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Fonte de alimentação para laptop automotivo no temporizador KR1006VI1. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Para alimentar um laptop, é necessária uma tensão de cerca de 19 V. Para obtê-lo na rede de bordo do veículo, é necessário um conversor elevador de tensão. Um exemplo do projeto de tal dispositivo no microcircuito KR1156EU5 e o procedimento para seu cálculo são descritos no artigo de S. Muralev “Conversor de tensão para alimentar um laptop com bateria de carro” (Rádio, 2008, nº 12, pp. 29-31).

O dispositivo proposto é baseado no chip temporizador KR1006VI1. Ele difere do protótipo por uma faixa de tensão de entrada mais ampla e uma alta corrente máxima de saída.

Principais características técnicas

  • Tensão de entrada, V ...... 10 .. 15
  • Tensão de saída, V ....... 19
  • Corrente máxima de saída, A ....... 4,7
  • Eficiência, % ....... 88
  • Frequência de conversão, kHz ....... 55 ... 84
  • Dimensões, mm.......80x65x50
  • Peso, kg..... =0,3

Fonte de alimentação do laptop do carro no temporizador KR1006VI1
Arroz. 1 (clique para ampliar)

O diagrama do dispositivo é mostrado na Fig. 1. O chip DA1 contém um gerador de pulsos retangulares, cuja duração depende da tensão de controle no pino 5. A duração da pausa entre os pulsos é constante. Os valores dos elementos de temporização R1, R2, C1 são escolhidos de modo que a pausa entre os pulsos dure cerca de 9,1 μs, e a duração dos pulsos varie aproximadamente de 2,8 a 9 μs quando a tensão de entrada diminui de 15 para 10 V. Neste caso, a tensão no pino 5 do microcircuito varia na faixa de 4,1...6 V. Esta faixa é determinada pela resistência do resistor R1. Os pulsos gerados na saída do microcircuito (pino 3) controlam o poderoso transistor de efeito de campo chave VT1.

Quando o transistor VT1 está aberto, uma corrente crescente flui através do indutor, como resultado do acúmulo de energia do campo magnético. Quando o transistor VT1 está fechado, a corrente do indutor flui através do diodo VD1 e carrega o capacitor de armazenamento C4. Assim, a energia acumulada no indutor é transferida para o capacitor C4, no qual é formada a tensão de saída. O capacitor C2 suprime o ruído de impulso de baixa frequência no circuito de alimentação de entrada, o capacitor C3 suprime o ruído de alta frequência. Esses capacitores evitam a penetração do ruído de impulso gerado pelo conversor na rede de bordo do veículo. O capacitor C5 suprime surtos de tensão de saída que se formam na indutância em série interna do capacitor C4.

O circuito de feedback estabilizador é feito de transistor VT2 e diodo zener VD2. A diferença entre a tensão de saída do conversor e a tensão de estabilização do diodo zener VD2 é comparada com a tensão de abertura da junção emissora do transistor VT2. O sinal de incompatibilidade é amplificado pelo transistor VT2 e determina a tensão de controle em seu coletor conectado ao pino 5 do chip DA1.O capacitor C6 reduz o efeito da ondulação da tensão de saída na tensão de controle. O resistor R4 limita a corrente de base do transistor VT2 a um nível seguro. O resistor R5 ajusta a corrente através do diodo zener VD2 para cerca de 2 mA. À medida que a tensão de saída aumenta acima do valor nominal, a corrente de base do transistor VT2 também aumenta e a tensão no pino 5 do chip DA1 diminui. Como resultado, o ciclo de trabalho dos pulsos aumenta, o que leva a uma diminuição na tensão de saída do conversor. Conseqüentemente, quando a tensão de saída cai abaixo do valor nominal, a corrente de base do transistor VT2 também diminui e a tensão no pino 5 do chip DA1 aumenta. Como resultado, o ciclo de trabalho dos pulsos diminui, o que leva a um aumento na tensão de saída

O pino 5 do microcircuito é conectado ao pino 4, através do qual é possível desligar o gerador, essa necessidade ocorre quando o conversor está operando com baixa corrente de carga ou em modo inativo. Neste caso, devido à presença de ondulações de corrente no indutor, durante o tempo em que o transistor VT1 fica aberto, o indutor consegue armazenar mais energia do que a carga necessita, o que leva a um aumento na tensão de saída. A realimentação busca compensar o aumento da tensão aumentando o ciclo de trabalho dos pulsos, reduzindo a tensão de controle no pino 5 para aproximadamente 0,7 V. Porém, isso não é suficiente, pois a duração mínima do pulso é limitada, e se o pino 4 fosse não conectado ao pino 5, a saída aumentaria a tensão não compensada pelo circuito de feedback. Uma diminuição da tensão no pino 4 para aproximadamente 0,7 V é processada pelo microcircuito como um sinal de reset, suspendendo o funcionamento do gerador. Portanto, conectar o pino 4 ao pino 5 garante uma operação estável do circuito de feedback mesmo no modo inativo.

Fonte de alimentação do laptop do carro no temporizador KR1006VI1
Fig. 2

A aparência da placa do dispositivo montada é mostrada na Fig. 2. O transistor VT1 e o diodo VD1 são instalados em dissipadores de calor com área de 50 cm2. O transistor KP727B (VT1) pode ser substituído por KP723A-KP723V, KP746A-KP746V,

KP812 com qualquer índice de letras, bem como em IRFZ34N, BUZ11 ou outros dispositivos similares projetados para corrente contínua de pelo menos 15 A com a menor resistência de canal aberto possível.

O transistor KT201GM (VT2) pode ser substituído por KT306G, KT312V, KT342A, KT342GM, KT358V, KT375B, KT3102A, KT315B KT315G, KT315E, KT315ZH KT340A, KT340B, KT503B, KT503G, BC547A ou outros transistores npn com um coeficiente de transferência de corrente base de pelo menos pelo menos 100 na corrente de coletor 1 mA.

O diodo Schottky KD272A pode ser substituído por 2D2998B 2D2998V KD2998V-

KD2998D, MBR1635, MBR1645 e qualquer uma das séries 2D252, KD272, KD273, 2D2992-2D2997, 2D2999, bem como outros diodos Schottky projetados para uma corrente direta de pelo menos 15 A e uma tensão reversa de pelo menos 25 V.

O diodo zener 2S218Zh (VD2) pode ser substituído por KS218Zh, KS518A, KS508G, KS509B, 1 N4746 ou outro com tensão de estabilização de 18 V. Para um ajuste mais preciso da tensão de saída, pode ser necessária a seleção de um diodo zener.

O microfone КР1006ВИ1 (DA1) pode ser instalado em КР1441ВИ1, КР1087ВИ2 NE555N Дроссель L1 fabricado de ПЭВ-2 diâmetro 1,25 mm em двух сложенных вместе кольцевых магнитопроводах КП27х15x6 de пермаллоя МП 140. Você pode e não tem mais chances de provar que está no jogo com você área de seção transversal de cerca de 1 mm2. O enrolamento contém 16 voltas. Você também pode usar um núcleo magnético de anel amarelo-branco T106-26 da Epcos de um indutor multi-enrolamento na fonte de alimentação do computador. Neste caso, deixe o enrolamento presente no indutor (24 voltas de fio com diâmetro de 1 mm ), os enrolamentos restantes são removidos. Ao enrolar de forma independente, ele é transformado em uma camada completa de fio PEV-2 com diâmetro de 1...1,25 mm. Outras bobinas com indutância de pelo menos 18 μH, projetadas para triplicar a corrente máxima de carga, também são adequadas. A indutância do indutor não deve ser muito alta: se aumentar acima de 100 μH, o estabilizador pode perder estabilidade.

Os capacitores de óxido C2 e C4 devem ser projetados para uma corrente de ondulação permitida de pelo menos 3 A e ter uma resistência em série equivalente (ESR) tão baixa quanto possível, ou seja, pertencer à categoria “Baixa ESR”. Isso permite reduzir a ondulação da tensão de saída e aumentar a confiabilidade do dispositivo. Por exemplo, os capacitores da série Jamicon WL são adequados. Se necessário, cada capacitor C2 ou C4 pode ser substituído por vários capacitores idênticos conectados em paralelo. Neste caso, podemos assumir aproximadamente que a corrente de ondulação permitida aumenta proporcionalmente ao número de capacitores conectados.O capacitor C3 é instalado próximo ao microcircuito DA1. Os capacitores C3 e C5 devem ser cerâmicos.

As conexões de entrada para a rede on-board e a saída para o laptop são feitas da mesma forma que no protótipo. Fios de conexão - flexíveis, de cobre, multipolares em isolamento de PVC com seção transversal de pelo menos 2,5 mm2. Para conectar à rede de bordo do veículo é utilizado um plugue de isqueiro com fusível interno FU1. Lembre-se que a corrente de entrada do dispositivo pode chegar a 10 A. Ela não deve fluir pela mola dentro do plugue do isqueiro . Para isso, a mola é duplicada com um fio com seção transversal de pelo menos 1 mm2. O conversor é conectado ao laptop usando o plugue apropriado. Por exemplo, os laptops Acer geralmente usam um plugue cilíndrico com dimensões de 5,5x1,7x10,7 mm (diâmetros externos, internos e comprimento); para laptops Asus - 5,5x2,5x10,7 mm. O contato central do plugue está conectado à saída de +19 V.

Autor: K. Gavrilov

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