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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Regulador de tensão de comutação no chip MC34165P. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação Quando há uma grande diferença entre a tensão CC de entrada e saída, é aconselhável utilizar estabilizadores de tensão de comutação, que neste caso proporcionam maior eficiência em comparação aos estabilizadores lineares. Ao utilizar microcircuitos especializados para esses fins, o desenvolvimento, montagem e ajuste de estabilizadores de pulso podem ser significativamente simplificados. O estabilizador em um microcircuito Motorola oferecido à atenção dos leitores fornece uma tensão de saída ajustável de 1,2 a 15 V em uma corrente de carga de até 1 A. Se houver uma fonte de tensão CC ou CA relativamente alta, por exemplo, uma fonte de alimentação de uma impressora antiga, scanner, calculadora de contabilidade de mesa, um regulador de tensão de comutação pode ser feito no circuito integrado MC34165P, que permite aumentar a tensão CC de entrada a 65 V. Neste chip, você pode montar conversores de tensão DC abaixadores, boosters e inversores (os chamados conversores DC-DC). Suas funções são semelhantes às dos microcircuitos de baixa potência mais conhecidos das séries MC34063, MC33063, mas permite maior corrente de carga e maior tensão de entrada.
O circuito de um regulador de tensão DC redutor montado no chip MC34165P é mostrado na Fig. 1. O estabilizador é fabricado como um dispositivo universal, é projetado para uma tensão CA de entrada de 8...42 V ou CC 8...60 V e fornece uma tensão de saída de 1,2.15 V com uma corrente de carga de até a 1 A. Esta faixa de tensão de saída é mais frequentemente usada para alimentar vários projetos de rádios amadores e industriais de baixa potência. A tensão mínima de entrada CA ou CC deve ser aproximadamente quatro volts ou mais acima da tensão de saída especificada. Os fusíveis auto-restauradores de polímero FU1, FU2 protegem as fontes de tensão de entrada contra sobrecarga em caso de mau funcionamento do estabilizador. O diodo VD1 protege o estabilizador da polaridade incorreta da tensão de entrada. A ponte de diodo VD2 retifica a tensão CA. O capacitor C6 suaviza as ondulações da tensão retificada. O LED azul HL1 indica a presença de tensão de entrada. O chip DA1 é conectado de acordo com um circuito regulador de tensão redutor, próximo ao padrão. A tensão de saída do estabilizador depende da relação de resistência dos resistores R5 e R3. Quanto maior for a resistência definida do resistor variável R5, maior será a tensão de saída. A tensão máxima de saída para este dispositivo é selecionada como 15 V, mas o estabilizador pode ser ajustado para um valor diferente, superior ou inferior. O resistor R2 é um sensor de corrente para operação da unidade de proteção do microcircuito DA1. A frequência do oscilador interno do chip DA1 depende da capacitância do capacitor C8, com o valor indicado no diagrama é aproximadamente igual a 60 kHz. O resistor R4 e o diodo VD3 reduzem a probabilidade de danos ao microcircuito. O acelerador L1 é cumulativo. As ondulações na tensão de saída do estabilizador são suavizadas pelo capacitor C9. A tensão estabilizada é fornecida à saída da fonte de alimentação através de um filtro LC de dois níveis L2C12-C14L3C15-C17. Para aumentar a confiabilidade operacional, os capacitores de tensão relativamente baixa C10-C13 e C15, C16 são conectados em série. O LED HL2 começa a acender quando a tensão de saída do estabilizador excede 2 V. O resistor R7 descarrega os capacitores C9-C17 quando a tensão de saída do estabilizador diminui ou sua alimentação é desligada. O diodo zener VD5 com tensão nominal de estabilização de 20 V pode proteger algumas cargas conectadas contra danos no caso de falha do estabilizador. Com uma tensão DC de entrada de 45 V, saída DC 15 V e sem carga, o consumo de corrente do próprio estabilizador não excede 21 mA. Quando a tensão de entrada é de 42 V, a tensão de saída é de 9 V e a corrente de carga é de 1 A, a corrente consumida pelo estabilizador da fonte é de cerca de 0,28 A, o que corresponde a uma eficiência de 76%. Com tensão de entrada de 42 V, tensão de saída de 5 V e corrente de carga de 1 A, o estabilizador consome uma corrente de cerca de 0,19 A, a eficiência é de aproximadamente 62%. Para efeito de comparação, a eficiência de um estabilizador linear convencional no primeiro caso é de aproximadamente 27% e no segundo apenas 13%. Neste caso, o elemento de controle – o transistor – precisaria ser instalado em um impressionante dissipador de calor com uma grande área de superfície de resfriamento. A amplitude da tensão de ondulação e ruído na saída do estabilizador é inferior a 5 mV com uma corrente de carga de 1 A.
A maioria das peças do estabilizador de tensão está localizada em uma placa de circuito medindo 130x45 mm. Toda a estrutura é colocada em uma caixa metálica de 155x57 mm com inserções plásticas (Fig. 2. As partes metálicas do corpo são cobertas com uma película decorativa autoadesiva semelhante a madeira. A caixa está eletricamente conectada a um fio comum. O ponto onde a carcaça é conectada ao fio comum é o terminal negativo do capacitor C9; a trança de blindagem do fio que vai para o resistor variável R5 é conectada ao mesmo ponto. O comprimento deste fio deve ser o mais curto possível. Os resistores no dispositivo podem ser usados para qualquer finalidade geral, por exemplo, MLT, C1-4, C1-14, C2-23. Resistor variável - SP4-1, SP4-3, SP3-9, SP3-33-32, seu corpo-tela metálica é conectado a um fio comum. Os capacitores de óxido são análogos importados de baixo perfil dos K50-68, K50-35 domésticos. Os capacitores C1-C5, C7 são capacitores de filme de pequeno porte com tensão nominal de pelo menos 100 V. O capacitor C8 é de filme ou cerâmica com baixo TKE. Capacitores cerâmicos C10-C13, C15, C16 para montagem em superfície. Eles são soldados sob os terminais dos capacitores de óxido correspondentes. Capacitores com capacidade de 2,2 µF ou mais são adequados, de acordo com o princípio “quanto maior a capacitância, melhor” e quanto maior o tamanho desses capacitores, melhor. O capacitor C18 é um capacitor de tântalo de pequeno porte para montagem em superfície, instalado dentro do conector de saída (o conector não é mostrado no diagrama da Fig. 1). A ponte de diodo D2SB60 pode ser substituída por KBP02-KBP10, RS203-RS207, RC203-RC207. Em vez do diodo 1N4003, qualquer um dos diodos 1N4002-1N4007, UF4002-UF4007, KD243B, KD247A, KD257A servirá. Podemos substituir o diodo 1N5402 por 1N5402-1N5408 ou das séries KD226, KD257, KD411, KD213. O diodo de alta velocidade MR852 pode ser substituído por MR851-MR856, SRP300B-SRP300K, UF5402-UF5408; outros diodos deste projeto, incluindo a ponte VD2, também podem ser substituídos pelos mesmos dispositivos. Em vez do diodo zener 1 N5357, dois 1.5KE10CA mais potentes ou um D816A conectados em série são adequados. Podem ser utilizados quaisquer LEDs, preferencialmente com maior eficiência luminosa, por exemplo, das séries KIPD21, KIPD40, KIPD66, L-1513S. Fusíveis auto-restauradores FU1, FU2 - qualquer um para uma tensão operacional de 60 ou 250 V, por exemplo LP60-110. Em um dispositivo depurado, podem ser instalados fusíveis convencionais. O chip MC34165P é substituível pelo MC33165P, o que permite operação em uma faixa mais ampla de temperatura. Um dissipador de calor de duralumínio ou cobre é colado ao microcircuito com cola BF, cuja área de superfície de resfriamento deve ser suficiente para que a temperatura da caixa do microcircuito não suba acima de 60 ° C em todos os modos de operação do estabilizador de tensão. Se você se limitar a uma tensão máxima de entrada DC de 40 V ou 28 V AC, poderá usar o chip MC33163P ou MC34163P, que permite uma corrente de carga de até 3 A. Se os chips mencionados não estiverem disponíveis, você pode usar o LM2575HV-ADJ ou LM2576HV-ADJ. No caso de utilização desses microcircuitos, o circuito do dispositivo é ligeiramente alterado (Fig. 3 mostra a parte diferente), a resistência do resistor R4 é aumentada para 1 kOhm, o resistor R2 não é instalado e um fusível de auto-reinicialização com operação tensão de 3 V e corrente de 15.60 mA é conectada em série com o indutor L900, por exemplo LP60-090.
Deve-se notar que com tal substituição não há necessidade de recalcular ou selecionar os resistores R3, R5. Para uma operação estável e confiável do chip estabilizador, a fiação correta dos circuitos de alta corrente e de sinal do fio comum é extremamente importante. Os terminais correspondentes dos elementos C6, C8, VD9, terminais 4-3, 5, 12 do microcircuito DA13 são conectados ao terminal negativo do capacitor C1 com condutores ou fios impressos separados. Para minimizar a ondulação e o ruído na saída do estabilizador, os terminais negativos dos capacitores C14, C17 são conectados em série ao terminal negativo C9, conforme mostrado no diagrama. O comprimento total dos condutores impressos ou fios até o resistor R2 dos terminais correspondentes do chip DA1 não deve ser superior a 6 cm, incluindo o comprimento dos terminais deste resistor. O fio blindado do resistor variável deve estar distante do indutor L1. O indutor L1 é fabricado industrialmente a partir da unidade de correção raster de um monitor de computador cinescópio. É enrolado em um núcleo magnético de ferrite em forma de H com diâmetro externo de 13 e altura de 20 mm. É aconselhável utilizar um indutor blindado em tela metálica. Para fazer seu próprio indutor L1, você pode usar um núcleo magnético de anel Kz2x20x9 feito de ferrite 3000NM, enrolando 180 voltas de fio Litz caseiro a partir de 24 núcleos de fio enrolado com um diâmetro de 0,15...0,18 mm. Antes do enrolamento, uma folga não magnética de 0,5.1 mm é serrada através do anel, que é preenchido com epóxi ou adesivo hot melt, e o próprio circuito magnético é envolvido com pano envernizado ou filme lavsan. Uma camada de isolamento feita de tecido fino envernizado ou filme lavsan também é colocada entre as camadas do enrolamento. As bobinas L2, L3 podem ter qualquer design, bastando apenas que sejam projetadas para uma corrente de operação de pelo menos 1 A e tenham uma resistência de enrolamento não superior a 0,1 Ohm. Em seu lugar, você também pode usar bobinas para unidades de correção de raster ou filtros para fontes de alimentação de monitores de computador, TVs antigas importadas e outros equipamentos de rádio. É aconselhável verificar o funcionamento e ajustar o estabilizador quando a tensão de entrada for reduzida para 20...25 V, conectando o dispositivo a uma fonte de alimentação com unidade limitadora de corrente de saída. Se testado com sucesso sob tais condições, o estabilizador é testado sequencialmente em tensões de entrada de cerca de 40 e cerca de 60 V. Se a tensão de entrada exceder 40 V, é altamente indesejável testar o estabilizador quanto à resistência a sobrecargas e curtos-circuitos no circuito de carga . Se você deseja fazer uma fonte de alimentação de rede completa baseada neste estabilizador de tensão, ela pode ser equipada com um transformador abaixador, por exemplo, TP115-14, TP115-15. No caso de fazer um estabilizador para alimentar um dispositivo específico, por exemplo, um MP3 player, ou usar o estabilizador como carregador de celular, em vez do resistor variável R5, pode-se definir uma resistência constante necessária (cerca de 1,3 kOhm para uma tensão de saída de 5 V). Autor: A. Butov
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