Alimentatore per laptop da auto senza elementi di avvolgimento. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Per alimentare la maggior parte dei laptop, è necessaria una tensione costante di circa 19 V. I circuiti noti dei convertitori di tensione di alimentazione automobilistica per loro sono costruiti secondo il principio di un convertitore di impulsi boost utilizzando un trasformatore o un induttanza di accumulo. Al contrario, il dispositivo proposto implementa un inverter push-pull con un duplicatore di tensione a diodo-condensatore.

La stabilizzazione della tensione di uscita viene effettuata mediante il metodo di regolazione dell'ampiezza dell'impulso (PW).

Principali caratteristiche tecniche

• Tensione di ingresso, V ....... 11 ... 15
• Tensione di uscita, V ....... 19
• Corrente di uscita massima, A ....... 4,7
• Efficienza, % .......61...83
• Frequenza di conversione, kHz .......25
• Dimensioni, mm ....... 130x85x60
• Peso, kg ....... 0,6

Riso. 1 (clicca per ingrandire)

Lo schema del dispositivo è mostrato in Fig. 1. Il dispositivo è realizzato sulla base di un microcircuito specializzato KR1114EU4 (DA1), che è un controller SHI push-pull. Questo microcircuito genera impulsi rettangolari di durata controllata. Gli elementi C4 e R7 impostano la frequenza dell'oscillatore interno del microcircuito a circa 25 kHz e il divisore R3R4 imposta la durata minima della pausa tra gli impulsi a circa 8 μs (circa il 20% del periodo di ripetizione dell'impulso). Questa pausa impedisce alla corrente di fluire attraverso i transistor durante la commutazione. Il feedback di stabilizzazione viene eseguito utilizzando un partitore di tensione R1R2R6 e l'amplificatore operazionale interno del chip DA1. Gli ingressi di questo amplificatore operazionale (pin 1 e 2 del chip DA1) ricevono feedback e segnali di tensione di riferimento e la tensione di controllo viene generata all'uscita dell'amplificatore operazionale (pin 3 del chip DA1).

Il condensatore C1 attenua le ondulazioni di tensione provenienti dall'uscita del convertitore. La correzione della frequenza dell'amplificatore operazionale viene effettuata attraverso un circuito sugli elementi R5 e C3. Le uscite del microcircuito DA1 (pin 8-11) - i collettori e gli emettitori dei suoi transistor di uscita - controllano l'inverter utilizzando due coppie complementari di potenti transistor VT1-VT4, collegati in un circuito a ponte.

All'uscita dell'inverter è collegato un duplicatore di tensione contenente un raddrizzatore basato su diodi Schottky VD1 - VD4 e condensatori C5-C7. I resistori R9 e R12 limitano la corrente di uscita del microcircuito DA1 a 0,17...0,25 A e, di conseguenza, la corrente di base dei transistor VT1-VT4, per evitare che si sovraccarichino. La corrente che attraversa le basi di questi transistor è selezionata per limitare la corrente dei loro collettori a 5...10 A.

Ecco come funziona un duplicatore. Supponiamo che il transistor interno tra i pin 8 e 9 del microcircuito sia aperto. In questo momento, i transistor VT1 e VT4 sono aperti e VT2 e VT3 sono chiusi. In questo caso, il condensatore C5 viene caricato tramite il diodo VD1 e C6, tramite VD4, dà carica al condensatore C7, che alimenta il carico. Segue una pausa, durante la quale sia i transistor di uscita interni del microcircuito che i transistor VT1 e VT4 sono chiusi. Dopo una pausa, il transistor interno tra i pin 10 e 11 del microcircuito si apre e i transistor VT2 e VT3 si aprono, mentre VT1 e VT4 rimangono chiusi. In questo caso, il condensatore C6 viene caricato tramite il diodo VD2 e il condensatore C5 tramite VD3 fornisce carica al condensatore C7. Poi c'è di nuovo una pausa, durante la quale tutti i transistor VT1-VT4 vengono chiusi, dopodiché il processo viene ripetuto. Il condensatore C2 sopprime il rumore nel circuito di alimentazione in ingresso e impedisce anche la penetrazione del rumore impulsivo generato dal convertitore nella rete di bordo del veicolo.

Quando la tensione di ingresso scende al di sotto del valore minimo consentito (è 10...11 V e dipende dalla corrente di carico), il convertitore esce dalla modalità di stabilizzazione della tensione e la sua tensione di uscita diminuisce.

Fig. 2

L'aspetto della scheda del dispositivo assemblato è mostrato in Fig. 2. Il microcircuito KR1114EU4 (DA1) può essere sostituito con analoghi MV3759R, TL494CN, KA7500V, IR9494. Invece dei transistor KT8102B (VT1, VT3) e KT8101B (VT2, VT4), puoi utilizzare rispettivamente KT8102A e KT8101A. I transistor VT1 e VT2 devono essere installati su un dissipatore di calore, P"3 e VT4 sull'altro. L'area di ciascun dissipatore di calore è di circa 200 cm2. Su un transistor di una coppia complementare con un coefficiente di trasferimento di corrente di base inferiore, c'è c'è una maggiore caduta di tensione e dissipazione del calore, quindi l'installazione dei transistor in ciascun ponte del braccio su un dissipatore di calore comune consente di equalizzare le loro condizioni termiche, senza richiedere l'isolamento elettrico dei transistor dal dissipatore di calore.

I diodi Schottky 2D219A (VD1-VD4) possono essere sostituiti con altri della serie 2D219, 2D2998, KD2998. Questi diodi sono installati senza dissipatori di calore. È possibile utilizzare MBR1035, MBR1045, KD271-KD273 con gli indici “A” o “AC”, installando ciascun diodo su un dissipatore separato con una superficie di 10...15 cm2 o tramite distanziatori isolanti su un dissipatore comune con una superficie di 60 cm2. Sono adatti i diodi KD271 - KD273 con altri indici, nonché le serie KD213, 2D231, 2D251, 2D252, 2D2992, 2D2993, KD2995-KD2997, ma l'area del dissipatore di calore per diodo deve essere aumentata a 25 cm2.

I condensatori all'ossido C2, C5-C7 devono essere progettati per una corrente impulsiva consentita di almeno 3 A e avere una resistenza in serie equivalente (ESR) quanto più bassa possibile, cioè appartengono alla categoria "Low ESR". Ciò consente di ridurre l'ondulazione della tensione di uscita e aumentare l'affidabilità del dispositivo. Sono adatti ad esempio i condensatori Jamicon delle serie WL, TL o TZ. Se necessario, ciascuno di essi può essere sostituito con più condensatori identici collegati in parallelo. In questo caso si può presumere approssimativamente che la corrente impulsiva consentita aumenti proporzionalmente al numero di condensatori collegati.

Poiché nei circuiti di potenza del dispositivo scorre una corrente impulsiva significativa, durante la disposizione del circuito stampato è importante che il filo comune e il bus di potenza positivo utilizzato nella parte di potenza del dispositivo siano collegati ai conduttori corrispondenti del parte a bassa corrente ai terminali del condensatore C2. In caso contrario sono possibili guasti di generazione e altri malfunzionamenti del dispositivo.

Il motore del resistore regolato R1 imposta la tensione di uscita del convertitore, che può essere compresa tra 18 e 20 V. I collegamenti dell'ingresso del convertitore alla rete di bordo e dell'uscita al laptop sono realizzati in allo stesso modo del disegno precedente.

Autore: K. Gavrilov

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