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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Convertitore di tensione DC/DC step-up, 12/300 volt. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter Quasi tutti gli SMPS includono un raddrizzatore a onda intera che converte una tensione alternata di 220 V in una tensione continua di 310 V (l'unica eccezione è l'SMPS a bassa potenza, in cui talvolta viene utilizzato un raddrizzatore a semionda). Ciò significa che per alimentare tali SMPS non è necessario generare una tensione sinusoidale di 220 V e una frequenza di 50 Hz, ma è sufficiente una tensione costante di 310 V, il che semplifica notevolmente la progettazione del convertitore. Il convertitore DC/DC proposto consente di alimentare qualsiasi apparecchiatura elettrica di rete con un consumo energetico non superiore a 12 W, incluso un SMPS, dalla rete di bordo del veicolo o da altra fonte di tensione DC 50 V. Il convertitore ha dimensioni e peso ridotti, elevata affidabilità ed efficienza a basso costo e design semplice. Svantaggi: mancanza di isolamento galvanico del circuito di tensione di uscita a 310 V CC da una fonte di alimentazione a 12 V e bassa potenza. Il circuito del convertitore è mostrato in Fig. 1.
specifiche tecniche:
Il dispositivo è costruito secondo lo schema classico di un convertitore push-pull con l'uscita del punto medio dell'avvolgimento primario del trasformatore step-up T1. La base del dispositivo è un controller SHI push-pull DA1. la cui uscita è collegata secondo il circuito inseguitore di emettitore. La frequenza di conversione è di circa 40 kHz, è impostata dal resistore R3 e dal condensatore C3. L'avvio regolare del convertitore è garantito dagli elementi R4, R7, C9, VT7. Ciò protegge il fusibile FU1, i transistor di commutazione VT5, VT6 e i diodi raddrizzatori VD7-VD10 dal sovraccarico durante il processo transitorio quando i condensatori di livellamento C18-C20 sono in carica. Quando viene applicata la tensione di alimentazione, il condensatore C9 viene caricato, il transistor VT7 in questo momento è chiuso. Quando il condensatore si carica, il transistor VT7 si apre e la tensione all'ingresso del comparatore del "tempo morto" (pin 4DA1) diminuisce. Per questo motivo, il ciclo di lavoro degli impulsi del controller aumenta gradualmente da zero al valore massimo (48%). Questa soluzione, a differenza del circuito RC comunemente utilizzato, consente di ottenere il massimo duty cycle degli impulsi di controllo grazie alla resistenza drain-source estremamente bassa del transistor VT7 nello stato aperto. Il diodo VD2 accelera la scarica del condensatore C9 quando la tensione di alimentazione è disattivata. I transistor VT1, VT2 e VT3, VT4 sono follower di emettitore che forniscono una ricarica rapida della capacità di gate dei transistor ad effetto di campo VT5, VT6. I diodi VD3, VD4 bypassano i resistori R8, R9 nei circuiti di gate, accelerando il processo di chiusura di questi transistor, riducendo così le perdite di commutazione. Per limitare i picchi di tensione sugli scarichi dei transistor VT5, VT6 a un valore sicuro, sono installati diodi limitatori VD5, VD6. Per stabilizzare la tensione di uscita, il feedback di tensione viene applicato all'amplificatore del segnale di errore DA1 integrato nel controller SHI. La tensione di uscita del convertitore viene fornita attraverso un partitore resistivo R14R15 all'ingresso non invertente di questo amplificatore (pin 1 di DA1). L'ingresso invertente dell'amplificatore (pin 2) attraverso il resistore R1 riceve tensione dalla sorgente di tensione di riferimento integrata (5 V) dal pin 14 di DA1. Un aumento della tensione di uscita porta ad una diminuzione lineare della durata dell'impulso sui pin 9 e 10 del controller SHI DA1, che porta ad una diminuzione della tensione di uscita, cioè la sua stabilizzazione. Utilizzando i resistori R1 e R2, il guadagno dell'amplificatore del segnale di errore integrato è impostato su circa dieci. Ciò ha permesso di evitare una differenza significativa nella durata degli impulsi di controllo sui pin 9 e 10 del controller PHI. Sugli elementi DA2, HL1, R10-R13 è presente un'unità di monitoraggio della scarica della batteria. La tensione di alimentazione dal divisore R10, R11 viene fornita all'ingresso di controllo del microcircuito DA2, uno stabilizzatore di tensione parallelo, che viene utilizzato come comparatore Quando la tensione all'ingresso di controllo è superiore a 2,5 V, una corrente scorre attraverso il LED HL1, il cui bagliore indica la tensione normale della batteria e l'assenza di luce ne indica lo scaricamento. Il diodo VD1 protegge il dispositivo dalla polarità errata della tensione di alimentazione: se si verifica una situazione del genere, il fusibile FU1 si brucia. La tensione di alimentazione al controller SHI DA1 viene fornita attraverso il filtro di potenza L1C4C6. Il dispositivo utilizza resistori MLT, C2-23, i condensatori all'ossido sono importati, i condensatori C1-C3 sono K10-17, il resto sono ceramici per montaggio superficiale di dimensioni standard 0805 o 1206. I transistor IRF3205 sono intercambiabili con IRFI3205 o IRL3705N. transistor 2SC3205 e 2SA1273 - rispettivamente su KT961 e KT639 (con qualsiasi indice di lettera). In quest'ultimo caso, è consigliabile selezionare esemplari con un guadagno di corrente statica di almeno 100. I diodi 1.5KE36A possono essere sostituiti con diodi 1.5KE39A, 1.5KE47A o P6KE36A, P6KE39A, P6KE47A e UF2007 - con FR207 o HER207. Gli analoghi completi del controller PHI TL494CLP sono microcircuiti. KA7500 e KR1114EU4. Dopo aver installato i transistor VT5 e VT6 sulla scheda, ad essi viene collegato un comune dissipatore di calore tramite guarnizioni isolanti termoconduttrici. che è una piastra di alluminio con dimensioni di 50x20 mm e spessore di 2...4 mm. Per il trasformatore T1 viene utilizzato un nucleo magnetico a forma di W di tipo El con una sezione trasversale di 10x7 mm proveniente dall'alimentatore IBM PC AT. Prima di tutto, l'avvolgimento II viene avvolto sul telaio, contenente 182 spire di filo PEV-2 da 0,25 mm, ogni strato è isolato con carta da lucido. Per l'avvolgimento I vengono utilizzati cinque fili intrecciati PEV-2 da 0,44 mm, contiene 14 giri con una presa dal centro. Dopo l'avvolgimento, l'intera bobina viene impregnata di gommalacca. Per accelerare l'asciugatura, è possibile riscaldare la bobina facendo passare attraverso l'avvolgimento II una corrente continua di 0,3...0,4 A. In questo momento non dovrebbe esserci alcun circuito magnetico nella bobina. Per ottenere la massima induttanza dell'avvolgimento, entrambe le parti del circuito magnetico sono incollate insieme con gommalacca in cui è mescolata polvere di ferrite. Dopo l'asciugatura, il circuito magnetico viene avvolto in più strati di nastro adesivo di carta. l'induttanza di ciascuna metà dell'avvolgimento I del trasformatore T1 deve essere almeno 130 μH. Tutti gli elementi del convertitore, ad eccezione del LED, del diodo VD1, dei portafusibili, dell'interruttore di alimentazione, delle prese di ingresso e uscita, sono installati su un circuito stampato in fibra di vetro su un lato di 1,5 mm di spessore, il cui disegno è mostrato in Fig. 2.
La scheda è installata in una custodia di 154x64x39 mm: è fatta in casa e incollata insieme da fogli di polistirolo spessi 2 mm. Il LED, i portafusibili, l'interruttore di alimentazione, le prese di ingresso e di uscita sono installati nei fori sulle pareti laterali della custodia (Fig. 3).
Il diodo VD1 si trova ai terminali dell'interruttore di alimentazione SA1 e del portafusibile FU1. Nel coperchio dell'alloggiamento sono presenti fori di ventilazione (fig. 4).
La configurazione del convertitore si riduce al controllo della tensione di uscita, senza carico collegato, che dovrebbe essere compresa tra 300 e 310 V. Se necessario, viene modificata selezionando la resistenza R15. Per predisporre una centralina di controllo scarica batteria è necessario selezionare la resistenza R11 in modo che quando la tensione di alimentazione scende a 10,8 V il led HL1 si spenga. Autore: Belyaev S.
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Commenti sull'articolo: Alexander Assemblati due moduli DC-DC. Da loro ha alimentato i monoblocchi di un amplificatore stereo a valvole a due tempi per un'auto con una potenza di uscita di 12W. Tutto funziona alla grande. Rispetto per l'autore per l'articolo e una descrizione dettagliata del design.
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