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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Fonte de alimentação para laptop automotivo sem elementos de enrolamento. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação Para alimentar a maioria dos laptops, é necessária uma tensão constante de cerca de 19 V. Os circuitos bem conhecidos de conversores de tensão de alimentação automotiva para eles são construídos com base no princípio de um conversor de pulso boost usando um transformador ou indutor de armazenamento. Em contraste, o dispositivo proposto implementa um inversor push-pull com um duplicador de tensão diodo-capacitor. A estabilização da tensão de saída é realizada pelo método de regulação da largura de pulso (PW). Principais características técnicas
O diagrama do dispositivo é mostrado na Fig. 1. O dispositivo é feito com base em um microcircuito especializado KR1114EU4 (DA1), que é um controlador SHI push-pull. Este microcircuito gera pulsos retangulares com duração controlada. Os elementos C4 e R7 definem a frequência do oscilador interno do microcircuito para cerca de 25 kHz, e o divisor R3R4 define a duração mínima da pausa entre os pulsos para cerca de 8 μs (aproximadamente 20% do período de repetição do pulso). Esta pausa evita que a corrente flua através dos transistores durante a comutação. O feedback de estabilização é realizado usando um divisor de tensão R1R2R6 e o amplificador operacional interno do chip DA1. As entradas deste amplificador operacional (pinos 1 e 2 do chip DA1) recebem sinais de feedback e tensão de referência, e a tensão de controle é gerada na saída do amplificador operacional (pino 3 do chip DA1). O capacitor C1 suaviza as ondulações de tensão provenientes da saída do conversor. A correção de frequência do amplificador operacional é realizada através de um circuito nos elementos R5 e C3. As saídas do microcircuito DA1 (pinos 8-11) - os coletores e emissores de seus transistores de saída - controlam o inversor usando dois pares complementares de poderosos transistores VT1-VT4, conectados em um circuito em ponte. Um duplicador de tensão é conectado à saída do inversor, contendo um retificador baseado em diodos Schottky VD1 - VD4 e capacitores C5-C7. Os resistores R9 e R12 limitam a corrente de saída do microcircuito DA1 a 0,17...0,25 A e, consequentemente, a corrente de base dos transistores VT1-VT4, para evitar sobrecarga. A corrente através das bases desses transistores é selecionada para limitar a corrente de seus coletores a 5...10 A. É assim que funciona um duplicador. Suponhamos que o transistor interno entre os pinos 8 e 9 do microcircuito esteja aberto. Neste momento, os transistores VT1 e VT4 estão abertos e VT2 e VT3 estão fechados. Neste caso, o capacitor C5 é carregado através do diodo VD1, e C6, através de VD4, dá carga ao capacitor C7, que alimenta a carga. Isto é seguido por uma pausa, durante a qual os transistores de saída internos do microcircuito e os transistores VT1 e VT4 são fechados. Após uma pausa, o transistor interno entre os pinos 10 e 11 do microcircuito abre e os transistores VT2 e VT3 abrem, enquanto VT1 e VT4 permanecem fechados. Neste caso, o capacitor C6 é carregado através do diodo VD2, e o capacitor C5 através de VD3 dá carga ao capacitor C7. Em seguida, há novamente uma pausa, durante a qual todos os transistores VT1-VT4 são fechados, após o que o processo é repetido. O capacitor C2 suprime o ruído no circuito de potência de entrada e também evita a penetração do ruído de pulso gerado pelo conversor na rede de bordo do veículo. Quando a tensão de entrada cai abaixo do valor mínimo permitido (é 10...11 V e depende da corrente de carga), o conversor sai do modo de estabilização de tensão e sua tensão de saída diminui.
A aparência da placa do dispositivo montada é mostrada na Fig. 2. O microcircuito KR1114EU4 (DA1) pode ser substituído pelos análogos MV3759R, TL494CN, KA7500V, IR9494. Em vez dos transistores KT8102B (VT1, VT3) e KT8101B (VT2, VT4), você pode usar KT8102A e KT8101A, respectivamente. Os transistores VT1 e VT2 devem ser instalados em um dissipador de calor, P"3 e VT4 no outro. A área de cada dissipador de calor é de cerca de 200 cm2. Em um transistor de par complementar com coeficiente de transferência de corrente de base inferior, existe é uma maior queda de tensão e dissipação de calor, portanto a instalação de transistores em cada ponte de braço em um dissipador de calor comum permite equalizar suas condições térmicas, sem exigir isolamento elétrico dos transistores do dissipador de calor. Os diodos Schottky 2D219A (VD1-VD4) podem ser substituídos por outros das séries 2D219, 2D2998, KD2998. Esses diodos são instalados sem dissipadores de calor. Você pode usar MBR1035, MBR1045, KD271-KD273 com os índices “A” ou “AC”, instalando cada diodo em um dissipador de calor separado com área de 10...15 cm2 ou através de espaçadores isolantes em um dissipador de calor comum com área de 60 cm2. Os diodos KD271 - KD273 com outros índices, bem como as séries KD213, 2D231, 2D251, 2D252, 2D2992, 2D2993, KD2995-KD2997 são adequados, mas a área do dissipador de calor por diodo deve ser aumentada para 25 cm2. Os capacitores de óxido C2, C5-C7 devem ser projetados para uma corrente de pulso permitida de pelo menos 3 A e ter uma resistência em série equivalente (ESR) tão baixa quanto possível, ou seja, pertencer à categoria “Baixa ESR”. Isso permite reduzir a ondulação da tensão de saída e aumentar a confiabilidade do dispositivo. Por exemplo, os capacitores Jamicon das séries WL, TL ou TZ são adequados. Se necessário, cada um deles pode ser substituído por vários capacitores idênticos conectados em paralelo. Neste caso, podemos assumir aproximadamente que a corrente de pulso permitida aumenta proporcionalmente ao número de capacitores conectados. Como uma corrente de pulso significativa flui nos circuitos de potência do dispositivo, ao dispor a placa de circuito impresso, é importante que o fio comum e o barramento de potência positivo usados na parte de potência do dispositivo estejam conectados aos condutores correspondentes do parte de baixa corrente nos terminais do capacitor C2. Caso contrário, são possíveis falhas de geração e outros problemas de funcionamento do dispositivo. O motor do resistor ajustado R1 ajusta a tensão de saída do conversor, podendo estar na faixa de 18...20 V. As conexões da entrada do conversor para a rede on-board e da saída para o laptop são feitas em da mesma forma que no design anterior. Autor: K. Gavrilov
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