간단한 계획에 따른 강력한 전압 변환기 12/5 볼트. 계획, 설명

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간단한 구성에 따른 강력한 전압 변환기 12/5V. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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이러한 변환기는 자동차 배터리에서 고전류 5V 회로에 전원을 공급하고 리튬 배터리를 충전하는 데 필요할 수 있습니다 (그러면 출력 전압을 4V로 줄여야 함). 저자 버전에서는 자동차 배터리에서 외부 컴퓨터 DVD-RW(USB)에 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 이 드라이브 자체는 작동 중에 상당히 많이 가열되므로 선형 안정기 마이크로 회로를 냉각시킬 것이 없습니다. 그리고 펄서는 효율성으로 유명합니다.

전압 체배기와 클럭 생성기가 DD1 칩에 조립됩니다(그림 1.10).

쌀. 1.10 (확대하려면 클릭)

곱셈기는 회로가 n형 채널이 있는 더 저렴하고 일반적인 전계 효과 트랜지스터를 사용한다는 사실 때문에 필요합니다. 절연 게이트와 유도 채널이 있는 전계 효과 트랜지스터를 완전히 잠금 해제하려면(IRF 시리즈의 모든 트랜지스터가 이 유형에 속함) 게이트의 전압을 드레인 전압보다 3 ~ 5V 높여야 합니다. 승수 없이는 할 수 없습니다.

곱셈기는 일반적인 방식에 따라 요소 C3, VD1, VD2 및 필터 커패시터 C4에 조립됩니다. 전압을 제한하기 위해(22V까지 상승할 수 있으며 555 마이크로 회로의 경우 18V 이상의 전압은 위험함) 저항 R5가 추가됩니다. 그 덕분에 커패시터 C4 양단의 전압은 약 17 ... 18V이며 이는 전계 효과 트랜지스터의 정상적인 작동에 충분하고 미세 회로를 파괴하기에 충분하지 않습니다. 커패시터 C3은 다층 세라믹(평행육면체, 표면 실장용) 또는 필름일 수 있지만 디스크 세라믹은 아닙니다! 그렇지 않으면 커패시터의 상당한 내부 저항으로 인해 저항 R4가 없어도 C15 양단의 전압이 16 ~ 5V 이상으로 상승하지 않으며 키 트랜지스터가 매우 뜨거워집니다. 커패시터 C4는 16V로 평가할 수 있습니다.

실제 펄스 폭 변조기는 타이머 DD2에 조립됩니다. 커패시터 C2와 트랜지스터 VT1을 통해 생성기 출력의 매우 짧은 클럭 펄스가 타이머의 입력 S에 도달합니다. 짧을수록 좋습니다(그렇지 않으면 타이머 출력이 여기될 수 있음). 10pF의 커패시턴스이면 충분하며 5pF로 줄일 수도 있습니다.

출력 펄스 지속 시간은 REF 입력(마이크로 회로의 핀 5)을 통해 조정됩니다. 출력 펄스의 지속 시간은 커패시터 C5가 1,5에서이 입력 전압으로 충전되는 시간, 즉 전압 REF가 감소하면 펄스 지속 시간 (및 출력 전압)이 감소하는 시간과 같습니다. XNUMXV 미만의 전압은 XNUMX이 됩니다.

장치의 작동 원리

전압 변환기는 전계 효과 트랜지스터 VT2와 초크 L1의 고전적인 방식에 따라 제작되었습니다.VT3 트랜지스터는 플라이 백 다이오드로 사용됩니다.강력한 강압 펄서에서는 트랜지스터를 여기에 설치하는 것이 가장 좋습니다. 역방향 전류는 순방향 전류와 거의 같으며 키 트랜지스터 양단의 전압 강하 ( VT2 체계에 따라)가 최소로 쉽게 줄어들면 다이오드를 사용하면 모든 것이 훨씬 더 복잡해집니다. 결과는 역설입니다. 키 트랜지스터는 차갑고 인덕터는 거의 가열되지 않지만 다이오드는 철과 같습니다! 그러나 가열이 낮을수록 회로의 효율이 높아지고 열 제거 문제가 적습니다.

트랜지스터 VT3은 DD2 칩의 인버터 덕분에 키 트랜지스터 VT3와 역위상으로 작동합니다. 플라이백 다이오드는 키 트랜지스터가 유휴 상태일 때 항상 열려 있지 않아야 하므로 키 트랜지스터가 닫힌 직후 짧은 시간(그렇지 않으면 인덕터를 통해 회로 출력이 닫힙니다. 전류 펄스는 가장 큰 진폭을 가짐), 커패시터 C6 및 미세 조정용 트리밍 저항기 R8. 나머지 시간 동안 VT3 트랜지스터는 드레인과 소스 단자 사이에 내장된 강력한 보호 다이오드로 인해 다이오드로 작동합니다. 즉, 다이오드를 트랜지스터로 교체해도 확실히 악화되지는 않습니다.

전압 조정기는 VD3 제너 다이오드와 VT4 트랜지스터에 조립됩니다. 출력 전압의 정확도와 크기는 제너 다이오드 안정화의 품질과 전압에만 의존합니다. TL431 칩으로 교체할 수 있습니다.

초크 L1은 구형 라디오의 변압기 프레임에 감을 수 있습니다. 직경 1mm의 와이어 (최대 2A의 부하 전류)를 가져 와서 프레임이 채워질 때까지 (약 1 회) 감습니다. 인덕터는 직류로 작동하기 때문에 플레이트 사이에 유전체 간격이 필요합니다. 즉, 모든 것을 넣습니다. 한 방향으로 W 자형 판과 그 사이에 신문 용지 (또는 변압기가있는 경우 변압기) 2-30 층을 놓은 다음 전체를 아주 잘 압축합니다. 직경이 약 40 ... 20mm 인 페라이트 링에 인덕터를 감을 수 있지만 다시 자르고 다시 붙이거나 특수 분할 코어 (직경 30 ..의 페라이트 컵)를 사용하는 것이 좋습니다. 15 mm 및 20 ... 50 mm 높이 , 약 80 ... XNUMX 회전).

설립

우리는 회로를 완전히 조립하고 트랜지스터 VT2 및 VT3 만 납땜하지 않습니다. 전원 공급 장치 단자 DD2에 전원 공급 장치 전압을 연결하면 공급 전압보다 4 ~ 6V 높아야합니다. 생성의 존재에 대한 확신이 덜한 경우 (발전기 출력의 전압은 공급 전압의 절반과 같아야 함) 저항 R5의 저항을 줄입니다. 이것이 도움이되지 않으면 더 나은 커패시터 C3를 넣습니다. . 공급 전압 DD2가 18V보다 크면 저항 R5의 저항이 증가합니다. 그 후 두 트랜지스터를 납땜하고 저항 R8을 12으로 줄입니다. 출력에 강력한 부하를 연결하고(20V, 12W 자동차 조명 권장) 연결된 전류계를 통해 +0,5V 전원을 공급합니다. 모든 것이 제대로 작동하면 전구의 전압은 제너 다이오드의 안정화 전압과 거의 같고 회로에서 소비하는 전류는 전구를 통과하는 전류의 절반이 됩니다(작성자 버전 0,2A). 이제 전구를 끕니다. 출력 전압은 0,3 ~ 2V 이상 증가하지 않아야 하며 REF DD0,8 입력의 전압은 공통 와이어에 비해 2,5 ~ 5V 이내여야 합니다. XNUMX에 가까우면 커패시터 CXNUMX의 커패시턴스를 절반으로 줄여야 합니다.

부하 켜기 및 끄기: 스로틀이 잠시 "노크"해야 합니다(이 피드백 회로는 부하 전류의 급격한 변화를 나타냄). 흥분이 있으면 트랙이 잘못 그려질 가능성이 큽니다.

그런 다음 "스마트 다이오드"(VT3) 설정을 시작할 수 있습니다. 트리머 저항 R8을 천천히 돌리면 회로에서 소비되는 전류(+12V)가 약 5 ~ 10% 감소하기 시작합니다. 이 전류는 트랜지스터 VT3의 본체를 가열하는 데만 사용되었습니다. 그러나 때때로 출력단의 자기 여기가 발생할 수 있습니다. 회로에서 소비하는 전류가 2-3 배 급격히 증가합니다. R8 엔진은 소비 전류가 감소한 위치로 설정해야 하지만 여전히 여자(excitation)와는 거리가 멀다. 부하를 다시 연결 해제-활성화하고 전원을 연결 해제-활성화합니다. 스로틀에서 출력과 휘파람 소리가 없어야 합니다(아주 짧은 소리라도!). 그렇지 않은 경우 R8의 저항을 약간 줄이고 도발을 반복해야 합니다.

이 VT3 트랜지스터의 스위칭 회로 덕분에 뜨거워 지지만 좋은 쇼트 키 다이오드 (KD213, 1N5822)보다 눈에 띄게 약합니다. 최대 1 ... 1,5 A의 부하 전류에서 두 트랜지스터의 라디에이터가 필요하지 않으며 최대 3 A의 전류에서 작은 방열판을 VT3 케이스에 나사로 고정해야 합니다(ROLL은 이러한 힘으로 가열됩니다) 이미 0,2A의 전류에서).

저자 버전의 1RFZ46 대신 벨로루시어 버전이 있습니다. 채널 저항이 723옴 이하인 KP0,1A, KT315 트랜지스터는 모든 npn 실리콘 구조로 대체할 수 있습니다. 병렬로 연결된 여러 개의 작은 정전 용량에서 전해질 C7 및 C8을 수집하는 것이 바람직하며 병렬로 0,1μF 이상의 용량을 가진 두 개의 필름 또는 다층 세라믹 커패시터를 포함할 수 있습니다.

회로를 반복할 때 전선에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 모든 요소와 모든 전선은 그림과 같이 정확하게 연결되어야 합니다! 성냥을 저장하지 마십시오. 그렇지 않으면 설정으로 괴로워할 것입니다! 더 두꺼운 선으로 그림에 그려진 트랙의 두께는 최소 1,5 ~ 2mm 더 두꺼워야 합니다.

저자: Kashkarov A.P., Koldunov A.S.

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