Niekedy potrebujete získať vysoké napätie z nízkeho. Napríklad pre vysokonapäťový programátor napájaný z 5-voltového USB pridajte niekde okolo 12 voltov.
Ako byť? Na tento účel existujú konverzné obvody DC-DC. Rovnako ako špecializované mikroobvody, ktoré vám umožňujú vyriešiť tento problém v tuctu častí.
Princíp činnosti
Ako teda vyrobiť niečo viac ako päť napríklad z piatich voltov? Môžete si vymyslieť veľa spôsobov - napríklad nabíjať kondenzátory paralelne a potom ich prepínať sériovo. A toľkokrát za sekundu. Existuje však jednoduchší spôsob, pomocou vlastností indukčnosti zachovať prúdovú silu.
Aby to bolo úplne jasné, najprv ukážem príklad pre inštalatérov.
Fáza 1
Klapka sa prudko zatvorí. Prúd nemá kam ísť a turbína, ktorá sa zrýchľuje, naďalej tlačí kvapalinu dopredu, pretože nemôže okamžite vstať. Navyše na ňu tlačí silou väčšou, než dokáže vyvinúť zdroj. Poháňa kal cez ventil do tlakového akumulátora. Odkiaľ ide časť (už so zvýšeným tlakom) k spotrebiteľovi. Odkiaľ sa vďaka ventilu nevracia.
3. fáza
A opäť sa klapka zatvorí a turbína začne násilne tlačiť kvapalinu do batérie. Doplnenie strát, ktoré tam vznikli vo fáze 3.
Späť k diagramom
Vychádzame z pivnice, zhadzujeme inštalatérsku mikinu, plynový kľúč hodíme do kúta a s novými poznatkami začíname oplotiť okruh.
Namiesto turbíny je celkom vhodná indukčnosť vo forme tlmivky. Ako tlmič prevezme úlohu tlakového akumulátora konvenčný kľúč (v praxi tranzistor), ako ventil, prirodzene dióda a kondenzátor. Kto iný ako on je schopný akumulovať potenciál. Fúzy, prevodník je pripravený!
Fáza 1
Kľúč sa otvorí, ale cievka sa nedá zastaviť. Energia uložená v magnetickom poli vybuchne smerom von, prúd má tendenciu sa udržiavať na rovnakej úrovni, aká bola v momente otvorenia kľúča. Výsledkom je, že napätie na výstupe z cievky prudko vyskočí (aby sa prerušila dráha prúdu) a po prerazení diódy sa vtlačí do kondenzátora. No časť energie ide do záťaže.
3. fáza
Kľúč sa otvorí a energia z cievky opäť prenikne cez diódu do kondenzátora, čím sa zvýši napätie, ktoré pokleslo počas fázy 3. Cyklus je uzavretý.
Ako je z procesu vidieť, je vidieť, že vďaka väčšiemu prúdu zo zdroja zvyšujeme napätie u spotrebiteľa. Takže rovnosť kapacít tu treba ironicky dodržiavať. V ideálnom prípade s účinnosťou meniča 100 %:
U zdroj * I zdroj = U proti * I proti
Takže ak náš spotrebiteľ vyžaduje 12 voltov a zároveň žerie 1 A, tak z 5 voltového zdroja do meniča je potrebné napájať až 2,4 A. Zároveň som nebral do úvahy straty zdroja, aj keď zvyčajne nie sú príliš veľké (účinnosť je zvyčajne asi 80-90%).
Ak je zdroj slabý a nie je schopný dať 2,4 ampéra, tak pri 12 voltoch pôjde divoké vlnenie a pokles napätia - spotrebiteľ zhltne obsah kondenzátora rýchlejšie, ako ho tam hodí zdroj.
Obvody
Existuje množstvo hotových DC-DC riešení. Ako vo forme mikroblokov, tak aj špecializovaných mikroobvodov. Nebudem múdry a na demonštráciu skúseností uvediem príklad obvodu na MC34063A, ktorý som už v príklade použil.
- Kolíky SWC / SWE tranzistorového spínača mikroobvodu SWC sú jeho kolektorom a SWE je emitor. Maximálny prúd, ktorý môže odoberať, je 1,5A vstupného prúdu, ale na ľubovoľný požadovaný prúd môžete pripojiť aj externý tranzistor (podrobnejšie v údajovom liste mikroobvodu).
- DRC - kompozitný tranzistorový kolektor
- Ipk - vstup prúdovej ochrany. Tam je napätie z bočníka Rsc odstránené, ak je prúd prekročený a napätie na bočníku (Upk = I * Rsc) bude vyššie ako 0,3 voltu, potom sa menič zastaví. Tie. Ak chcete obmedziť vstupný prúd na 1A, musíte vložiť odpor 0,3 ohm. Nemal som odpor 0,3 ohm, tak som tam dal prepojku. Bude fungovať, ale bez ochrany. Ak niečo, potom ma zabije mikroobvod.
- TC - vstup kondenzátora, ktorý nastavuje prevádzkovú frekvenciu.
- CII - vstup komparátora. Keď je napätie na tomto vstupe pod 1,25 voltu, spínač generuje impulzy, prevodník funguje. Hneď ako sa zväčší, vypne sa. Tu sa cez delič na R1 a R2 spúšťa spätnoväzbové napätie z výstupu. Okrem toho je delič zvolený tak, že keď sa na výstupe objaví napätie, ktoré potrebujeme, na vstupe komparátora bude 1,25 voltu. Potom je všetko jednoduché - je výstupné napätie nižšie, ako je potrebné? Mlátime. Pochopili ste to správne? Vypíname.
- Vcc - Výkon obvodu
- GND – zem
Všetky vzorce na výpočet nominálnych hodnôt sú uvedené v údajovom liste. Skopírujem z nej tu pre nás najdôležitejšiu tabuľku:
Leptané, spájkované...
Takže to je všetko. Jednoduchá schéma, ale umožňuje vám vyriešiť množstvo problémov.
Vďaka vývoju modernej elektroniky sa vo veľkom vyrábajú špecializované mikroobvody pre stabilizátory prúdu a napätia. Funkčne sa delia na dva hlavné typy, jednosmerný jednosmerný zvyšovací menič napätia a znižovací menič. Niektorí ľudia kombinujú oba typy v sebe, ale to ovplyvňuje účinnosť nie k lepšiemu.
Kedysi veľa rádioamatérov snívalo o impulzných stabilizátoroch, no boli vzácne a nedostatkové. Poteší najmä sortiment v čínskych obchodoch.
- 1. Aplikácia
- 2. Populárne konverzie
- 3. Posilňovacie meniče napätia
- 4. Príklady promótorov
- 5. Tusotek
- 6. Na XL4016
- 7. Na XL6009
- 8. MT3608
- 9. Vysoké napätie 220
- 10. Výkonné meniče
Aplikácia
Nedávno som si kúpil veľa rôznych LED diód pre 1W, 3W, 5W, 10W, 20W, 30W, 50W, 100W. Všetky sú nízkej kvality, aby sme ich mohli porovnať s kvalitnými. Na pripojenie a napájanie celej tejto kopy mám 12V a 19V zdroje z notebookov. Musel som aktívne listovať Aliexpressom pri hľadaní nízkonapäťových ovládačov LED.
Boli zakúpené moderné zvyšovacie DC / DC meniče napätia a znižovacie meniče, pre 1-2 ampéry a výkonné pre 5-7 ampérov. Navyše sú perfektné na pripojenie notebooku na 12V v aute, utiahnu 80-90 wattov. Sú celkom vhodné ako nabíjačka 12V a 24V autobatérií.
V čínskych internetových obchodoch sú stabilizátory napätia o niečo drahšie.
Populárne mikroobvody pre stupňovité spínacie regulátory sú:
- LM2577, zastaraný s nízkou účinnosťou;
- XL4016, 2-krát účinnejší ako 2577;
- XL6009;
- MT3608.
Stabilizátory sú označené ako AC-DC, DC-DC. AC je striedavý prúd, DC je jednosmerný prúd. To uľahčí nájdenie, ak je uvedené v žiadosti.
Výroba DC DC zosilňovača vlastnými rukami nie je racionálna, strávim príliš veľa času montážou a nastavením. Môžete si kúpiť od Číňanov za 50-250 rubľov, táto cena zahŕňa doručenie. Za túto sumu dostanem takmer hotový výrobok, ktorý sa dá čo najrýchlejšie finalizovať.
Tieto impulzné integrované obvody sa používajú v spojení s inými, napísali charakteristiky a údajový list pre populárny integrovaný obvod pre napájanie.
Populárne konverzie
Stabilizátory-zosilňovače sa delia na nízkonapäťové a vysokonapäťové od 220 do 400 voltov. Samozrejmosťou sú hotové bloky s pevnou hodnotou boostu, no ja mám radšej vlastné, majú širšiu funkcionalitu.
Najčastejšie sú požadované transformácie:
- 12V - 19V;
- 12 - 24 voltov;
- 5 - 12V;
- 3 - 12V
- 12 - 220 V;
- 24V - 220V.
Boosty sa nazývajú invertory do auta.
Zosilňovacie meniče napätia
Môj laboratórny zdroj je napájaný 19V 90W prenosnou jednotkou, ale to nestačí na testovanie sériovo zapojených LED. Séria LED reťazcov vyžaduje 30V až 50V. Nákup hotovej jednotky pre 50-60 voltov a 150 W sa ukázal byť drahý, asi 2 000 rubľov. Preto som si objednal prvý posilňovací stabilizátor za 500 rubľov. so zvýšením na 50V. Po kontrole sa ukázalo, že maximálne do 32V, pretože na vstupe a výstupe sú 35V kondenzátory. Presvedčivo som napísal svoje rozhorčenie predajcovi a o pár dní mi vrátili peniaze.
Objednal som si druhý na 55 V pod značkou Tusotek za 280 rubľov, posilňovač dopadol na výbornú. Z 12V sa ľahko zvýši na 60V, ladiaci odpor sa nevytočil vyššie, zrazu vyhorí. Chladič je nalepený na teplovodivé lepidlo, takže sme nevideli označenie mikroobvodu. Chladenie je urobené trochu zle, chladič Schottkyho diódy a ovládača je pripevnený k doske a nie k chladiču.
Príklady promótorov
XL4016
Zoberme si 4 modely, ktoré mám na sklade. Nestrácal som čas fotením, zobral som aj predajcov.
Technické údaje.
| Tusotek | XL4016 | Vodič | MT3608 | |
| Vstup, V | 6 - 35 V | 6 - 32 V | 5 - 32 V | 2-24V |
| Vstupný prúd | do 10A | do 10A | — | — |
| Výstup, V | 6 - 55 V | 6 - 32 V | 6 - 60V | do 28V |
| Výstupný prúd | 5A, max 7A | 5A, max 8A | max 2A | 1A, maximálne 2A |
| cena | 260 RUB | 250 rubľov | 270 RUB | 55 rubľov |
S čínskym tovarom mám bohaté skúsenosti, väčšina má hneď nedostatky. Pred použitím ich kontrolujem a upravujem, aby som zvýšil spoľahlivosť celej konštrukcie. Ide najmä o montážne problémy, ktoré vznikajú pri rýchlej montáži predmetov. Upravujem LED reflektory, svietidlá do domu, autolampy na stretávacie a diaľkové svetlá, ovládače na ovládanie denných svetiel DRL. Odporúčam to robiť každému, za minimum stráveného času sa životnosť môže zdvojnásobiť.
Pozor, nie všetky sú chránené proti skratu, prehriatiu, preťaženiu a nesprávnemu zapojeniu.
Reálny výkon závisí od režimu, špecifikácie uvádzajú maximum. Samozrejme, charakteristiky každého výrobcu sa budú líšiť, dajú rôzne diódy, tlmivka je navinutá drôtom rôznych hrúbok.
Tusotek
Podľa mňa najlepší zo všetkých boost stabilizátorov. Niektoré majú prvky, ktoré nemajú výkonovú rezervu alebo sú nižšie ako mikroobvody PWM, a preto nedokážu poskytnúť ani polovicu sľubovaného prúdu. Tusotek má na vstupe kondenzátor 1000mF 35V, na výstupe 470mF 63V. Sú prispájkované k doske so stranou chladiča s kovovou platňou. Boli ale zle a šikmo zaletované, na doske je len jedna hrana, pod druhou štrbina. Bez rozdielu nie je jasné, ako dobre sú utesnené. Ak je to naozaj zlé, tak je lepšie ich demontovať a dať túto stranu na chladič, chladenie sa zlepší 2x.
Variabilný odpor nastavuje požadovaný počet voltov. Zostane nezmenené, ak zmeníte napätie na vstupe, nezávisí od toho. Na výstup som dal napríklad 50V, na vstupe z 5V som zvýšil na 12V, dodaných 50V sa nezmenilo.
Na XL4016
Tento konvertor má takú vlastnosť, že dokáže zvýšiť len do 50% vstupného počtu voltov. Ak pripojíte 12V, maximálne zvýšenie bude 18V. V popise bolo uvedené, že sa dá použiť pre notebooky, ktoré sú napájané maximálne 19V. Ukázalo sa však, že jeho hlavným účelom je práca s notebookmi z autobatérie. Pravdepodobne obmedzenie 50% sa dá odstrániť zmenou odporov, ktoré nastavujú tento režim. Výstupné volty priamo závisia od počtu vstupov. 
Odvod tepla je oveľa lepší, radiátory sú nainštalované správne. Len namiesto tepelnej pasty je teplovodivé tesnenie, aby sa zabránilo elektrickému kontaktu s radiátorom. Vstup je 470mF 50V kondenzátor, druhý koniec je 470mF pri 35V.
Na XL6009
Zástupcovia moderných efektívnych meničov, ako sú zastarané modely na LM2596, sú dostupné v niekoľkých verziách, od miniatúrnych až po modely s indikátormi napätia.
Príklad efektívnosti:
- 92% pri premene 12V na 19V, záťaž 2A.
Datasheet okamžite naznačuje schému použitia notebooku ako zdroja napájania v aute od 10V do 30V. Je tiež ľahké implementovať bipolárne napájanie pri +24 a -24 V na XL6009. Ako u väčšiny meničov, účinnosť klesá, čím vyšší je rozdiel napätia a tým väčší je ampér.
MT3608
Miniatúrny model s dobrou účinnosťou až 97%, frekvencia PWM 1,2 MHz. Účinnosť sa zvyšuje so zvyšujúcim sa vstupným napätím a klesá so zvyšujúcim sa prúdom. Na boost konvertore MT3608 môžete počítať s malým prúdom, vnútorne obmedzeným na 4A v prípade skratu. Vo voltoch sa odporúča neprekročiť 24.
Vysoké napätie 220
Konverzné jednotky od 12, 24 voltov do 220 sú medzi motoristami rozšírené. Používa sa na pripojenie zariadení napájaných 220V. Číňania predávajú hlavne 7-10 modelov takýchto modulov, zvyšok sú hotové zariadenia. Cena od 400 rubľov. Samostatne by som rád poznamenal, že ak je na hotovej jednotke uvedené napríklad 500 W, potom to bude často krátkodobý maximálny výkon. Reálny dlhodobý bude cca 240W.
Výkonné meniče
Pre špeciálne prípady sú potrebné výkonné DC-DC boost konvertory pre 10-20A a až 120V. Ukážem vám niekoľko obľúbených a cenovo dostupných modelov. Štítok väčšinou nemajú alebo ho predajca skrýva, aby nenakúpili inde. Osobne som to netestoval, z hľadiska napätia koexistujú podľa sľubovaných charakteristík. Ale ampér bude o niečo menší. Aj keď produkty tejto cenovej kategórie vždy držia deklarovanú záťaž, kúpil som podobné zariadenia len s LCD obrazovkami.
600 W
Výkonný #1:
- výkon 600W;
- 10-60V prevádza na 12-80V;
- cena od 800 rubľov.
Nájdete ho na dopyte "600W DC 10-60V na 12-80V Boost Converter Step Up"
400 W
Výkonný #2:
- výkon 400W;
- 6-40V prevádza na 8-80V;
- na výstupe do 10A;
- cena od 1200 rubľov.
Pre vyhľadávanie zadajte do vyhľadávača "DC 400W 10A 8-80V Boost Converter Step-Up"
B900W
Výkonný #3:
- výkon 900W;
- 8-40V prevádza na 10-120V;
- na výstupe do 15A.
- cena od 1400 rubľov.
Jediná jednotka, ktorá je označená ako B900W a dá sa ľahko nájsť.
Dnes sa pozrieme na niekoľko obvodov jednoduchých, možno dokonca povedať - jednoduchých, pulzných meničov napätia DC-DC (prevodníky konštantného napätia jednej veľkosti na konštantné napätie inej veľkosti)
Prečo sú pulzné meniče dobré. Po prvé, majú vysokú účinnosť a po druhé, môžu pracovať pri vstupnom napätí nižšom ako výstupné napätie. Pulzné meniče sú rozdelené do skupín:
- - dole, hore, prevrátenie;
- - stabilizovaný, nestabilizovaný;
- - galvanicky oddelené, neizolované;
- - s úzkym a širokým rozsahom vstupných napätí.
Na výrobu domácich impulzných meničov je najlepšie použiť špecializované integrované obvody - ľahšie sa montujú a pri nastavovaní nie sú náladové. Takže uvádzame na preskúmanie 14 schém pre každý vkus:
Tento menič pracuje na frekvencii 50 kHz, galvanické oddelenie zabezpečuje transformátor T1, ktorý je navinutý na prstenci K10x6x4,5 z 2000NM feritu a obsahuje: primárne vinutie - 2x10 závitov, sekundárne vinutie - 2x70 závitov PEV-0,2 drôt. Tranzistory je možné nahradiť KT501B. Prúd z batérie sa pri absencii zaťaženia prakticky nespotrebuje.
Transformátor T1 je navinutý na feritovom krúžku s priemerom 7 mm a obsahuje dve vinutia s 25 závitmi drôtu PEV = 0,3.
Push-pull nestabilizovaný prevodník založený na multivibrátore (VT1 a VT2) a výkonovom zosilňovači (VT3 a VT4). Výstupné napätie sa volí počtom závitov sekundárneho vinutia impulzného transformátora T1.
Stabilizačný prevodník typu založený na mikroobvode MAX631 firmy MAXIM. Frekvencia generovania 40 ... 50 kHz, akumulačný prvok - tlmivka L1.
Jeden z dvoch mikroobvodov môžete použiť samostatne, napríklad druhý, na znásobenie napätia z dvoch batérií.
Typický obvod na zapnutie impulzného zosilňovača na mikroobvode MAX1674 od MAXIM. Funkčnosť je zachovaná pri vstupnom napätí 1,1 voltu. Účinnosť - 94%, zaťažovací prúd - do 200 mA.
Umožňuje vám získať dve rôzne stabilizované napätia s účinnosťou 50 ... 60% a zaťažovacím prúdom až 150 mA v každom kanáli. Kondenzátory C2 a C3 sú zariadenia na uchovávanie energie.
8. Pulzný zvyšovací stabilizátor na mikroobvode MAX1724EZK33 spoločnosti MAXIM
Typický obvod na zapínanie špecializovaného mikroobvodu firmy MAXIM. Zostáva v prevádzke pri vstupnom napätí 0,91 V, má malé puzdro SMD a poskytuje zaťažovací prúd až 150 mA s účinnosťou 90 %.
Typický obvod na zapnutie pulzného stabilizátora na široko dostupnom mikroobvode TEXAS. Rezistor R3 reguluje výstupné napätie v rozsahu + 2,8 ... + 5 voltov. Rezistor R1 nastavuje skratový prúd, ktorý sa vypočíta podľa vzorca: Isc (A) = 0,5 / R1 (Ohm)
Integrovaný menič napätia, účinnosť - 98%.
Dva izolované meniče napätia DA1 a DA2, zapojené do „neizolovaného“ obvodu so spoločnou „zemou“.
Indukčnosť primárneho vinutia transformátora T1 je 22 μH, pomer závitov primárneho vinutia ku každému sekundárnemu je 1: 2,5.
Typický obvod stabilizovaného zosilňovača na báze mikroobvodu MAXIM.
Tu je prehľad mikrovýkonového meniča napätia, ktorý bude robiť len málo.
Zložené celkom dobre, kompaktný rozmer 34x15x10mm 
Uvádza sa:
Vstupné napätie: 0,9-5V
S jednou AA batériou, výstupný prúd až 200 mA
S dvoma batériami AA, výstupný prúd 500 ~ 600 mA
Účinnosť až 96%
Skutočný obvod prevodníka 
Okamžite upúta veľmi malá kapacita vstupného kondenzátora – iba 0,15 μF. Vacsinou to davaju viac ako 100x, zrejme naivne pocitaju s malym vnutornym odporom bateriek :) No dali to tak, boh ho zehnaj, ak treba, mozes to vymenit - hned nastav na 10mkF. Nižšie na fotografii je natívny kondenzátor. 
Rozmery škrtiacej klapky sú tiež veľmi malé, čo núti zamyslieť sa nad pravdivosťou deklarovaných charakteristík.
Na vstupe prevodníka je pripojená červená LED, ktorá začne svietiť, keď je vstupné napätie vyššie ako 1,8V
Skontrolované na nasledujúce stabilizovaný vstupné napätia:
1,25V - napätie Ni-Cd a Ni-MH batérie
1,5V - napätie jedného galvanického článku
3,0V - napätie dvoch galvanických článkov
3,7V - Napätie Li-Ion batérie
Zároveň som zaťažoval menič, kým napätie nekleslo na rozumných 4,66V
Napätie naprázdno 5,02V
- 0,70V - minimálne napätie, pri ktorom začne menič pracovať na voľnobeh. Zároveň sa LED prirodzene nerozsvieti - nie je dostatočné napätie.
- 1,25V prúd naprázdno 0,025mA, maximálny výstupný prúd je len 60mA pri napätí 4,66V. Vstupný prúd je 330mA, účinnosť cca 68%. LED prirodzene pri tomto napätí nesvieti. 
- 1,5V prúd naprázdno 0,018mA, maximálny výstupný prúd 90mA pri 4,66V. Vstupný prúd je 360mA, účinnosť cca 77%. LED prirodzene pri tomto napätí nesvieti. 
- 3,0V prúd naprázdno 1,2mA (spotrebúva hlavne LED), maximálny výstupný prúd 220mA pri napätí 4,66V. Vstupný prúd je 465mA, účinnosť cca 74%. LED pri tomto napätí normálne svieti. 
- 3,7V prúd naprázdno 1,9mA (spotrebúva hlavne LED), maximálny výstupný prúd 480mA pri 4,66V. Vstupný prúd je 840mA, účinnosť cca 72%. LED pri tomto napätí normálne svieti. Prevodník sa začne mierne zahrievať. 
Pre prehľadnosť som výsledky zhrnul do tabuľky. 
Dodatočne som pri vstupnom napätí 3,7V skontroloval závislosť účinnosti premeny od záťažového prúdu
50mA - 85% účinnosť
100mA - účinnosť 83%
150mA - 82% účinnosť
200mA - 80% účinnosť
300mA - účinnosť 75%
480mA - 72% účinnosť
Ako je dobre vidieť, čím nižšie zaťaženie, tým vyššia účinnosť.
Zďaleka nedosahuje uvedených 96 %
Zvlnenie výstupného napätia pri zaťažení 0,2A 
Zvlnenie výstupného napätia pri zaťažení 0,48A 
Ako je ľahké vidieť, pri maximálnom prúde je amplitúda zvlnenia veľmi veľká a presahuje 0,4 V.
S najväčšou pravdepodobnosťou je to spôsobené výstupným kondenzátorom s malou kapacitou s vysokým ESR (merané 1,74 Ohm)
Pracovná frekvencia prevodu cca 80kHz
Na výstup meniča som dodatočne prispájkoval 20μF keramiku a získal som 5-násobné zníženie zvlnenia pri maximálnom prúde! 
Záver: prevodník je veľmi nízkoenergetický - to je potrebné vziať do úvahy pri jeho výbere na napájanie vašich zariadení
Toto je zariadenie určené na získanie jedného alebo viacerých napätí inej úrovne z napätia jednej úrovne. Niekedy je to v našej praxi priam nevyhnutné, ak napríklad navrhujeme zariadenie s nízkonapäťovým napájaním z Li-Ion batérie a v obvode tohto zariadenia sú operačné zosilňovače, ktoré vyžadujú napájanie z bipolárneho zdroja ∓ 15B. Alebo iný príklad. Predpokladajme, že potrebujeme napájať mikrokontrolér s menovitým napätím 5 voltov z lítium-iónovej batérie. V tomto a podobných prípadoch musí vývojár použiť jednosmerné meniče napätia.
Tento článok sa zameria na spínacie meniče, ktoré majú zjavné výhody, z ktorých hlavnou je vysoká účinnosť. Pulzné meniče napätia sú veľmi širokou triedou zariadení. Môžu byť stabilizované alebo nestabilizované, s galvanickým oddelením vstupu od výstupu alebo bez neho. tiež prevodníky možno rozdeliť na boost, buck a inverting (napríklad prevodník, ktorý napájaný napätím + 5V dáva na výstupe napätie -5V)
Výrobcovia elektronických komponentov teraz vyrábajú širokú škálu špeciálnych integrovaných obvodov na použitie v aplikáciách DC-DC. Prevodníky zostavené na takýchto čipoch majú stabilné vlastnosti a vysokú spoľahlivosť. napriek tomu je možné impulzný menič zostaviť pomocou konvenčných diskrétnych tranzistorov. Tento článok poskytuje niekoľko veľmi jednoduchých diagramov, ktoré môžete použiť na riešenie jednoduchých problémov s návrhom.
Veľmi bežný MAX232 sa používa na konverziu rozhrania UART na signály RS232. Tento mikroobvod má už zabudované meniče napätia, ktoré môžeme použiť na vlastné sebecké účely.
Schéma 1. Nezvyčajné použitie čipu MAX232
takýto menič môže poskytnúť napätie
∓ 9V pri malom prúde 5..8 mA. Takýto prevodník je možné použiť na napájanie jedného alebo dvoch operačných zosilňovačov. hlavnou výhodou je jednoduchosť. Túto schému je vhodné použiť, ak je potrebné niečo urobiť rýchlo a okrem mikroobvodu MAX232 nie je po ruke ničSchéma 2. Jednoduchý nestabilizovaný menič na dvoch tranzistoroch
Jedna z najjednoduchších schém. parametre takéhoto meniča závisia od parametrov použitých tranzistorov, konverznej frekvencie a vlastností transformátora. Obvod znázornený na obrázku pracuje s frekvenciou približne 50 kHz.
Transformátor T1 je domáci. Dá sa navinúť na feritový krúžok vyrobený z 2000NM materiálu o veľkosti 10x6x4. primárne vinutie pozostáva z 20 závitov s odbočkou od stredu. Sekundárne - 140 otáčok aj s kohútikom od stredu. Priemer drôtu - nie menej ako 0,2 mm. Tranzistory môžu byť nahradené BC546 alebo inými. ak nie je k meniču pripojená žiadna záťaž, prakticky nespotrebúva prúd z napájacieho zdroja. To je jedna z jeho výhod (okrem jednoduchosti).
Schéma 3. Jednoduchý nestabilizovaný prevodník - multivibrátor.
Ďalším praktickým obvodom je štvortranzistorový push-pull menič. srdcom obvodu je konvenčný multivibrátor s dvoma tranzistormi VT1 a VT2.
Tranzistory VT3 a VT4 slúžia ako budiče pre vinutia impulzného transformátora. K sekundárnemu vinutiu impulzného transformátora je pripojený polvlnový usmerňovač na dióde VD3. Zvlnenie výstupného napätia je vyhladené kondenzátorom C3. Výstupné napätie tohto meniča je možné meniť v širokom rozsahu zmenou počtu závitov sekundárneho vinutia transformátora.
Schéma 4. Stabilizovaný menič s dvoma tranzistormi.
Zaujímavý obvod, ktorý umožňuje napájať z nízkonapäťového zdroja (napríklad z jedného alkalického článku 1,5 V), napríklad malé zariadenie na mikrokontroléri, ktoré vyžaduje napájanie 5 V. Obvod sa snaží udržiavať konštantný napätie na výstupe asi 4,7 V. na bázu prvého tranzistora VT1. transformátor T1 je možné navinúť na feritový krúžok s priemerom 7 mm. Obe vinutia sú rovnaké, 20 závitov drôtu s priemerom 0,3 mm. Vinutia môžete navinúť do dvoch drôtov. Pri pripájaní musíte brať do úvahy začiatok a koniec vinutia. Ak sa pomýlite, prevodník nebude fungovať. V tomto prípade vymeňte vodiče jedného z vinutí. Cievka L1 - ľubovoľná tlmivka s indukčnosťou v oblasti 10 μH. Tlmivku je možné použiť priemyselne alebo si ju sami navinúť. Pomocou tohto lacného zariadenia môžete merať indukčnosť. Tlmivka spolu s kondenzátorom C3 vyhladzuje zvlnenie výstupného napätia.
Tento pomerne kvalitný a pohodlný prevodník je postavený na báze špecializovaného mikroobvodu od spoločnosti MAXIM. Môže sa použiť na výrobu +12 voltov v zariadení napájanom jedným 3 až 5 voltovým zdrojom energie. Tlmivka L1 môže byť navinutá na malom feritovom krúžku alebo na malom feritovom jadre. Pomocou týchto prístrojov je vhodné merať indukčnosť cievok. Obvod poskytuje výstupný prúd 120 mA. Mikroobvod MAX734.
Schéma 5. Veľmi jednoduchý prevodník na špecializovanom čipe.
Ďalší DC-DC menič využívajúci mikroobvod od MAXIM. Hlavnou výhodou je výnimočná jednoduchosť a nenáročnosť tejto schémy. V zariadení sú iba 4 časti vrátane mikroobvodu MAX631. Hlavným a zrejmým účelom takéhoto prevodníka je napájanie 5V obvodu zo zdroja s nižším napätím 3,2 voltu. Napríklad z jednej Li-Ion batérie.
Schéma 6. Stabilizovaný DC-DC menič s bipolárnym výstupom
∓
12 palcov
Tento veľmi užitočný obvod sa môže hodiť, ak má váš návrh iba jeden 4,5 V napájací zdroj, ale musíte použiť komponenty, ktoré vyžadujú bipolárne napájanie. napríklad operačné zosilňovače (operačné zosilňovače). Srdcom meniča je mikroobvod LM2587-12. Impulzný transformátor môže byť implementovaný na feritovom krúžku alebo na pancierovom jadre. Indukčnosť primárneho vinutia by mala byť približne 22 μH (môžete ju merať pomocou tohto zariadenia) a pomer počtu závitov primárneho vinutia k sekundárnemu = 1: 2,5. To znamená, že napríklad indukčnosť 22 μH na jadre, ktoré máte k dispozícii, získate počtom závitov 50. Potom bude počet závitov každého sekundárneho vinutia 2,5 * 50 = 125
Schéma 7. Stabilizovaný DC-DC menič pre dve rôzne napätia
Ak má váš dizajn digitálne mikroobvody s napájacím napätím 5 aj 3,3 V, potom sa vám tento prevodník môže hodiť. Obvod pracuje s napätím v oblasti 3 V a umožňuje získať na výstupe napätie 3,3 a 5 V. Zaťažovací prúd pre každý výstup môže dosiahnuť 150 mA. Ako môžete vidieť na obrázku, zariadenie používa 2 mikroobvody MCP1252 od MICROCHIP
Schéma 8. DC-DC menič pre dve rôzne napätia na mikroobvodoch od YCL Elektronics
DC-DC meniče pre rôzne napätia je možné namontovať na čipy vyrábané spoločnosťou YCL Elektronics. V tomto prípade ide o mikroobvody DC-102R v kanáli mínus 5 V a DC-203R v kanáli +12 V. Na výstupe -5 V môže záťažový prúd dosiahnuť 360 mA. Na výstupe +12 V je prúd menší - 150 mA.
Schéma 9. DC-DC boost konvertor na MAX1724EZK33
Tento DC-DC prevodník na čipe
