Potente conversor de tensão 12/5 volts de acordo com um esquema simples. Esquema, descrição

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Poderoso conversor de tensão 12/5 volts de acordo com um esquema simples. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Esse conversor pode ser necessário para alimentar circuitos de alta corrente de 5 volts a partir de uma bateria de carro, carregando baterias de lítio (então a tensão de saída terá que ser reduzida para 4 V); na versão do autor, é usado para alimentar um DVD-RW (USB) de computador externo a partir de uma bateria de carro. Esta unidade em si aquece bastante durante a operação, então simplesmente não há nada para resfriar o microcircuito estabilizador linear. E os geradores de impulso são famosos por sua eficiência.

Um multiplicador de tensão e um gerador de clock são montados no chip DD1 (Fig. 1.10).

Arroz. 1.10 (clique para ampliar)

O multiplicador é necessário porque o circuito usa transistores de efeito de campo de canal n mais baratos e mais comuns. Para desligar completamente um transistor de efeito de campo com porta isolada e canal induzido (todos os transistores da série IRF pertencem a este tipo), a tensão em sua porta deve ser aumentada em 3...5 V acima da tensão no dreno - então aqui você não pode ficar sem um multiplicador.

O multiplicador é montado utilizando os elementos C3, VD1, VD2 e o capacitor de filtro C4 de acordo com um circuito padrão. Para limitar a tensão (pode subir para 22 V, e para o microcircuito 555 a tensão acima de 18 V é perigosa), é adicionado o resistor R5. Graças a ele, a tensão no capacitor C4 é de cerca de 17...18 V, o que é suficiente para o funcionamento normal do transistor de efeito de campo e não para a quebra do microcircuito. O capacitor C3 pode ser de cerâmica multicamadas (em forma de paralelepípedo, para montagem em superfície) ou de filme, mas não de disco cerâmico! Caso contrário, devido à resistência interna significativa do capacitor, a tensão em C4 não subirá acima de 15...16 V mesmo sem o resistor R5, e o transistor chave ficará muito quente. O capacitor C4 pode ser projetado para 16 V.

O modulador de largura de pulso real é montado no temporizador DD2. Através do capacitor C2 e do transistor VT1, pulsos de clock muito curtos da saída do gerador são fornecidos à entrada S do temporizador; quanto mais curtos forem, melhor (caso contrário, a saída do temporizador pode ser excitada). Uma capacitância de 10 pF é suficiente, podendo até ser reduzida para 5 pF.

A duração dos pulsos de saída é ajustada através da entrada REF (pino 5 do microcircuito). A duração do pulso de saída é igual ao tempo durante o qual o capacitor C5 é carregado de zero até a tensão nesta entrada, ou seja, à medida que a tensão REF diminui, a duração dos pulsos (e a tensão de saída) diminui; em um tensão inferior a 1,5 V, torna-se zero.

Princípio de funcionamento do aparelho

O conversor de tensão é construído de acordo com o esquema clássico em um transistor de efeito de campo VT2 e um indutor L1. Um transistor VT3 é usado como diodo flyback. Em pulsadores abaixadores poderosos, é melhor instalar transistores neste local, pois a corrente reversa é quase igual à corrente direta, e se a queda de tensão no transistor chave ( VT2 de acordo com o circuito) é fácil de reduzir ao mínimo, mas com diodos tudo é muito mais complicado. O resultado é um paradoxo: o transistor chave está frio, o indutor quase não esquenta, mas o diodo é como um ferro! Porém, quanto menor o aquecimento, maior a eficiência do circuito e há menos problemas com a remoção de calor.

O transistor VT3 funciona em antifase com o transistor chave VT2 graças ao inversor no chip DD3. Como o diodo flyback não deve estar aberto o tempo todo, o transistor chave está ocioso, mas apenas um curto período (caso contrário, fechará a saída do circuito através do indutor) imediatamente após o transistor chave ser fechado (é neste momento que o reverso o pulso de corrente tem a maior amplitude), um capacitor C6 e para ajuste fino o resistor de corte R8. No resto do tempo, o transistor VT3 funciona como um diodo devido ao poderoso diodo de proteção integrado entre os terminais do dreno e da fonte. Ou seja, substituir o diodo por um transistor definitivamente não piorará as coisas.

O estabilizador de tensão é montado em um diodo zener VD3 e um transistor VT4. A precisão e o valor da tensão de saída dependem apenas da qualidade e da tensão de estabilização do diodo zener. Ele pode ser substituído por um chip TL431.

O Choke L1 pode ser enrolado na estrutura do transformador do rádio antigo. Pegamos um fio com diâmetro de 1 mm (para uma corrente de carga de até 2 A) e enrolamos até preencher a moldura (cerca de cem voltas). Como o indutor opera em corrente contínua, é necessária uma folga dielétrica entre as placas, ou seja, colocamos tudo dentro. Placas em forma de W em uma direção e entre elas e os “paus” colocamos 1 a 2 camadas de papel jornal (ou papel transformador, se tiver), depois comprimimos tudo muito bem. Você pode enrolar o indutor em um anel de ferrite com diâmetro de aproximadamente 30...40 mm, mas novamente é melhor cortá-lo e colá-lo novamente, ou pegar um núcleo dividido especial (copos de ferrite com diâmetro de 20.. ,30 mm e uma altura de 15...20 mm, aproximadamente 50...80 voltas).

Estabelecimento

Montamos o circuito completamente, não soldamos apenas os transistores VT2 e VT3. Conectamos a tensão de alimentação nos terminais de alimentação DD2 deve ser 4 ... 6 V a mais que a tensão de alimentação; se estiver menos convencido da presença de geração (a tensão na saída do gerador deve ser igual à metade da tensão de alimentação), reduzimos a resistência do resistor R5, se isso não ajudar, colocamos um capacitor C3 melhor . Se a tensão de alimentação DD2 for superior a 18 V, aumente a resistência do resistor R5. Depois disso, soldamos os dois transistores e reduzimos a resistência de R8 a zero. Conectamos uma carga poderosa à saída (recomenda-se luz de carro de 12 V, 20 W) e fornecemos energia de +12 V através do amperímetro conectado. Se tudo funcionar bem, a tensão da lâmpada será aproximadamente igual à tensão de estabilização do diodo zener, e a corrente consumida pelo circuito será metade da corrente que passa pela lâmpada (na versão do autor 0,5 A). Agora desligue a lâmpada de carga. A tensão de saída não deve aumentar mais que 0,2...0,3 V, e a tensão na entrada REF DD2 deve estar entre 0,8...2,5 V em relação ao fio comum. Se estiver próximo de zero, a capacitância do capacitor C5 deverá ser reduzida pela metade.

Ligue e desligue a carga: o indutor deve “bater” brevemente (este circuito de feedback processa uma mudança brusca na corrente de carga), não deve haver assobios (autoexcitação). Se houver excitação, provavelmente as trilhas serão desenhadas incorretamente.

Depois disso, você pode começar a configurar o “diodo inteligente” (VT3). Gire lentamente o resistor trimmer R8, a corrente consumida pelo circuito (+12 V) começará a diminuir em cerca de 5...10%. Anteriormente, essa corrente era gasta exclusivamente no aquecimento do corpo do transistor VT3. Mas em algum momento pode ocorrer autoexcitação do estágio de saída - a corrente consumida pelo circuito aumenta acentuadamente em 2 a 3 vezes. O motor R8 deve ser colocado em uma posição em que o consumo de corrente tenha diminuído, mas ainda esteja longe da excitação. Desconecte-habilite a carga novamente, desconecte-habilite a alimentação: não deve haver excitação da saída e um apito no acelerador (mesmo que seja muito curto!) Caso contrário, é necessário reduzir um pouco a resistência do R8 e repetir a provocação.

Graças a este circuito para ligar o transistor VT3, embora aqueça, é visivelmente mais fraco que um bom diodo Schottky (KD213, 1N5822). Com uma corrente de carga de até 1...1,5 A, não são necessários radiadores para ambos os transistores; com uma corrente de até 3 A, é necessário aparafusar uma pequena placa de dissipador de calor na caixa VT3 (o KREN aquece com tal força mesmo com uma corrente de 0,2 A).

Em vez de 1RFZ46 na versão do autor, existem os seus homólogos bielorrussos. KP723A com resistência de canal de 0,1 Ohm ou menos, os transistores KT315 podem ser substituídos por qualquer estrutura de silício npn. É aconselhável selecionar eletrólitos C7 e C8 de vários capacitores menores conectados em paralelo; em paralelo com eles, você pode conectar um par de capacitores de filme ou cerâmica multicamadas com capacidade de 0,1 μF ou mais.

Ao repetir o circuito, atenção especial deve ser dada aos fios de alimentação, todos os elementos e todos os fios devem estar conectados exatamente como mostrado na figura! Não economize nas partidas, senão você vai se atormentar com o cenário! Os caminhos traçados na figura com uma linha mais grossa devem ter pelo menos 1,5...2 mm mais grossos.

Autores: Kashkarov A.P., Koldunov A.S.

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