Potente convertitore di tensione 12/5 volt secondo uno schema semplice. Schema, descrizione

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Potente convertitore di tensione 12/5 volt secondo uno schema semplice. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Un tale convertitore potrebbe essere necessario per alimentare circuiti a 5 volt ad alta corrente da una batteria per auto, caricare batterie al litio da essa (quindi la tensione di uscita dovrà essere ridotta a 4 V); nella versione dell'autore, viene utilizzato per alimentare un computer esterno DVD-RW (USB) dalla batteria di un'auto. Questa unità stessa si riscalda parecchio durante il funzionamento, quindi semplicemente non c'è nulla con cui raffreddare il microcircuito stabilizzatore lineare. E i pulsatori sono famosi per la loro efficienza.

Sul chip DD1 sono montati un moltiplicatore di tensione e un generatore di clock (Fig. 1.10).

Riso. 1.10 (clicca per ingrandire)

Il moltiplicatore è necessario poiché il circuito utilizza transistor ad effetto di campo più economici e più comuni con un canale di tipo n. Per sbloccare completamente il transistor ad effetto di campo con un gate isolato e un canale indotto (tutti i transistor della serie IRF appartengono a questo tipo), la tensione al suo gate deve essere aumentata di 3 ... 5 V sopra la tensione di drain, quindi non puoi fare a meno di un moltiplicatore.

Il moltiplicatore è montato sugli elementi C3, VD1, VD2 e sul condensatore di filtro C4 secondo uno schema tipico. Per limitare la tensione (può salire a 22 V e per il microcircuito 555 una tensione superiore a 18 V è pericolosa), viene aggiunto un resistore R5. Grazie a lui, la tensione sul condensatore C4 è di circa 17 ... 18 V, questo è sufficiente per il normale funzionamento del transistor ad effetto di campo e non abbastanza per rompere il microcircuito. Il condensatore C3 può essere ceramico multistrato (parallelepipedo, per montaggio superficiale) o film, ma non disco ceramico! In caso contrario, a causa della significativa resistenza interna del condensatore, la tensione su C4 non supererà i 15 ... 16 V anche senza il resistore R5 e il transistor chiave si surriscalderà. Il condensatore C4 può essere valutato a 16V.

L'effettivo modulatore di larghezza di impulso è assemblato sul timer DD2. Attraverso il condensatore C2 e il transistor VT1 arrivano all'ingresso S del temporizzatore impulsi di clock molto brevi dall'uscita del generatore; più sono brevi, meglio è (altrimenti l'uscita del temporizzatore potrebbe essere eccitata). È sufficiente una capacità di 10 pF, che può anche essere ridotta a 5 pF.

La durata dell'impulso di uscita viene regolata tramite l'ingresso REF (pin 5 del microcircuito). La durata dell'impulso di uscita è uguale al tempo durante il quale il condensatore C5 viene caricato da zero alla tensione in questo ingresso, cioè quando la tensione REF diminuisce, la durata degli impulsi (e la tensione di uscita) diminuisce, a una tensione inferiore a 1,5 V diventa uguale a zero.

Principio di funzionamento del dispositivo

Il convertitore di tensione è costruito secondo lo schema classico su un transistor ad effetto di campo VT2 e un induttore L1.Un transistor VT3 viene utilizzato come diodo flyback.In potenti impulsi step-down, è meglio mettere i transistor in questo posto, poiché la corrente inversa è quasi uguale alla corrente diretta e se la caduta di tensione attraverso il transistor chiave (VT2 secondo il circuito) è facile da ridurre al minimo, allora tutto è molto più complicato con i diodi. Il risultato è un paradosso: il transistor chiave è freddo, l'induttore quasi non si riscalda, ma il diodo è come un ferro da stiro! Ma minore è il riscaldamento, maggiore è l'efficienza del circuito e ci sono meno problemi con la rimozione del calore.

Il transistor VT3 funziona in controfase con il transistor chiave VT2 grazie all'inverter sul chip DD3. Poiché il diodo flyback non dovrebbe essere aperto tutto il tempo in cui il transistor chiave è inattivo, ma solo un breve (altrimenti chiuderà l'uscita del circuito attraverso lo starter) subito dopo la chiusura del transistor chiave (è in questo momento che l'impulso di corrente inversa ha l'ampiezza maggiore), il condensatore C6 viene aggiunto al circuito e per la messa a punto del resistore di sintonia R8. Il resto del tempo, il transistor VT3 funziona come un diodo grazie al potente diodo protettivo integrato tra i terminali di drain e source. Cioè, sostituire il diodo con un transistor sicuramente non peggiorerà le cose.

Il regolatore di tensione è montato su un diodo zener VD3 e un transistor VT4. La precisione e l'entità della tensione di uscita dipendono solo dalla qualità e dalla tensione della stabilizzazione del diodo zener. Può essere sostituito con un chip TL431.

Lo starter L1 può essere avvolto sul telaio del trasformatore della vecchia radio. Prendiamo un filo con un diametro di 1 mm (per una corrente di carico fino a 2 A) e lo avvolgiamo fino a riempire il telaio (circa un centinaio di giri). Poiché l'induttore funziona a corrente continua, è necessario uno spazio dielettrico tra le piastre, ovvero inseriamo tutto. Piastre a forma di W in una direzione e tra loro e i "bastoncini" stendiamo 1-2 strati di carta da giornale (o trasformatore, se ne hai uno), dopodiché comprimiamo molto bene il tutto. Puoi anche avvolgere l'induttore su un anello di ferrite con un diametro di circa 30 ... 40 mm, ma ancora una volta è meglio tagliarlo e incollarlo di nuovo, oppure prendere uno speciale nucleo diviso (tazze di ferrite con un diametro di 20 ... 30 mm e un'altezza di 15 ... 20 mm, circa 50 ... 80 giri).

Istituzione

Assembliamo completamente il circuito, non saldiamo solo i transistor VT2 e VT3. Colleghiamo la tensione di alimentazione ai terminali di alimentazione DD2 dovrebbe essere 4 ... 6 V in più rispetto alla tensione di alimentazione; se è meno convinto della presenza della generazione (la tensione all'uscita del generatore dovrebbe essere pari alla metà della tensione di alimentazione), riduciamo la resistenza del resistore R5, se questo non aiuta, mettiamo un condensatore migliore C3. Se la tensione di alimentazione DD2 è maggiore di 18 V, aumentiamo la resistenza del resistore R5. Successivamente, saldiamo entrambi i transistor e riduciamo a zero la resistenza R8. Colleghiamo un carico potente all'uscita (si consiglia una luce per auto da 12 V, 20 W) e forniamo alimentazione +12 V tramite l'amperometro collegato. Se tutto funziona correttamente, la tensione sulla lampadina sarà approssimativamente uguale alla tensione di stabilizzazione del diodo zener e la corrente consumata dal circuito sarà la metà della corrente attraverso la lampadina (nella versione dell'autore 0,5 A). Ora spegni la lampadina. La tensione di uscita dovrebbe aumentare di non più di 0,2 ... 0,3 V e la tensione all'ingresso REF DD2 dovrebbe essere compresa tra 0,8 ... 2,5 V rispetto al filo comune. Se è vicino allo zero, la capacità del condensatore C5 dovrebbe essere dimezzata.

Accendi e spegni il carico: l'acceleratore dovrebbe "bussare" brevemente (questo circuito di retroazione determina un brusco cambiamento nella corrente di carico), non dovrebbero esserci fischi (autoeccitazione). Se c'è eccitazione, molto probabilmente, le tracce vengono disegnate in modo errato.

Successivamente, puoi iniziare a configurare il "diodo intelligente" (VT3). Ruotando lentamente la resistenza del trimmer R8, la corrente consumata dal circuito (+12 V) inizierà a diminuire di circa il 5 ... 10%. Questa corrente veniva spesa esclusivamente per riscaldare il corpo del transistor VT3. Ma a un certo punto può verificarsi l'autoeccitazione dello stadio di uscita: la corrente consumata dal circuito aumenta bruscamente di 2-3 volte. Il motore R8 deve essere impostato in una posizione in cui il consumo di corrente è diminuito, ma è ancora lontano dall'eccitazione. Scollega-abilita nuovamente il carico, scollega-abilita l'alimentazione: non dovrebbe esserci eccitazione dell'uscita e un fischio nell'acceleratore (anche molto breve!) In caso contrario, è necessario ridurre leggermente la resistenza di R8 e ripetere la provocazione.

Grazie a questo circuito di commutazione del transistor VT3, sebbene si riscaldi, è notevolmente più debole di un buon diodo Schottky (KD213, 1N5822). Con una corrente di carico fino a 1 ... 1,5 A, non sono necessari radiatori per entrambi i transistor, con una corrente fino a 3 A, è necessario avvitare una piccola piastra del dissipatore di calore alla custodia VT3 (ROLL si riscalda con tale forza già con una corrente di 0,2 A).

Invece di 1RFZ46 nella versione dell'autore, ci sono le loro controparti bielorusse. KP723A con una resistenza di canale di 0,1 ohm o inferiore, i transistor KT315 possono essere sostituiti con qualsiasi struttura in silicio npn. È auspicabile raccogliere gli elettroliti C7 e C8 da diverse capacità più piccole collegate in parallelo, in parallelo possono includere una coppia di condensatori ceramici a film o multistrato con una capacità di 0,1 μF o più.

Quando si ripete il circuito, è necessario prestare particolare attenzione ai cavi di alimentazione, tutti gli elementi e tutti i cavi devono essere collegati esattamente come mostrato in figura! Non risparmiare sulle partite, altrimenti sarai tormentato dall'ambientazione! Le tracce disegnate nella figura con una linea più spessa dovrebbero essere almeno 1,5 ... 2 mm più spesse.

Autori: Kashkarov A.P., Koldunov A.S.

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