Conversores de tensão sem transformador. Esquema, descrição

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Com a ajuda de conversores sem transformador, é possível obter tensões bipolares e aumentar várias vezes a tensão da fonte de alimentação. Devido ao fato de que nos conversores sem transformador a tensão aumenta devido à soma das tensões nos capacitores, é aconselhável fabricá-los para pequenas correntes de carga que não excedam 0,5 A.

Na fig. 64a mostra um diagrama esquemático de um conversor de tensão sem transformador de meia onda e baixa corrente. Para corrente de carga de até 10 mA, o que permite obter o dobro ou o triplo da tensão da fonte de alimentação, bem como a tensão de polaridade reversa. O conversor opera a partir de uma fonte CC com tensão de 3...12 V e tem uma eficiência de cerca de 50%.

O dispositivo consiste em um oscilador mestre montado em um transistor VT1 e VT2 de acordo com o circuito multivibrador e dois dobradores de tensão nos diodos VD1-VD4 e nos capacitores C2 e C5.

Quando o transistor VT1 está aberto, o capacitor C1 é carregado através do diodo VD2 até a tensão da fonte de alimentação. Depois de fechar este transistor, a placa negativa do capacitor C2 é conectada através do resistor R1 ao fio positivo da fonte de alimentação. Ao mesmo tempo, uma tensão positiva é formada na placa positiva do capacitor C2 em relação ao eletrodo positivo da fonte de energia, que carrega o capacitor C2 através do diodo VD1. Assim, na saída + Uout, o dobro da tensão da fonte de alimentação é obtido em relação ao fio comum.

Quando o transistor VT2 está fechado, o capacitor C4 é carregado através do resistor R3 e do diodo VD5 para a tensão da fonte de alimentação. Quando o transistor VT2 é aberto, o revestimento positivo deste capacitor é conectado ao fio comum do dispositivo. Na placa negativa do capacitor C5, forma-se uma tensão negativa em relação ao fio comum do conversor. O capacitor C4 é carregado desta tensão através do diodo VD6.

Neste caso, a saída -Uout2 terá uma tensão negativa em relação ao fio comum, cujo valor corresponde à tensão da fonte de alimentação. Três vezes a tensão da fonte de alimentação será aplicada entre as saídas + Uout1 - Uout2.

Conversores de tensão sem transformador

(clique para ampliar)

Conversores de tensão sem transformador
Fig. 64

Para obter uma conversão de onda completa, que dobra a capacidade de carga atual, é necessário conectar adicionalmente um nó de duplicação ao transistor VT1, semelhante ao conectado ao transistor VT2 (C5, C6, VD3, VD4) e ao transistor VT2 - um nó de duplicação conectado ao transistor VT1 ( C2, C2, VD1, VD2) e conecte as saídas dessas mentes de acordo. Os capacitores de filtro C1 e C6, neste caso, serão comuns para dois semiciclos de conversão. Na fig. 64b mostra um diagrama de uma conversão de tensão sem transformador de onda completa com interruptores de transistor, projetado para uma corrente de carga de até 0,5 A. O dobro ou o triplo da tensão da fonte de alimentação pode ser removido das saídas do conversor, semelhante ao primeiro versão do dispositivo.

O oscilador mestre G é montado de acordo com o circuito multivibrador nos transistores VT3 e VT4. Os transistores VT1, VT2 e VT5, VT6 são usados para amplificar a corrente dos transistores multivibradores e operar no modo chave. Em um meio ciclo do multivibrador, os transistores VT1, VT3 VT6 estão abertos, neste momento os capacitores C2 em C5 são carregados e C1 e C6 são descarregados. No outro meio ciclo, esses transistores fecham e os transistores VT2, VT4, VT5 abrem, os capacitores C1 e C6 são carregados e C2 e C5 são descarregados. Os capacitores são carregados pelos diodos VD2, VD4, VD5, VD7, descarregados pelos diodos VD1, VD3, VD6, VD8.

O conversor pode ser montado com um capacitor multiplicador de tensão conforme o circuito mostrado na fig. 64, em. Da saída + Uout1, quase três vezes a tensão da fonte de alimentação é fornecida a uma corrente de carga de cerca de 200 mA. Com um aumento nas etapas de multiplicação de tensão, a corrente de carga permitida do conversor diminui.

Um conversor sem transformador pode ser montado com um oscilador mestre em um microcircuito, conforme mostrado na fig. 65. O diodo VD1 define o ciclo de trabalho do multivibrador nos elementos DD1.1 e DD1.2, igual a 2. Quando a tensão é alta, os transistores VT1.3, VT1.4 estão abertos nas saídas dos elementos DD2 e DD4 .2 e o capacitor C2 é carregado através do diodo VD1. Depois de mudar o multivibrador para outro estado, no qual uma tensão de baixo nível é definida nos elementos de saída, os transistores VT3, VT3 abrem e o capacitor C3 é carregado através do diodo VD2 para a tensão da fonte de alimentação. A tensão total nos capacitores C3, CXNUMX corresponde ao dobro da tensão da fonte de alimentação.

Conversores de tensão sem transformador
Fig. 65

A eficiência dos conversores com interruptores de transistor é de cerca de 50%. As perdas improdutivas no conversor ocorrem principalmente durante o chaveamento dos transistores. Para aumentar a eficiência dos conversores, transistores e diodos de alta frequência devem ser usados neles. Os transistores devem operar em modo de saturação rasa e ter um coeficiente de transferência de corrente estático de pelo menos 50. É aconselhável usar diodos de germânio com baixa tensão de alimentação, pois eles têm uma queda de tensão direta menor em comparação com os de silício.

Ao estabelecer conversores, é necessário desativar temporariamente a realimentação positiva no multivibrador desconectando um dos capacitores: na fig. 64b - C3 ou C4; na fig. 65 - C1. Em seguida, selecionando resistores nos circuitos de base dos transistores, configure-os para um modo no qual a tensão coletor-emissor não exceda 0,5 V.

Autor: Drobnitsa N. A.

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