátěže. Maximální zatěžovací proud je do 50 mA, účinnost zařízení je 80 %. Nevýhodou konstrukce je poměrně vysoká míra elektromagnetického rušení, která je však typická i pro jiné podobné obvody. Jako L1 byla použita škrticí klapka DM-0,2-200.

Invertory na specializovaných čipech

Nejpohodlnější je sbírat vysoce efektivní moderní měniče napětí pomocí mikroobvodů speciálně vytvořených pro tento účel.

Čip KR1156EU5(MC33063A, MC34063A od Motoroly) je navržen pro práci ve stabilizovaných step-up, step-down, invertních měničích s výkonem několika wattů.

Na Obr. Obrázek 17 ukazuje schéma zvyšovacího měniče napětí založeného na mikroobvodu KR1156EU5. Převodník obsahuje vstupní a výstupní filtrační kondenzátory C1, SZ, C4, akumulační tlumivku L1, usměrňovací diodu VD1, kondenzátor C2, který nastavuje pracovní kmitočet převodníku, filtrační tlumivku L2 pro vyhlazení zvlnění. Rezistor R1 slouží jako proudový snímač. Dělič napětí R2, R3 určuje výstupní napětí.

Rýže. 17. Schéma zvyšovacího měniče napětí na mikroobvodu KR1156EU5.

Pracovní frekvence měniče se blíží 15 kHz při vstupním napětí 12 V a jmenovité zátěži. Rozsah zvlnění napětí na kondenzátorech SZ a C4 byl 70 a 15 mV.

Tlumivka L1 o indukčnosti 170 μH je navinutá na třech lepených kroužcích K12x8x3 M4000NM s drátem PESHO 0,5. Vinutí se skládá z 59 závitů. Každý kroužek by měl být před navinutím rozbit na dvě části.

Do jedné z mezer se vloží běžná distanční podložka z DPS o tloušťce 0,5 mm a obal se slepí. Můžete také použít feritové kroužky s magnetickou permeabilitou nad 1000.

Příklad provedení buck převodník na čipu KR1156EU5 znázorněno na Obr. 18. Na vstup takového převodníku nelze přivést napětí větší než 40 V Pracovní frekvence převodníku je 30 kHz při UBX = 15 V. Rozsah zvlnění napětí na kondenzátorech SZ a C4 je 50 mV.

Rýže. 18. Schéma snižovacího měniče napětí na bázi mikroobvodu KR1156EU5.

Rýže. 19. Schéma invertujícího měniče napětí na bázi mikroobvodu KR1156EU5.

Tlumivka L1 o indukčnosti 220 μH je navinuta podobným způsobem (viz výše) na třech kroužcích, ale mezera lepení byla nastavena na 0,25 mm, vinutí obsahovalo 55 závitů stejného drátu.

Následující obrázek (obr. 19) ukazuje typický diagram invertující měnič napětí na mikroobvodu KR1156EU5 Mikroobvod DA1 je napájen součtem vstupního a výstupního napětí, které by nemělo přesáhnout 40 V.

Pracovní frekvence měniče - 30 kHz při UBX=5 S; rozsah zvlnění napětí na kondenzátorech SZ a C4 je 100 a 40 mV.

Pro induktor L1 invertujícího měniče s indukčností 88 μH byly použity dva kroužky K12x8x3 M4000NM s mezerou 0,25 mm. Vinutí se skládá z 35 závitů drátu PEV-2 0,7. Tlumivka L2 ve všech převodnících je standardní - DM-2,4 s indukčností 3 μGh. Dioda VD1 ve všech obvodech (obr. 17 - 19) musí být Schottkyho dioda.

Pro získání bipolární napětí z unipolárního MAXIM vyvinul specializované mikroobvody. Na Obr. Obrázek 20 ukazuje možnost přeměny napětí nízké úrovně (4,5...5 6) na bipolární výstupní napětí 12 (nebo 15 6) se zatěžovacím proudem až 130 (nebo 100 mA).

Rýže. 20. Obvod měniče napětí na bázi čipu MAX743.

Z hlediska vnitřní struktury se mikroobvod neliší od typického provedení podobných měničů vyrobených na diskrétních prvcích, integrovaná konstrukce však umožňuje minimální kvantita externí prvky pro vytvoření vysoce účinných měničů napětí.

Ano, pro mikroobvod MAX743(obr. 20) může konverzní frekvence dosahovat 200 kHz (což je mnohem více než konverzní frekvence naprosté většiny převodníků vyrobených na diskrétních prvcích). Při napájecím napětí 5 V je účinnost 80...82 % s nestabilitou výstupního napětí maximálně 3 %.

Mikroobvod je vybaven ochranou proti nouzovým situacím: při poklesu napájecího napětí o 10 % pod normální hodnotu a také při přehřátí skříně (nad 195°C).

Pro snížení zvlnění na výstupu převodníku s převodním kmitočtem (200 kHz) jsou na výstupech zařízení instalovány LC filtry ve tvaru U. Propojka J1 na pinech 11 a 13 mikroobvodu je určena ke změně hodnoty výstupních napětí.

Pro konverze nízkého napětí(2,0...4,5 6) ve stabilizovaných 3,3 nebo 5,0 V je speciální mikroobvod vyvinutý firmou MAXIM - MAX765. Domácí analogy jsou KR1446PN1A a KR1446PN1B. Mikroobvod pro podobný účel - MAX757 - umožňuje získat plynule nastavitelné výstupní napětí v rozsahu 2,7...5,5 V.

Rýže. 21. Obvod nízkonapěťového zvyšovacího měniče napětí na úroveň 3,3 nebo 5,0 V.

Obvod měniče znázorněný na Obr. 21, obsahuje malý počet vnějších (sklopných) dílů.

Toto zařízení funguje podle tradičního principu popsaného výše. Pracovní frekvence generátoru závisí na vstupním napětí a zatěžovacím proudu a pohybuje se v širokém rozsahu - od desítek Hz do 100 kHz.

Velikost výstupního napětí je určena tím, kde je zapojen pin 2 mikroobvodu DA1: pokud je připojen na společnou sběrnici (viz obr. 21), výstupní napětí mikroobvodu KR1446PN1A rovná se 5,0±0,25 V, ale pokud je tento kolík připojen k kolíku 6, výstupní napětí klesne na 3,3±0,15 V. Pro mikroobvod KR1446PN1B hodnoty budou 5,2 ± 0,45 V a 3,44 ± 0,29 V.

Maximální výstupní proud převodníku - 100 mA. Čip MAX765 poskytuje výstupní proud 200 mA při napětí 5-6 a 300 mA pod napětím 3,3 V. Účinnost měniče je až 80 %.

Účelem pinu 1 (SHDN) je dočasně deaktivovat převodník připojením tohoto pinu ke společnému. Výstupní napětí v tomto případě klesne na hodnotu o něco menší než vstupní napětí.

LED HL1 je určena k indikaci nouzového snížení napájecího napětí (pod 2 V), ačkoli samotný převodník je schopen pracovat při nižších hodnotách vstupního napětí (až 1,25 6 a méně).

Induktor L1 je vyroben na kroužku K10x6x4,5 z feritu M2000NM1. Obsahuje 28 závitů 0,5 mm PESHO drátu a má indukčnost 22 µH. Před navinutím se feritový kroužek po opilování diamantovým pilníkem rozlomí na polovinu. Poté se kroužek přilepí epoxidovým lepidlem a do jedné z výsledných mezer se nainstaluje 0,5 mm silné textolitové těsnění.

Indukčnost takto získaného induktoru závisí ve větší míře na tloušťce mezery a v menší míře na magnetické permeabilitě jádra a počtu závitů cívky. Pokud se smíříte se zvýšením úrovně elektromagnetického rušení, pak můžete použít induktor typu DM-2.4 s indukčností 20 μGh.

Kondenzátory C2 a C5 jsou typu K53 (K53-18), C1 a C4 jsou keramické (pro snížení úrovně vysokofrekvenčního rušení), VD1 je Schottkyho dioda (1 N5818, 1 N5819, SR106, SR160 atd.).

Napájecí zdroj Philips AC

Převodník (napájecí jednotka Philips, obr. 22) se vstupním napětím 220 V poskytuje stabilizované výstupní napětí 12 V při zatěžovacím výkonu 2 W.

Rýže. 22. Schéma síťového napájení Philips.

Beztransformátorový zdroj (obr. 23) je určen k napájení přenosných a kapesních přijímačů ze střídavého síťového napětí 220 V. Je třeba vzít v úvahu, že tento zdroj není elektricky izolován od napájecí sítě. Při výstupním napětí 9V a zatěžovacím proudu 50 mA odebírá zdroj ze sítě cca 8 mA.

Rýže. 23. Schéma beztransformátorového napájecího zdroje založeného na pulzním měniči napětí.

Síťové napětí, usměrněné diodovým můstkem VD1 - VD4 (obr. 23), nabíjí kondenzátory C1 a C2. Doba nabíjení kondenzátoru C2 je určena obvodovou konstantou R1, C2. V prvním okamžiku po zapnutí zařízení je tyristor VS1 sepnut, ale při určitém napětí na kondenzátoru C2 se otevře a připojí k tomuto kondenzátoru obvod L1, NW.

V tomto případě bude kondenzátor S3 velké kapacity nabíjen z kondenzátoru C2. Napětí na kondenzátoru C2 se sníží a na SZ se zvýší.

Proud induktorem L1, rovný nule v prvním okamžiku po otevření tyristoru, postupně narůstá, dokud se napětí na kondenzátorech C2 a SZ nevyrovnají. Jakmile k tomu dojde, tyristor VS1 se uzavře, ale energie uložená v induktoru L1 bude nějakou dobu udržovat nabíjecí proud kondenzátoru SZ přes otevřenou diodu VD5. Dále se dioda VD5 uzavře a začne relativně pomalé vybíjení kondenzátoru SZ zátěží. Zenerova dioda VD6 omezuje napětí na zátěži.

Jakmile se sepne tyristor VS1, začne napětí na kondenzátoru C2 opět narůstat. V určitém okamžiku se tyristor znovu otevře a začne nový cyklus provozu zařízení. Vypínací frekvence tyristoru je několikanásobně vyšší než frekvence pulzace napětí na kondenzátoru C1 a závisí na jmenovitých hodnotách obvodových prvků R1, C2 a parametrech tyristoru VS1.

Kondenzátory C1 a C2 jsou typu MBM pro napětí minimálně 250 V. Tlumivka L1 má indukčnost 1...2 mH a odpor maximálně 0,5 Ohm. Je navinuta na válcovém rámu o průměru 7 mm.

Šířka vinutí je 10 mm, skládá se z pěti vrstev drátu PEV-2 0,25 mm, pevně navinutých, otočení k otočení. Do otvoru rámu je vloženo ladicí jádro SS2,8x12 vyrobené z feritu M200NN-3. Indukčnost induktoru se může měnit v širokých mezích a někdy dokonce úplně eliminovat.

Schémata zařízení pro přeměnu energie

Schémata zařízení pro přeměnu energie jsou na Obr. 24 a 25. Jsou to redukční měniče energie napájené z usměrňovačů se zhášecím kondenzátorem. Napětí na výstupu zařízení je stabilizováno.

Rýže. 24. Schéma snižovacího měniče napětí s beztransformátorovým síťovým zdrojem.

Rýže. 25. Možnost obvodu snižovacího měniče napětí s beztransformátorovým síťovým zdrojem.

Jako dinistory VD4 lze použít domácí nízkonapěťové analogy - KN102A, B. Stejně jako předchozí zařízení (obr. 23) mají zdroje (obr. 24 a 25) galvanické spojení s napájecí sítí.

Napěťový měnič s pulzním ukládáním energie

V měniči napětí S. F. Sikolenko s „pulsním ukládáním energie“ (obr. 26) jsou spínače K1 a K2 vyrobeny na tranzistorech KT630, řídicí systém (CS) je na mikroobvodu řady K564.

Rýže. 26. Obvod měniče napětí s pulzní akumulací.

Akumulační kondenzátor C1 - 47 µF. Jako zdroj energie je použita 9 V baterie Výstupní napětí při zátěžovém odporu 1 kOhm dosahuje 50 V. Účinnost je 80 % a zvyšuje se na 95 % při použití struktur CMOS jako RFLIN20L jako klíčových prvků K1 a K2.

Pulsně-rezonanční měnič

Pulsně-rezonanční měniče konstruované tzv. N. M. Muzychenko, z nichž jeden je na Obr. 4.27 se podle tvaru proudu ve spínači VT1 dělí na tři typy, u kterých se spínací prvky při nulovém proudu sepnou a při nulovém napětí rozepnou. Ve spínací fázi pracují měniče jako rezonanční měniče a zbytek po většinu periody jako impulsní měniče.

Rýže. 27. Schéma pulzně-rezonančního měniče N. M. Muzychenko.

Charakteristickým rysem takových měničů je, že jejich výkonová část je vyrobena ve formě indukčně-kapacitního můstku se spínačem v jedné diagonále a se spínačem a napájecím zdrojem ve druhé. Taková schémata (obr. 27) jsou vysoce účinná.