Czasami trzeba uzyskać wysokie napięcie z niskiego. Na przykład dla wysokonapięciowego programatora zasilanego przez 5-woltowy port USB uzyskaj około 12 woltów.
Jak być? W tym celu istnieją schematy konwersji DC-DC. A także wyspecjalizowane mikroukłady, które pozwalają rozwiązać ten problem w kilkunastu szczegółach.
Zasada działania
Jak więc zrobić z np. pięciu woltów coś więcej niż pięć? Jest wiele sposobów, o których można pomyśleć - na przykład ładowanie kondensatorów równolegle, a następnie przełączanie ich szeregowo. I tyle razy na sekundę. Ale jest prostszy sposób, wykorzystując właściwości indukcyjności, aby utrzymać aktualną siłę.
Aby było to bardzo jasne, najpierw pokażę przykład dla hydraulików.
Faza 1
Amortyzator zamyka się gwałtownie. Przepływ nie ma dokąd pójść, a podkręcona turbina nadal popycha płyn do przodu, ponieważ nie mogę natychmiast wstać. Co więcej, miażdży ją z siłą większą, niż może rozwinąć źródło. Wprowadza płyn przez zawór do akumulatora ciśnienia. Gdzie część (już o podwyższonym ciśnieniu) trafia do konsumenta. Skąd dzięki zaworowi już nie wraca.
Faza 3
I znowu przesłona się zamyka, a turbina zaczyna gwałtownie wpychać płyn do akumulatora. Kompensacja strat, które tam powstały w fazie 3.
Powrót do schematów
Wychodzimy z piwnicy, zdejmujemy koszulkę hydraulika, wrzucamy klucz do gazu w kąt i z nową wiedzą zaczynamy ogrodzić plan.
Zamiast turbiny odpowiednia jest dla nas indukcyjność w postaci dławika. Jako amortyzator zwykły klucz (w praktyce tranzystor), oczywiście dioda jako zawór, a kondensator przejmą rolę akumulatora ciśnienia. Kto inny prócz niego potrafi gromadzić potencjał. Wąsy, konwerter gotowy!
Faza 1
Klucz otwiera się, ale cewki nie można już zatrzymać. Energia zmagazynowana w polu magnetycznym wystrzeliwuje, prąd ma tendencję do utrzymywania się na tym samym poziomie, jaki był w momencie otwarcia klucza. W rezultacie napięcie na wyjściu cewki gwałtownie skacze (aby przebić się przez ścieżkę prądu) i przebijając się przez diodę, jest wpychane do kondensatora. Cóż, część energii trafia do ładunku.
Faza 3
Klucz otwiera się i energia z cewki ponownie przebija się przez diodę do kondensatora, zwiększając napięcie, które opadło podczas fazy 3. Cykl się zamyka.
Jak widać z procesu, jasne jest, że ze względu na większy prąd ze źródła wypełniamy napięcie u konsumenta. Zatem równość zdolności musi być tutaj ściśle przestrzegana. Idealnie, przy sprawności konwertera 100%:
U jest *ja jest \u003d minusy *ja minusy
Czyli jeśli nasz odbiorca potrzebuje 12 V i zjada jednocześnie 1 A to ze źródła 5 V trzeba do konwertera zasilić aż 2,4 A. Jednocześnie nie wziąłem pod uwagę strat źródła , chociaż zazwyczaj nie są bardzo duże (sprawność zwykle wynosi około 80-90%).
Jeśli źródło jest słabe i nie jest w stanie dostarczyć 2,4 ampera, wówczas przy 12 woltach wystąpią dzikie tętnienia i spadki napięcia - konsument pożre zawartość kondensatora szybciej niż źródło wrzuci go tam.
Obwody
Istnieje wiele gotowych rozwiązań DC-DC. Zarówno w postaci mikrobloków, jak i specjalizowanych mikroukładów. Nie będę mądrzejszy i aby zademonstrować doświadczenie podam przykład obwodu na MC34063A, którego już użyłem w przykładzie.
- SWC / SWE wyjścia klucza tranzystorowego mikroukładu SWC są jego kolektorem, a SWE jest jego emiterem. Maksymalny prąd, jaki może pobierać, wynosi 1,5 A prądu wejściowego, ale można również podłączyć zewnętrzny tranzystor do dowolnego pożądanego prądu (więcej informacji można znaleźć w arkuszu danych mikroukładu).
- DRC - kompozytowy kolektor tranzystorowy
- Ipk - wejście zabezpieczenia prądowego. Tam napięcie jest usuwane z bocznika Rsc, jeśli prąd zostanie przekroczony i napięcie na boczniku (Upk = I * Rsc) wzrośnie powyżej 0,3 V, konwerter zatrzyma się. Tych. aby ograniczyć prąd wejściowy do 1A, należy umieścić rezystor 0,3 oma. Nie miałem rezystora 0,3 oma, więc założyłem tam zworkę. Będzie działać, ale bez ochrony. Jeśli już, to mikroukład mnie zabije.
- TC to wejście kondensatora, które ustawia częstotliwość działania.
- CII - wejście komparatora. Gdy napięcie na tym wejściu spadnie poniżej 1,25 wolta, klucz generuje impulsy, konwerter działa. Gdy tylko się powiększa, wyłącza się. Tutaj przez dzielnik na R1 i R2 uruchamiane jest napięcie sprzężenia zwrotnego z wyjścia. Co więcej, dzielnik jest tak dobrany, że gdy na wyjściu pojawi się potrzebne nam napięcie, to na wejściu komparatora będzie 1,25 wolta. Wtedy wszystko jest proste - czy napięcie wyjściowe jest niższe niż to konieczne? Młócimy. Czy doszło do sedna sprawy? Wyłączamy.
- Vcc — moc obwodu
- GND - Uziemienie
Wszystkie wzory do obliczania nominałów podane są w arkuszu danych. Skopiuję z niego tutaj najważniejszą dla nas tabelę:
Trawione, lutowane ...
Otóż to. Prosty schemat, ale pozwala rozwiązać szereg problemów.
Dzięki rozwojowi nowoczesnej elektroniki, w dużych ilościach produkowane są wyspecjalizowane mikroukłady do stabilizatorów prądu i napięcia. Są one podzielone ze względu na funkcjonalność na dwa główne typy: przetwornica napięcia DC DC podwyższająca napięcie i przetwornica obniżająca napięcie. Niektórzy łączą oba typy, ale nie wpływa to na wydajność na lepsze.
Dawno, dawno temu wielu radioamatorów marzyło o zmianie stabilizatorów, ale były one rzadkie i brakowało. Szczególnie zadowolony z asortymentu w chińskich sklepach.
- 1. Aplikacja
- 2. Popularne konwersje
- 3. Przetwornice napięcia doładowania
- 4. Przykłady wzmacniaczy
- 5.Tusotek
- 6. Na XL4016
- 7. Na XL6009
- 8.MT3608
- 9. Wysokie napięcie przy 220
- 10. Potężne konwertery
Podanie
Ostatnio kupiłem wiele różnych diod LED o mocy 1W, 3W, 5W, 10W, 20W, 30W, 50W, 100W. Wszystkie są niskiej jakości, aby porównać je z wysokiej jakości. Do podłączenia i zasilania tej całej wiązki mam zasilacze z laptopów na 12 V i 19V. Musiałem aktywnie przejrzeć Aliexpress w poszukiwaniu niskonapięciowych sterowników LED.
Zakupiono nowoczesne przetwornice napięcia step-up DC DC i step-down, 1-2 ampery i potężne 5-7 amperów. Ponadto doskonale nadają się do podłączenia laptopa do 12V w samochodzie, zostanie wyciągnięty 80-90 watów. Doskonale nadają się jako ładowarka do akumulatorów samochodowych 12V i 24V.
W chińskich sklepach internetowych stabilizatory napięcia są nieco droższe.
Popularne mikroukłady do regulatorów przełączających typu step-up to:
- LM2577, przestarzały o niskiej wydajności;
- XL4016, 2 razy skuteczniejszy niż 2577;
- XL6009;
- MT3608.
Stabilizatory są oznaczane w ten sposób AC-DC, DC-DC. AC to prąd przemienny, DC to prąd stały. Ułatwi to wyszukiwanie, jeśli zostało to określone w żądaniu.
Wykonanie konwertera DC DC doładowania własnymi rękami nie jest racjonalne, za dużo czasu poświęcę na montaż i konfigurację. Możesz kupić u Chińczyków za 50-250 rubli, cena ta obejmuje dostawę. Za tę kwotę otrzymam prawie gotowy produkt, który można jak najszybciej sfinalizować.
Te przełączające układy scalone są współdzielone z innymi, napisał specyfikacje i arkusz danych dla popularnych układów zasilania.
Popularne konwersje
Stabilizatory wspomagające są klasyfikowane jako niskonapięciowe i wysokonapięciowe od 220 do 400 woltów. Oczywiście są gotowe klocki z ustaloną wartością boosta, ale wolę niestandardowe, mają większą funkcjonalność.
Najczęściej żądane przekształcenia to:
- 12V - 19V;
- 12-24 V;
- 5 - 12V;
- 3 - 12V
- 12 - 220V;
- 24V - 220V.
Step-upy nazywane są falownikami samochodowymi.
Przetwornice napięcia podwyższającego napięcie
Mój zasilacz laboratoryjny jest zasilany przez zasilacz do laptopa 19 V 90 W, ale to nie wystarczy do testowania diod LED połączonych łańcuchowo. Szereg diod LED wymaga napięcia od 30 V do 50 V. Zakup gotowej jednostki na 50-60 woltów i 150 W okazał się trochę drogi, około 2000 rubli. Dlatego zamówiłem pierwszy stabilizator podwyższający za 500 rubli. do 50V. Po sprawdzeniu okazało się, że było to maksymalnie 32V, bo na wejściu i wyjściu są kondensatory 35V. Przekonująco napisałem swoje oburzenie do sprzedawcy, a po kilku dniach zwrócili mi pieniądze.
Zamówiłem drugi do 55V pod marką Tusotek za 280 zł booster okazał się znakomity. Z 12V łatwo wzrasta do 60V, nie przekręciłem wyżej rezystora konstrukcji, nagle się wypali. Radiator jest przyklejony klejem przewodzącym ciepło, więc nie mogliśmy zobaczyć oznaczenia mikroukładu. Trochę źle zrobione jest chłodzenie, radiator diody Schottky'ego i sterownik jest przymocowany do płytki, a nie do radiatora.
Przykłady wzmacniaczy
XL4016
Rozważ 4 modele, które mam na stanie. Nie marnowałem czasu na zdjęcie, zabrałem też sprzedawców.
Specyfikacje.
| Tusotek | XL4016 | Kierowca | MT3608 | |
| Wejście, V | 6 - 35V | 6 - 32V | 5 - 32V | 2-24V |
| Prąd wejściowy | do 10A | do 10A | — | — |
| Wyjście, V | 6 - 55V | 6 - 32V | 6 - 60V | do 28V |
| Prąd wyjściowy | 5A, maks. 7A | 5A, maks. 8A | maks. 2A | 1A, maks. 2A |
| Cena £ | 260 rubli | 250 rubli | 270 rubli | 55 rubli |
Mam spore doświadczenie z chińskimi towarami, większość z nich od razu ma wady. Przed eksploatacją sprawdzam je i modyfikuję w celu zwiększenia niezawodności całej konstrukcji. W zasadzie są to problemy montażowe, które pojawiają się podczas szybkiego montażu produktów. Finalizuję reflektory LED, lampy do domu, lampy samochodowe do świateł mijania i drogowych, sterowniki do sterowania światłami do jazdy dziennej DRL. Polecam wszystkim to zrobić, przez minimalny czas, żywotność można podwoić.
Bądź czujny, nie wszystkie mają zabezpieczenie przed zwarciem, przegrzaniem, przeciążeniem i nieprawidłowym podłączeniem.
Rzeczywista moc zależy od trybu, specyfikacje wskazują maksimum. Oczywiście charakterystyka każdego producenta będzie się różnić, umieszczą różne diody, cewka indukcyjna jest nawinięta drutem o różnej grubości.
Tusotek
Moim zdaniem najlepszy ze wszystkich stabilizatorów doładowania. Niektóre mają elementy, które nie mają marginesu wydajności lub są niższe niż te z mikroukładów PWM, dlatego nie mogą dać nawet połowy obiecanego prądu. Tusotek ma kondensator 1000mF 35V na wejściu i 470mF 63V na wyjściu. Do płytki przylutowana jest strona radiatora z metalową płytką. Ale są źle lutowane i ukośnie, tylko jedna krawędź leży na płycie, pod drugą jest szczelina. Bezkrytycznie nie jest jasne, jak dobrze są zapieczętowane. Jeśli jest naprawdę źle, to lepiej je zdemontować i położyć na chłodnicy tą stroną, chłodzenie poprawi się 2 razy.
Wymaganą liczbę woltów ustawia się za pomocą rezystora zmiennego. Pozostanie niezmienione, jeśli zmienisz napięcie wejściowe, nie zależy od tego. Np ustawiłem 50V na wyjściu, podwyższyłem z 5V do 12V na wejściu, ustawione 50V nie zmieniło się.
Na XL4016
Ten konwerter ma taką funkcję, że może zwiększyć tylko do 50% woltów wejściowych. Jeśli podłączysz 12V, maksymalny wzrost wyniesie 18V. Z opisu wynikało, że można go używać do laptopów zasilanych maksymalnie 19V. Ale jego głównym celem była praca z laptopami z akumulatora samochodowego. Prawdopodobnie ograniczenie 50% można usunąć, zmieniając rezystory, które ustawiają ten tryb. Wolty na wyjściu zależą bezpośrednio od liczby wejść. 
Odprowadzanie ciepła jest dużo lepsze, grzejniki ustawione poprawnie. Tylko zamiast pasty termicznej, podkładka przewodząca ciepło, aby uniknąć kontaktu elektrycznego z radiatorem. Na wejściu kondensator 470mF 50V, na drugim końcu 470mF przy 35V.
Na XL6009
Przedstawiciel nowoczesnych, wydajnych przetworników, podobnie jak przestarzałe modele na LM2596, jest dostępny w kilku wersjach, od miniaturowych po modele ze wskaźnikami napięcia.
Przykład wydajności:
- 92% przy konwersji 12V na 19V, obciążenie 2A.
Karta katalogowa od razu wskazuje schemat wykorzystania laptopa jako zasilacza w samochodzie od 10V do 30V. Również w XL6009 można łatwo zaimplementować dwubiegunowe zasilanie przy +24 i -24V. Jak w przypadku większości przekształtników, sprawność maleje im większa różnica napięć i im więcej amperów.
MT3608
Model miniaturowy o dobrej sprawności do 97%, częstotliwość PWM 1,2 MHz. Wydajność wzrasta wraz ze wzrostem napięcia wejściowego i maleje wraz ze wzrostem prądu. W konwerterze boost MT3608 możesz liczyć na mały prąd, wewnętrznie ograniczony do 4A w przypadku zwarcia. Pod względem woltów zaleca się nie przekraczać 24.
Wysokie napięcie w 220
Jednostki konwersji z 12, 24 woltów na 220 są szeroko rozpowszechnione wśród kierowców. Służy do podłączania urządzeń zasilanych napięciem 220V. Chińczycy sprzedają głównie 7-10 modeli takich modułów, reszta to gotowe urządzenia. Cena od 400 rubli. Oddzielnie chcę zauważyć, że jeśli na przykład na gotowym urządzeniu wskazano 500 W, często będzie to krótkotrwała maksymalna moc. Realne długoterminowe wyniesie około 240W.
Potężne konwertery
W szczególnych przypadkach potrzebne są potężne przetwornice DC-DC boost dla 10-20A i do 120V. Pokażę kilka popularnych i niedrogich modeli. Są w większości nieoznaczone lub sprzedawca ukrywa to, aby nie kupować gdzie indziej. Nie testowałem tego osobiście, pod względem napięcia współistnieją zgodnie z obiecaną charakterystyką. Ale amper będzie trochę mniejszy. Chociaż produkty z tej kategorii cenowej zawsze trzymają ze mną deklarowane obciążenie, to kupiłem podobne urządzenia tylko z ekranami LCD.
600W
Potężny #1:
- moc 600W;
- 10-60V konwertuje na 12-80V;
- cena od 800 rub.
Możesz go znaleźć, wyszukując „600 W DC 10-60 V do 12-80 V Boost Converter Step Up”
400W
Potężny #2:
- moc 400W;
- 6-40V konwertuje na 8-80V;
- na wyjściu do 10A;
- cena od 1200 rub.
Szukaj "Przetwornica doładowania DC 400W 10A 8-80V Boost"
B900W
Potężny #3:
- moc 900W;
- 8-40V konwertuje na 10-120V;
- wyjście do 15A.
- cena od 1400 rub.
Jedyne urządzenie oznaczone jako B900W, które można łatwo znaleźć.
Dzisiaj rozważymy kilka obwodów prostych, można nawet powiedzieć - prostych, impulsowych przetworników napięcia DC-DC (przetworników o stałym napięciu o jednej wartości na stałe o innej wartości)
Jakie są dobre konwertery impulsów. Po pierwsze mają wysoką sprawność, a po drugie mogą pracować przy napięciu wejściowym niższym od wyjściowego. Przetwornice impulsów dzielą się na grupy:
- - opuszczanie, podnoszenie, odwracanie;
- - stabilizowany, niestabilizowany;
- - izolowane galwanicznie, nieizolowane;
- - o wąskim i szerokim zakresie napięć wejściowych.
Do produkcji domowych konwerterów impulsów najlepiej stosować wyspecjalizowane układy scalone - są łatwiejsze w montażu i nie są kapryśne podczas konfiguracji. Oto 14 schematów na każdy gust:
Przetwornica ta pracuje z częstotliwością 50 kHz, izolację galwaniczną zapewnia transformator T1, który jest nawinięty na pierścień K10x6x4,5 wykonany z ferrytu 2000NM i zawiera: uzwojenie pierwotne - 2x10 zwojów, uzwojenie wtórne - 2x70 zwojów PEV-0,2 drut. Tranzystory można zastąpić KT501B. Prąd z akumulatora przy braku obciążenia praktycznie nie jest zużywany.
Transformator T1 jest nawinięty na pierścień ferrytowy o średnicy 7 mm i zawiera dwa uzwojenia po 25 zwojów drutu PEV = 0,3.
Niestabilizowany konwerter push-pull oparty na multiwibratorze (VT1 i VT2) oraz wzmacniaczu mocy (VT3 i VT4). Napięcie wyjściowe jest wybierane przez liczbę zwojów uzwojenia wtórnego transformatora impulsowego T1.
Konwerter typu stabilizującego oparty na układzie MAX631 firmy MAXIM. Częstotliwość generowania wynosi 40 ... 50 kHz, elementem magazynującym jest dławik L1.
Możesz użyć jednego z dwóch chipów osobno, na przykład drugiego, aby zwielokrotnić napięcie z dwóch akumulatorów.
Typowy obwód do włączania stabilizatora doładowania w układzie MAX1674 firmy MAXIM. Działanie jest utrzymywane przy napięciu wejściowym 1,1 wolta. Sprawność - 94%, prąd obciążenia - do 200 mA.
Umożliwia odbiór dwóch różnych napięć stabilizowanych o wydajności 50...60% i prądzie obciążenia do 150 mA w każdym kanale. Kondensatory C2 i C3 to urządzenia magazynujące energię.
8. Przełączanie stabilizatora step-up na chipie MAX1724EZK33 firmy MAXIM
Typowy obwód do włączania wyspecjalizowanego mikroukładu firmy MAXIM. Działa przy napięciu wejściowym 0,91 V, ma niewielki rozmiar obudowy SMD i zapewnia prąd obciążenia do 150 mA przy sprawności 90%.
Typowy układ do włączania regulatora buck na szeroko dostępnym chipie TEXAS. Rezystor R3 reguluje napięcie wyjściowe w zakresie + 2,8 ... + 5 woltów. Rezystor R1 ustawia prąd zwarciowy, który jest obliczany według wzoru: Ikz (A) \u003d 0,5 / R1 (Ohm)
Zintegrowany falownik napięcia, sprawność - 98%.
Dwa izolowane konwertery napięcia DA1 i DA2, połączone zgodnie z „nieizolowanym” obwodem ze wspólnym „masą”.
Indukcyjność uzwojenia pierwotnego transformatora T1 wynosi 22 μH, stosunek zwojów uzwojenia pierwotnego do każdego wtórnego wynosi 1:2,5.
Typowy schemat stabilizowanego konwertera doładowania na chipie MAXIM.
Przedstawiam przegląd konwertera napięcia micropower, który jest mało przydatny.
Całkiem dobrze zmontowany, kompaktowy rozmiar 34x15x10mm 
Zdeklarowany:
Napięcie wejściowe: 0,9-5 V
Z jedną baterią AA prąd wyjściowy do 200mA
Z dwoma bateriami AA prąd wyjściowy 500 ~ 600mA
Wydajność do 96%
Prawdziwy obwód konwertera 
Od razu rzuca się w oczy bardzo mała pojemność kondensatora wejściowego - tylko 0,15 mikrofarada. Zwykle stawiają ponad 100 razy, podobno naiwnie liczą na niską rezystancję wewnętrzną baterii :) No to stawiają ten i niech Bóg błogosławi, w razie potrzeby można to zmienić - od razu ustawiasz 10 mikrofaradów dla siebie. Poniżej na zdjęciu natywny kondensator. 
Wymiary przepustnicy są również bardzo małe, co skłania do myślenia o prawdziwości deklarowanych charakterystyk.
Do wejścia konwertera podłączona jest czerwona dioda LED, która zaczyna świecić, gdy napięcie wejściowe przekracza 1,8V
Testowane pod kątem następujących stabilizowany napięcia wejściowe:
1,25 V — napięcie akumulatora Ni-Cd i Ni-MH
1,5V - napięcie jednego ogniwa galwanicznego
3.0V - napięcie dwóch ogniw galwanicznych
3,7 V — napięcie akumulatora litowo-jonowego
Jednocześnie ładowałem przetwornicę, aż napięcie spadło do rozsądnego 4,66V
Napięcie obwodu otwartego 5.02V
- 0,70V - minimalne napięcie, przy którym konwerter zaczyna pracować na biegu jałowym. Jednocześnie dioda LED naturalnie nie świeci - nie ma wystarczającego napięcia.
- Prąd jałowy 1,25 V 0,025 mA, maksymalny prąd wyjściowy to tylko 60 mA przy napięciu 4,66 V. Prąd wejściowy wynosi 330mA, sprawność około 68%. Dioda LED przy tym napięciu naturalnie nie świeci. 
- Prąd jałowy 1,5 V 0,018 mA, maksymalny prąd wyjściowy 90 mA przy 4,66 V. Prąd wejściowy wynosi 360mA, sprawność około 77%. Dioda LED nie świeci się przy tym napięciu. 
- 3.0V prąd bez obciążenia 1.2mA (zużywa głównie diody LED), maksymalny prąd wyjściowy 220mA przy 4.66V. Prąd wejściowy wynosi 465mA, sprawność około 74%. Dioda LED przy tym napięciu świeci normalnie. 
- Prąd jałowy 3,7 V 1,9 mA (zużywa głównie diody LED), maksymalny prąd wyjściowy 480 mA przy 4,66 V. Prąd wejściowy wynosi 840mA, sprawność około 72%. Dioda LED przy tym napięciu świeci normalnie. Konwerter zaczyna się lekko nagrzewać. 
Dla jasności podsumowałem wyniki w tabeli. 
Dodatkowo przy napięciu wejściowym 3,7V sprawdziłem zależność sprawności konwersji od prądu obciążenia
50mA - sprawność 85%
100mA - sprawność 83%
150mA - sprawność 82%
200mA - sprawność 80%
300mA - sprawność 75%
480mA - sprawność 72%
Jak widać, im mniejsze obciążenie, tym wyższa wydajność.
Nie do deklarowanego 96%
Napięcie wyjściowe tętnienia przy obciążeniu 0,2A 
Tętnienie napięcia wyjściowego przy obciążeniu 0,48A 
Jak łatwo zauważyć, przy maksymalnym prądzie amplituda tętnień jest bardzo duża i przekracza 0,4V.
Najprawdopodobniej wynika to z kondensatora wyjściowego o małej pojemności z wysokim ESR (mierzone 1,74 oma)
Robocza częstotliwość konwersji około 80 kHz
Do wyjścia przetwornika przylutowałem dodatkowo ceramikę 20 uF i uzyskałem 5-krotną redukcję tętnień przy maksymalnym prądzie! 
Wniosek: konwerter jest bardzo energooszczędny - należy to wziąć pod uwagę przy wyborze go do zasilania urządzeń
Jest to urządzenie zaprojektowane w celu uzyskania jednego lub więcej napięć innego poziomu z napięcia jednego poziomu. Czasami jest to absolutnie konieczne w naszej praktyce, np. jeśli projektujemy urządzenie z zasilaniem niskonapięciowym z akumulatora Li-Ion i w obwodzie tego urządzenia znajdują się wzmacniacze operacyjne wymagające zasilania z bipolarnego źródła ∓ 15V. Albo inny przykład. Załóżmy, że musimy zasilać urządzenie na mikrokontrolerze o napięciu znamionowym 5 woltów z akumulatora litowo-jonowego. W tym i podobnych przypadkach projektant musi zastosować przetworniki DC/DC.
W tym artykule skupimy się na przetwornikach impulsowych, które mają oczywiste zalety, z których główną jest wysoka wydajność. Przetwornice napięcia przełączającego to bardzo szeroka klasa urządzeń. Mogą być stabilizowane lub niestabilizowane, z galwaniczną izolacją wejścia od wyjścia lub bez. przetwornice można również podzielić na step-up, step-down i invert (np. przetwornica, która zasilana napięciem +5V daje na wyjściu napięcie -5V)
Producenci podzespołów elektronicznych produkują obecnie szeroką gamę specjalistycznych układów scalonych do użytku w aplikacjach DC-DC. Konwertery montowane na takich chipach mają stabilne właściwości i wysoką niezawodność. niemniej jednak konwerter impulsów można również zamontować na konwencjonalnych tranzystorach dyskretnych. W tym artykule przedstawiono kilka bardzo prostych obwodów, które można wykorzystać do rozwiązywania prostych problemów projektowych.
Bardzo popularny układ MAX232 służy do konwersji interfejsu UART na standardowe sygnały interfejsu RS232. Ten chip ma już wbudowane konwertery napięcia, które możemy wykorzystać do własnych, egoistycznych celów.
Schemat 1. Nietypowe użycie układu MAX232
taki konwerter może zapewnić napięcie
∓ 9V przy małym prądzie 5,8 mA. Taki przetwornik może służyć do zasilania jednego lub dwóch wzmacniaczy operacyjnych. główną zaletą jest prostota. Wskazane jest użycie tego schematu, jeśli coś trzeba zrobić szybko, a nie ma nic pod ręką poza układem MAX232Schemat 2. Prosty niestabilizowany przetwornik dwutranzystorowy
Jeden z najprostszych projektów. parametry takiego konwertera zależą od parametrów zastosowanych tranzystorów, częstotliwości konwersji i charakterystyki transformatora. Układ pokazany na rysunku działa z częstotliwością około 50 kHz.
Transformator T1 - domowej roboty. Można go nawinąć na pierścieniu ferrytowym wykonanym z materiału 2000NM o wymiarach 10x6x4. uzwojenie pierwotne składa się z 20 zwojów z odczepem od środka. Wtórny - 140 obrotów również z kranem ze środka. Średnica drutu - nie mniej niż 0,2 mm. Tranzystory można zastąpić BC546 lub innymi. jeśli do konwertera nie jest podłączone żadne obciążenie, praktycznie nie pobiera prądu z zasilacza. To jedna z jego zalet (obok prostoty).
Schemat 3. Prosty niestabilizowany konwerter - multiwibrator.
Poniższy praktyczny obwód to czterotranzystorowy konwerter push-pull. sercem obwodu jest konwencjonalny multiwibrator na dwóch tranzystorach VT1 i VT2.
Sterownikami uzwojeń transformatora impulsowego są tranzystory VT3 i VT4. Do uzwojenia wtórnego transformatora impulsowego podłączony jest prostownik półfalowy oparty na diodzie VD3. Tętnienie napięcia wyjściowego jest wygładzane przez kondensator C3. Napięcie wyjściowe tego konwertera można zmieniać w szerokim zakresie, zmieniając liczbę zwojów uzwojenia wtórnego transformatora.
Schemat 4. Przetwornik stabilizowany na dwóch tranzystorach.
Ciekawy układ pozwalający na zasilanie ze źródła niskonapięciowego (np. z pojedynczego ogniwa alkalicznego 1,5 V.) Np. niewielkie urządzenie na mikrokontrolerze, które wymaga zasilania 5 V. Układ stara się utrzymać na wyjściu stałe napięcie około 4,7 V. Sygnał sprzężenia zwrotnego jest usuwany z rezystora R2 i podawany na bazę pierwszego tranzystora VT1. transformator T1 można nawinąć na pierścień ferrytowy o średnicy 7 mm. Oba uzwojenia są takie same, 20 zwojów drutu o średnicy 0,3 mm. Uzwojenia można nawinąć na dwa druty. Podczas łączenia należy wziąć pod uwagę początek i koniec uzwojeń. Jeśli popełnisz błąd, konwerter nie będzie działał. W takim przypadku zamień przewody jednego z uzwojeń. Cewka L1 - dowolna cewka indukcyjna o indukcyjności w zakresie 10 μH. Dławik może być używany przemysłowo lub samodzielnie. Za pomocą tego niedrogiego urządzenia można zmierzyć indukcyjność. Cewka wraz z kondensatorem C3 wygładza tętnienia napięcia wyjściowego.
Ten dość wysokiej jakości i wygodny konwerter zbudowany jest w oparciu o wyspecjalizowany mikroukład firmy MAXIM. Może służyć do uzyskania +12 woltów w urządzeniu pracującym z jednego źródła zasilania o napięciu od 3 do 5 woltów. Dławik L1 może być nawinięty na mały pierścień ferrytowy lub mały pręt ferrytowy. Za pomocą tych urządzeń wygodnie jest zmierzyć indukcyjność cewek. Obwód dostarcza na wyjście prąd 120 mA. Układ MAX734.
Schemat 5. Bardzo prosty konwerter na specjalizowanym chipie.
Kolejny konwerter DC-DC wykorzystujący układ MAXIM. Główną zaletą jest wyjątkowa prostota i bezpretensjonalność tego schematu. W urządzeniu są tylko 4 części, w tym układ MAX631. Głównym i oczywistym celem takiego konwertera jest zasilanie obwodu zaprojektowanego na 5 V ze źródła o niższym napięciu 3,2 wolta. Na przykład z jednej baterii Li-Ion.
Schemat 6. Stabilizowany przetwornik DC-DC z wyjściem bipolarnym
∓
12 V
Ten bardzo przydatny obwód może się przydać, jeśli twój projekt ma tylko jeden zasilacz 4,5 V, ale musisz użyć komponentów wymagających zasilania bipolarnego. takie jak wzmacniacze operacyjne (wzmacniacze operacyjne). Sercem konwertera jest układ LM2587-12. Transformator impulsowy może być zaimplementowany na pierścieniu ferrytowym lub na rdzeniu zbrojonym. Indukcyjność uzwojenia pierwotnego powinna wynosić około 22 μH (można to zmierzyć tym urządzeniem), a stosunek liczby zwojów uzwojenia pierwotnego do wtórnych = 1:2,5. To znaczy na przykład indukcyjność 22 μH na rdzeniu, który masz do dyspozycji, uzyskuje się przy liczbie zwojów 50. Wtedy liczba zwojów każdego z uzwojeń wtórnych będzie wynosić 2,5 * 50 = 125
Schemat 7. Stabilizowana przetwornica DC-DC na dwa różne napięcia
Jeśli twój projekt ma cyfrowe mikroukłady o napięciu zasilania zarówno 5, jak i 3,3 V, ten konwerter może się przydać. Układ pracuje na napięciu około 3 V i pozwala uzyskać na wyjściu napięcia 3,3 i 5 V. Prąd obciążenia dla każdego wyjścia może osiągnąć 150 mA. Jak widać na schemacie urządzenie wykorzystuje 2 chipy MCP1252 firmy MICROCHIP
Schemat 8. Przetwornica DC-DC dla dwóch różnych napięć na mikroukładach firmy YCL Electronics
Przetwornice DC-DC na różne napięcia mogą być montowane na chipach produkowanych przez YCL Electronics. W tym przypadku są to mikroukłady DC-102R w kanale minus 5 V i DC-203R w kanale +12 V. Na wyjściu -5 V prąd obciążenia może osiągnąć 360 mA. Na wyjściu +12 V prąd jest mniejszy - 150 mA.
Rysunek 9. Przetwornica doładowania DC-DC w modelu MAX1724EZK33
Ten konwerter DC-DC na chipie
