Здесь Вы обнаружите, практические советы, подсказки, идеи, схемы, чертежи, фото. Рассылка пишется для любителей мастерить, строить, самодельничать. Узнайте первым о новых обзорах "Для умелых рук"
Цитаты
– Узнай то, что знает волшебник, и волшебство исчезнет. Ричард Бах
Чтобы прочитать новую цитату обновите страницу,или перейдите на любую другую
Главная » 2011»Апрель»16 » Преобразователь напряжения с низковольтным питанием
22:10
Преобразователь напряжения с низковольтным питанием
Маломощный преобразователь напряжения. Входное от 0.4 до 12В, выходное 3В.
Устройство,
собранное по схеме на рис. 1, обеспечивает выходное стабилизированное
напряжение 3 В при входном напряжении 0,4... 12 В и сопротивлении
нагрузки 5 кОм. Следует отметить, что при входном напряжении более 5 В
преобразователь будет работать в критическом режиме.
На
германиевых транзисторах разной структуры VT1 и VT2, а также
трансформатор Т1 образуют однотактный обратноходовый импульсный
преобразователь напряжения, работающий в режиме самовозбуждения. VT1,
VT2 включены как составной транзистор по схеме Шиклаи.
Резистор
R1 облегчает запуск и улучшает нагрузочные характеристики
преобразователя. Резистор R2 ограничивает импульсный ток проходящий
сквозь переход база-эмиттер VT1.
На оптроне U1, транзисторе VT3 и
элементах HL1, VD2, R4, СЗ реализован узел стабилизации напряжения на
выходе. Также если напряжение на выходе стремится к увеличению,
например, из-за возрастания сопротивления нагрузки или увеличения
напряжения питания, увеличивается ток, протекающий через светодиод
оптрона, что приводит к более сильному открыванию фототранзистора.
Базовый
ток напряжения смещения транзистора VT3 увеличивается, транзистор
открывается сильнее, шунтируя база-эмиттер VT2, что приводит к
уменьшению выходного напряжения. Следует отметить, что узел стабилизации
выходного напряжения потребляет довольно большой ток, что ощутимо
снижает КПД преобразователя. Значительно уменьшить потери можно, если
заменить кремниевый биполярный транзистор VT3 маломощным полевым
п-канальным МОП транзистором КП501В или КР1014КТ1А, на место которого
необходимо подобрать экземпляр с минимально возможным пороговым
открывающим напряжением затвор-исток при токе стока 50 мкА.
Желательно,
чтобы это напряжение было не больше 0,55 - 0,8 В. При замене в узле
стабилизации биполярного транзистора полевым вывод затвора подключается
на место вывода базы, исток — эмиттер, сток — коллектор. Номинальная
ёмкость СЗ уменьшается до 560 пФ и параллельно ему подключается резистор
сопротивлением 470 кОм. Коэффициент стабилизации при замене биполярного
транзистора полевым заметно увеличивается.
Скважность импульсов
и рабочая частота преобразователя зависят от сопротивления нагрузки и
входного напряжения питания и могут изменяться в широком диапазоне, от
единиц до 200...300 кГц.
Максимальное напряжение на выходе
зависит от прямого суммарного напряжения HL1, VD2 и излучающего
ИК-светодиода оптрона U1. Если его необходимо увеличить, то число
последовательно включенных диодов и (или) светодиодов увеличивают. При
этом может потребоваться увеличение числа витков обмотки III импульсного
трансформатора. Если требуется напряжение на выходе 1,5 В, то светодиод
HL1 исключают, напряжение устанавливают подбором типа и экземпляра
диода VD2.
Трансформатор Т1 наматывают на кольцевом ферритовом
магнитопрово-де К16x13x4 из феррита М2000НМ1. После подготовки кольца
первой выполняют обмотку III, которая содержит 215 витков провода ПЭВ2
0,25, намотанных равномерно по всему кольцу. Обмотку покрывают
цапонлаком. После высыхания лака на отдельных секторах кольца наматывают
проводом ПЭВ2 остальные обмотки: I — 44 витка, диаметр провода 0,27...0,35 мм, II — 20 витков, диаметр провода 0,13...0,23 мм.
Данное
расположение обмотки позволяет легко манипулировать числом витков и
типом провода первичных обмоток, что открывает путь для экспериментов и
позволяет оптимизировать параметры преобразователя для конкретного
применения. Если потребуется увеличение числа витков вторичной обмотки,
то их можно домотать поверх остальных. Можно изначально сделать обмотку
III с отводами. Если для питания нагрузки необходимо двуполярное
напряжение ±1,5 В, например, для электронной карманной игрушки «Тетрис»,
то эту обмотку наматывают сложенным вдвое проводом и устанавливают два
однопо-лупериодных выпрямителя.
Рис.2.
Все
транзисторы желательно взять с максимально возможным коэффициентом
током передачи базы. На место VT1 подойдет любой германиевый импульсный
из серий ГТ320,1Т320, ГТ321,1Т321 (предпочтительнее), 2N2635, 2N1494A.
VT2 — 1Т311, ГТ311, МП35—МП38, 2N444, 2N445, VT3 — КТ3102Е, КТ342А—Г,
AM—ГМ, КТ3129А9—Д9. Диоды VD1 VD2 заменяются любыми маломощными
импульсными кремниевыми серий КД510, КД521, КД522, 1N4148. Диод VD1
можно попробовать заменить германиевым, например, Д311, что повысит
экономичность преобразователя. Светодиод подойдет любой из серий АЛ307,
КИПД35, L1503, L63.
Светодио-ды красного цвета свечения обычно
имеют меньшее прямое рабочее напряжение. Если HL1 будет использоваться и
как элемент индикации, то на его месте желательно применить светодиод с
повышенной светоотдачей, например, L1513SURC/E. Если узел стабилизации
выходного напряжения будет выполнен на полевом транзисторе, то свечение
любого светодиода будет очень слабым или незаметно совсем.
Помехоподавляющий дроссель L1 — любой малогабаритный, например, ДПЗ-О.З.
Преобразователь
напряжения можно выполнить на печатной плате размерами 60x35 мм (рис.
2), которую при необходимости экранируют. При налаживании на собранное
устройство подают напряжение 1 В. Изменяя напряжение питания от 0,3 до 5
В и контролируя выходное напряжение и потребляемый ток, проверяют
работу узла стабилизации. В некоторых случаях применения этого
устройства, например, для зарядки малогабаритных элементов типа Д-0,03,
Д-0,06 (аккумуляторов) при низком входном напряжении питания от узла
стабилизации выходного напряжения можно отказаться или сделать его
отключаемым. При налаживании и эксплуатации этого устройства следует
учитывать, что оно не имеет защиты от перегрузок и короткого замыкания в
цепи нагрузки.
Рис.3.
При
испытаниях готовой конструкции были получены параметры, изложенные в
табл. 1. В одном из экспериментов в качестве первичного источника
энергии использовался фотодиод типа ФД320. При ярком солнечном освещении
фотодиода напряжение на нагрузке сопротивлением 5 кОм составило 2,8 В.
