簡単なスキームによる強力な電圧変換器12/5ボルト。スキーム、説明

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シンプルなスキームによる強力な電圧コンバータ12/5ボルト。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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このようなコンバータは、車のバッテリーから大電流 5 ボルト回路に電力を供給したり、そこからリチウム電池を充電したりするために必要になる場合があります (その場合、出力電圧を 4 V に下げる必要があります)。著者のバージョンでは、車のバッテリーから外部コンピュータ DVD-RW (USB) に電力を供給するために使用されます。このドライブ自体は動作中にかなり発熱するため、リニアスタビライザーのマイクロ回路を冷却するものは何もありません。そしてパルサーはその効率の良さで有名です。

電圧逓倍器とクロック発生器は DD1 チップ上に組み込まれています (図 1.10)。

米。 1.10（クリックで拡大）

この回路では、より安価で一般的な n 型チャネルの電界効果トランジスタが使用されるため、乗算器が必要になります。絶縁ゲートと誘導チャネルを備えた電界効果トランジスタ (IRF シリーズのすべてのトランジスタがこのタイプに属します) のロックを完全に解除するには、そのゲートの電圧をドレイン電圧より 3 ... 5 V 高くする必要があります。乗算器なしではできません。

乗算器は、一般的な方式に従って、要素 C3、VD1、VD2 およびフィルターコンデンサ C4 に組み込まれます。電圧を制限するために (22 V まで上昇する可能性があり、555 マイクロ回路の場合、18 V を超える電圧は危険です)、抵抗 R5 が追加されます。彼のおかげで、コンデンサC4の電圧は約17 ... 18 Vですが、これは電界効果トランジスタの通常の動作には十分であり、マイクロ回路を破壊するのには十分ではありません。コンデンサ C3 は多層セラミック (表面実装用の平行六面体) またはフィルムのいずれかですが、ディスクセラミックは使用できません。そうしないと、コンデンサのかなりの内部抵抗により、抵抗 R4 がなくても C15 の両端の電圧は 16 ～ 5 V を超えず、主要なトランジスタが非常に熱くなります。コンデンサ C4 の定格は 16V です。

実際のパルス幅変調器はタイマー DD2 に組み込まれています。コンデンサ C2 とトランジスタ VT1 を介して、ジェネレータ出力からの非常に短いクロックパルスがタイマーの入力 S に到達します。パルスは短ければ短いほど良いです (そうしないとタイマー出力が励起される可能性があります)。静電容量は 10 pF で十分ですが、5 pF まで下げることもできます。

出力パルス幅は REF 入力 (マイクロ回路のピン 5) を通じて調整されます。出力パルスの持続時間は、コンデンサ C5 がゼロからこの入力の電圧まで充電される時間に等しくなります。つまり、電圧 REF が減少すると、パルスの持続時間 (および出力電圧) も減少します。 1,5 V 未満の電圧ではゼロになります。

装置の動作原理

電圧コンバータは、電界効果トランジスタ VT2 とチョーク L1 上の古典的なスキームに従って構築されています。VT3 トランジスタはフライバックダイオードとして使用されます。強力な降圧パルサーでは、この場所にトランジスタを取り付けるのが最適です。逆電流は順電流とほぼ同じであり、キートランジスタ（スキームによるとVT2）の両端の電圧降下を最小限に抑えるのが簡単な場合、ダイオードを使用するとすべてがはるかに複雑になります。その結果、矛盾が生じます。主要なトランジスタは冷えており、インダクタはほとんど加熱されませんが、ダイオードは鉄のようなものです。しかし、加熱が低いほど回路の効率は高くなり、熱除去に関する問題は少なくなります。

DD3 チップ上のインバータのおかげで、トランジスタ VT2 はキートランジスタ VT3 と逆位相で動作します。フライバックダイオードは、キートランジスタがアイドル状態である間常に開いている必要はないため、キートランジスタが閉じた直後の短い時間だけ (そうしないと、インダクタを介して回路出力が閉じます) (反転するのはこの時点です)電流パルスは最大振幅を持ちます）、コンデンサ C6、および微調整用のトリミング抵抗 R8。残りの時間では、VT3 トランジスタは、ドレイン端子とソース端子の間に強力な保護ダイオードが組み込まれているため、ダイオードとして機能します。つまり、ダイオードをトランジスタに置き換えても、状況が悪化することはありません。

電圧レギュレータは、VD3 ツェナーダイオードと VT4 トランジスタで組み立てられています。出力電圧の精度と大きさは、ツェナーダイオードの安定化の品質と電圧にのみ依存します。 TL431チップと交換可能です。

チョークL1は古いラジオのトランスのフレームに巻くことができます。直径1 mmのワイヤ（最大2 Aの負荷電流の場合）を取り、フレームがいっぱいになるまで（約1回）巻きます。インダクタは直流で動作するため、プレート間に誘電体ギャップが必要です。つまり、すべてを挿入します。 W字型のプレートを一方向に並べ、それらと「スティック」の間に新聞紙（または、あれば変圧器）を2〜30層置き、全体をよく圧縮します。インダクタを直径約40 ... 20 mmのフェライトリングに巻くこともできますが、やはり、それを切断して再度接着するか、特別な分割コア（直径30 mmのフェライトカップ）を使用することをお勧めします。 .15 mm、高さ 20 ～ 50 mm、約 80 ～ XNUMX 回転）。

確率

回路を完全に組み立てます。トランジスタ VT2 と VT3 のみをはんだ付けしないでください。電源端子 DD2 に電源電圧を接続します。DD4 は電源電圧より 6 ～ 5 V 高い必要があります。発電の存在が確信できない場合（発電機の出力の電圧は電源電圧の半分に等しいはずです）、抵抗器R3の抵抗を減らします。これが役に立たない場合は、より良いコンデンサC2を追加します。。電源電圧 DD18 が 5 V より大きい場合、抵抗 R8 の抵抗値を増加します。その後、両方のトランジスタをはんだ付けし、抵抗 R12 をゼロに下げます。強力な負荷を出力に接続し (20 V、12 W の車のライトを推奨)、接続された電流計を介して +0,5 V 電力を供給します。すべてが正常に動作すると、電球の電圧はツェナーダイオードの安定化電圧にほぼ等しく、回路で消費される電流は電球を流れる電流の半分になります (著者のバージョンでは 0,2 A)。ここで電球を消してください。出力電圧の増加は 0,3 ～ 2 V 以内であり、REF DD0,8 入力の電圧はコモン線に対して 2,5 ～ 5 V 以内である必要があります。ゼロに近い場合、コンデンサ CXNUMX の静電容量は半分になるはずです。

負荷のオンとオフを切り替えます。スロットルは短時間「ノック」する必要があります (このフィードバック回路は負荷電流の急激な変化を処理します)。ホイッスル (自励) は発生しません。興奮がある場合は、トラックが間違って描画されている可能性があります。

その後、「スマートダイオード」(VT3) のセットアップを開始できます。トリマー抵抗器 R8 をゆっくりと回転させると、回路によって消費される電流 (+12 V) が約 5 ... 10% 減少し始めます。この電流は、もっぱらトランジスタ VT3 のボディを加熱するために費やされていました。しかし、ある時点で出力段の自励が発生する可能性があり、回路の消費電流が 2 ～ 3 倍に急激に増加します。 R8エンジンは消費電流が減る位置に設定する必要がありますが、まだ励磁には程遠いです。負荷を再度切断して有効にし、電源を切断して有効にします。出力が励磁されず、スロットルに笛が鳴るはずです (たとえ非常に短い音であっても!)。そうでない場合は、R8 の抵抗をわずかに減らして挑発を繰り返す必要があります。

VT3 トランジスタのこのスイッチング回路のおかげで、発熱はしますが、優れたショットキーダイオード (KD213、1N5822) よりも著しく弱くなります。最大 1 ... 1,5 A の負荷電流では、両方のトランジスタのラジエーターは必要ありません。最大 3 A の電流では、小さなヒートシンクプレートを VT3 ケースにネジで固定する必要があります (ROLL はそのような力で加熱します)すでに 0,2 A の電流が流れています)。

著者のバージョンの 1RFZ46 の代わりに、ベラルーシ版の対応物があります。チャネル抵抗が 723 オーム以下の KP0,1A、KT315 トランジスタは、任意の npn シリコン構造に置き換えることができます。並列接続されたいくつかの小さな静電容量から電解質 C7 および C8 を収集することが望ましく、並列には、0,1 μF 以上の容量を持つ XNUMX 個のフィルムまたは多層セラミックコンデンサを含めることができます。

回路を繰り返すときは、電源線に特別な注意を払う必要があり、すべての要素とすべてのワイヤが図に示されているとおりに正確に接続されている必要があります。マッチを保存しないでください。そうしないと、設定で苦しむことになります。図に太い線で描かれたトラックは、少なくとも 1,5 ～ 2 mm 太くする必要があります。

著者: Kashkarov A.P.、Koldunov A.S.

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