Convertitore di tensione per l'alimentazione di dispositivi elettronici da una cella galvanica. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter

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I convertitori di tensione sono principalmente assemblati secondo un circuito di retroazione della tensione (circuito di Roher). Ma quando alimentato da una sorgente di corrente a bassa tensione, questo circuito non è pratico da utilizzare a causa delle scarse condizioni di autoeccitazione e della bassa efficienza. In questo caso è meglio utilizzare un convertitore di tensione secondo lo schema mostrato in Fig. 1.

Il convertitore è assemblato secondo un circuito con feedback della corrente di carico e presenta una serie di caratteristiche. Il trasformatore convertitore non ha avvolgimenti di base. La corrente di uscita è la corrente di base dei transistor VT1 e VT2. La tensione di uscita del convertitore (sul condensatore C2) è uguale alla somma delle tensioni del trasformatore T4 raddrizzato dall'avvolgimento 7-1 e quello di ingresso. Il funzionamento stabile e l'avvio affidabile del generatore in questo circuito sono possibili con una tensione di alimentazione superiore a 0,9 V. Il feedback positivo sulla corrente di carico aiuta a ridurre le perdite di commutazione e ad aumentare l'efficienza.

Gli svantaggi del circuito includono la presenza di una connessione galvanica tra la fonte di alimentazione e il carico. Poiché la corrente di carico scorre attraverso la giunzione base-emettitore dei transistor, la corrente di base massima consentita deve essere maggiore della corrente di carico. L'avvolgimento 5-6 del trasformatore T1 consente di ridurre la tensione alla base del transistor chiuso al livello consentito.

Durante l'elaborazione del circuito, ho utilizzato trasformatori con dati di avvolgimento diversi. La prima versione del trasformatore ha i seguenti dati: avvolgimenti 1-2, 2-3, 10+10 spire ciascuno; avvolgimenti 4-5, 6-7 da 80+80 spire; avvolgimento 5-6 20 giri. La seconda versione del trasformatore ha il seguente numero di spire: 1-2, 2-3 - 5+5; 4-5, 6-7 - 43+43; 5-6 - 10. Per gli avvolgimenti è stato utilizzato il filo PEV-2 0 0,31 mm. Il nucleo magnetico del trasformatore è un anello di ferrite K20x12x6 M2000NM1. I risultati dei test alle diverse resistenze di carico sono riportati nella tabella, dove RH è la resistenza al carico; Non - tensione di carico; Рн - potenza consumata dal carico; Po: energia consumata dalla fonte di alimentazione; Fr - frequenza di conversione.

Come puoi vedere, una frequenza di conversione più alta (meno spire del trasformatore) corrisponde ad una minore efficienza del convertitore.

Dettagli. I transistor VT1 e VT2 hanno un'ampia riserva di corrente di base; possono essere facilmente sostituiti con KT814. I diodi VD1 e VD2 possono essere sostituiti con altri raddrizzatori che raddrizzano bene la corrente alla frequenza di conversione; è ancora meglio usare il germanio D310 (questo aumenterà l'efficienza del convertitore), ma al momento sono molto rari. Condensatore C1 tipo K50-16 o K50-35. Il condensatore C2 dovrebbe funzionare bene alle alte frequenze, ad esempio K53-14 e simili. Il trasformatore T1, come notato sopra, è avvolto su un anello di ferrite. Prima di avvolgere gli avvolgimenti del trasformatore, l'anello deve essere avvolto con uno strato di tessuto verniciato o nastro fluoroplastico. Si possono utilizzare anelli di dimensione diversa, tenendo conto che la potenza complessiva del trasformatore deve essere maggiore della potenza consumata dal carico. Al diminuire della permeabilità magnetica, la frequenza di conversione aumenta. Distribuire uniformemente gli avvolgimenti attorno all'anello.

Per il convertitore è stato sviluppato un circuito stampato. La posizione degli elementi radio sulla scheda è mostrata in Fig. 2, il collegamento delle parti con conduttori stampati sul lato posteriore della scheda è mostrato in Fig. 3.

Istituzione. Il convertitore non funziona senza carico, quindi è necessario collegare un resistore con una resistenza di 1...3 kOhm all'uscita del convertitore. Se si osservano l'inizio e la fine degli avvolgimenti, il convertitore si avvia facilmente da 0,9 a 1,5 V. Utilizzando un oscilloscopio, è necessario controllare la forma della tensione sugli anodi dei diodi o delle basi (collettori) dei transistor. In questi punti dovrebbero esserci degli impulsi rettangolari. Se mancano o sono distorti (con sovratensioni) è necessario verificare il corretto collegamento degli avvolgimenti del trasformatore e la polarità dei diodi. È necessario tenere presente che quando si ripete il progetto, i parametri del convertitore potrebbero differire da quelli indicati nella tabella, poiché le ferriti presentano deviazioni nella permeabilità magnetica rispetto al valore nominale e il numero di giri potrebbe differire leggermente dal progetto originale.

Se il carico è critico per la stabilità della tensione di alimentazione, il convertitore deve essere integrato con uno stabilizzatore di tensione. Per alimentare apparecchiature radioriceventi, il convertitore deve essere accuratamente schermato e integrato con un filtro. È meglio usare un filtro a transistor. I circuiti di questi filtri e il metodo di calcolo sono riportati in [1,2]. Questo convertitore di tensione, quando alimentato da un elemento di tipo 373 con una corrente di carico di 10...12 mA, consente di alimentare un circuito elettronico per 20 ore [3].

Le caratteristiche del convertitore migliorano (in particolare l'efficienza) quando alimentato da una sorgente di tensione di 3 V. I dati di avvolgimento del trasformatore per questo caso sono i seguenti: avvolgimenti 1-2, 2-3 da 10 spire ciascuno, avvolgimenti 4 -5, 6-7 di 35 giri ciascuno, avvolgimento 5-6 10 giri di filo PEV-2 0 0,31 mm.

Letteratura

1. Veksler G.S., Shtilman V.I. Filtri anti-aliasing per transistor. - M.: Energia, 1979.
2. Medvedev I. Filtri di livellamento del transistor//Radio - 1991.- No. 8.- P.32-34.
3. Davtyan G., Yesayan L., Pilyus N. Elementi galvanici “Orion M”, “Jupiter M”, “Uranus M”//Radio.- 1983- No. 8.- P.46-48.

Autore: O.V.Belousov, Vatutyno, regione di Cherkasy

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