可逆電圧コンバータ。スキーム、説明

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可逆電圧コンバータ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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提案装置は、停電時のバックアップ電源から低消費電流の揮発性電子機器（例えば自動車に搭載された発電機や電子クロックパルスカウンター）への非常用電源供給を目的としている。

コンバータ (図 4.1 を参照) には、バックアップバッテリ GB1、エレメント DD1.1 ... DD1.3 のマスタージェネレータ、D フリップフロップ DD2.1、DD2.2 の 3 桁カウンタ、ダブル2チャネルマルチプレクサDD5と容量性ストレージディバイダ - コンデンサCXNUMX ... CXNUMX。

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オンボードネットワークに電圧がある場合、デバイスは電圧を分圧して GB1 バッテリーを再充電するモードで動作します。バッファモードは双方向マルチプレクサ DD3 によって提供され、バッテリを容量分圧器のコンデンサ C2 ～ C5 の XNUMX つに交互に並列に接続します。その結果、バッテリーは車載ネットワークの電圧の XNUMX 分の XNUMX に等しい電圧まで充電されます。

ネットワークに停電が発生した場合、コンバータは自動的にバックアップバッテリ電圧増倍モードに切り替わります。このモードでは、コンデンサ C2 .... C5 が GB3 バッテリから DD1 マルチプレクサを介して順番に充電され、これらは直列に接続されているため、XNUMX 倍のバッテリ電圧に等しい電圧がデバイスの出力で生成され、電力が供給されます。サービス対象の電子デバイスだけでなく、コンバータ自体の超小型回路も含まれます。

マルチプレクサ制御信号はカウンタ (DD2.1、DD2.2) の出力から来ます。カウンタはバッファ要素 DD1.3 を介して約 5 kHz の繰り返しレートのパルス発生器の出力に接続されています。電圧増倍モードでは、コンバータノードはその出力電圧によって電力を供給されるため、最初の起動では、オンボードネットワークの電圧を電源回路に短時間印加する必要があります。発電機が自励した後、コンバータはバッテリ GB1 で動作します。デバイスが電子クロックのバックアップ電源として使用されることを想定している場合、要素 DD1.1、DD1.2 のジェネレーターは必要ない場合があります。マスタークロックジェネレーターで完全に置き換えることができます。これにより、コンバータの消費電流が 10 ～ 20 μA のレベルに減少します。

テストで示されたように、直列に接続された 1 つの D-0,25 電池のうち GB68 電池を使用する場合、抵抗 150 kOhm (負荷電流 - 10,1 μA) の負荷でのコンバータの出力電圧は 10,8 V であり、アイドルモードでは- 561 V。K12 シリーズ超小型回路の時計の緊急電源としてデバイスを車に取り付ける場合、コンバータの過負荷を防ぐデカップリングダイオードを介して 4 V の電圧で車載ネットワークに接続することが許可されます。。コンバータを調整する必要はありませんが、バックアップ電池の電圧が 561 V を超えないよう注意する必要があります。そうしないと、出力 (乗算) 電圧の振幅が入力信号の最大許容電圧を超えます。 K80 シリーズマイクロ回路の場合、故障の原因となります。コンバータ内にデカップリングダイオードとトランジスタスイッチがないため、最大 90 ～ XNUMX% の効率が得られます。

シンプルさ、機能の可逆性、低EMFのバックアップ電源のバッファモード実装の可能性により、説明した電圧コンバータをメモリを備えたさまざまなデバイスの非常用電源として使用できます。 GB1 バッテリが過充電される可能性を排除するには、マルチプレクサの端子 3 と 13 の電圧が GB1 バッテリの電圧を超えないように選択して、デバイスの電源電圧を安定させることをお勧めします。

バックアップ電源の作動がまれで短期間の場合は、バッテリの過充電を防ぐために、ダイオードで分路された電流制限抵抗をそれに直列に接続するだけで十分です。抵抗器は、自己放電電流と等しい充電電流が得られる条件から選択されます。電圧増倍モードでは、バッテリはオープンダイオードを介してマルチプレクサに接続されます。

著者: Semyan A.P.

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