巻線要素のない自動車用ラップトップ電源。スキーム、説明

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巻線要素を使用しない自動車用ラップトップ電源。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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ほとんどのラップトップに電力を供給するには、約 19 V の定電圧が必要ですが、車載用電源電圧コンバータのよく知られた回路は、変圧器または蓄電チョークを使用したブーストパルスコンバータの原理に基づいて構築されています。対照的に、提案されたデバイスは、ダイオードコンデンサ電圧ダブラーを備えたプッシュプルインバーターを実装します。

出力電圧の安定化はパルス幅（PW）制御方式により行われます。

主な技術的特徴

入力電圧、V ....... 11 ... 15
出力電圧、V ....... 19
最大出力電流、A ...... 4,7
効率、％....... 61 ... 83
変換周波数、kHz .......25
寸法、mm ....... 130x85x60
重量、kg ....... 0,6

米。 1（クリックで拡大）

デバイス図を図に示します。 1. このデバイスは、プッシュプル SHI コントローラーである特殊なマイクロ回路 KR1114EU4 (DA1) に基づいて作成されています。この超小型回路は、制御された持続時間を持つ方形パルスを生成します。要素 C4 と R7 は、マイクロ回路の内部発振器の周波数を約 25 kHz に設定し、分周器 R3R4 はパルス間の休止の最小期間を約 8 μs (パルス繰り返し周期の約 20%) に設定します。この一時停止により、スイッチング中にトランジスタに貫通電流が流れるのが防止されます。安定化フィードバックは、分圧器 R1R2R6 と DA1 チップの内部オペアンプを使用して実行されます。このオペアンプの入力 (DA1 チップのピン 2 および 1) はフィードバック信号と基準電圧信号を受信し、制御電圧がオペアンプの出力 (DA3 チップのピン 1) で生成されます。

コンデンサ C1 は、コンバータの出力からの電圧リップルを平滑化します。オペアンプの周波数補正は、要素 R5 および C3 の回路を通じて実行されます。 DA1 マイクロ回路の出力 (ピン 8 ～ 11)、つまり出力トランジスタのコレクタとエミッタは、ブリッジ回路に接続された 1 つの相補ペアの強力なトランジスタ VT4 ～ VTXNUMX を使用してインバータを制御します。

倍電圧器がインバータ出力に接続されており、ショットキーダイオード VD1 ～ VD4 とコンデンサ C5 ～ C7 に基づく整流器が含まれています。抵抗 R9 と R12 は、過負荷を防ぐために、DA1 マイクロ回路の出力電流を 0,17 ～ 0,25 A に制限し、それに応じてトランジスタ VT1 ～ VT4 のベース電流も制限します。これらのトランジスタのベースを流れる電流は、コレクタの電流が 5 ～ 10 A に制限されるように選択されます。

これがダブラーの仕組みです。マイクロ回路のピン 8 と 9 の間の内部トランジスタが開いていると仮定します。このとき、トランジスタ VT1 と VT4 は開き、VT2 と VT3 は閉じます。この場合、コンデンサ C5 はダイオード VD1 を介して充電され、C6 は VD4 を介してコンデンサ C7 に電荷を与え、負荷に電力を供給します。これに続いて一時停止が行われ、その間、マイクロ回路の内部出力トランジスタとトランジスタ VT1 および VT4 が両方とも閉じられます。一時停止の後、マイクロ回路のピン 10 と 11 の間の内部トランジスタが開き、トランジスタ VT2 と VT3 が開きますが、VT1 と VT4 は閉じたままになります。この場合、コンデンサC6はダイオードVD2を介して充電され、コンデンサC5からVD3はコンデンサC7に充電を与えます。その後、再び一時停止があり、その間、すべてのトランジスタ VT1 ～ VT4 が閉じられ、その後プロセスが繰り返されます。コンデンサ C2 は、入力電源回路のノイズを抑制し、コンバータから発生するパルスノイズが車載ネットワークに侵入するのを防ぎます。

入力電圧が最小許容値 (10 ～ 11 V で、負荷電流によって異なります) を下回ると、コンバータは電圧安定化モードを終了し、出力電圧が低下します。

巻線要素のない自動車用ラップトップ電源
図。 2

組み立てたデバイス基板の外観を図に示します。 2. KR1114EU4 (DA1) マイクロ回路は、類似品 MV3759R、TL494CN、KA7500V、IR9494 と置き換えることができます。トランジスタ KT8102B (VT1、VT3) と KT8101B (VT2、VT4) の代わりに、それぞれ KT8102A と KT8101A を使用できます。トランジスタ VT1 と VT2 を一方のヒートシンクに、P"3 と VT4 をもう一方のヒートシンクに取り付ける必要があります。各ヒートシンクの面積は約 200 cm2 です。ベース電流伝達係数が低い相補ペアのトランジスタでは、電圧降下と熱放散が大きくなるため、各アームブリッジのトランジスタを共通のヒートシンクに取り付けると、トランジスタをヒートシンクから電気的に絶縁する必要がなく、熱状態を均一にすることができます。

ショットキーダイオード 2D219A (VD1 ～ VD4) は、2D219、2D2998、KD2998 シリーズの他のダイオードと置き換えることができます。これらのダイオードはヒートシンクなしで取り付けられます。 MBR1035、MBR1045、KD271-KD273 をインデックス「A」または「AC」で使用し、各ダイオードを面積 10 ～ 15 cm2 の個別のヒートシンクに取り付けるか、共通のヒートシンク上の絶縁スペーサーを介して取り付けることができます。面積60cm2。他のインデックスのダイオード KD271 ～ KD273、および KD213、2D231、2D251、2D252、2D2992、2D2993、KD2995 ～ KD2997 シリーズが適していますが、ダイオードあたりのヒートシンク面積を 25 cm2 に増やす必要があります。

酸化物コンデンサ C2、C5 ～ C7 は、少なくとも 3 A の許容パルス電流用に設計され、等価直列抵抗 (ESR) が可能な限り低くなければなりません。つまり、「低 ESR」カテゴリに属します。これにより、出力電圧リップルを低減し、デバイスの信頼性を高めることができます。たとえば、WL、TL、または TZ シリーズの Jamicon コンデンサが適しています。必要に応じて、それぞれを並列接続された複数の同一のコンデンサに置き換えることができます。この場合、許容パルス電流は接続するコンデンサの数に比例して大きくなるとおおよそ考えられます。

デバイスの電源回路には大量のパルス電流が流れるため、プリント基板をレイアウトする際には、デバイスの電源部分に使用される共通線と正の電源バスが、対応する電源回路の導体に接続されていることが重要です。コンデンサC2の両端の小電流部分。そうしないと、デバイスの生成障害やその他の誤動作が発生する可能性があります。

調整された抵抗器 R1 のモーターは、コンバータの出力電圧を設定します。出力電圧は 18 ～ 20 V の範囲になります。コンバータのオンボードネットワークへの入力とラップトップへの出力の接続は、次のように行われます。前のデザインと同じように。

著者：K。ガブリロフ

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