Преобразователи напряжения
Высоковольтный преобразователь для счетчика Гейгера или ФЭУ
Преобразователи для ЛДС
Повышающий преобразователь DC(12V)->DC(xxV) мощностью до 30Вт
Простой преобразователь DC(12V)->DC(220V) до 16 Вт
Повышающий преобразователь DC(12V)->AC(220V, 50Gz) мощностью до 100Вт
Повышающий преобразователь DC(12V)->AC(220V,50Gz) 30 Вт
Повышающий преобразователь на NE555 (12В->30В)
Преобразователи на КР1156ЕУ5 (MC34063A)
Преобразователь для зарядки ноутбука от сети автомобиля (MC34063A)
Автомобильный преобразователь напряжения для ноутбука
Преобразователь 1..5В -> 9..12В
Преобразователь DC (1,5) -> DC (3,3/5) на КР1446ПН1 (MAX756)
Преобразователь 1,5В->5В
Преобразователь однополярного напряжения в двуполярное (12В > +/-12В)
Преобразователь однополярного напряжения в двуполярное (5В > +/-15В)
Преобразователи для автомобильных УМЗЧ
Преобразователь «напряжение-частота»
Замена «КРОНЕ». Преобразователь на МК ATtiny13A-SU
Замена «КРОНЕ». Преобразователь на транзисторах
Замена «Кроне» на NCP1400ASN50T1
Драйверы для изолированных преобразователей DC/DC
Двухполярное напряжение из однополярного на МК
Двухполярный преобразователь на BL8530 (0,6..1,5В -> +/-5В 10мА)
Маломощный двухполярный преобразователь
Схема преобразователя 12DC/220AC (50Гц) «ASTRA»
Искусственная средняя точка в блоке питания
Преобразователи однофазного напряжения в трехфазное с регулировкой частоты
Искусственная средняя точка в блоке питания
При необходимости организации искусственной средней точки для устройств с потреблением до 250 мА можно воспользоваться предложенной схемой. Входное напряжение может быть в диапазоне 4…40В, которое делится пополам прецизионным делителем TLE2426, повторитель напряжения BUF634T повышает нагрузочную способность схемы.
Схема преобразователя 12DC/220AC (50Гц) «ASTRA»
Источник: Ю.Быковский Восстановление принципиальной схемы преобразователя напряжения «ASTRA» по печатной плате и его ремонт. — Радио, 2022, №11, с.21-25 (№12, с.18-20)
Простой ИБП
Предложенное автором устройство имитирует работу ИБП. Переключение питания с сети на резервный источник осуществляется за счет реле. При питании от сети реализована функция подзарядки АКБ. При питании нагрузки данным преобразователем необходимо учитывать, что частота тока на выходе преобразователя — 100 Гц.
В оригинальном устройстве в качестве повышающего трансформатора Т2 применен самодельный, на стальном магнитопроводе Ш20х50. Обмотка I — 40 витков провода диаметром 1,2 мм с отводом от середины. Обмотка — II — 700 витков провода, диаметром 0,35 мм. (При подаче на обмотку II напряжения 220 В, на обмотке I должно быть напряжение примерно 6,5 В).
Трансформатор Т1 мощностью примерно 25 ВА и напряжением на вторичной обмотке 15 В.
Индикатор чрезмерной разрядки аккумулятора S-150А можно заменить светодиодами.
Источник: А.Еимов Простой бесперебойный источник питания для системного блока компьютера. — Радио, №1, 2022, с.25-26
Преобразователь для зарядки ноутбука от сети автомобиля (MC34063A)
Преобразователь построен на микросхеме MC34063A по типовой схеме. Данное устройство позволяет отдавать напряжение 19В и ток 0,6А (). Транзистор VT1 можно использовать практически любой мощный. Из отечественных, например, серии КТ819. Практически опробован составной транзистор BDX53C. Транзистор необходимо установить на радиатор, желательно предусмотреть принудительный обдув. VD1 — практически любой диод шоттки с прямым током более 1А и обратным напряжением от 40В.
Повышающий преобразователь DC(12V)->AC(220V,50Gz) 30 Вт
О деталях: Вместо КТ805АМ можно использовать любые мощные аналогичной структуры, в любом случае их необходимо разместить на теплоотводах. Трансформатор можно изготовить из любого мощностью 30-50 Вт. Все вторичные обмотки удаляют, а вместо наматывают две проводом ПЭВ-2 1,28, каждая с числом витков, соответствующим коэффициенту трансформации около 20 по отношению к обмотке на 220В.
Источник: С.Кароащук, В.Карлащук Преобразователь для электробритвы. — Радио, 1989, №11, с.69
Простой преобразователь DC(12V)->AC(220V) до 16 Вт
Преобразователь рассчитанных на номинальное рабочее напряжение 220 В постоянного тока и потребляющих мощность до 16 Вт Потребляемый ток без нагрузки не превышает 0.4 А, под нагрузкой — 60 мА — 1,4 А. КПД — не хуже 0.75. Частота генерации преобразователя на холостом ходу около 850 Гц, под нагрузкой примерно 650 Гц.
Преобразователь выполнен но двухтактной трансформаторной схеме на транзисторах VT1, VT2 и отличается от других подобных устройств тем, что эмиттерные переходы транзисторов включены последовательно, то есть для питания базовых цепей обоих транзисторов использована одна обмотка трансформатора T1 (обмотка III). Диоды VD2, VD3 обеспечивают прохождение управляющего тока, минуя эмиттерный переход закрытого в тот или иной полупериод транзистора. Падение напряжения на открытом диоде вполне достаточно для надежного закрывания транзистора Одновременно диоды служат дли защиты эмиттерного перехода транзисторов от пробоя Резистор R1 ограничивает базовый ток. Резистор R2 и конденсатор С2 составляют цепь запуска преобразователя при его включении. Снимаемые со вторичной обмотки IV трансформатора импульсы выпрямляет мост, собранный на диодах VD4 VD7 и фильтрует конденсатор С3. В моменты переключения транзисторов возникают кратковременные импульсы напряжения с большой амплитудой, приводящие к повышению выходною напряжения преобразователя в режиме холостого хода. Нагрузочный резистор R3 служит для уменьшения выходного напряжения на холостом ходу и разряжает конденсатор С3 при отключении питания преобразователя.
Примененные в преобразователе кремниевые транзисторы КТ837Г рассеивают относительно небольшую мощность и обеспечивают его эффективную работу. Однако из-за больших значений их статического коэффициента и предельной частоты преобразователь склонен к переходу на паразитную генерацию с повышенной частотой (не сколько десятков килогерц). Наиболее эффективным способом обеспечения устойчивости работы является включение дросселя L1 последовательно в пень питания базовых цепей транзисторов.
Диод VD1 служит для зашиты устройства при неправильной полярности подключения к бортовой сети автомобиля или аккумулятору.
Трансформатор T1 собран на магнитопроводе Ш8х16 с пластинами толщиной 0,08…0.15 мм из стали Э310, Э320 или Э330. Можно применить магнитопровод несколько большего типоразмера. Обмотки I и II содержат но 45 витков провода ПЭВ-1 0.47…0,51. III — 15 витков провода ПЭВ-1 0.2…0.35, IV — 900 витков провода ПЭВ-1 0.17…0,25. Первой наматывают обмотку IV, затем I и II, последней — обмотку III. Все обмотки укладывают виток к витку с изоляцией между слоями. Обмотки I и II наматывают в два провода одновременно, идентичность параметров этих обмоток необходима для уменьшения выбросов вторичною напряжении.
В устройстве могут быть использованы любые транзисторы серии КТ837 с напряжением насыщении между коллектором и эмиттером не более 0.9 В, например, с индексами Г-К, П-Ф. Возможно применение германиевых транзисторов серий П214, П215, П216 и т. п. В этом случае дроссель L1 можно исключить.
Диоды VD2, VD3 — любые из серий KД105, КД208, КД209. Диоды VD4-VD7 (или готовый выпрямительный блок) должны быть рассчитаны на обратное напряжение не менее 800 В. Конденсатор С1 — К50-6, С2 любой, например, КЛС, КМ. С3 — K50-12. Дроссель L1 серийный — ДМ-0.2 или самодельный.
Транзисторы устанавливают на теплоотводы размерами 35х25х8 мм. Диод VD1 также следует снабдить теплоотводом размерами 20х30х6 мм.
Критерием нормального режима работы преобразователя может служить потребляемый на холостом ходе ток — если он больше 0,3..0,4 А, необходимо несколько уменьшить число витком обмотки III. Напряжение на выходе преобразователя без нагрузки должно быть не более 380 В, а при подключении нагрузки — не менее 200 В.
При эксплуатации устройства вначале включается преобразователь, а затем уже включается нагрузка.
Источник: А.Межлумян Преобразователь напряжения для электробритвы. — Радио, 1988, №3, с.48
Преобразователь «напряжение-частота»
Нелинейность преобразователя с коэффициентом 4,2кГц/В не более 3%. При входном напряжении в диапазоне 0-5В изменение частоты составляет 0 — 21 кГц.
В качестве DA1 можно применить К140УД7, таймер серии 555 или КР1006ВИ1. Отклонение номиналов резисторов R1-R3, R5 — не более 5%.
Преобразователь 1,5В->5В
..на BL8530
Преобразователь построен по типовой схеме включения микросхемы BL8530. В дежурном режиме преобразователь потребляет всего 20-30мкА, для этого необходимо применить радиоэлементы с малыми потерями: конденсаторы — танталовые, индуктивности с малым активным сопротивлением и высокой добротностью на частоте преобразования — 350 кГц. Диод — импульсный маломощный Шоттки (типа SS12-SS14). Дроссель можно намотать на кольце диаметром 6,2мм и высотой 3,2мм. Обмотка содержит 8 витков провода ПЭВ-2 0,4.
Все элементы можно разместить на плате, показанной ниже:
Замечание: Максимальная рассеивающая мощность микросхемы зависит от её типоразмера: SOT-89-3 — 0,3Вт, SOT-23-3 — 0,15Вт, SOT-23-5 — 0,15Вт.
Источник: И.Нечаев Преобразователи напряжения на микросхеме BL8530 и устройства на их основе. — Радио, 2022, №7, с. 57-60
..на КР1446ПН1 (MAX756)
Преобразователь рассчитан на питание нагрузки напряжением 3,3 или 5 В с током потребления не более 200 мА. Выходное напряжение устанавливается перемычкой S1 (в указанном на схеме положении — 3,3 В).
Перемычка S2 предусмотрена для реализации управления включения DA1.
..на YX8018
Микросхема YX8018 используется в газонных светильниках. На основе можно собрать преобразователь напряжения с 0,8..1,5 В до 2,2..5В и током нагрузки 6 мА. Подробное описание приведено в ж.Радио, 2014г., №5 с.47.
Преобразователи для автомобильных УМЗЧ
…схемотехника БП автомобильных УМЗЧ
Качество исполнения блока питания автомобильного усилителя не менее важно, чем самого УМЗЧ. Здесь даже такие мелочи, как сечение питающих проводом, играет немаловажную роль Обычно уровень переходного затухания усилителей с общим блоком питания составляет для бюджетных моделей 40…55 дБ, для более дорогих — 50…65 дБ. Для усилителей с раздельными блоками питания этот показатель превышает 70 дБ.
Преобразователи напряжения питания делятся на две группы — стабилизированные и нестабилизированные. Нестабилизированные заметно проще и дешевле, но им свойственны серьезные недостатки: на пиках сигнала выходное напряжение преобразователя снижается, что приводит к увеличению искажений. Если увеличить мощность преобразователя, это снизит экономичность при малой выходной мощности. Поэтому нестабилизированные преобразователи применяются, как правило, в недорогих усилителях с суммарной мощностью каналов не более 100… 120 Вт. При более высокой выходной мощности усилителя предпочтение отдается стабилизированным преобразователям.
В автомобильных усилителях обязательно используется защита от короткого замыкания нагрузки и от перегрева. В ряде случаев имеется также защита нагрузки от постоянного напряжения в случае выхода из строя выходного каскада усилителя.
В целях исключения наводок паразитного контура (длина «земляных» проводников в автомобиле может достигать 10 м и более), нужно стремиться к тому, чтобы в системе была единственная точка соединения с корпусом (кузовом), но это условие не всегда можно выполнить. Для уменьшения уровня помех общий провод входных цепей блока питания и общий провод его выходных цепей имеют полную гальваническую развязку или связаны через резистор R1 сопротивлением порядка 1 кОм, как показано на рис. 9 В зависимости от места и способа монтажа усилителя, линий питания и связи для достижения минимального уровня наводок может понадобиться и непосредственное соединение первичных и вторичных цепей.
Блок питания усилителя «Monacor НРВ 150” показан ниже на рисунке:
Задающий генератор выполнен на транзисторах VT106 и VT107 по схеме симметричного мультивибратора. Работой задающего генератора управляет ключ на транзисторе VT101. Транзисторы VT103, VT105 и VT102, VT104 — двухтактные буферные каскады, улучшающие форму импульсов задающего генератора. Выходной каскад выполнен на параллельно включенных транзисторах VT111, VT113 и VT110. VT112. Согласующие эмиттерные повторители на VT108 и VT109 питаются пониженным напряжением, снимаемым с части первичной обмотки трансформатора. Диоды VD106 — VD111 ограничивают степень насыщения выходных транзисторов. Для дополнительного ускорения закрывания этих транзисторов введены диоды VD104, VD105. Диоды VD102, VD103 обеспечивают плавный запуск преобразователя. С отдельной обмотки трансформатора напряжение, пропорциональное выходному, подается на выпрямитель (диод VD113, конденсатор С106). Это напряжение обеспечивает активное закрывание выходных транзисторов и способствует стабилизации выходного напряжения.
Недостаток биполярных транзисторов — высокое напряжение насыщения при большом токе. При токе 10…15 А это напряжение достигает 1 В, что значительно снижает КПД преобразователя и его надежность. Частоту преобразования не удается сделать выше 25…30 кГц, в результате растут габариты трансформатора преобразователя и потери в нем.
Применение полевых транзисторов в блоке питания (MOS Powered) повышает надежность и экономичность. Частота преобразования во многих блоках превышает 100 кГц. Появление специализированных микросхем, содержащих на одном кристалле задающий генератор и цепи управления, значительно упростило конструкцию блоков питания.
Упрощенная схема нестабилизированного преобразователя напряжения питания четырехканального усилителя «Jensen» приведена на рисунке выше.
Задающий генератор собран на микросхеме KIA494P (отечественный аналог — КР1114ЕУ4). Цепи защиты на схеме не показаны. В выходном каскаде, помимо указанных на схеме типов приборов. можно использовать мощные полевые транзисторы КП812В, КП850, IRF150, IRFP044 и IRFP054. Диоды 1N4118 можно заменить на КД522Б. Диоды выпрямителя КД2994, КД213 необходимо снабдить теплоотводом. В конструкции использованы отдельные диодные сборки с общим анодом и с общим катодом, смонтированные через изолирующие прокладки вместе с выходными транзисторами усилителя на общем теплоотводе.
Трансформатор можно намотать на ферритовом кольце К42х28х10 или К42х25х11 с магнитной проницаемостью 2000. Первичная обмотка намотана жгутом из восьми проводов диаметром 1,2 мм. вторичная — жгутом из четырех проводов диаметром 1 мм. После намотки каждый из жгутов разделен на две равные части, и начало одной половины обмотки соединено с концом другой. Первичная обмотка содержит 2×7 витков, вторичная — 2×15 витков, равномерно распределенных по кольцу.
Дроссель L1 намотан на ферритовом стержне диаметром 16 мм и содержит 10 витков эмалированного провода диаметром 2 мм. Дроссели L2, L3 намотаны на ферритовых стержнях диаметром 10 мм и содержат по 10 витков провода диаметром 1 мм. Длина каждого стержня 20 мм.
Подобная схема блоков питания с незначительными изменениями используется в усилителях с суммарной выходной мощностью до 100… 120 Вт. Варьируются число пар выходных транзисторов, параметры трансформатора и устройство цепей защиты. В преобразователях напряжения более мощных усилителей вводят обратную связь по выходному напряжению, увеличивают число выходных транзисторов. Для равномерного распределения нагрузки и уменьшения влияния разброса параметров транзисторов в трансформаторе токи мощных транзисторов распределяют на несколько первичных обмоток, может использовано до 20 мощных полевых транзисторов, по 10 в каждом плече. Повышающий трансформатор при этом содержит 5 первичных обмоток, к каждой из них подключено по 4 транзистора (параллельно по два в плече). Для лучшей фильтрации высокочастотных помех возле транзисторов установлены индивидуальные фильтрующие конденсаторы суммарной емкостью 22000 мкФ. Выводы обмоток трансформатора подключены непосредственно к транзисторам, без использования печатных проводников.
Источник: А.Шихатов Схемотехника автомобильных усилителей. -Радио, 2001, №12, с.17-18
Преобразователи на КР1156ЕУ5 (MC34063A)
Справка по КР1156ЕУ5
Datasheet MC34063 (pdf, англ.)
..повышающий
Преобразователь содержит входные и выходные фильтрующие конденсаторы С1, СЗ, С4, накопительный дроссель L1, выпрямительный диод VD1. конденсатор С2, задающий частоту работы преобразователя, дроссель L2 для сглаживания пульсаций выходного напряжения, резисторы R1—R4.
Резистор R1 служит датчиком тока через силовой ключ. Делитель напряжения R2R3 задает выходное напряжение. Он должен быть рассчитан таким образом, чтобы при номинальном выходном напряжении преобразователя на вход компаратора поступало напряжение 1,25 В относительно вывода 4 (Общ.) микросхемы.
Резистор R4 ограничивает коллекторный ток выходных ключей (транзисторов) микросхемы. Глубокое насыщение опасно тем, что во время вызванной им задержки размыкания ключа ток в дросселе, продолжая нарастать, может достигнуть недопустимого для элементов устройства значения. При расчете номинала резистора R4 к необходимому значению тока добавляют еще 7 мА, ответвляющихся во внутренней цепи микросхемы.
Выходное напряжение преобразователя не должно превышать 40 В. Максимальный ток через них не должен быть более 1.5 А. Для «умощнения» микросхему можно дополнить мощным биполярным транзистором любой структуры, как показано на схеме ниже.
Ниже приведено схемное решение по построению повышающего преобразователя мощностью 5 Вт с вариациями исполнения по выходному напряжению от 45 до 190 В. Также, приведены формулы для расчета элементов преобразователя под другие значения выходных напряжений.
В журнале Радио 6/2009 с.51, 52 приведена схема фонарика на мощном светодиоде с использованием данной микросхемы:
..понижающий
Преобразователь работает аналогично описанному выше, но выходной транзистор микросхемы, включенный в этом случае по схеме с общим коллектором, никогда в насыщение не входит. Это уменьшает задержку выключения силового ключа, но увеличивает падение напряжения на нем, снижая КПД преобразователя. На вход понижающего преобразователя нельзя подавать напряжение более 40В. Варианты подключения «умощняющих» транзисторов приведены на рисунке ниже.
..инвертирующий
Особенность заключается в том, что микросхема DA1 питается суммой входного и выходного напряжений, которая не должна превышать 40 В. «Умощнение» производят аналогично понижающему преобразователю, однако нижний по схеме вывод резистора R5 в схеме соединяют не с общим проводом, а с эмиттером транзистора VT3.
..используемые детали и их расчет
Дроссель L1 индуктивностью 170 мкГн для преобразователя по схеме повышающего намотан на трех склеенных кольцах К 12x8x3 из феррита М4000НМ проводом ПЭШО 0,5, обмотка состоит из 59 витков. Каждое кольцо перед намоткой следует разломить на две части, надпилив надфилем. Затем в один из зазоров вводят общую прокладку из текстолита толщиной 0.5 мм и склеивают весь пакет эпоксидным клеем. Для сохранения формы пакет укладывают на обрезок органического стекла, от которого его после затвердевания клея легко отделить. Перед намоткой острые грани колец следует тщательно скруглить. Можно применить такие же кольца из феррита с любой проницаемостью более 1000, поскольку при наличии зазора индуктивность практически не зависит от магнитной проницаемости материала магнитопровода.
Дроссель L1 индуктивностью 220 мкГн для преобразователя по схеме понижающего был намотан аналогичным образом на трех таких же кольцах, но зазор при склейке был установлен 0,25 мм, а обмотка содержала 55 витков того же провода.
Для дросселя L1 инвертирующего преобразователя индуктивностью 88 мкГн были использованы два таких же кольца с зазором 0,25 мм. число витков — 35. провод — ПЭВ-2 0,7.
Дроссель L2 во всех преобразователях стандартный ДМ-2,4 индуктивностью 3 мкГн.
Оксидные конденсаторы преобразователей — К50-35 или их импортные аналоги. Конденсаторы С2 — керамические, например, КМ-5 или КМ-6. Диод VD1 должен быть диодом Шоттки, подойдут 1N5818, SR106, SR160 серий КД268, КД269 и другие на напряжение не менее 30 В. Преобразователь будет работать и с обычными импульсными диодами на ток 1 А, но его КПД уменьшится.
Резисторы R1 были изготовлены из высокоомного провода диаметром 0,5 мм от проволочного резистора. Отрезок провода необходимой длины был сложен змейкой и впаян в отверстия печатной платы.
Частота работы повышающего преобразователя близка к 15 кГц при входном напряжении 12 В и номинальной нагрузке и 30 кГц для двух других.
Преобразователи могут работать с дросселями L1 меньшей индуктивности, намотанными на одиночных кольцах К 10x6x4,5 с зазором 0,5 мм — 100 мкГн, 58 витков ПЭШО 0,45 для повышающего, 130 мкГн, 66 витков ПЭШО 0,38 для понижающего и 54 мкГн, 42 витка ПЭШО 0,5 для инвертирующего. Все они оказались вполне работоспособными, КПД и интервал допустимых входных напряжений уменьшились незначительно.
Источник: С.Бирюков Преобразователи на микросхеме КР1156ЕУ5. — Радио, 2000, №11, с.38, 42
Преобразователь однополярного напряжения в двуполярное
В некоторых случаях может потребоваться двуполярное питание +/- 12В при наличии однополярного 8-12В.
Данное схемное решение обеспечивает ток нагрузки до 50…60 мА, которого хватает для питания нескольких ОУ.
Источник: Г.Шахунов Доработка преобразователя напряжения. — Радио, 2001, №7, с.39
Повышающий преобразователь DC(12V)->AC(220V, 50Gz) мощностью до 100Вт
Принципиальная схема преобразователя мощностью 100 Вт показана на рисунке. Цепь R1С1 выбрана из условия получения частоты выходного напряжения около 50 Гц. В качестве ключей используют соединенные параллельно мощные составные транзисторы серии КТ827 (с индексами А—В). Токовыравнивающие резисторы R9—R12 изготавливают из отрезков медного провода диаметром 0.2 и длиной 100…200 мм. намотанных на резисторы МЛТ мощностью 1 …2 Вт. Допустимо использовать и соединенные параллельно полевые транзисторы, например КП727А, в этом случае токовыравнивающие резисторы не потребуются. Трансформатор Т1 можно намотать самостоятельно, но проще применить подходящий по мощности унифицированный накальный трансформатор серии ТН с четырьмя накальными обмотками на напряжение 6,3 В каждая. Соединяют их последовательно, свободные выводы подключают к коллекторам транзисторов VT1 —VT4, а соединенные вместе выводы второй и третьей обмоток — к входу стабилизатора напряжения DA2. Во избежание перегрева транзисторы VT 1 — VT4 необходимо установить на теплоотводы площадью не менее 600 см2 и применить их принудительный обдув.
Источник: А.Гореславец Преобразователи напряжения на микросхеме КР1211ЕУ1. — Радио, 2001, №5, с.42-43
Еще одна схема мощного преобразователя представлена ниже («Радио Телевизия Електроника №6/98, с.12-13):
Трансформатор выполняется на магнитопроводе Ш36х36, обмотки W1′, W1» — имеют по 28 витков ПЭЛ 2,1, W2 — 600 витков ПЭЛ 0,59. Сначала мотается обмотка W2, а затем двойным проводом — W1′ и W1».
Повышающий преобразователь DC(12V)->DC(xxV) мощностью до 30Вт
Магнитопровод трансформатора Т1 — ферритовый (2000НМ) броневой или Ш-образный со средним керном сечением 0,4…1 см2. Число витков первичной обмотки определяют из расчета 1..1,5 витка на 1 В напряжения питания, а диаметр провода—исходя из плотности тока 3…5 А/мм2. Например, при среднем токе первичной обмотки 2 А следует использовать провод диаметром 0,8… 1 мм. Аналогично рассчитывают число витков и диаметр провода вторичной обмотки. Конденсатор С4 выбирают исходя из минимального нагрева транзисторов выходных ключей (для частоты 40 кГц — 0,022…0,033 мкФ).
При использовании биполярных транзисторов достаточно напряжения питания микросхемы 4…5 В, при этом средний ток через выходы микросхемы не должен превышать 100 мА. Транзисторы следует выбирать с максимально возможной рабочей частотой и максимальным коэффициентом передачи тока (например, КТ997А, КТ9166А). Во избежание перегрузки выходов микросхемы емкость конденсаторов С2, СЗ, которые служат для форсированного открывания и закрывания транзисторов, не должна превышать 0.1 мкФ. Максимальная выходная мощность, при этом, составит — 15Вт.
В качестве выходных ключей допустимо использовать полевые транзисторы, например, КП727А, КП921, Si9945 и т. п. (в этом случае мощность преобразователя — 5…30 Вт). Их затворы подключают непосредственно к выводам 4 и 6 микросхемы DA1, истоки соединяют с общим проводом, а стоки — с крайними выводами первичной обмотки трансформатора Т1, зашунтированной конденсатором. Для полного открывания полевых транзисторов напряжение питания микросхемы необходимо повысить примерно до 8 В. Для этого в цель вывода 8 микросхемы DA2 включить стабилитрон КС133А (анодом к общему проводу), а между выводами 8 и 2— резистор сопротивлением 1… 1,2 кОм.
При работе на активную нагрузку в указанном интервале мощностей транзисторы выходных ключей обычно не требуют теплоотводов, так как преобразователи такого типа имеют достаточно высокий КПД и, как следствие этого, рассеивают небольшое количество тепла.
Источник: А.Гореславец Преобразователи напряжения на микросхеме КР1211ЕУ1. — Радио, 2001, №5, с.42-43
Высоковольтный преобразователь мощностью 0,5Вт
Данный преобразователь может быть использован для питания, например, счетчика Гейгера или фотоэлектронного умножителя.
Рис.1
Сопротивление резистора R1 и ёмкость конденсатора С1 выбраны из условия получения частоты колебаний задающего генератора, равной примерно 560 кГц, что соответствует частоте преобразования около 40 кГц.
Первичная обмотка трансформатора Т1 подключена непосредственно к выходам микросхемы. Магнитопровод трансформатора — Ш4х4 или Ш5х5 из феррита 2000НМ. Первичная обмотка должна содержать 24…30 витков провода ПЭВТ-2 0,1. вторичная (для получения напряжения около 400 В) — 1200… 1500 витков провода ПЭВТ-2 0,04…0,06. Изоляция между обмотками — два слоя лавсановой пленки толщиной 0,03…0,05 мм.
Диоды VD1—VD4 — любые высоковольтные с допустимым обратным напряжением 800… 1000 В и рабочей частотой 30..50 кГц (например, КД258Г, КД258Д, 2N4007).
Рис.2
Т1 изготавливают из двух колец 16х10х4,5 мм из феррита 3000НМ. Кольца склеивают и закругляют острые края, затем наматывают слой лакоткани. Первой наматывают обмотку III — 420 вит. ПЭВ-2 0,07 мм, затем наматывают слой изоляции. Обмотки I (8 вит.), и II (3 вит.) наматываю поверх любым проводом, распределяя равномерно по длине магнитопровода.
Частоту генерации можно изменять за счет изменения параметров R1 и С2. Следует учитывать, что ее увеличение ведет и к увеличению потребляемого тока, а уменьшение к ухудшению стабильности выходного тока при изменении нагрузки.
Источник:
- А.Гореславец Преобразователи напряжения на микросхеме КР1211ЕУ1. — Радио, 2001, №5, с.42-43
- Ю.Виноградов Питание газоразрядного счетчика. — Радио, 1989, №2, с.61
Преобразователь 1..5В -> 9..12В
На транзисторах VT1 и VT2 собран двухтактный генератор импульсов. Ток положительной обратной связи протекает через обмотки III и IV трансформатора Т1 и нагрузку, подключенную между цепью +12 В и общим проводом. За счет пропорционального токового управления транзисторами существенно уменьшены потери на их переключение и повышен КПД преобразователя (может достигать 82…85 % при токе нагрузки 1 А).
Роль диодов, выпрямляющих выходное напряжение, выполняют эмиттерные переходы транзисторов. Можно получить и отрицательное напряжение (в рассматриваемом случае -4,2 В), установив дополнительные диоды VD1 и VD2. как показано на рисунке штриховыми линиями. Здесь также потребуется фильтрующий конденсатор, аналогичный С1, но подключенный в противоположной полярности.
Магнитопроводом трансформатора Т1 служит кольцо К 18x8x5 из феррита 2000НМ1. Обмотки I и II содержат по 6 витков, a III и IV — по 10 витков изолированного провода диаметром 0,5 мм. Каждую пару обмоток наматывают одновременно в два провода.
Инвертор способен работать и при уменьшении входного напряжения до 1 В, что позволяет, например, получить напряжение 9 В от одного гальванического элемента напряжением 1,5 В. При заданных входном Uвх и выходном Uвых напряжениях и числе витков w1 обмоток I и II необходимое число витков обмоток III и IV (w2) с достаточной точностью рассчитывают по формуле
w2=w1 (Uвых-Uвх+0.9)/(Uвх-0,5)
Транзисторы следует выбирать, ориентируясь на допустимые значения тока базы (он не должен быть меньше тока нагрузки) и обратного напряжения эмиттер—база (оно должно быть больше удвоенной разности входного и выходного напряжений). Для работы в преобразователях небольшой мощности во многих случаях подойдут транзисторы серий КТ208, КТ209, КТ501. При этом трансформатор Т1 может быть выполнен на кольцевом магнитопроводе меньшего диаметра.
Источник: А.Чаплыгин Простой преобразователь напряжения. — Радио, 2001, №11, с.42.
Повышающий преобразователь на NE555 (12В->30В)
На таймере DA1 (NE555) собран генератор импульсов с частотой около 40 кГц (устанавливается подбором R1, R2, C1). Далее импульсы поступают на V1 ,работающий в ключевом режиме. Когда он открыт в катушке индуктивности L1 накапливается энергия, после закрытия транзистора — в катушке возникает импульс напряжения в несколько раз превышающий напряжение питания. Импульсы выпрямляются диодом VD1 и заряжают конденсатор C4. Выходное напряжение стабилизируется стабилитроном VD2, пульсации сглаживаются конденсаторами С5-С6.
VT1 должен иметь напряжение коллектор-эмиттер не менее 100В. Катушка наматывается проводом диаметром 0,1 мм на броневом магнитопроводе до указанной индуктивности. Можно использовать готовую.
Источник: Преобразователь напряжения. — Радио, 1998, №2, с.63
Преобразователи для ЛДС
Первое устройство описано в [1].
Преобразователь состоит из задающего генератора и однотактного усилителя мощности (рис. 1). Генератор выполнен на элементах DD1.1— DD1.3 и позволяет регулировать скважность импульсов переменным резистором R1, что определяет яркость ЛДС. К генератору подключен буферный элемент DD1.4.
Сигнал с DD1.4 подается на усилитель мощности, выполненный на транзисторах VT1, VT2. Нагрузка усилителя — ЛДС (EL1), подключенная через повышающий трансформатор Т1. Допустимо подключать лампу как с замкнутыми выводами нитей накала (показано на схеме), так и с разомкнутыми.
Питается преобразователь от источника постоянного тока напряжением 6… 12 В, способного отдавать в нагрузку ток до нескольких ампер (в зависимости от мощности лампы и установленной яркости). Питание на микросхему поступает через параметрический стабилизатор, в котором работают балластный резистор R4 и стабилитрон VD3. При минимальном питающем напряжении стабилизатор практически не действует, но это не сказывается на работе преобразователя.
Кроме указанных на схеме, допустимо использовать транзисторы КТ3117А, КТ630Б, КТ603Б (VT1), КТ926А, КТ903Б (VT2), диоды серии КД503 (VD1, VD2), стабилитрон Д814А (VD3). Конденсатор С1 — КТ, КМ, К10-17, остальные — К50-16, К52-1, К53-1. Переменный резистор — любой конструкции (например, СП2, СПЗ), постоянные — ОМЛТ-0,125. Лампа — мощностью от 4 до 20 Вт.
Трансформатор намотан на броневом магнитопроводе из феррита 2000НМ1 наружным диаметром 30 мм. Обмотка I содержит 35 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,45 мм, обмотка II — 1000 витков ПЭВ-2 0,16. Обмотки разделены несколькими слоями лакоткани. Для повышения надежности обмотку II необходимо разделить на несколько слоев, прокладывая между ними лакоткань. Чашки магнитопровода собирают с зазором 0,2 мм и стягивают винтом и гайкой из немагнитного материала.
Налаживание преобразователя начинают с проверки задающего генератора при отключенном выходном каскаде усилителя. К выводу 11 микросхемы подключают осциллограф и наблюдают импульсы, показанные на верхней диаграмме рис. 2. Затем устанавливают движок переменного резистора в левое по схеме положение (сопротивление введено). Измеряют длительность импульсов и период их следования. Подбором резистора R3 добиваются длительности импульсов примерно 20 мкс, а подбором резистора R2 — периода следования, равного приблизительно 50 мкс. Перемещая после этого движок из одного крайнего положения в другое, убеждаются в изменении периода следования импульсов при неизменной их длительности.
Далее подключают выходной каскад, осциллограф соединяют с коллектором его транзистора, а в цепь питания ставят амперметр со шкалой на 2-3 А. Перемещением движка добиваются «пробоя” (резкого увеличения яркости) лампы и контролируют диапазон изменения яркости и потребляемого тока при различных положениях движка резистора. Наблюдают форму импульсов на коллекторе транзистора VT2 — на рис. 2 внизу такая форма получилась при работе преобразователя с лампой ЛБ18. Возможно, придется точнее подобрать резисторы R2, R7, а в некоторых случаях установить переменный резистор другого номинала, чтобы достигнуть необходимых пределов изменения яркости и приемлемого потребляемого тока.
В режиме минимальной яркости, которой соответствует в зависимости от питающего напряжения и мощности лампы ток 250…400 мА, запуск генератора, а значит, включение лампы, удобнее осуществлять нажатием на кнопку SB1. Иногда нелишне попробовать изменить полярность включения лампы и проверить надежность ее зажигания в этом режиме.
Второй вариант описан в [2] и предполагает использование готового трансформатора от старого телевизора
Преобразователь собран по схеме блокинг-генератора, может работать в том числе с неисправными лампами (с перегоревшей нитью) мощностью до 20 Вт. В схеме использован строчный трансформатор ТВС-110ЛА (от старого ч/б телевизора). Последний разбирают и снимают высоковольтную обмотку и панель кенотрона. Если в процессе работы трансформатор «пищит», то необходимо смазать концы сердечника клеем. транзистор любой мощный, обязательно на радиаторе (можно использовать другой структуры, но надо будет поменять полярность питания). Яркость свечения подбирают резистором R1.
Схема обмоток трансформатора ТВС-110
Источник:
- В.Кобец Регулируемый преобразователь напряжения для ЛДС. — Радио, 2000, №4, с.55-56
- А.Дмитриев ЛДС питается от батареи. — радио, 2000, №3, с.54
Генератор с применением телефонного капсюля
Генератор, показанный на рис. 9.3, использует в качестве нагрузки телефонный капсюль ТК-67. Это позволяет повысить амплитуду генерируемых импульсов и понизить тем самым на 200 мВ нижнюю границу начала работы генератора.
За счет перехода на более высокую частоту генерации удается осуществить непрерывную «перекачку» (преобразование) энергии и ощутимо снизить емкости конденсаторов.
Рис. 3. Схема низковольтного генератора преобразователя напряжения с использованием катушки телефона.
Оптимизация архитектуры конвертора
Выбор компонентов преобразователя напряжения и оценка их предельных электрических характеристик должны производиться на основе следующих исходных данных:
- выходная мощность конвертора;
- выходное напряжение генератора;
- напряжение сети;
- специфические характеристики конструкции для конкретного применения.
При заданных параметрах генератора и требованиях к сетевому напряжению необходимо произвести выбор алгоритма работы устройства. Многоуровневая структура MVC позволяет использовать два режима работы:
- Регулирование мощности инверторов ячеек (макс. мощность — 250 кВт) независимо от количества уровней. При использовании такого алгоритма выходная мощность преобразователя напряжения снижается при отключении ячейки.
- Регулирование мощности конвертора (которая всегда является максимальной — 1500 кВт) независимо от количества уровней. При этом мощность ячеек должна быть выбрана с запасом, чтобы обеспечивать заданные выходные характеристики при отключении ячеек.
С точки зрения экономической эффективности работы ВЭУ более предпочтительным является первый вариант, не требующий применения ячеек с избыточной мощностью. Расчеты рабочих режимов преобразователя производились на основе следующих исходных данных.
Номинальный режим работы преобразователя напряжения:
- выходная мощность генератора Vg — 1,5 МВА;
- выходное напряжение генератора (линейное) Ug — 3000 В;
- ток генератора Ig — 288 А;
- напряжение DC-шины Vdc_conv — 4020 В;
- ток DC-шины Idc_conv — 373 A;
- входное регулируемое напряжение DC-шины ячейки Vdc — 670 В;
- напряжение на звене постоянного тока инвертора Vdc_cell — 1000 В;
- входной ток DC инвертора Idc_cell — 250 А;
- выходное напряжение инвертора (линейное) Vond — 500 В;
- фазный ток инвертора Iond — 288 A
Режим работы ячейки:
- выходная мощность ячейки Pout — 250 кВА;
- частота выходного напряжения fout — 60 Гц;
- cos φ: — 1;
- частота ШИМ-инвертора fsw_o — 1,5 кГц;
- частота ШИМ-чоппера fsw_b — 1 кГц.
Определение мощности потерь и температуры перегрева (данные указаны в таблице) выполнено с помощью программы теплового расчета SemiSel [7].
Таблица
