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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Commutazione del regolatore di tensione sul chip MC34165P. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori Con una grande differenza tra la tensione CC in ingresso e in uscita, è consigliabile utilizzare stabilizzatori di tensione di commutazione, che in questo caso forniscono un'efficienza maggiore rispetto agli stabilizzatori lineari. Utilizzando microcircuiti specializzati per questi scopi, è possibile semplificare notevolmente lo sviluppo, l'assemblaggio e la regolazione degli stabilizzatori di commutazione. Lo stabilizzatore su un microcircuito Motorola, portato all'attenzione dei lettori, fornisce una tensione di uscita regolabile da 1,2 a 15 V con una corrente di carico fino a 1 A. Se è presente una sorgente di tensione continua o alternata ad alta tensione, ad esempio un alimentatore da una vecchia stampante, scanner, calcolatrice contabile desktop, è possibile realizzare un regolatore di tensione di commutazione su un circuito integrato MC34165P, che consente la tensione CC in ingresso fino a 65 V. Convertitori DC-DC step-down, step-down, step-up e invertenti (i cosiddetti convertitori DC-DC). È simile nelle sue funzioni ai più noti microcircuiti a bassa potenza della serie MC34063, MC33063, ma consente una maggiore corrente di carico e una maggiore tensione di ingresso.
Il circuito del regolatore di tensione CC step-down, assemblato sul chip MC34165P, è mostrato in fig. 1. Lo stabilizzatore è realizzato come dispositivo universale, è progettato per una tensione CA in ingresso di 8 ... 42 V o una tensione costante di 8 ... 60 V e fornisce una tensione di uscita di 1,2.15 V con una corrente di carico di fino a 1 A. Questo intervallo di tensione di uscita viene spesso utilizzato per alimentare vari progetti di radio amatoriali e industriali a bassa potenza. La tensione CC o CA minima in ingresso deve essere di circa quattro volt o più al di sopra della tensione di uscita specificata. I fusibili autoripristinanti in polimero FU1, FU2 proteggono le sorgenti di tensione di ingresso dal sovraccarico in caso di malfunzionamenti dello stabilizzatore. Il diodo VD1 protegge lo stabilizzatore dalla polarità errata della tensione di ingresso. Il ponte a diodi VD2 rettifica la tensione alternata. Il condensatore C6 attenua l'ondulazione della tensione rettificata. La luce blu del LED HL1 indica la presenza di tensione in ingresso. Il chip DA1 è collegato secondo il circuito del regolatore di tensione step-down, vicino a quello tipico. La tensione di uscita dello stabilizzatore dipende dal rapporto tra la resistenza dei resistori R5 e R3. Maggiore è la resistenza impostata del resistore variabile R5, maggiore è la tensione di uscita. La tensione di uscita massima per questo dispositivo è selezionata per essere 15 V, ma è possibile regolare il regolatore su un valore diverso, più alto o più basso. Il resistore R2 è un sensore di corrente per il funzionamento dell'unità di protezione del microcircuito DA1. La frequenza dell'oscillatore interno del chip DA1 dipende dalla capacità del condensatore C8, con il valore indicato nel diagramma, è approssimativamente pari a 60 kHz. Il resistore R4 e il diodo VD3 riducono la probabilità di danni al microcircuito. Choke L1 - stoccaggio. L'ondulazione della tensione di uscita dello stabilizzatore è attenuata dal condensatore C9. La tensione stabilizzata viene fornita all'uscita dell'alimentatore attraverso un filtro LC a due sezioni L2C12-C14L3C15-C17. Per migliorare l'affidabilità dei condensatori a tensione relativamente bassa C10-C13 e C15, C16 sono collegati in serie. Il LED HL2 si accende quando la tensione di uscita dello stabilizzatore supera i 2 V. Il resistore R7 scarica i condensatori C9-C17 quando la tensione di uscita dello stabilizzatore diminuisce o l'alimentazione viene interrotta. Un diodo zener VD5 con una tensione di stabilizzazione nominale di 20 V può proteggere alcuni carichi collegati da danni in caso di malfunzionamento dello stabilizzatore. Con una tensione costante in ingresso di 45 V, un'uscita di 15 V e senza carico, la corrente consumata dallo stabilizzatore non supera i 21 mA. Quando la tensione di ingresso è 42 V, l'uscita è 9 V e la corrente di carico è 1 A, la corrente assorbita dal regolatore dalla sorgente è di circa 0,28 A, che corrisponde a un'efficienza del 76%. Con una tensione di ingresso di 42 V, un'uscita di 5 V e una corrente di carico di 1 A, lo stabilizzatore consuma una corrente di circa 0,19 A, l'efficienza è di circa il 62%. Per confronto, l'efficienza di un regolatore lineare convenzionale nel primo caso è di circa il 27% e nel secondo solo del 13%. In questo caso, l'elemento di controllo - un transistor - dovrebbe essere installato su un imponente dissipatore di calore con un'ampia superficie di raffreddamento. L'ampiezza dell'ondulazione di tensione e del rumore all'uscita dello stabilizzatore è inferiore a 5 mV con una corrente di carico di 1 A.
La maggior parte delle parti del regolatore di tensione si trova su un circuito stampato da 130x45 mm. L'intera struttura è inserita in una cassetta metallica di 155x57 mm con inserti in plastica fig. 2. Le parti metalliche della custodia sono incollate con una pellicola autoadesiva decorativa "sotto l'albero". L'alloggiamento è collegato elettricamente a un filo comune. Il punto di connessione della custodia al filo comune è il terminale negativo del condensatore C9, allo stesso punto è collegata la treccia di schermatura del filo che va al resistore variabile R5. La lunghezza di questo filo dovrebbe essere la più corta possibile. I resistori nel dispositivo possono essere utilizzati per qualsiasi applicazione generale, ad esempio MLT, C1-4, C1-14, C2-23. Resistore variabile - SP4-1, SP4-3, SP3-9, SP3-33-32, il suo schermo metallico è collegato a un filo comune. Condensatori di ossido - analoghi importati di basso profilo di K50-68 domestico, K50-35. I condensatori C1-C5, C7 sono condensatori a film di piccole dimensioni per una tensione nominale di almeno 100 V. Il condensatore C8 è un condensatore a film o ceramico con basso TKE. Condensatori ceramici C10-C13, C15, C16 per montaggio superficiale. Sono saldati sotto i conduttori dei corrispondenti condensatori di ossido. Condensatori adatti con una capacità di 2,2 uF, secondo il principio "maggiore è la capacità, meglio è" e maggiore è la dimensione di questi condensatori, meglio è. Il condensatore C18 è un condensatore al tantalio a montaggio superficiale di piccole dimensioni, è installato all'interno del connettore di uscita (il connettore non è mostrato nello schema di Fig. 1). Il ponte a diodi D2SB60 può essere sostituito da KBP02-KBP10, RS203-RS207, RC203-RC207. Invece di un diodo 1N4003, qualsiasi 1N4002-1N4007, UF4002-UF4007, KD243B, KD247A, KD257A andrà bene. Il diodo 1N5402 può essere sostituito con 1N5402-1N5408 o della serie KD226, KD257, KD411, KD213. È consentito sostituire il diodo ad alta velocità MR852 con MR851-MR856, SRP300B-SRP300K, UF5402-UF5408, altri diodi di questo design, incluso il ponte VD2, possono essere sostituiti con gli stessi dispositivi. Invece del diodo zener 1 N5357, andranno bene due 1.5KE10CA più potenti o un D816A collegato in serie. Sono applicabili tutti i LED, preferibilmente con maggiore emissione luminosa, ad esempio, delle serie KIPD21, KIPD40, KIPD66, L-1513S. Fusibili ripristinabili FU1, FU2 - qualsiasi tensione operativa di 60 o 250 V, ad esempio LP60-110. In un dispositivo sottoposto a debug, è invece possibile installare fusibili convenzionali. L'MC34165P è intercambiabile con l'MC33165P, che consente il funzionamento in un intervallo di temperature più ampio. Un dissipatore di calore in duralluminio o rame è incollato al microcircuito con colla BF, la cui superficie di raffreddamento dovrebbe essere sufficiente affinché la temperatura della custodia del microcircuito non superi i 60 ° C in tutte le modalità di funzionamento di lo stabilizzatore di tensione. Se ti limiti a una tensione di ingresso massima di 40 V CC o 28 V CA, puoi utilizzare il chip MC33163P o MC34163P, che consente una corrente di carico fino a 3 A. In assenza dei chip citati, puoi utilizzare il LM2575HV-ADJ o LM2576HV-ADJ. Nel caso di utilizzo di questi microcircuiti, il circuito del dispositivo viene leggermente modificato (una parte diversa è mostrata in Fig. 3), la resistenza del resistore R4 viene aumentata a 1 kOhm, il resistore R2 non è installato e un autoripristinante fusibile con una tensione operativa di 3 V e una corrente di 15.60 mA è collegato in serie con l'induttore L900, ad esempio LP60-090.
Va notato che con tale sostituzione non è necessario ricalcolare o selezionare i resistori R3, R5. Per un funzionamento stabile e affidabile del microcircuito stabilizzatore, il corretto cablaggio dei circuiti ad alta corrente e di segnale del filo comune è estremamente importante. Al terminale negativo del condensatore C6, conduttori o fili stampati separati sono collegati ai corrispondenti terminali degli elementi C8, C9, VD4, terminali 3-5, 12, 13 del microcircuito DA1. Per ridurre al minimo l'ondulazione e il rumore all'uscita dello stabilizzatore, i terminali negativi dei condensatori C14, C17 sono collegati al terminale negativo di C9 in serie, come mostrato nello schema. La lunghezza totale dei conduttori o fili stampati al resistore R2 dai pin corrispondenti del chip DA1 non deve essere superiore a 6 cm, inclusa la lunghezza dei pin di questo resistore. Il filo schermato dal resistore variabile deve essere lontano dall'induttore L1. L'induttore L1 è fabbricato industrialmente da un'unità di correzione raster di un monitor di computer cinescopio. È avvolto su un nucleo magnetico in ferrite a forma di H con un diametro esterno di 13 mm e un'altezza di 20 mm. Si consiglia di utilizzare un'induttanza schermata in uno schermo metallico. Per l'autoproduzione dell'induttore L1, è possibile utilizzare il circuito magnetico ad anello Kz2x20x9 in ferrite 3000NM, avvolgendo attorno ad esso 180 giri di un filo litz fatto in casa da 24 nuclei di un filo di avvolgimento con un diametro di 0,15 ... 0,18 mm. Prima dell'avvolgimento, nell'anello viene segato uno spazio non magnetico di 0,5.1 mm, che viene riempito con adesivo epossidico o hot melt, e il circuito magnetico stesso viene avvolto con un panno verniciato o una pellicola lavsan. Tra gli strati dell'avvolgimento viene posato anche uno strato isolante in sottile tela verniciata o pellicola lavsan. Gli induttori L2, L3 possono avere un design arbitrario, è solo necessario che siano progettati per una corrente operativa di almeno 1 A e abbiano una resistenza dell'avvolgimento non superiore a 0,1 Ohm. Al loro posto, puoi anche utilizzare induttanze di unità di correzione raster o filtri per alimentatori di monitor di computer, vecchi televisori importati e altre apparecchiature radio. È auspicabile verificare le prestazioni e regolare lo stabilizzatore a una tensione di ingresso ridotta a 20 ... 25 V collegando il dispositivo a un alimentatore con un'unità di limitazione della corrente di uscita. Se testato con successo in queste condizioni, il regolatore viene testato in serie a tensioni di ingresso di circa 40 e circa 60 V. Se la tensione di ingresso supera i 40 V, è altamente indesiderabile testare il regolatore per la resistenza a sovraccarichi e cortocircuiti nel carico circuito. Se desideri realizzare un alimentatore di rete completo basato su questo stabilizzatore di tensione, puoi dotarlo di un trasformatore step-down, ad esempio TP115-14, TP115-15. Nel caso di produzione di uno stabilizzatore per alimentare un dispositivo specifico, ad esempio un lettore MP3, o di utilizzo di uno stabilizzatore come caricabatterie per un telefono cellulare, invece di un resistore variabile R5, è possibile impostare la resistenza costante richiesta (circa 1,3 kOhm per una tensione di uscita di 5 V). Autore: A. Butov
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