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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Conversor de tensão poderoso para amplificador de carro. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Conversores de tensão, retificadores, inversores Atualmente, uma grande variedade de gravadores de rádio de diferentes categorias de preços é apresentada no mercado de equipamentos automotivos. Os auto-rádios modernos geralmente têm saídas de 4 linhas (alguns ainda têm uma saída de subwoofer separada). Eles são projetados para serem usados "cabeça" com amplificadores de potência externos. Muitos radioamadores fazem amplificadores de potência com as próprias mãos. A parte mais difícil em um amplificador de carro é o conversor de tensão (PV). Neste artigo, consideraremos o princípio de construir PNs estabilizados com base no já "popular" microcircuito TL494 (nosso análogo do KR1114EU4). Unidade de controle Aqui daremos uma olhada detalhada na operação do TL494 no modo de estabilização. O gerador de tensão dente de serra G1 serve como mestre. Sua frequência depende dos elementos externos do C3R8 e é determinada pela fórmula: F=1/(C3R8), onde F é a frequência em Hz; C3- em Farads; R8- em ohms. Ao operar no modo push-pull (nosso PN funcionará apenas neste modo), a frequência do auto-oscilador do microcircuito deve ser duas vezes maior que a frequência na saída do PN. Para as classificações do circuito de temporização indicadas no diagrama, a frequência do gerador F = 1 / (0,000000001 * 15000) = 66,6 kHz. A frequência de pulso de saída é de aproximadamente 33 kHz. A tensão gerada é fornecida a 2 comparadores (A3 e A4), cujos pulsos de saída são resumidos pelo elemento OR D1. Além disso, os pulsos através dos elementos OU - NÃO D5 e D6 são alimentados nos transistores de saída do microcircuito (VT1 e VT2). Os pulsos da saída do elemento D1 também chegam à entrada de contagem do gatilho D2, e cada um deles altera o estado do gatilho. Assim, se um "13" lógico for aplicado ao pino 1 do microcircuito (como no nosso caso, + é aplicado ao pino 13 do pino 14), os pulsos nas saídas dos elementos D5 e D6 se alternam, o que é necessário para controlar um inversor push-pull. Se o microcircuito for usado em um Pn de ciclo único, o pino 13 é conectado a um fio comum, como resultado, o gatilho D2 não está mais envolvido no trabalho e os pulsos aparecem em todas as saídas simultaneamente. O elemento A1 é um amplificador de sinal de erro no circuito de estabilização de tensão de saída PN. Esta tensão é aplicada ao pino 1 do nó A1. Na segunda saída - a tensão exemplar obtida do estabilizador A5 embutido no microcircuito usando um divisor resistivo R2R3. A tensão na saída A1, proporcional à diferença entre as entradas, define o limite para a operação do comparador A4 e, conseqüentemente, o ciclo de trabalho dos pulsos em sua saída. A cadeia R4C1 é necessária para a estabilidade do estabilizador. O optoacoplador do transistor U1 fornece isolamento galvânico no circuito de realimentação de tensão negativa. Refere-se ao circuito de estabilização de tensão de saída. Além disso, o estabilizador do tipo paralelo DD1 (TL431 ou nosso análogo KR142EN19A) é responsável pela estabilização. A queda de tensão no resistor R13 é de aproximadamente 2,5 volts. A resistência deste resistor é calculada definindo a corrente através do divisor resistivo R12R13. A resistência do resistor R12 é calculada pela fórmula: R12 \u2,5d (Uout-12) / I "onde Uout é a tensão de saída do PN; I" é a corrente através do divisor resistivo R13RXNUMX. A carga DD1 é um resistor de lastro conectado em paralelo R11 e um diodo radiante (pino 1,2 do optoacoplador U1) com um resistor limitador de corrente R10. O resistor de lastro cria a carga mínima necessária para o funcionamento normal do microcircuito. IMPORTANTE. Deve-se levar em consideração que a tensão de operação do TL431 não deve ultrapassar 36 volts (consulte o datasheet do TL431). Se for planejado fabricar um PN com Uout.> 35 volts, o circuito de estabilização precisará ser um pouco alterado, conforme será discutido a seguir. Suponha que o PN seja projetado para uma tensão de saída de + -35 Volts. Quando essa tensão for atingida (no pino 1 de DD1, a tensão atinge um limite de 2,5 Volts), o estabilizador DD1 será "aberto", o LED do optoacoplador U1 acenderá, o que levará à abertura de sua junção de transistor . No pino 1 do chip TL494 aparecerá o nível "1". O fornecimento de pulsos de saída irá parar, a tensão de saída começará a cair até que a tensão no pino 1 do TL431 esteja abaixo do limite de 2,5 Volts. Assim que isso acontecer, DD1 "fecha", o LED do optoacoplador U1 apaga, um nível baixo aparece no pino 1 do TL494 e o nó A1 permite que os pulsos de saída sejam fornecidos. A tensão de saída atingirá novamente +35 Volts. Novamente, DD1 irá “abrir”, o LED do optoacoplador U1 acenderá, e assim por diante. Isso é chamado de "ciclo de trabalho" - quando a frequência do pulso permanece inalterada e o ajuste é realizado por pausas entre os pulsos. O segundo amplificador de sinal de erro (A2) neste caso é usado como entrada para proteção de emergência. Pode ser uma unidade de controle para a temperatura máxima do dissipador de calor dos transistores de saída, uma unidade de proteção UMZCH contra sobrecarga de corrente e assim por diante. Como em A1, através do divisor resistivo R6R7, a tensão de referência é aplicada ao pino 15. O pino 16 terá nível "0", pois está conectado ao fio comum através do resistor R9. Se você aplicar um nível "16" ao pino 1, o nó A2 desativará instantaneamente o fornecimento de pulsos de saída. O PN "para" e inicia somente quando o nível "16" aparece novamente no pino 0. A função do comparador A3 é garantir que haja uma pausa entre os pulsos na saída do elemento D1., mesmo que a tensão de saída do amplificador A1 esteja fora da faixa. O limite mínimo de resposta A3 (quando o pino 4 está conectado a um fio comum) é definido pela fonte de tensão interna GI1. Com o aumento da tensão no pino 4, a duração mínima da pausa aumenta, portanto, a tensão máxima de saída do PS diminui. Esta propriedade é usada para PN de partida suave. O fato é que no momento inicial de operação do PN, os capacitores dos filtros de seu retificador estão totalmente descarregados, o que equivale a fechar as saídas para um fio comum. Iniciar o PN imediatamente com potência máxima levará a uma grande sobrecarga dos transistores da poderosa cascata e sua possível falha. O circuito C2R5 fornece uma inicialização suave e sem sobrecarga da PN. No primeiro momento após ligar, C2 é descarregado. E a tensão no pino 4 do TL494 está próxima de +5 Volts recebidos do estabilizador A5. Isso garante uma pausa da duração máxima possível, até a completa ausência de pulsos na saída do microcircuito. À medida que o capacitor C2 é carregado através do resistor R5, a tensão no pino 4 diminui e, com ela, a duração da pausa. Ao mesmo tempo, a tensão de saída do PN aumenta. Isso continua até que se aproxime do exemplar e o feedback estabilizador entre em vigor, cujo princípio foi descrito acima. O carregamento adicional do capacitor C2 não afeta os processos no Stump. Conforme já mencionado aqui, a tensão de operação do TL431 não deve ultrapassar 36 volts. Mas e se for necessário receber, por exemplo, 50 volts do PN? Simplifique. Basta colocar um diodo zener de 15 ... 20 Volts na quebra do fio positivo controlado (mostrado em vermelho). Como resultado, ele "cortará" o excesso de tensão (se for um diodo zener de 15 volts, cortará 15 volts, se for de 20 volts, removerá 431 volts) e o TLXNUMX operará em um modo de tensão aceitável.
Com base no exposto, foi construído um PN, cujo esquema é mostrado na figura abaixo.
Um estágio intermediário é montado no VT1-VT4R18-R21. A tarefa deste nó é amplificar os pulsos antes que eles sejam alimentados aos poderosos transistores de efeito de campo VT5-VT8. A unidade de controle REM é feita em VT11VT12R28R33-R36VD2C24. Quando um sinal de controle do rádio +12 Volts é aplicado a "REM IN", o transistor VT12 abre, que por sua vez abre o VT11. Uma tensão aparece no diodo VD2, que alimentará o chip TL494. Seg começa. Se o rádio for desligado, esses transistores fecharão, o conversor de tensão "parará". Nos elementos VT9VT10R29-R32R39VD5C22C23, é feita uma unidade de proteção de emergência. Quando um pulso negativo é aplicado à entrada "PROTECT IN", o PN será desligado. Será possível iniciá-lo apenas desabilitando e habilitando o REM. Se este nó não for planejado para ser usado, os elementos relacionados a ele precisarão ser excluídos do circuito e o pino 16 do chip TL494 será conectado a um fio comum. No nosso caso, o PN é bipolar. A estabilização é realizada de acordo com a tensão de saída positiva. Para que não haja diferença nas tensões de saída, é utilizado o chamado "DGS" - uma bobina de estabilização de grupo (L3). Ambos os enrolamentos são enrolados simultaneamente em um circuito magnético comum. Obtenha um transformador de estrangulamento. A conexão de seus enrolamentos tem uma certa regra - eles devem ser ligados na direção oposta. No diagrama, o início desses enrolamentos é mostrado com pontos. Como resultado deste indutor, as tensões de saída de ambos os braços são equalizadas. Um papel importante no Stump é desempenhado pelos snubbers - uma cadeia RC, que serve para contornar as oscilações parasitas de RF / microondas. Seu uso afeta favoravelmente o funcionamento geral do conversor, a saber: o formato do sinal de saída tem menos emissões de RF parasitas que penetram na fonte de alimentação no UMZCH e podem causar sua excitação; as teclas de saída funcionam mais facilmente (esquentam menos), isso também se aplica ao transformador. Os benefícios deles são óbvios, de modo que não devem ser negligenciados. No diagrama, é C12R26; C13R27; C25R37. Estabelecimento Antes de ligar, é necessário verificar a qualidade da instalação. Para estabelecer um PN, é necessária uma fonte de alimentação do transformador com capacidade de cerca de 20 Amperes e com um limite de regulação da tensão de saída de 10 ... 16 Volts. Não é recomendado alimentar a PN com uma fonte de alimentação de computador. Antes de ligar, você precisa definir a tensão de saída da fonte de alimentação para 12 volts. Em paralelo com a saída do PN, conecte resistores para 2 W 3,3 kOhm tanto no ombro positivo quanto no negativo. Dessolde o resistor PN R3. Aplique a fonte de alimentação da PSU à PN (12 Volts). Mon não deve começar. Em seguida, você deve aplicar um sinal de mais à entrada REM (coloque um jumper temporário nos terminais + e REM). Se as peças estiverem em boas condições e a instalação for feita corretamente, o PN deve iniciar. Em seguida, você precisa medir o consumo de corrente (amperímetro na folga do fio positivo). A corrente deve estar dentro de 300 ... 400 mA. Se for muito diferente para cima, isso indica que o circuito não funciona corretamente. Existem muitas razões, uma das principais é que o transformador não está enrolado corretamente. Se tudo estiver dentro dos limites aceitáveis, você precisará medir a tensão de saída positiva e negativa. Devem ser quase iguais. O resultado é memorizado ou anotado. A seguir, no lugar do R3, é necessário soldar uma cadeia em série de um resistor constante de 27 kOhm e um trimmer (pode ser variável) de 10 kOhm, não esquecendo de primeiro desligar a energia do PN. Vamos começar o PN novamente. Após a partida, aumentamos a tensão na fonte de alimentação para 14,4 volts. Medimos a tensão de saída do PN da mesma forma que durante a primeira ligação. Ao girar o eixo do resistor de ajuste, você precisa definir a tensão de saída, que era quando a fonte de alimentação era de 12 volts. Depois de desligar o PSU, dessolde o circuito do resistor em série e meça a resistência total. No lugar de R3, solde um resistor constante da mesma classificação. Fazemos uma verificação de controle. A segunda opção para a estabilização do edifício A figura abaixo mostra outra opção para a construção de estabilização. Neste circuito, não é utilizado seu estabilizador interno como tensão de referência para o pino 1 do TL494, mas sim um externo, feito no estabilizador do tipo paralelo TL431. O chip DD1 estabiliza a tensão de 8 volts para alimentar o divisor, composto por um fototransistor optoacoplador U1.1 e resistor R7. A tensão do ponto médio do divisor é fornecida à entrada não inversora do primeiro amplificador de sinal de erro do controlador TL494 SHI. A tensão de saída do PN também depende do resistor R7 - quanto menor a resistência, menor a tensão de saída. A configuração do PN de acordo com este esquema não difere daquela da Figura nº 1. A única diferença é que inicialmente você precisa definir 8 volts no pino 3 de DD1 usando a seleção do resistor R1.
O circuito conversor de tensão na figura abaixo se distingue por uma implementação simplificada do nó REM. Essa solução de circuito é menos confiável do que nas versões anteriores.
Detalhes Como um estrangulamento L1, você pode usar estrangulamentos DM soviéticos. L2- feito por si mesmo. Pode ser enrolado em uma haste de ferrite com diâmetro de 12 ... 15mm. A ferrita pode ser quebrada do transformador de linha TVS moendo-a em carbono até o diâmetro necessário. É longo, mas eficaz. É enrolado com fio PEV-2 com diâmetro de 2 mm e contém 12 voltas. Como DGS, você pode usar o anel amarelo de uma fonte de alimentação de computador.
O fio pode ser levado PEV-2 com um diâmetro de 1 mm. É necessário enrolar dois fios simultaneamente, colocando-os uniformemente ao redor de todo o anel, volta a volta. Conecte de acordo com o diagrama (o início é indicado por pontos). Transformador. Esta é a parte mais importante do PN, o sucesso de todo o empreendimento depende de sua fabricação. Como ferrita, é desejável usar 2500NMS1 e 2500NMS2. Eles têm uma dependência negativa da temperatura e são projetados para uso em campos magnéticos fortes. Em casos extremos, você pode usar os anéis M2000NM-1. O resultado não será muito pior. Os anéis precisam ser levados velhos, ou seja, aqueles que foram feitos antes dos anos 90. E mesmo assim, uma parte pode ser muito diferente da outra. Assim, um PN cujo transformador é enrolado em um anel pode apresentar excelentes resultados, e um PN cujo transformador é enrolado com o mesmo fio, em um anel do mesmo tamanho e marcação, mas de lote diferente, pode apresentar um resultado nojento. Veja como você entra. Para isso, existe um artigo na Internet "Calculadora careca". Com ele, você pode escolher os toques, a frequência do CG e o número de voltas do primário. Se for usado um anel de ferrite 2000NM-1 40/25/11, o enrolamento primário deve conter 2 * 6 voltas. Se o anel for 45/28/12, então, respectivamente, 2 * 4 voltas. O número de voltas depende da frequência do oscilador principal. Agora existem muitos programas que, de acordo com os dados inseridos, calcularão instantaneamente todos os parâmetros necessários. Eu uso anéis 45/28/12. Como primário, uso um fio PEV-2 com diâmetro de 1 mm. O enrolamento contém 2 * 5 voltas, cada meio enrolamento é composto por 8 fios, ou seja, é enrolado um "barramento" de 16 fios, que será discutido a seguir (eu costumava enrolar 2 * 4 voltas, mas com algumas ferritas eu teve que aumentar a frequência - aliás, isso pode ser feito reduzindo o resistor R14). Mas primeiro, vamos nos concentrar no anel. Inicialmente, o anel de ferrite tem arestas vivas. Eles precisam ser esmerilhados (arredondados) com uma grande lixa ou lima - pois é mais conveniente para alguém. Em seguida, enrole o anel com fita molar de papel branco em duas camadas. Para isso, desenrolamos um pedaço de fita adesiva de 40 centímetros de comprimento, colamos em uma superfície plana e cortamos tiras de 10 ... 15 mm de largura com uma lâmina ao longo da régua. Com essas listras vamos isolá-lo. Idealmente, é claro, é melhor não envolver o anel com nada, mas colocar os enrolamentos diretamente no ferrite. Isso afetará favoravelmente o regime de temperatura do transformador. Mas como dizem, Deus salva o cofre, então nós o isolamos. No "branco" resultante, enrolamos o enrolamento primário. Alguns radioamadores primeiro enrolam o secundário e só então o primário nele. Eu não tentei, então não posso dizer nada de bom ou ruim sobre isso. Para fazer isso, enrolamos um fio regular no anel, colocando uniformemente o número calculado de voltas em todo o núcleo. Fixamos as pontas com cola ou pequenos pedaços de fita adesiva. Agora pegamos um pedaço do nosso fio esmaltado e o enrolamos ao longo desse fio. Em seguida, pegue a segunda peça e enrole-a uniformemente ao lado do primeiro fio. Fazemos isso com todos os fios do enrolamento primário. O resultado final deve ser uma linha suave. Depois de enrolar, chamamos todos esses fios e os dividimos em 2 partes - uma delas será uma meia volta e a outra será a segunda. Conectamos o início de um com o fim do outro. Este será o terminal do meio do transformador. Agora nós enrolamos o secundário. Acontece que o enrolamento secundário, devido ao número relativamente grande de voltas, não cabe em uma camada. Por exemplo, precisamos dar 21 voltas. Então procedemos da seguinte forma: na primeira camada colocaremos 11 voltas, e na segunda - 10. Não vamos mais enrolar um fio, como acontecia com o primário, mas imediatamente "pneu". Os fios devem ser colocados de forma que se encaixem bem e não haja laços e "cordeiros". Após o enrolamento, também chamamos de meio-enrolamento e conectamos o início de um ao final do outro. Em conclusão, mergulhamos o transformador acabado em verniz, secamos, mergulhamos, secamos e assim por diante várias vezes. Como mencionado acima, depende muito da qualidade do transformador. Quase todas as pessoas que fabricam um amplificador de carro com PN calculam placas para dimensões estritamente definidas. Para facilitar para ele, apresento as placas de circuito impresso dos osciladores mestres no formato Sprint Layout-4. Baixar placas de circuito impresso Aqui estão algumas fotos de PNs que foram feitas de acordo com esses esquemas:
Autor: qwert390; Publicação: cxem.net
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