Convertitore di tensione reversibile. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Il dispositivo proposto è destinato all'alimentazione di emergenza di dispositivi elettronici volatili con un piccolo consumo di corrente da una fonte di backup in caso di interruzione di corrente (ad esempio, un generatore e un contatore di impulsi di un orologio elettronico installato in un'auto).

Il convertitore (vedi Fig. 4.1) contiene una batteria di backup GB1, un oscillatore principale basato sugli elementi DD1.1...DD1.3, un contatore a due cifre su D-flip-flop DD2.1, DD2.2, un doppio multiplexer a quattro canali DD3 e un dispositivo di memorizzazione capacitivo divisore - condensatori C2...C5.

(clicca per ingrandire)

Se è presente tensione nella rete di bordo, il dispositivo funziona in modalità divisione della tensione e ricarica della batteria GB1. La modalità buffer è fornita da un multiplexer bidirezionale DD3, che collega alternativamente la batteria in parallelo con uno dei condensatori C2...C5 del partitore di tensione capacitivo. Di conseguenza, la batteria viene caricata ad una tensione pari a un quarto della tensione di bordo.

Quando viene a mancare la tensione di rete, il convertitore passa automaticamente alla modalità di moltiplicazione della tensione della batteria di riserva. In questa modalità i condensatori C2....C5 attraverso il multiplexer DD3 vengono caricati in sequenza dalla batteria GB1, ed essendo collegati in serie, all'uscita del dispositivo si crea una tensione pari a quadrupla della tensione della batteria, che alimenta non solo il dispositivo elettronico sottoposto a manutenzione, ma anche i microcircuiti del convertitore stesso.

I segnali di controllo del multiplexer provengono dalle uscite del contatore (DD2.1, DD2.2), che è collegato tramite l'elemento buffer DD1.3 all'uscita del generatore di impulsi con una frequenza di ripetizione di circa 5 kHz. Poiché nella modalità di moltiplicazione della tensione i componenti del convertitore sono alimentati dalla sua tensione di uscita, per l'avvio iniziale è necessario applicare brevemente la tensione di bordo al circuito di potenza. Dopo l'autoeccitazione del generatore, il convertitore funziona con batteria GB1. Se il dispositivo è destinato ad essere utilizzato come fonte di alimentazione di riserva per un orologio elettronico, potrebbe non essere necessario un generatore basato sugli elementi DD1.1, DD1.2: può essere completamente sostituito da un oscillatore dell'orologio principale. Ciò ridurrà la corrente consumata dal convertitore al livello di 10...20 μA.

Come ha dimostrato il test, quando si utilizza la batteria GB1 da tre batterie D-0,25 collegate in serie, la tensione di uscita del convertitore su un carico con una resistenza di 68 kOhm (corrente di carico - 150 μA) è 10,1 V e in modalità inattiva - 10,8 V. Quando si installa il dispositivo in un'auto per l'alimentazione di emergenza dell'orologio sui microcircuiti della serie K561, è consentito collegarlo alla rete di bordo a 12 V tramite un diodo di isolamento, che impedisce il sovraccarico del convertitore. Il convertitore non necessita di regolazione, ma è necessario tenere presente che la tensione della batteria di riserva non deve superare i 4 V. Altrimenti, l'ampiezza della tensione di uscita (moltiplicata) supererà la tensione massima consentita dei segnali di ingresso per i microcircuiti della serie K561, che porterà al loro fallimento. L'assenza di diodi di disaccoppiamento e di interruttori a transistor nel convertitore garantisce un'efficienza che raggiunge l'80...90%.

La semplicità, la reversibilità delle funzioni e la possibilità di implementare una modalità buffer per una fonte di backup con bassa EMF consentono di utilizzare il convertitore di tensione descritto come alimentazione di emergenza per vari dispositivi con memoria. Per eliminare la possibilità di sovraccaricare la batteria GB1, è consigliabile stabilizzare la tensione di alimentazione del dispositivo, scegliendola in modo che la tensione ai pin 3 e 13 del multiplexer non superi la tensione della batteria GB1.

Nel caso in cui l'accensione di una fonte di backup sia un evento raro e di breve durata, per evitare il sovraccarico della batteria, è sufficiente collegare in serie ad essa un resistore limitatore di corrente shuntato con un diodo. Il resistore viene selezionato dalla condizione di fornire una corrente di carica pari alla corrente di autoscarica. Nella modalità di moltiplicazione della tensione, la batteria è collegata al multiplexer tramite un diodo aperto.

Autore: Semian A.P.

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