Convertor de tensiune cc reglabil. Revizuirea convertoarelor de tensiune reglabile (stabilizatoare, convertoare DC-DC). Chopper cu convertizor descendente - convertor dolar

Am asamblat recent un dispozitiv digital pe un microcontroler și a apărut întrebarea despre alimentarea lui. conditii de drumetie, are nevoie de o tensiune de 12 volți și un curent de aproximativ 50 mA. Mai mult, este foarte sensibil la ondularea tensiunii și de la mai multe surse de alimentare în comutație, nu a vrut să funcționeze de la unele echipamente. După ce am căutat pe internet, am găsit una dintre cele mai optime și mai ieftine opțiuni: Convertor DC-DC boost pe un cip MC34063. Pentru a calcula, puteți utiliza un program de calculator. Am introdus parametrii necesari (poate funcționa ca o creștere sau o scădere) și am obținut acest rezultat:

Tensiunea de alimentare a microcircuitului nu trebuie să depășească 40 de volți, iar curentul să nu depășească 1,5 A. Există plăci de circuite imprimate online și pentru piese SMD, dar nu le am în stoc, așa că am decis să le fac pe ale mele. Vă rugăm să rețineți că acolo sunt desenate două rezistențe de 0,2 ohmi. Aveam doar unul de 5 wați, așa că l-am făcut pentru el, dar dacă aș fi găsit unul mai mic, l-aș fi lipit în alt loc și aș fi tăiat excesul.

În loc de o rezistență la R1- 1,5 kOhm, am instalat un trimmer la 5 kOhm pentru a regla tensiunea de ieșire. Apropo, se reglează într-un interval destul de decent de la 7 la 16, este posibil mai mult, dar condensatorul de ieșire este setat la 16 volți, așa că nu l-am ridicat mai mult.

Și acum pe scurt despre funcționarea convertorului. Am aplicat 3 volți, am reglat (R1) ieșirea la 12 volți - și menține această tensiune atunci când puterea este redusă la 2,5 volți și crescută la 11 volți!

LM2596 este un convertor DC-DC step-down, este adesea produs sub formă de module gata făcute, costând aproximativ 1 USD (căutați LM2596S DC-DC 1,25-30 V 3A). Plătind 1,5 USD, puteți cumpăra un modul similar pe Ali cu indicarea LED a tensiunii de intrare și ieșire, oprirea tensiunii de ieșire și butoanele de reglare fină cu afișarea valorilor pe indicatoarele digitale. De acord - oferta este mai mult decât tentantă!

Mai jos este schema circuitului a acestei plăci convertoare (componentele cheie sunt marcate în imaginea de la sfârșit). La intrare există protecție împotriva inversării polarității - dioda D2. Acest lucru va preveni deteriorarea regulatorului de tensiunea de intrare conectată incorect. În ciuda faptului că cipul lm2596 poate procesa tensiuni de intrare de până la 45 V conform fișei de date, în practică, tensiunea de intrare nu trebuie să depășească 35 V pentru utilizare pe termen lung.

Pentru lm2596, tensiunea de ieșire este determinată de ecuația de mai jos. Cu rezistorul R2, tensiunea de ieșire poate fi reglată de la 1,23 la 25 V.

Deși cipul lm2596 este proiectat pentru un curent maxim de 3 A de funcționare continuă, suprafața mică a masei foliei nu este suficientă pentru a disipa căldura generată pe întreaga gamă de funcționare a circuitului. De asemenea, rețineți că eficiența acestui convertor variază foarte mult în funcție de tensiunea de intrare, tensiunea de ieșire și curentul de sarcină. Eficiența poate varia de la 60% la 90%, în funcție de condițiile de funcționare. Prin urmare, îndepărtarea căldurii este obligatorie dacă funcționarea continuă are loc la curenți mai mari de 1 A.

Conform fișei tehnice, condensatorul feedforward trebuie instalat în paralel cu rezistența R2, mai ales când tensiunea de ieșire depășește 10 V - acest lucru este necesar pentru a asigura stabilitatea. Dar acest condensator nu este adesea prezent pe plăcile invertoare ieftine din China. În timpul experimentelor, au fost testate mai multe copii ale convertoarelor DC conditii diferite Operațiune. Drept urmare, am ajuns la concluzia că stabilizatorul LM2596 este potrivit pentru curenții de alimentare mici și medii ai circuitelor digitale, dar pentru valori mai mari ale puterii de ieșire este necesar un radiator.

Astăzi ne vom uita la mai multe circuite de convertoare de tensiune DC-DC simple, s-ar putea spune chiar simple, pulsate (convertoare de tensiune continuă de o valoare la tensiune continuă de altă valoare)

Care sunt beneficiile convertoarelor de impulsuri? În primul rând, au o eficiență ridicată și, în al doilea rând, pot funcționa la o tensiune de intrare mai mică decât tensiunea de ieșire. Convertizoarele de impulsuri sunt împărțite în grupuri:

• - deformare, amplificare, inversare;
• - stabilizat, nestabilizat;
• - izolat galvanic, neizolat;
• - cu o gamă îngustă și largă de tensiuni de intrare.

Pentru a face convertoare de impulsuri de casă, cel mai bine este să folosiți circuite integrate specializate - sunt mai ușor de asamblat și nu sunt capricioase la configurare. Deci, iată 14 scheme pentru fiecare gust:

Acest convertor funcționează la o frecvență de 50 kHz, izolarea galvanică este asigurată de transformatorul T1, care este înfășurat pe un inel K10x6x4,5 din ferită de 2000NM și conține: înfășurare primară - 2x10 spire, înfășurare secundară - 2x70 spire de sârmă PEV-0.2 . Tranzistoarele pot fi înlocuite cu KT501B. Aproape niciun curent nu este consumat de la baterie atunci când nu există sarcină.

Transformatorul T1 este înfășurat pe un inel de ferită cu un diametru de 7 mm și conține două înfășurări de 25 de spire de sârmă PEV = 0,3.

Convertor nestabilizat push-pull bazat pe un multivibrator (VT1 și VT2) și un amplificator de putere (VT3 și VT4). Tensiunea de ieșire este selectată după numărul de spire ale înfășurării secundare transformator de impulsuri T1.

Convertor de tip stabilizator bazat pe microcircuitul MAX631 de la MAXIM. Frecvența de generare 40…50 kHz, element de stocare - inductor L1.

Puteți folosi unul dintre cele două cipuri separat, de exemplu al doilea, pentru a multiplica tensiunea de la două baterii.

Circuit tipic pentru conectarea unui stabilizator de impuls de impuls pe microcircuitul MAX1674 de la MAXIM. Funcționarea este menținută la o tensiune de intrare de 1,1 volți. Eficiență - 94%, curent de sarcină - până la 200 mA.

Vă permite să obțineți două tensiuni stabilizate diferite cu o eficiență de 50...60% și un curent de sarcină de până la 150 mA în fiecare canal. Condensatorii C2 și C3 sunt dispozitive de stocare a energiei.

8. Comutarea stabilizatorului de amplificare pe cipul MAX1724EZK33 de la MAXIM

Schema de circuit tipică pentru conectarea unui microcircuit specializat de la MAXIM. Rămâne funcțional la o tensiune de intrare de 0,91 volți, are o carcasă SMD de dimensiuni mici și oferă un curent de sarcină de până la 150 mA cu o eficiență de 90%.

Un circuit tipic pentru conectarea unui stabilizator descendente cu impulsuri pe un microcircuit TEXAS disponibil pe scară largă. Rezistorul R3 reglează tensiunea de ieșire cu +2,8...+5 volți. Rezistorul R1 stabilește curentul de scurtcircuit, care este calculat prin formula: Is(A)= 0,5/R1(Ohm)

Invertor de tensiune integrat, randament - 98%.

Două convertoare izolate de tensiune DA1 și DA2, conectate într-un circuit „neizolat” cu masă comună.

Inductanța înfășurării primare a transformatorului T1 este de 22 μH, raportul spirelor înfășurării primare la fiecare secundar este de 1: 2,5.

Circuit tipic al unui convertor de impuls stabilizat pe un microcircuit MAXIM.

Convertoarele DC-DC cu impulsuri sunt proiectate atât pentru creșterea, cât și pentru scăderea tensiunii. Cu ajutorul lor, puteți converti 5 volți, de exemplu, în 12, sau 24 sau invers, cu pierderi minime. Există și convertoare DC-DC de înaltă tensiune; acestea sunt capabile să obțină o diferență de potențial foarte semnificativă de sute de volți de la o tensiune relativ scăzută (5-12 volți). În acest articol vom lua în considerare asamblarea unui astfel de convertor, a cărui tensiune de ieșire poate fi reglată în intervalul de 60-250 de volți.

Fabricarea convertizorului

(descărcări: 240)

Prima lansare și configurare

Pentru a converti tensiunea unui nivel în tensiunea altui nivel, este adesea folosit convertoare de tensiune de impuls folosind dispozitive de stocare inductivă a energiei. Astfel de convertoare se caracterizează printr-o eficiență ridicată, ajungând uneori la 95% și au capacitatea de a produce o tensiune de ieșire crescută, scăzută sau inversată.

În conformitate cu aceasta, sunt cunoscute trei tipuri de circuite convertoare: buck (Fig. 1), boost (Fig. 2) și inversare (Fig. 3).

Comun tuturor acestor tipuri de convertoare sunt cinci elemente:

1. alimentare electrică,
2. element de comutare cu cheie,
3. stocarea inductivă a energiei (inductor, inductor),
4. dioda de blocare,
5. un condensator de filtru conectat în paralel cu rezistența de sarcină.

Includerea acestor cinci elemente în diferite combinații vă permite să implementați oricare dintre cele trei tipuri de convertoare de impulsuri.

Nivelul tensiunii de ieșire a convertorului este reglat prin modificarea lățimii impulsurilor care controlează funcționarea elementului de comutare cu cheie și, în consecință, energia stocată în dispozitivul de stocare inductiv de energie.

Stabilizarea tensiunii de ieșire se realizează prin utilizarea feedback-ului: atunci când tensiunea de ieșire se modifică, lățimea impulsului se modifică automat.

Convertor de comutare Buck

Convertorul descendente (Fig. 1) conține un lanț conectat în serie de element de comutare S1, stocarea inductivă a energiei L1, rezistența de sarcină RH și condensatorul de filtru C1 conectat în paralel cu acesta. Dioda de blocare VD1 este conectată între punctul de conectare al cheii S1 cu dispozitivul de stocare a energiei L1 și firul comun.

Orez. 1. Principiul de funcționare al unui convertor de tensiune descendente.

La cheie publică dioda este închisă, energia de la sursa de energie este acumulată într-un dispozitiv inductiv de stocare a energiei. După ce comutatorul S1 este închis (deschis), energia stocată de acumulatorul inductiv L1 este transferată prin dioda VD1 la rezistența de sarcină RH. Condensatorul C1 netezește ondulațiile de tensiune.

Boost convertor de comutare

Convertorul de tensiune de impuls de creștere (Fig. 2) este realizat pe aceleași elemente de bază, dar are o combinație diferită: un lanț în serie de stocare inductivă a energiei L1, diodă VD1 și rezistență de sarcină RH cu un condensator de filtru C1 conectat în paralel este conectat la sursa de alimentare. Elementul de comutare S1 este conectat între punctul de conectare al dispozitivului de stocare a energiei L1 cu dioda VD1 și magistrala comună.

Orez. 2. Principiul de funcționare al unui convertor de tensiune de amplificare.

Când comutatorul este deschis, curentul de la sursa de alimentare trece prin inductor, care stochează energie. Dioda VD1 este închisă, circuitul de sarcină este deconectat de la sursa de alimentare, cheie și dispozitivul de stocare a energiei.

Tensiunea pe rezistența de sarcină este menținută datorită energiei stocate pe condensatorul filtrului. Când comutatorul este deschis, EMF de auto-inducție este însumată cu tensiunea de alimentare, energia stocată este transferată la sarcină prin dioda deschisă VD1. Tensiunea de iesire obtinuta in acest fel depaseste tensiunea de alimentare.

Convertor inversor tip impuls

Un convertor inversor de tip impuls conține aceeași combinație de elemente de bază, dar din nou într-o conexiune diferită (Fig. 3): un circuit în serie al elementului de comutare S1, dioda VD1 și rezistența de sarcină RH cu condensatorul de filtru C1 este conectat la sursa de alimentare. .

Stocarea de energie inductivă L1 este conectată între punctul de conectare al elementului de comutare S1 cu dioda VD1 și magistrala comună.

Orez. 3. Conversie de tensiune de impuls cu inversare.

Convertorul funcționează astfel: când cheia este închisă, energia este stocată într-un dispozitiv de stocare inductiv. Dioda VD1 este închisă și nu trece curentul de la sursa de alimentare la sarcină. Când întrerupătorul este oprit, fem-ul auto-inductiv al dispozitivului de stocare a energiei este aplicat unui redresor care conține dioda VD1, rezistența de sarcină Rн și condensatorul de filtru C1.

Deoarece dioda redresoare trece doar impulsuri de tensiune negative în sarcină, la ieșirea dispozitivului se formează o tensiune cu semn negativ (invers, în semn opus tensiunii de alimentare).

Convertoare de impulsuri și stabilizatori

Pentru a stabiliza tensiunea de ieșire a stabilizatorilor de impulsuri de orice tip, pot fi utilizați stabilizatori „liniari” convenționali, dar au o eficiență scăzută.În acest sens, este mult mai logic să folosiți stabilizatori de tensiune de impuls pentru a stabiliza tensiunea de ieșire a convertoarelor de impulsuri, mai ales că o astfel de stabilizare nu este deloc dificilă.

Stabilizatorii de tensiune de comutare, la rândul lor, sunt împărțiți în stabilizatori cu modulație pe lățime a impulsului și stabilizatori cu modulație în frecvență a impulsurilor. În primul dintre ele, durata impulsurilor de control se modifică, în timp ce rata de repetare a acestora rămâne neschimbată. În al doilea rând, dimpotrivă, frecvența impulsurilor de control se modifică în timp ce durata lor rămâne neschimbată. Există și stabilizatori de puls cu reglare mixtă.

Mai jos vom lua în considerare exemple de radioamatori ale dezvoltării evolutive a convertoarelor de impulsuri și a stabilizatorilor de tensiune.

Unități și circuite ale convertoarelor de impulsuri

Oscilatorul principal (Fig. 4) al convertoarelor de impulsuri cu o tensiune de ieșire nestabilizată (Fig. 5, 6) pe microcircuitul KR1006VI1 funcționează la o frecvență de 65 kHz. Impulsurile dreptunghiulare de ieșire ale generatorului sunt alimentate prin circuite RC la elementele cheie ale tranzistorului conectate în paralel.

Inductorul L1 este realizat pe un inel de ferită cu un diametru exterior de 10 mm și o permeabilitate magnetică de 2000. Inductanța sa este de 0,6 mH. Eficiența convertorului ajunge la 82%.

Orez. 4. Circuit oscilator principal pentru convertoare de tensiune în impuls.

Orez. 5. Diagrama părții de putere a unui convertor de tensiune impuls de creștere +5/12 V.

Orez. 6. Circuitul unui convertor de tensiune de impuls inversor +5/-12 V.

Amplitudinea ondulației de ieșire nu depășește 42 mV și depinde de valoarea capacității condensatoarelor la ieșirea dispozitivului. Curentul maxim de sarcină al dispozitivelor (Fig. 5, 6) este 140 mA.

Redresorul convertor (Fig. 5, 6) folosește o conexiune paralelă de diode de înaltă frecvență cu curent scăzut conectate în serie cu rezistențe de egalizare R1 - R3.

Acest întreg ansamblu poate fi înlocuit cu o diodă modernă, proiectată pentru un curent de peste 200 mA la o frecvență de până la 100 kHz și o tensiune inversă de cel puțin 30 V (de exemplu, KD204, KD226).

Este posibil să utilizați tranzistori precum KT81x ca VT1 și VT2 structuri p-p-p- KT815, KT817 (Fig. 4.5) și r-p-r - KT814, KT816 (Fig. 6) și altele.

Pentru a crește fiabilitatea convertorului, se recomandă conectarea unei diode de tip KD204, KD226 în paralel cu joncțiunea emițător-colector a tranzistorului, astfel încât să fie închisă la curent continuu.

Convertor cu master oscilator-multivibrator

Pentru a obține o tensiune de ieșire de 30...80 V P. Belyatsky a folosit un convertor cu un oscilator principal bazat pe un multivibrator asimetric cu o etapă de ieșire încărcată pe un dispozitiv de stocare a energiei inductiv - inductor (choke) L1 (Fig. 7).

Orez. 7. Circuitul unui convertor de tensiune cu un oscilator principal bazat pe un multivibrator asimetric.

Dispozitivul funcționează în intervalul de tensiune de alimentare de 1,0. ..1,5 V și are o eficiență de până la 75%. În circuit, puteți utiliza un inductor standard DM-0.4-125 sau altul cu o inductanță de 120...200 μH.

O variantă de realizare a treptei de ieșire a convertorului de tensiune este prezentată în Fig. 8. Când o cascadă de semnal de control dreptunghiular de nivel 7777 (5 V) este aplicată la intrarea ieșirii convertorului atunci când acesta este alimentat de la o sursă de tensiune 12 V tensiunea primită 250 V la curent de sarcină 3...5 mA(rezistența de sarcină este de aproximativ 100 kOhm). Inductanța inductorului L1 este de 1 mH.

Ca VT1, puteți utiliza un tranzistor domestic, de exemplu, KT604, KT605, KT704B, KT940A(B), KT969A etc.

Orez. 8. Opțiune pentru treapta de ieșire a convertorului de tensiune.

Orez. 9. Diagrama treptei de ieșire a convertorului de tensiune.

Un circuit similar de etapă de ieșire (Fig. 9) a făcut posibilă, atunci când este alimentat de la o sursă de tensiune 28V si consumul curent 60 mA obțineți tensiunea de ieșire 250 V la curent de sarcină 5 mA, Inductanța bobinei este de 600 µH. Frecvența impulsurilor de control este de 1 kHz.

În funcție de calitatea inductorului, tensiunea de ieșire poate fi de 150...450 V cu o putere de aproximativ 1 W și o eficiență de până la 75%.

Un convertor de tensiune bazat pe un generator de impulsuri bazat pe un microcircuit DA1 KR1006VI1, un amplificator bazat pe un tranzistor cu efect de câmp VT1 și un dispozitiv inductiv de stocare a energiei cu un redresor și filtru este prezentat în Fig. 10.

La ieșirea convertizorului la tensiunea de alimentare 9V si consumul curent 80...90 mA se generează tensiune 400...425 V. Trebuie remarcat faptul că valoarea tensiunii de ieșire nu este garantată - depinde în mod semnificativ de proiectarea inductorului (choke) L1.

Orez. 10. Circuitul unui convertor de tensiune cu un generator de impulsuri pe microcircuitul KR1006VI1.

Pentru a obține tensiunea dorită, cel mai simplu mod este să selectați experimental un inductor pentru a obține tensiunea necesară sau să utilizați un multiplicator de tensiune.

Circuit convertor de impuls bipolar

Pentru a alimenta multe dispozitive electronice, este necesară o sursă de tensiune bipolară, care asigură atât tensiuni de alimentare pozitive, cât și negative. Diagrama prezentată în Fig. 11 conține mult mai puține componente decât dispozitivele similare datorită faptului că funcționează simultan ca un convertor inductiv boost și invertor.

Orez. 11. Circuit convertizor cu un element inductiv.

Circuitul convertor (Fig. 11) folosește o nouă combinație de componente principale și include un generator de impulsuri cu patru faze, un inductor și două comutatoare cu tranzistori.

Impulsurile de control sunt generate de un declanșator D (DD1.1). În timpul primei faze a impulsurilor, inductorul L1 stochează energie prin comutatoarele tranzistorului VT1 și VT2. În timpul celei de-a doua faze, comutatorul VT2 se deschide și energia este transferată către magistrala de tensiune de ieșire pozitivă.

În timpul celei de-a treia faze, ambele întrerupătoare sunt închise, drept urmare inductorul acumulează din nou energie. Când tasta VT1 este deschisă în timpul fazei finale a impulsurilor, această energie este transferată către magistrala de alimentare negativă. Când la intrare sunt primite impulsuri cu o frecvență de 8 kHz, circuitul furnizează tensiuni de ieșire ±12 V. Diagrama de timp (Fig. 11, dreapta) arată formarea impulsurilor de control.

Tranzistoarele KT315, KT361 pot fi utilizate în circuit.

Convertorul de tensiune (Fig. 12) vă permite să obțineți la ieșire o tensiune stabilizată de 30 V. O tensiune de această mărime este utilizată pentru a alimenta varicaps, precum și indicatoare fluorescente în vid.

Orez. 12. Circuitul unui convertor de tensiune cu o tensiune de ieșire stabilizată de 30 V.

Pe un cip DA1 de tip KR1006VI1, un oscilator principal este asamblat conform circuitului obișnuit, producând impulsuri dreptunghiulare cu o frecvență de aproximativ 40 kHz.

Un comutator tranzistor VT1 este conectat la ieșirea generatorului, care comută inductorul L1. Amplitudinea impulsurilor la comutarea bobinei depinde de calitatea fabricării acesteia.

În orice caz, tensiunea de pe el ajunge la zeci de volți. Tensiunea de ieșire este redresată de dioda VD1. Un filtru RC în formă de U și o diodă zener VD2 sunt conectate la ieșirea redresorului. Tensiunea la ieșirea stabilizatorului este în întregime determinată de tipul de diodă zener utilizată. Ca o diodă zener de „înaltă tensiune”, puteți utiliza un lanț de diode zener având o tensiune de stabilizare mai mică.

În Fig. 13.

Orez. 13. Circuit convertizor de tensiune cu stabilizare.

Circuitul conține un generator de impulsuri, un amplificator de putere în două trepte, un dispozitiv inductiv de stocare a energiei, un redresor, un filtru și un circuit de stabilizare a tensiunii de ieșire. Rezistorul R6 setează tensiunea de ieșire necesară în intervalul de la 30 la 200 V.

Analogii tranzistori: VS237V - KT342A, KT3102; VS307V - KT3107I, BF459 - KT940A.

Convertoare de tensiune Buck și inversate

În Fig. 14. Primul furnizează tensiunea de ieșire 8,4 V la curent de sarcină până la 300 mA, al doilea vă permite să obțineți o tensiune de polaritate negativă ( -19,4 V) la același curent de sarcină. Tranzistorul de ieșire VTZ trebuie instalat pe radiator.

Orez. 14. Circuite ale convertoarelor de tensiune stabilizate.

Analogii tranzistori: 2N2222 - KTZ117A 2N4903 - KT814.

Convertor de tensiune stabilizat descendente

În Fig. 15. Tensiunea de ieșire este de 10V când curentul de sarcină este de până la 100mA.

Orez. 15. Circuit convertizor de tensiune descendente.

Când rezistența de sarcină se modifică cu 1%, tensiunea de ieșire a convertorului se modifică cu cel mult 0,5%. Analogii tranzistori: 2N1613 - KT630G, 2N2905 - KT3107E, KT814.

Invertor de tensiune bipolar

Pentru alimentarea circuitelor electronice care conțin amplificatoare operaționale, sunt adesea necesare surse de alimentare bipolare. Această problemă poate fi rezolvată prin utilizarea unui invertor de tensiune, al cărui circuit este prezentat în Fig. 16.

Dispozitivul conține un generator de impulsuri pătrate încărcat pe inductorul L1. Tensiunea de la inductor este redresată de dioda VD2 și furnizată la ieșirea dispozitivului (condensatorii de filtru C3 și C4 și rezistența de sarcină). Dioda Zener VD1 asigură o tensiune de ieșire constantă - reglează durata pulsului de polaritate pozitivă pe inductor.

Orez. 16. Circuit invertor de tensiune +15/-15 V.

Frecvența de operare de generare este de aproximativ 200 kHz sub sarcină și până la 500 kHz fără sarcină. Curentul maxim de sarcină este de până la 50 mA, eficiența dispozitivului este de 80%. Dezavantajul designului este nivelul relativ ridicat de interferență electromagnetică, care, totuși, este tipic și pentru alte circuite similare. A fost folosită o clapă de accelerație DM-0.2-200 ca L1.

Invertoare pe cipuri specializate

Cel mai convenabil este să colectați foarte eficient convertoare moderne de tensiune, folosind microcircuite special create în aceste scopuri.

Chip KR1156EU5(MC33063A, MC34063A de la Motorola) este proiectat să funcționeze în convertoare stabilizate step-up, step-down, inversoare cu o putere de câțiva wați.

În fig. Figura 17 prezintă o diagramă a unui convertor de tensiune crescător bazat pe microcircuitul KR1156EU5. Convertorul conține condensatori de filtru de intrare și ieșire C1, SZ, C4, bobina de stocare L1, dioda redresoare VD1, condensatorul C2, care setează frecvența de funcționare a convertorului, bobina de filtru L2 pentru netezirea ondulațiilor. Rezistorul R1 servește ca senzor de curent. Divizorul de tensiune R2, R3 determină tensiunea de ieșire.

Orez. 17. Circuitul unui convertor de tensiune de creștere pe microcircuitul KR1156EU5.

Frecvența de funcționare a convertorului este aproape de 15 kHz la o tensiune de intrare de 12 V și sarcină nominală. Gama de ondulații de tensiune pe condensatoarele SZ și C4 a fost de 70, respectiv 15 mV.

Inductorul L1 cu o inductanță de 170 μH este înfășurat pe trei inele lipite K12x8x3 M4000NM cu fir PESHO 0,5. Înfășurarea este formată din 59 de spire. Fiecare inel trebuie rupt în două părți înainte de înfășurare.

Un distanțier comun din PCB cu o grosime de 0,5 mm este introdus într-unul dintre goluri și pachetul este lipit împreună. De asemenea, puteți utiliza inele de ferită cu o permeabilitate magnetică de peste 1000.

Exemplu de execuție convertor de dolari pe cipul KR1156EU5 prezentată în fig. 18. La intrarea unui astfel de convertor nu se poate furniza o tensiune mai mare de 40 V. Frecvența de funcționare a convertorului este de 30 kHz la UBX = 15 V. Domeniul de ondulare a tensiunii pe condensatoarele SZ și C4 este de 50 mV.

Orez. 18. Schema unui convertor de tensiune descendente pe microcircuitul KR1156EU5.

Orez. 19. Schema unui convertor inversor de tensiune bazat pe microcircuitul KR1156EU5.

Choke L1 cu o inductanță de 220 μH este înfășurat într-un mod similar (a se vedea mai sus) pe trei inele, dar spațiul de lipire a fost setat la 0,25 mm, înfășurarea conținea 55 de spire ale aceluiași fir.

Următoarea figură (Fig. 19) arată diagramă tipică convertor inversor de tensiune pe microcircuitul KR1156EU5. Microcircuitul DA1 este alimentat de suma tensiunilor de intrare și de ieșire, care nu trebuie să depășească 40 V.

Frecvența de funcționare a convertizorului - 30 kHz la UBX=5 S; gama de ondulații de tensiune pe condensatoarele SZ și C4 este de 100 și 40 mV.

Pentru inductorul L1 al convertorului inversor cu o inductanță de 88 μH s-au folosit două inele K12x8x3 M4000NM cu un spațiu de 0,25 mm. Înfășurarea constă din 35 de spire de sârmă PEV-2 0,7. Inductorul L2 în toate convertoarele este standard - DM-2.4 cu o inductanță de 3 μGh. Dioda VD1 din toate circuitele (Fig. 17 - 19) trebuie să fie o diodă Schottky.

Pentru obtinerea tensiune bipolară de la unipolar MAXIM a dezvoltat microcircuite specializate. În fig. Figura 20 prezintă posibilitatea de a converti o tensiune de nivel scăzut (4,5...5 6) într-o tensiune de ieșire bipolară 12 (sau 15 6) cu un curent de sarcină de până la 130 (sau 100 mA).

Orez. 20. Circuit convertor de tensiune bazat pe cipul MAX743.

În ceea ce privește structura sa internă, microcircuitul nu diferă de designul tipic al convertoarelor similare realizate pe elemente discrete, cu toate acestea, designul integrat face posibilă crearea convertoarelor de tensiune extrem de eficiente cu un număr minim de elemente externe.

Da, pentru un microcircuit MAX743(Fig. 20) frecvența de conversie poate ajunge la 200 kHz (ceea ce este mult mai mare decât frecvența de conversie a marii majorități a convertoarelor realizate pe elemente discrete). Cu o tensiune de alimentare de 5 V, eficiența este de 80...82% cu instabilitatea tensiunii de ieșire de cel mult 3%.

Microcircuitul este echipat cu protectie impotriva situatiilor de urgenta: cand tensiunea de alimentare scade cu 10% sub normal, precum si atunci cand carcasa se supraincalzeste (peste 195°C).

Pentru a reduce ondulația la ieșirea convertorului cu o frecvență de conversie (200 kHz), la ieșirile dispozitivului sunt instalate filtre LC în formă de U. Jumperul J1 de pe pinii 11 și 13 ai microcircuitului este proiectat să modifice valoarea tensiunilor de ieșire.

Pentru conversie la nivel scăzut de tensiune(2,0...4,5 6) în 3,3 sau 5,0 V stabilizat există un microcircuit special dezvoltat de MAXIM - MAX765. Analogii domestici sunt KR1446PN1A și KR1446PN1B. Un microcircuit cu un scop similar - MAX757 - vă permite să obțineți o tensiune de ieșire reglabilă continuu în intervalul 2,7...5,5 V.

Orez. 21. Circuitul unui convertor de tensiune de creștere de joasă tensiune la un nivel de 3,3 sau 5,0 V.

Circuitul convertor prezentat în fig. 21, conține un număr mic de părți exterioare (articulate).

Acest dispozitiv funcționează conform principiului tradițional descris mai devreme. Frecvența de funcționare a generatorului depinde de tensiunea de intrare și curentul de sarcină și variază într-o gamă largă - de la zeci de Hz la 100 kHz.

Mărimea tensiunii de ieșire este determinată de unde este conectat pinul 2 al microcircuitului DA1: dacă este conectat la o magistrală comună (vezi Fig. 21), tensiunea de ieșire a microcircuitului KR1446PN1A este egal cu 5,0±0,25 V, dar dacă acest pin este conectat la pinul 6, atunci tensiunea de ieșire va scădea la 3,3±0,15 V. Pentru microcircuit KR1446PN1B valorile vor fi 5,2±0,45 V și, respectiv, 3,44±0,29 V.

Curentul maxim de ieșire al convertorului - 100 mA. Chip MAX765 asigură curent de ieșire 200 mA la tensiunea 5-6 şi 300 mA sub tensiune 3,3 V. Eficiența convertorului este de până la 80%.

Scopul pinului 1 (SHDN) este de a dezactiva temporar convertorul prin conectarea acestui pin la comun. Tensiunea de ieșire în acest caz va scădea la o valoare puțin mai mică decât tensiunea de intrare.

LED-ul HL1 este proiectat pentru a indica o reducere de urgență a tensiunii de alimentare (sub 2 V), deși convertorul în sine este capabil să funcționeze la valori mai mici ale tensiunii de intrare (până la 1,25 6 și mai jos).

Inductorul L1 este realizat pe un inel K10x6x4,5 din ferită M2000NM1. Conține 28 de spire de sârmă PESHO de 0,5 mm și are o inductanță de 22 µH. Inainte de infasurare, inelul de ferita este rupt in jumatate, dupa ce a fost pilit cu o pila diamantata. Apoi inelul este lipit cu adeziv epoxidic, instalând o garnitură de textolit de 0,5 mm grosime într-unul dintre golurile rezultate.

Inductanța inductorului astfel obținut depinde într-o măsură mai mare de grosimea golului și într-o măsură mai mică de permeabilitatea magnetică a miezului și de numărul de spire ale bobinei. Dacă acceptați creșterea nivelului de interferență electromagnetică, atunci puteți utiliza un inductor de tip DM-2.4 cu o inductanță de 20 μGh.

Condensatoarele C2 și C5 sunt de tip K53 (K53-18), C1 și C4 sunt ceramice (pentru a reduce nivelul de interferență de înaltă frecvență), VD1 este o diodă Schottky (1 N5818, 1 N5819, SR106, SR160 etc.).

Sursa de alimentare Philips AC

Convertorul (unitatea de alimentare Philips, Fig. 22) cu o tensiune de intrare de 220 V asigură o tensiune de ieșire stabilizată de 12 V cu o putere de sarcină de 2 W.

Orez. 22. Diagrama sursei de alimentare a rețelei Philips.

Sursa de alimentare fără transformator (Fig. 23) este proiectată pentru a alimenta receptoarele portabile și de buzunar de la o tensiune de rețea de curent alternativ de 220 V. Trebuie avut în vedere că această sursă nu este izolată electric de rețeaua de alimentare. Cu o tensiune de ieșire de 9V și un curent de sarcină de 50 mA, sursa de alimentare consumă aproximativ 8 mA din rețea.

Orez. 23. Schema unei surse de alimentare fără transformator bazată pe un convertor de tensiune de impuls.

Tensiunea de rețea, rectificată de puntea de diode VD1 - VD4 (Fig. 23), încarcă condensatoarele C1 și C2. Timpul de încărcare al condensatorului C2 este determinat de constanta circuitului R1, C2. În primul moment după pornirea dispozitivului, tiristorul VS1 este închis, dar la o anumită tensiune pe condensatorul C2 se va deschide și va conecta circuitul L1, NW, la acest condensator.

În acest caz, condensatorul S3 de capacitate mare va fi încărcat de la condensatorul C2. Tensiunea pe condensatorul C2 va scădea, iar pe SZ va crește.

Curentul prin inductorul L1, egal cu zero în primul moment după deschiderea tiristorului, crește treptat până când tensiunile de pe condensatoarele C2 și SZ sunt egalizate. De îndată ce se întâmplă acest lucru, tiristorul VS1 se va închide, dar energia stocată în inductorul L1 va menține pentru o perioadă de timp curentul de încărcare al condensatorului SZ prin dioda deschisă VD5. Apoi, dioda VD5 se închide și începe descărcarea relativ lentă a condensatorului SZ prin sarcină. Dioda Zener VD6 limitează tensiunea pe sarcină.

De îndată ce tiristorul VS1 se închide, tensiunea la condensatorul C2 începe să crească din nou. La un moment dat, tiristorul se deschide din nou și începe un nou ciclu de funcționare al dispozitivului. Frecvența de deschidere a tiristorului este de câteva ori mai mare decât frecvența de pulsație a tensiunii pe condensatorul C1 și depinde de valorile nominale ale elementelor de circuit R1, C2 și de parametrii tiristorului VS1.

Condensatoarele C1 și C2 sunt de tip MBM pentru o tensiune de cel puțin 250 V. Inductorul L1 are o inductanță de 1...2 mH și o rezistență de cel mult 0,5 Ohm. Este infasurat pe un cadru cilindric cu diametrul de 7 mm.

Lățimea înfășurării este de 10 mm, constă din cinci straturi de sârmă PEV-2 de 0,25 mm, înfășurate strâns, rând pe rând. Un miez de tuning SS2.8x12 din ferită M200NN-3 este introdus în orificiul cadrului. Inductanța inductorului poate fi variată în limite largi și uneori chiar eliminată complet.

Scheme de dispozitive pentru conversia energiei

Diagramele dispozitivelor pentru conversia energiei sunt prezentate în Fig. 24 și 25. Sunt convertoare de energie reduse alimentate de redresoare cu un condensator de stingere. Tensiunea la ieșirea dispozitivelor este stabilizată.

Orez. 24. Schema unui convertor de tensiune descendente cu sursă de alimentare fără transformator.

Orez. 25. Opțiunea unui circuit de convertizor de tensiune descendente cu sursă de alimentare fără transformator.

Ca dinistori VD4, puteți utiliza analogi domestici de joasă tensiune - KN102A, B. La fel ca dispozitivul anterior (Fig. 23), sursele de alimentare (Fig. 24 și 25) au o conexiune galvanică cu rețeaua de alimentare.

Convertor de tensiune cu stocare a energiei impulsurilor

În convertorul de tensiune S. F. Sikolenko cu „stocare de energie în impuls” (Fig. 26), comutatoarele K1 și K2 sunt realizate pe tranzistoarele KT630, sistemul de control (CS) este pe un microcircuit din seria K564.

Orez. 26. Circuitul unui convertor de tensiune cu acumulare de impulsuri.

Condensator de stocare C1 - 47 µF. Ca sursă de alimentare este folosită o baterie de 9 V. Tensiunea de ieșire la o rezistență de sarcină de 1 kOhm ajunge la 50 V. Eficiența este de 80% și crește la 95% atunci când se utilizează structuri CMOS precum RFLIN20L ca elemente cheie K1 și K2.

Convertor puls-rezonant

Convertoare rezonante cu impulsuri proiectate de așa-numitele. N. M. Muzychenko, dintre care unul este prezentat în Fig. 4.27, în funcție de forma curentului în comutatorul VT1, acestea sunt împărțite în trei tipuri, în care elementele de comutare se închid la curent zero și se deschid la tensiune zero. În faza de comutare, convertoarele funcționează ca convertoare rezonante, iar restul, în cea mai mare parte a perioadei, ca convertoare de impulsuri.

Orez. 27. Schema unui convertor puls-rezonanță N. M. Muzychenko.

O caracteristică distinctivă a unor astfel de convertoare este că partea lor de putere este realizată sub forma unei punți inductiv-capacitive cu un comutator într-o diagonală și cu un comutator și sursă de alimentare în cealaltă. Astfel de scheme (Fig. 27) sunt foarte eficiente.