Схема импульсного преобразователя напряжения 1,5 — 9 Вольт.
В качестве преобразователя напряжения из 1,5 В в 9 В была выбрана, схема А.Чаплыгина, опубликованная в журнале «Радио» (11.2001г., стр.42).
Эта одна из схем, которая, как нельзя лучше, иллюстрирует выражение: «Всё гениальное – просто».
C1, C2 – 22µF
VT1, VT2 – КТ209К
B1 – 1… 1,5V
И действительно, схема состоит всего из пяти деталей, причём две из них, это конденсаторы фильтров. Вместо выпрямителя высокочастотного напряжения используются база-эмиттерные переходы транзисторов самого генератора. При этом, величина тока базы становится пропорциональной величине тока в нагрузке, что делает преобразователь весьма экономичным.
Другой особенностью генератора является срыв колебаний в отсутствие нагрузки, что автоматически решает проблему управления питанием. Проще говоря, такая «Крона», а точнее, встроенный в неё преобразователь, будет сам включаться тогда, когда от него потребуется что-нибудь запитать и выключаться, когда нагрука будет отключена.
Трансформатор TV1 намотан на кольцевом магнитопроводе 2000НМ размером К7х4х2.
Обмотки III и IV содержат по 28 витков провода Ø0,16мм, а I, II по 4 витка провода Ø0,25мм.
Стабилизаторы на микросхемах
Линейный делитель отличается подачей нестабильного напряжения на вход и снятием стабильного с плеча делителя. Выравнивание осуществляет делительное плечо, поддерживающее постоянное сопротивление. Устройства отличаются простотой конструкции, отсутствием помех в работе. Микросхемы соединяются последовательно или параллельно.
Последовательные стабилизаторы
Последовательный стабилизатор на биополярном транзисторе Последовательные устройства характеризуются включением элемента регулировки параллельно с нагрузкой. Существует две модификации:
- С биполярным транзистором. Не имеет авторегулируемого контура, стабильность напряжения зависит от величины тока и температурных показателей. В качестве токового усилителя используется эмиттерный повторитель или транзистор составного типа.
- С контуром авторегулировки. Компенсационный прибор работает по принципу выравнивания выходного и опорного номинала. Часть напряжения на выходе снимается с резистивного делителя, а потом сравнивается при помощи стабилитрона. Контуром регулирования является петля обратной связи со сдвигом по фазе 180 градусов. Стабилизация тока производится резистором или источником питания.
Специфика параллельного стабилизатора
Простой мощный параллельный стабилизатор на транзисторах Параллельный прибор отличается включением элемента регулировки параллельно подаваемой нагрузке. Стабилитрон используется полупроводникового или газоразрядного типа. Схема востребована для регулирования сложных устройств.
Снижение нестабильного показателя напряжения на входе осуществляется при помощи резистора. Допускается использовать двухполярный автомат с высокими показателями дифференциального сопротивления на отдельном участке.
Самодельный повышающий преобразователь 3,7 В в 5 В для литий-ионного аккумулятора
Electronics CircuitsPower Electronics
AdminПоследнее обновление: 2 октября 2022 г.
0 14 475 2 минуты чтения
Обзор: повышающий преобразователь 3,7 В в 5 В для литий-ионных аккумуляторов
В посте объясняется, как мы можем сделать модуль повышающего преобразователя 3,7 В в 5 В для 3,7 В литий-ионных аккумуляторов . Одноэлементная литий-ионная батарея L Диапазон напряжений от минимального 3,2 В до 4,2 В . Недостаточно для питания тех цепей, которые требуют 5 В или более. Таким образом, нам нужно повысить напряжение до 5В. Таким образом, требуется схема повышающего преобразователя постоянного тока, которая также называется 9.0144 Повышающий преобразователь .
Не только литий-ионный аккумулятор или литий-полимерный аккумулятор , но и схема может быть использована для аккумулятора Samsung 18650 . Важным элементом схемы является повышающий преобразователь IC . Таким образом, мы можем использовать MC34063 IC , который является наиболее популярным импульсным стабилизатором в таких приложениях. MC34063A идеально подходит для небольших проектов, которым требуются преобразователи постоянного тока . Схема, которую я покажу здесь, повысит напряжение до 3 разных уровней, таких как 5 В, 5,3 В и 6 В.
В одном из моих предыдущих постов я рассказывал о Buck Converter с использованием XL4015 . Вы можете подписаться на этот пост, если хотите узнать больше о понижающем преобразователе . Точно так же я также объяснил, как вы можете спроектировать простую схему зарядного устройства литий-ионного аккумулятора с использованием микросхемы MCP73831.
Спецификация
Ниже перечислены компоненты, необходимые для создания повышающего преобразователя 3,7 В в 5 В. Все компоненты можно легко купить на Amazon.
| С.Н. | Компоненты | Описание | Количество |
|---|---|---|---|
| 1 | MC34063 | ИС повышающего преобразователя | 1 |
| 2 | Резистор | 0,47 Ом | 1 |
| 3 | Резистор | 180 Ом | 1 |
| 4 | Резистор | 2,2 кОм | 3 |
| 5 | Резистор | 2,7 кОм | 1 |
| 6 | Резистор | 10 кОм | 1 |
| 7 | Резистор | 470 Ом | 1 |
| 8 | Конденсатор | 470 мкФ, 16 В (электролитический конденсатор) | 1 |
| 9 | Конденсатор | 100 мкФ, 16 В (электролитический конденсатор) | 3 |
| 10 | Конденсатор | 100 нФ, керамический диск | 4 |
| 11 | Конденсатор | 470 пФ, керамический диск | 1 |
| 12 | 1N5819 | Диод Шоттки | 2 |
| 13 | 1N4007 | Выпрямительный диод | 1 |
| 14 | Светодиод | 5 мм Любой цвет | 3 |
| 15 | Индуктор | 100 мкГн | 1 |
| 16 | Блок питания | Литий-ионный аккумулятор 3,7 В | 1 |
ИС MC34063
ИС повышающе-понижающего преобразователя MC34063A представляет собой монолитную схему управления, выполняющую основные функции, необходимые для преобразователей постоянного тока .
ИС состоит из внутреннего эталона с температурной компенсацией, компаратора, управляемого генератора рабочего цикла с активным Цепь ограничения тока , драйвер и сильноточный выходной переключатель. ИС была специально разработана для включения в приложения Step-Down и Step-Up и , инвертирующие напряжение , с минимальным количеством внешних компонентов.
Особенности MC34063 IC
1. Работа от 3,0 В до 40 В Вход 2. Низкий ток, переключение 59 3 Ограничение тока 3.0144 1,5 A 5. Регулируемое выходное напряжение 6. Операция частоты до 100 кГц 7. ПРОТИВАЯ 2%
Схема: 3,7V TO 5V BOOSTER COSTRETER FOR LITHIUM-IIM-OTHIOM. Сердцем схемы является импульсный регулятор IC MC34063A . Два разных диода, например 1N5819 и 1N4007 , используются для снижения напряжения.
Диод Шоттки 1N5819 имеет падение напряжения 0,3В и Диод 1N4007 имеет 0,7В .
Поскольку MC34063A работает до 40В , то схема работает с постоянным напряжением в диапазоне от 3.0В до 40.0В . Мы используем 3,7 В в качестве входного сигнала от литий-ионной батареи . Выход схемы предназначен для фиксации 6V . Диод 1N4007 снижает выходное напряжение 6 В примерно до 5,3 В . Диод Шоттки дополнительно снижает напряжение 5,3 В примерно до 9 В.0144 5,0 В
Суммарный максимальный выходной ток со всех выходных клемм составляет около 100 мА . Ток можно регулировать с помощью резистора R1 в цепи. Для фиксированного выхода 5 В всегда необходимо подключать нагрузку от 220 Ом до 470 Ом. Таким образом, одна цепь может использоваться как Цепь усилителя напряжения от 3,7 до 5 В или как усилитель напряжения 5,3 В или 6 В.
Как изменить напряжение блока?
Выходное напряжение можно не только уменьшить, но у увеличь в пределах 3-15 В. И в крации сначала расскажу как. На плате каждого импульсного источника питания, преимущественно в центре, расположен трансформатор. Визуально он делит высоковольтную часть блока и низковольтную. Эти части гальванически развязаны, но имеют обратную связь через оптрон. На низковольтной части платы в цепи оптрона стоит стабилитрон, который как раз и отвечает за уровень выходного напряжения.
Если вам нужно понизить напряжение до 3 В, достаточно просто заменить стабилитрон и пользоваться, а вот если повысить, то тогда потребуется заменить выходной фильтрующий конденсатор на другой с более высоким напряжением.
Я думаю, концепция внесения изменений вам понятна. Перейдем к делу.
Самые распространённые схемы
Существует несколько классических стандартных схем, которые чаще всего применяются в импульсных преобразователях постоянного напряжения. Они обеспечивают разные величины соотношений между входным и выходным напряжением. Эти схемы раскрывают саму суть преобразователей и их принцип работы.
Понижающий преобразователь напряжения и его схема
Она используется для питания потребителей, нагрузка которых выражается большими токами и малым напряжением. Это первоочередная схема способная заменить классический низкочастотный преобразователь, в свою очередь, обеспечит увеличение КПД, уменьшит габариты и вес устройства. Транзистор VT выполняет роль электронного ключа, его работа лежит между двумя режимами осечки (полного закрытия) и насыщения (полного открытия). Расчет каждой детали производится непосредственно для конкретного потребителя и источника напряжения. Основным недостатком данной схемы является вероятность пробоя и появление полного большого входного напряжения на потребителе. Это, несомненно, приведёт к неисправности питаемого устройства.
Повышающий преобразователь и схема
Она может быть использована для получения напряжения на потребителе или на нагрузке больше чем на источники энергии. Применяется для подсветки дисплеев портативных компьютеров и для других электронных устройств где необходимо из небольшого напряжения сделать большее. Здесь имеет место процесс появления ЭДС самоиндукции, которая появляется после открытия транзистора. Вся накопленная энергия в дросселе попадает в нагрузку. При этом напряжение на выводах дросселя меняет свою полярность.
Инвертирующая схема
Может использоваться для получения напряжения, которое обладает обратной полярностью. При этом по значению U вых может быть меньше или больше U вх. Энергия, которая скапливается в дросселе направляется в нагрузку через сглаживающий конденсатор.
Как видно из этих схем все они не имеют гальванической развязки, то есть непосредственной изоляции вторичного выходного напряжения от входного.
Вот одна из таких схем, содержащих трансформатор. Энергия, которая накапливается в магнитном поле первичной обмотки трансформатора, в нагрузку выводится через вторичную обмотку. Трансформатор в этом случае может быть и повышающим и понижающим. Применяется очень часто в сетевых источниках где есть необходимость снижения входного напряжения от нескольких сотен вольт до единиц или десятков.
В момент когда транзистор закрывается трансформатор своей индуктивностью может вызвать на коллекторе высоковольтный скачок или всплеск, что несомненно, очень плохо и может привести к пробою полупроводникового элемента. Для этого и устанавливается RC-цепочка из конденсатора и катушки индуктивности, которая может быть подключена параллельно ключу или первичной обмотке. Такой обратноходовой импульсный преобразователь широко используется во многих сетевых источниках электрического тока с небольшой мощностью порядка 100 Вт.
Еще одна схема с трансформатором и прямым включением диода изображена на схеме ниже.
Используется в источниках питания около 250 Вт. Все эти рассмотренные выше преобразователи называются однотактные, потому что за один период преобразования в нагрузку будет поступать только один импульс. Основное их преимущество — это простота схемы состоящей всего из одного транзистора, работающего в режиме ключа, а недостаток намагничивание сердечника которое не даёт в полном объёме использовать с максимальным КПД этот магнитный материал. Передача энергии потребителю и подготовка трансформатора к следующему циклу размагничивания осуществляется с некоторой паузой которая и снижает их выходную мощность.
Вот несколько практических реализованных в жизни схем, основой которого является импульсный преобразователь. Первая из них имеет регулировочный элемент, выполненный на микросхеме, в свою очередь, обе схемы выполнены на полевых транзисторах. Расчет их выполнен под напряжение для нагрузки от 5 до 12 Вольт.
Tusotek
На мой взгляд, самый лучший из всех повышающих стабилизаторов. У некоторых бывает элементы не имеют запаса по характеристикам или они ниже чем у ШИМ микросхем, из-за чего они не могут дать и половины обещанного тока. У Tusotek на входе стоит конденсатор 1000мФ 35V, на выходе 470мФ 63V. Теплоотводной стороной с металлической пластиной они припаяны к плате. Но припаяны плохо и косо, на плате лежит только один край, под другим щель. Без разбора не понятно, насколько хорошо они запаяны. Если совсем плохо, то лучше их демонтировать и поставить этой стороной на радиатор, охлаждение улучшится в 2 раза.
Переменным резистором выставляется необходимое количество вольт. Оно останется неизменным, если менять напряжение на входе, оно от него не зависит. Например, ставил на выходе 50В, на входе с 5В повышал до 12В, поставленные 50V не менялись.
Как из 12 вольт сделать 5 вольт с помощью резисторов
Использование резистора для снижения питающего напряжения нагрузки это один из самых «неблагодарных» способов. Такое заключение можно сделать даже из самого определения резистора. Резистор — пассивный элемент электрической цепи, обладающий определенным сопротивлением для электрического тока. Здесь ключевым будет слово «пассивный». Действительно, такая пассивность не позволяет гибко реагировать на изменения напряжения, обеспечивая стабилизацию питания для нагрузки. Второй минус резистора это его относительно небольшая мощность. Применять резистор, более чем на 3-5 Ватт смысла нет. Если необходимо рассеять большую мощность, то резистор будет слишком большим, а ток при рассеиваемой мощности не трудно посчитать. I=P/U=3/12=0,25 А. То есть 250 мА. Этого явно не хватит ни на видеорегистратор, ни навигатору. По крайней мере, с должным запасом. Все же ради интереса и ради тех, кому надо небольшой ток и нестабилизированное напряжение мы посчитаем и этот вариант. Так напряжение бортовой сети машины (автомобиля) 14 вольт, а надо 5 вольт. 14-5=9 вольт, которые надо сбросить. Ток скажем ток нагрузки будет те же 0,25 А при 3 Ваттном резисторе. R=9/0.25=36 Ом. То есть можно взять 36 Омный резистор при токе потребления нагрузки 250 мА и на ней получится питающее напряжение 5 вольт. Теперь давайте поговорим о более «цивилизованных» вариантах преобразователя напряжения с 12 на 5 вольт.
Настройка преобразователя.
Настройка может потребоваться для установки необходимого уровня выходного напряжения.
Я так подобрал количество витков, чтобы при напряжении на аккумуляторе 1,0 Вольт, на выходе преобразователя было около 7 Вольт. При этом напряжении, в мультиметре зажигается индикатор разряда батареи. Таким образом, можно предотвратить слишком глубокий разряд аккумулятора.
Если вместо предложенных транзисторов КТ209К будут использованы другие, тогда придётся подобрать количество витков вторичной обмотки трансформатора. Это связано с разной величиной падения напряжения на p-n переходах у различных типов транзисторов.
Я испытывал эту схему на транзисторах КТ502 при неизменных параметрах трансформатора. Выходное напряжение при этом снизилось на вольт или около того.
Также нужно иметь в виду, что база-эмиттерные переходы транзисторов одновременно являются выпрямителями выходного напряжения
Поэтому, при выборе транзисторов, нужно обратить внимание на этот параметр. То есть, максимально-допустимое напряжение база-эмиттер должно превышать необходимое выходное напряжение преобразователя
Если генерация не возникает, проверьте фазировку всех катушек. Точками на схеме преобразователя (см. выше) отмечено начало каждой обмотки.
Чтобы не возникало путаницы при фазировке катушек кольцевого магнитопровода, примите за начало всех обмоток, например, все выводы выходящие снизу, а за конец всех обмоток, все выводы выходящие сверху.
Преобразователь с задающим генератором-мультивибратором
Для получения выходного напряжения величиной 30. 80 В П. Беляцкий использовал преобразователь с задающим генератором на основе несимметричного мультивибратора с выходным каскадом, нагруженным на индуктивный накопитель энергии — катушку индуктивности (дроссель) L1 (рис. 7).
Рис. 7. Схема преобразователя напряжения с задающим генератором на основе несимметричного мультивибратора.
Устройство работоспособно в диапазоне питающих напряжений 1,0. ..1,5 В и имеет КПД до 75%. В схеме можно применить стандартный дроссель ДМ-0,4-125 или иной с индуктивностью 120.. .200 мкГн.
Вариант выполнения выходного каскада преобразователя напряжения показан на рис. 8. При подаче на вход каскада управляющих сигналов прямоугольной формы 7777-уровня (5 В) на выходе преобразователя при его питании от источника напряжением 12 В получено напряжение 250 В при токе нагрузки 3. 5 мА (сопротивление нагрузки около 100 кОм). Индуктивность дросселя L1 — 1 мГн.
В качестве VT1 можно использовать отечественный транзистор, например, КТ604, КТ605, КТ704Б, КТ940А(Б), КТ969А и др.
Рис. 8. Вариант выполнения выходного каскада преобразователя напряжения.
Рис. 9. Схема выходного каскада преобразователя напряжения.
Аналогичная схема выходного каскада (рис. 9) позволила при питании от источника напряжением 28В и потребляемом токе 60 мА получить выходное напряжение 250 В при токе нагрузки 5 мА, Индуктивность дросселя — 600 мкГч. Частота управляющих импульсов — 1 кГц.
В зависимости от качества изготовления дросселя на выходе может быть получено напряжение 150. 450 В при мощности около 1 Вт и КПД до 75%.
Импульсные преобразователи и стабилизаторы
Для стабилизации выходного напряжения импульсных стабилизаторов любого типа могут быть использованы обычные «линейные» стабилизаторы, но они имеют низкий КПД, В этой связи гораздо логичнее для стабилизации выходного напряжения импульсных преобразователей использовать импульсные же стабилизаторы напряжения, тем более, что осуществить такую стабилизацию совсем несложно.
Импульсные стабилизаторы напряжения, в свою очередь, подразделяются на стабилизаторы с широтно-импульсной модуляцией и на стабилизаторы с частотно-импульсной модуляцией. В первых из них изменяется длительность управляющих импульсов при неизменной частоте их следования. Во вторых, напротив, изменяется частота управляющих импульсов при их неизменной длительности. Встречаются импульсные стабилизаторы и со смешанным регулированием.
Ниже будут рассмотрены радиолюбительские примеры эволюционного развития импульсных преобразователей и стабилизаторов напряжения.
Принцип действия устройства
Для начала стоит написать несколько слов о самой микросхеме LM2576T — контроллере преобразователя. Схема обеспечивает превосходную альтернативу для типовых 3-х контактных линейных стабилизаторов семейства LM317, предлагая гораздо более высокую эффективность и позволяя снизить потери. Очень большое преимущество микросхемы LM2576T — возможность отключения и перехода в режим Standby, в котором потребляемый ток всего 50 мкА. Эта функция не используется в данной схеме преобразователя, но стоит иметь в виду на будущее. LM2576T содержит в своем составе все необходимые компоненты для преобразователя, вместе с силовым транзисторным ключом, который может работать с токами до 3 А. Сборка требует подключения только нескольких внешних компонентов.
Преимуществом данной схемы является возможность автоматического выключения питания после отключения тока, потребляемого от преобразователя. Отвечает за это транзистор T1 (BD140), а также резисторы R6 (10k) и R4 (1k). В выключенном состоянии резистор R6 обеспечивает правильное отключение транзистора T1. Запуск системы осуществляется через кратковременное замыкание кнопки S1 (типа сенсорная). Преобразователь включается, а транзистор T4 (2N7000) поддерживает далее низкий потенциал на базе T1. Резистор R4 ограничивает ток базы транзистора Т1.
Для контроля тока потребляемого нагрузкой, используется операционный усилитель U2 (LM358), в котором задействуется только одна половина. Он работает с усилением, равным 1000, установленным через резисторы R12 (100k) и R13 (100 Ом). Конденсатор C2 (100nF) фильтрует напряжение питания усилителя. Для управления транзистором T4 используется делитель напряжения R9 (10k), R7 (10k), осуществляющий деление выходного напряжения ОУ на 2.
Незначительное падение напряжения на измерительном резисторе R14 (0,2 Ома) порядка 5 мВ, нужно для поддержания работы преобразователя. Таким образом, для поддержания включенного состояния инвертора, достаточно потребляемого нагрузкой тока 25 мА.
Двухцветный светодиод D2 выполняет роль индикатора питания.
Когда же напряжение на выходе слишком высокое, открывается стабилитрон D3 (BZX55C5V1), а на резисторе R8 (2,2 k) появляется потенциал, достаточный для открытия транзистора T3 (2N7000). Сразу T2 (2N7000) будет закрыт и загорится красный светодиод. Ток светодиодов ограничен через резисторы R2 (560 Ом) и R3 (1k). При нормальной работе транзистор T2 пропускает ток (через R5) и горит зеленый светодиод.
На XL6009
Стабилизатор преобразователь XL6009
Представитель современных эффективных преобразователей, как и устаревшие модели на LM2596 выпускается с нескольких вариантах, от миниатюрных до моделей с индикаторами напряжения.
Пример эффективности:
92% при преобразовании 12V в 19V, нагрузка 2А.
В даташите сразу указана схема использования в качестве питания ноутбука в автомобиле от 10V до 30V. Так же на XL6009 легко реализовать двуполярное питания на +24 и -24В. Как у большинства преобразователей КПД снижается, чем выше разница напряжений и больше Ампер.
Типовая схема включения XL6009
Напряжение выхода
Модуль производят в 4 вариантах:
- С напряжением — 3,3 В.
- 5 В.
- 12 В.
- LM2596ADJ — регулируемый вариант.
Повсеместно применяется настраиваемая версия, так как ее много на складах электронных фирм. Она не в дефиците, а дополнения к ней — самые простые, это всего лишь 2 дешевых резистора. Разумеется, популярен и вариант на 5 В.
Чтобы задать выходное напряжение, можно использовать DIP-переключатель или поворотник. И в том, и в другом случае, нужны точные резисторы. Напряжение настраивается без помощи вольтметров.
Как сгладить пульсации напряжения вход
Получается, что если использовать LM2596 как понижающий преобразователь, конденсатор входа, стоящий сразу за диодным мостом, обладает небольшой емкостью от 50 до 100 мкФ.
Источник питания для питания портативных и карманных приемников
Бестрансформаторный источник питания (рис. 23) предназначен для питания портативных и карманных приемников от сети переменного тока напряжением 220 В. Следует учитывать, что этот источник электрически не изолирован от питающей сети. При выходном напряжении 9В и токе нагрузки 50 мА источник питания потребляет от сети около 8 мА.
Рис. 23. Схема бестрансформаторного источника питания на основе импульсного преобразователя напряжения.
Сетевое напряжение, выпрямленное диодным мостом VD1 — VD4 (рис. 4.23), заряжает конденсаторы С1 и С2. Время заряда конденсатора С2 определяется постоянной цепи R1, С2. В первый момент после включения устройства тиристор VS1 закрыт, но при некотором напряжении на конденсаторе С2 он откроется и подключит к этому конденсатору цепь L1, СЗ.
При этом от конденсатора С2 будет заряжаться конденсатор СЗ большой емкости. Напряжение на конденсаторе С2 будет уменьшаться, а на СЗ — увеличиваться.
Ток через дроссель L1, равный нулю в первый момент после открывания тиристора, постепенно увеличивается до тех пор, пока напряжения на конденсаторах С2 и СЗ не уравняются. Как только это произойдет, тиристор VS1 закроется, но энергия, запасенная в дросселе L1, будет некоторое время поддерживать ток заряда конденсатора СЗ через открывшийся диод VD5. Далее диод VD5 закрывается, и начинается относительно медленный разряд конденсатора СЗ через нагрузку. Стабилитрон VD6 ограничивает напряжение на нагрузке.
Как только закрывается тиристор VS1 напряжение на конденсаторе С2 снова начинает увеличиваться. В некоторый момент тиристор снова открывается, и начинается новый цикл работы устройства. Частота открывания тиристора в несколько раз превышает частоту пульсации напряжения на конденсаторе С1 и зависит от номиналов элементов цепи R1, С2 и параметров тиристора VS1.
Конденсаторы С1 и С2 — типа МБМ на напряжение не ниже 250 В. Дроссель L1 имеет индуктивность 1. 2 мГн и сопротивление не более 0,5 Ом. Он намотан на цилиндрическом каркасе диаметром 7 мм.
Ширина обмотки 10 мм, она состоит из пяти слоев провода ПЭВ-2 0,25 мм, намотанного плотно, виток к витку. В отверстие каркаса вставлен подстроечный сердечник СС2,8х12 из феррита М200НН-3. Индуктивность дросселя можно менять в широких пределах, а иногда и исключить его совсем.
Улучшение параметров стабилизатора
Схему простого компенсационного стабилизатора напряжения можно улучшить, заменив резистор R1, который осуществляет питание транзистора VT2, на схему стабилизатора тока. Такой способ питания позволяет существенно повысить стабильность работы усилителя постоянного тока.
В тех случаях, когда требуется высокая температурная стабильность Компенсационного стабилизатора напряжения и малый временной дрейф (особенно при низких выходных напряжениях), применяют схемы дифференциальных усилителей. Для повышения качества выходного напряжения в усилителях постоянного тока стабилизатора применяются операционные усилители, которые обладают большим коэффициентом усиления и малым температурным уходом. Питание операционного усилителя может осуществляться непосредственно от выходного напряжения стабилизатора.
Схема стабилизатора тока. Подключение выводов: 1 – к коллектору VT1, вывод 2 – к коллектору VT. Схема дифференциального усилителя. Подключение выводов: 1 – к эмиттеру VT1, 2 – к базе VT1, 3 – к катоду стабилитрона VD1, 4 – к аноду стабилитрона VD1, 5 – к делителю напряжения.
Преобразователь напряжения 12-5В своими руками
В настоящее время импульсные преобразователи используются практически везде и всё чаще заменяют классические линейные стабилизаторы, на которых при больших токах выделяется значительная мощность в виде тепловых потерь. Предлагаемая схема является простым понижающим преобразователем Step-Down с напряжения 12 В на стандартное для USB 5 В и собирается она на основе популярной микросхемы LM2576T.
Устройство предназначено для работы с автомобильной проводкой 12 В и может использоваться для зарядки или питания GPS-навигаторов, мобильных телефонов, планшетов оснащенных разъемом USB.
В состоянии покоя система полностью отключена от питания авто, а во время работы выключается сразу же после отключения тока, потребляемого с его выхода (например, при отключении провода от USB-разъема). Запуск системы осуществляется через кратковременное нажатие на кнопку, но если в данный момент выход не подключен — преобразователь снова автоматически выключится.
Принципиальная схема преобразователя LM2576T
Основой является уже упомянутый ранее чип U1 (LM2576T-ADJ), дроссель L1 (100uH) и диод Шоттки D1 (1N5822). Конденсатор C1 (100uF) фильтрует напряжение питания. Выходной фильтр представляет собой конденсатор C4 (470uF), а стабилитрон D4 (BZX85C5V1) мощностью 1.3 Ватт может защитить систему от возможного кратковременного повышения напряжения питания (жалко будет спалить дорогой смартфон из-за случайных ошибок).
Принцип действия устройства
Для начала стоит написать несколько слов о самой микросхеме LM2576T — контроллере преобразователя. Схема обеспечивает превосходную альтернативу для типовых 3-х контактных линейных стабилизаторов семейства LM317, предлагая гораздо более высокую эффективность и позволяя снизить потери. Очень большое преимущество микросхемы LM2576T — возможность отключения и перехода в режим Standby, в котором потребляемый ток всего 50 мкА. Эта функция не используется в данной схеме преобразователя, но стоит иметь в виду на будущее. LM2576T содержит в своем составе все необходимые компоненты для преобразователя, вместе с силовым транзисторным ключом, который может работать с токами до 3 А. Сборка требует подключения только нескольких внешних компонентов.
Преимуществом данной схемы является возможность автоматического выключения питания после отключения тока, потребляемого от преобразователя. Отвечает за это транзистор T1 (BD140), а также резисторы R6 (10k) и R4 (1k). В выключенном состоянии резистор R6 обеспечивает правильное отключение транзистора T1. Запуск системы осуществляется через кратковременное замыкание кнопки S1 (типа сенсорная). Преобразователь включается, а транзистор T4 (2N7000) поддерживает далее низкий потенциал на базе T1. Резистор R4 ограничивает ток базы транзистора Т1.
Для контроля тока потребляемого нагрузкой, используется операционный усилитель U2 (LM358), в котором задействуется только одна половина. Он работает с усилением, равным 1000, установленным через резисторы R12 (100k) и R13 (100 Ом). Конденсатор C2 (100nF) фильтрует напряжение питания усилителя. Для управления транзистором T4 используется делитель напряжения R9 (10k), R7 (10k), осуществляющий деление выходного напряжения ОУ на 2.
Незначительное падение напряжения на измерительном резисторе R14 (0,2 Ома) порядка 5 мВ, нужно для поддержания работы преобразователя. Таким образом, для поддержания включенного состояния инвертора, достаточно потребляемого нагрузкой тока 25 мА.
Двухцветный светодиод D2 выполняет роль индикатора питания.
Когда же напряжение на выходе слишком высокое, открывается стабилитрон D3 (BZX55C5V1), а на резисторе R8 (2,2 k) появляется потенциал, достаточный для открытия транзистора T3 (2N7000). Сразу T2 (2N7000) будет закрыт и загорится красный светодиод. Ток светодиодов ограничен через резисторы R2 (560 Ом) и R3 (1k). При нормальной работе транзистор T2 пропускает ток (через R5) и горит зеленый светодиод.
Как упростить конструкцию
Как уже говорилось, DC-DC инвертор имеет функцию автоматического отключения. Но можно при желании от нее отказаться, что неплохо упростит конструкцию. Резистор R14 тогда надо заменить перемычкой, а операционный усилитель U2 и элементы, которые с ним работают, не будут нужны вообще. Не нужна также установка транзистора T4. Вместо кнопки можно использовать любой переключатель соответствующей мощности, что позволит включить преобразователь тумблером. В случае, если схема будет работать в постоянном режиме, не нужен и транзистор T1 — соедините его эмиттер с коллектором с помощью перемычки.