Conversor de voltagem poderoso de pequeno porte

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Para alimentar alguns dispositivos radioeletrônicos, é necessária uma tensão constante superior a 12 V. Portanto, ao operar tais equipamentos, por exemplo, em um carro ou a partir de uma bateria de carro, é necessário um conversor de tensão apropriado. Com base em modernos microcircuitos e transistores de efeito de campo, é possível montar um conversor de tensão econômico, cujas dimensões serão determinadas principalmente pelo transformador. Apresentamos aos nossos leitores uma das opções desse conversor.

O circuito de um conversor CC-CC de valor superior é mostrado na Fig. 1. É montado no microcircuito KR1211EU1 [1] e nos transistores de efeito de campo IRLR2905 [2]. Esses transistores possuem resistência de canal aberto muito baixa (aproximadamente 0,027 ohms), fornecem alto fluxo de corrente (pelo menos 26 A) e são controlados por sinais com níveis lógicos de microcircuitos digitais. Na maioria dos casos, eles podem ser utilizados sem dissipadores de calor, reduzindo assim as dimensões do conversor.

(clique para ampliar)

O microcircuito DA2 gera sinais de pulso de controle para transistores de efeito de campo, sua frequência é determinada pelos parâmetros do circuito de ajuste de frequência R3C12. Os pulsos de controle são formados de forma que haja uma pausa entre eles. Como resultado, o fluxo de corrente através dos transistores é eliminado e a eficiência do conversor aumenta. Os transistores comutam o enrolamento primário do transformador elevador T1. A tensão do enrolamento secundário retifica a ponte de diodos VD1-VD4 e suaviza o filtro C13C14L2C15. Aqui, o indutor fornece principalmente a supressão de harmônicos de alta frequência na tensão de saída.

A tensão de alimentação do chip de controle DA2 é pré-suavizada pelo filtro L1C9 e estabilizada pelo regulador de tensão integrado DA1. O circuito R2C11 garante que o microcircuito seja iniciado quando a energia for ligada. O relé K1 contém um dispositivo de proteção contra sobrecarga do conversor. Quando o consumo de corrente aumentar acima do nível definido, os contatos do relé K1.1 fecharão, um nível lógico alto será enviado para a entrada FC do chip DA2 e um nível lógico baixo será definido em suas saídas - os transistores irão feche e a operação do conversor irá parar. Para reiniciá-lo, você precisa desligar e ligar novamente.

Se necessário, pode-se inserir um LED de indicação do funcionamento do conversor. Para isso, circuitos de um LED e um resistor limitador de corrente são conectados em paralelo aos capacitores C1 (monitorando a presença de tensão de entrada) e C15 (monitorando a presença de tensão de saída).

No aparelho, o microcircuito 78L05 (DA1) pode ser substituído por KR1157EN502A, 78M05, KR142EN5A, é aconselhável utilizar capacitores de tântalo para montagem em superfície ou das séries K52, K53, porém, as dimensões da placa neste caso podem ter que ser aumentados, capacitores apolares - K10-17V ou K10 -17a com fios de comprimento mínimo. Resistores - MLT, S2-33, indutor L1 - DM-0,1 com indutância 50...100 µH. O indutor L2 é enrolado em um núcleo magnético de anel K20x12x6 feito de ferrite 2000NM, seu enrolamento contém 5 voltas de fio MGTF 0,75 e a indutância é de cerca de 50 μH.

Qualquer LED pode ser usado, e a resistência e a potência dos resistores limitadores de corrente são selecionadas com base na corrente que flui através deles. Alternar SA1 - P2T. O relé de corrente K1 é caseiro, o enrolamento é feito de fio de cobre isolado com diâmetro de 2 mm, enrolado em um mandril com diâmetro de 3...4 mm, dentro do qual é inserido um reed switch KEM2 (estes são usados, por exemplo, no relé RES44). O número aproximado de voltas para uma corrente de 7 A é 4, e para 10 A - 3. A sensibilidade do relé pode ser ajustada suavemente alterando a posição da chave reed na bobina, após o ajuste final, a chave reed é fixado com cola.

O transformador T1 é feito sobre dois núcleos magnéticos de anel colado K45x28x12 de ferrite 2000NM-17; as arestas vivas dos anéis devem ser arredondadas. Ambos os enrolamentos são enrolados com fio MGTF 0,75. O primário contém 5 voltas de oito condutores dobrados entre si; é dividido em duas partes e o início de uma é conectado ao final da segunda. O enrolamento secundário para uma tensão de saída de 32 V contém 15 voltas em dois fios. Para outros valores de tensão de saída, o número de voltas do enrolamento secundário deve ser alterado proporcionalmente.

A maioria das peças é colocada em uma placa de circuito impresso feita de fibra de vidro de dupla face, cujo desenho é mostrado na Fig. 2. As áreas da película que precisam ser removidas são destacadas em preto. Todos os elementos são montados na lateral dos condutores impressos. O segundo lado fica metalizado e conectado ao fio comum do primeiro lado. Para isso, pedaços de fio estanhado são inseridos nos orifícios mostrados no desenho e soldados em ambos os lados da placa. Os terminais do enrolamento primário do transformador devem ser soldados mais próximos do terminal de dreno do transistor, pois proporcionarão remoção adicional de calor.

A configuração começa ajustando a frequência do conversor, que pode ser monitorada em uma das saídas do chip DA2 com um osciloscópio ou frequencímetro. A frequência recomendada para os núcleos magnéticos de ferrite utilizados é de 80...100 kHz, é definida selecionando a capacitância do capacitor C12 ou a resistência do resistor R3 (é aconselhável alterar seu valor para cima). Para reduzir a interferência, o conversor é colocado em uma caixa metálica.

Os testes do dispositivo mostraram que com uma corrente de carga de 3 A (a potência de saída é de cerca de 100 W), a eficiência do conversor é de aproximadamente 91...92%. Os transistores de efeito de campo aquecem ligeiramente, os diodos retificadores ficam visivelmente mais quentes. Portanto, a eficiência pode ser aumentada ainda mais se diodos retificadores Schottky de alta velocidade forem usados ​​em vez de KD213A. Se você equipar os transistores com dissipadores de calor e aumentar as dimensões do transformador, a potência do conversor poderá ser aumentada várias vezes.

Literatura

1. Goreslavets A. Conversores de tensão no microcircuito KR1211EU1. - Rádio, 2001, nº 5,0.42,43.
2. Potentes transistores de comutação de efeito de campo da International Rectifier. - Rádio, 2001, n.º 5, p. 45.

Autor: I. Nechaev, Kursk

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