DC-DC dönüştürücüyü güçlendirin. Çalışma prensibi

Transistörlerin orantılı akım kontrolü nedeniyle anahtarlama kayıplarının önemli ölçüde azaltıldığı ve dönüştürücünün verimliliğinin artırıldığı bir itme-çekme darbe üreteci, VT1 ve VT2 (KT837K) transistörlerine monte edilir. Pozitif geri besleme akımı, transformatör T1'in III ve IV sargıları ve C2 kapasitörüne bağlı yük üzerinden akar. Çıkış voltajını düzelten diyotların rolü, transistörlerin verici bağlantıları tarafından gerçekleştirilir.

Jeneratörün özel bir özelliği, yük olmadığında salınımların kesilmesidir, bu da güç yönetimi sorununu otomatik olarak çözer. Basitçe söylemek gerekirse, böyle bir dönüştürücü, ondan bir şeye güç vermeniz gerektiğinde kendi kendine açılacak ve yük bağlantısı kesildiğinde kapanacaktır. Yani, güç pili sürekli olarak devreye bağlanabilir ve yük kapalıyken pratik olarak tüketilemez!

Verilen UВx girişi için. ve UBix'in çıktısını alın. I ve II sargılarının gerilimleri ve dönüş sayısı (w1), III ve IV sargılarının gerekli sarım sayısı (w2), aşağıdaki formül kullanılarak yeterli doğrulukla hesaplanabilir: w2=w1 (UOut. - UBx. + 0,9) /(UBx - 0,5 ). Kondansatörler aşağıdaki derecelendirmelere sahiptir. C1: 10-100 µF, 6,3 V. C2: 10-100 µF, 16 V.

Transistörler kabul edilebilir değerlere göre seçilmelidir temel akım (yük akımından az olmamalıdır!!!) Ve ters voltaj yayıcı - taban (giriş ve çıkış voltajları arasındaki farkın iki katından büyük olmalıdır!!!) .

Akıllı telefonun 220 V'luk bir prizden şarj edilemediği durumlarda, seyahat sırasında akıllı telefonumu şarj etmek için bir cihaz yapmak amacıyla Chaplygin modülünü monte ettim Ama ne yazık ki... Paralel bağlı 8 pil kullanarak sıkıştırabildiğim maksimum değer 4,75 V çıkış voltajında yaklaşık 350-375 mA şarj akımıdır! Eşimin Nokia telefonu bu cihazla şarj edilebiliyor. Yüksüz olarak Chaplygin Modülüm 1,5 V giriş voltajıyla 7 V üretiyor. KT837K transistörler kullanılarak monte ediliyor.

Yukarıdaki fotoğraf, 9 V gerektiren bazı cihazlarıma güç vermek için kullandığım sözde Krona'yı gösteriyor. Krona pilinin kasasının içinde bir AAA pil, şarj edildiği bir stereo konektör ve bir Chaplygin dönüştürücü var. KT209 transistörleri kullanılarak monte edilir.

Transformatör T1, K7x4x2 boyutlarında 2000 NM'lik bir halka üzerine sarılır, her iki sargı da aynı anda iki kabloya sarılır. Halkanın keskin dış ve iç kenarlarındaki izolasyonun zarar görmesini önlemek için, keskin kenarları zımpara kağıdıyla yuvarlayarak bunları matlaştırın. İlk olarak, 0,16 mm çapında 28 tur tel içeren sargılar III ve IV (şemaya bakınız) sarılır, daha sonra yine iki tel halinde, 0,25 mm çapında 4 tur tel içeren sargılar I ve II sarılır. .

Dönüştürücüyü kopyalamaya karar veren herkese iyi şanslar ve başarılar! :)

Bazen alçak gerilimden yüksek gerilim elde etmeniz gerekir. Örneğin, 5 voltluk bir USB ile çalışan yüksek voltajlı bir programcı için 12 volt civarında bir yere ihtiyacınız vardır.

Ne yapmalıyım? Bunun için DC-DC dönüşüm devreleri bulunmaktadır. Bu sorunu bir düzine parça halinde çözmenize izin veren özel mikro devrelerin yanı sıra.

Çalışma prensibi
Peki, örneğin beş voltu beşten fazla bir şeye nasıl dönüştürebilirsiniz? Birçok yol bulabilirsiniz - örneğin, kapasitörleri paralel olarak şarj edin ve ardından bunları seri olarak değiştirin. Ve saniyede pek çok kez. Ancak mevcut gücü korumanın endüktans özelliklerini kullanmanın daha basit bir yolu var.

Bunu çok açık bir şekilde ifade etmek için öncelikle tesisatçılar için bir örnek göstereceğim.

Faz 1

Damper aniden kapanıyor. Akışın gidecek başka yeri yok ve hızlanan türbin sıvıyı ileri itmeye devam ediyor çünkü anında kalkamazsınız. Üstelik kaynağın geliştirebileceğinden daha büyük bir kuvvetle onu bastırır. Bulamacı vanadan basınç akümülatörüne yönlendirir. Bunun bir kısmı (zaten artan baskıyla birlikte) tüketiciye nereye gidiyor? Valf sayesinde artık geri dönmüyor.

Aşama 3

Ve damper tekrar kapanır ve türbin, sıvıyı şiddetli bir şekilde aküye itmeye başlar. 3. aşamada orada meydana gelen kayıpların telafisi.

Diyagramlara geri dön
Bodrumdan çıkıyoruz, tesisatçının eşofmanını çıkarıyoruz, gaz anahtarını köşeye atıyoruz ve yeni bilgilerle diyagramı oluşturmaya başlıyoruz.

Türbin yerine bobin şeklindeki endüktans bizim için oldukça uygundur. Damper olarak sıradan bir anahtar (pratikte bir transistör) kullanılır, doğal olarak bir valf olarak bir diyot kullanılır ve bir kapasitör, bir basınç akümülatörünün rolünü üstlenir. Ondan başka kim potansiyel biriktirebilir? İşte bu, dönüştürücü hazır!

Faz 1

Anahtar açılıyor ancak bobin durdurulamıyor. Manyetik alanda depolanan enerji dışarı fırlar ve akım, anahtarın açıldığı andaki ile aynı seviyede kalma eğilimindedir. Sonuç olarak, bobin çıkışındaki voltaj keskin bir şekilde atlar (akıma yer açmak için) ve diyotu kırarak kapasitörün içine paketlenir. Enerjinin bir kısmı yüke gidiyor.

Aşama 3

Anahtar açılır ve bobinden gelen enerji tekrar diyottan kapasitöre doğru ilerleyerek faz 3 sırasında düşen voltajı artırır. Döngü tamamlandı.

Süreçten de görülebileceği gibi kaynaktan gelen akımın daha fazla olması nedeniyle tüketicideki voltajı arttırdığımız açıktır. Dolayısıyla burada güç eşitliğine kesinlikle uyulmalıdır. İdeal olarak %100 dönüştürücü verimliliğiyle:

U kaynağı *I kaynağı = U tüketimi *I tüketimi

Yani tüketicimiz 12 volta ihtiyaç duyuyorsa ve 1A tüketiyorsa, o zaman 5 voltluk bir kaynaktan dönüştürücüye 2,4A kadar beslemeniz gerekir.Aynı zamanda kaynağın kayıplarını da hesaba katmadım, ancak genellikle bunlar çok büyük değildir (verimlilik genellikle yaklaşık %80-90'dır).

Kaynak zayıfsa ve 2,4 amper sağlayamıyorsa, 12 voltta şiddetli dalgalanmalar ve voltajda bir düşüş olacaktır - tüketici, kapasitörün içeriğini kaynağın oraya atacağından daha hızlı tüketecektir.

Devre tasarımı
Çok sayıda hazır DC-DC çözümü var. Hem mikro bloklar hem de özel mikro devreler şeklinde. Fazla uzatmayacağım ve deneyimimi göstermek için, örnekte daha önce kullandığım MC34063A üzerindeki devre örneğini vereceğim.

SWC çipinin transistör anahtarının SWC/SWE pinleri onun toplayıcısıdır ve SWE onun yayıcısıdır. Çekebileceği maksimum akım 1,5A giriş akımıdır, ancak istediğiniz herhangi bir akım için harici bir transistör de bağlayabilirsiniz (daha fazla ayrıntı için çipin veri sayfasına bakın).
DRC - bileşik transistör toplayıcı
Ipk - akım koruma girişi. Burada şönt Rsc'deki gerilim kaldırılır; eğer akım aşılırsa ve şönt üzerindeki gerilim (Upk = I*Rsc) 0,3 volt'un üzerine çıkarsa dönüştürücü duracaktır. Onlar. Gelen akımı 1A ile sınırlamak için 0,3 Ohm'luk bir direnç takmanız gerekir. 0,3 ohm'luk bir direncim yoktu, bu yüzden oraya bir jumper koydum. Çalışacaktır ancak korumasızdır. Eğer bir şey olursa, mikro devremi öldürecek.
TC, çalışma frekansını ayarlayan kapasitörün girişidir.
CII karşılaştırıcı girişidir. Bu girişteki voltaj 1,25 voltun altına düştüğünde anahtar darbe üretir ve dönüştürücü çalışır. Büyüdükçe kapanır. Burada R1 ve R2 üzerindeki bir bölücü aracılığıyla çıkıştan gelen geri besleme voltajı uygulanır. Üstelik bölücü, çıkışta ihtiyacımız olan voltaj göründüğünde karşılaştırıcının girişinde tam olarak 1,25 volt olacak şekilde seçilmiştir. O zaman her şey basit - çıkış voltajı gerekenden düşük mü? Harman yapıyoruz. İhtiyacınız olanı aldınız mı? Kapatalım.
Vcc - Devre Gücü
GND - Toprak

Mezheplerin hesaplanmasına yönelik tüm formüller veri sayfasında verilmiştir. Bizim için en önemli tabloyu buraya kopyalayacağım:

Kazınmış, lehimlenmiş...

Aynen böyle. Basit bir şema, ancak bir dizi sorunu çözmenize olanak tanır.

Bildiğiniz gibi beyaz ve mavi LED'leri yakmak için türüne göre 1,2 ila 1,5 volt arasında yanabilen kırmızı LED'lerin aksine en az 3V'a ihtiyacınız var.

1,5 voltluk bir pilden beyaz bir LED'in yanmaya başlaması için adı verilen bir elektronik devre kurmanız gerekir. Bu cihazlar tipik olarak doğru akım (DC) girişine kıyasla daha yüksek bir çıkış voltajı üretmek için kullanılır.

Alternatif akımlı devrelerde bu işlev. Daha yüksek bir çıkış voltajı elde etmek için, sekonder sargının sarım sayısının primer sargı sayısına oranının 1'den büyük olması yeterlidir (dönüşüm oranı> 1).

LED dönüştürücünün çalışmasının açıklaması

DC-DC dönüştürücümüze dönersek, DC-DC dönüşümünü uygulamak için çoğu oldukça karmaşık olan birçok farklı seçenek vardır. Bizim durumumuzda amaç, voltajı 1,5 V'tan 3,5 V'a yükseltmek için basit ve verimli bir dönüştürücü devresi oluşturmaktır. Aşağıda LED'ler için benzer bir DC-DC dönüştürücünün devre şeması bulunmaktadır.

İndüktörü sarmak için, şekli ve boyutu herhangi biri olabilen ferrite ihtiyacınız vardır, ancak 1...1,5 cm çapında "halka" (veya torus) tipi bir çekirdek kullanmak daha iyidir. Bu genellikle güç kaynağı kablolarında (konektörün yanındaki siyah blok) bir filtre olarak kullanılır ve ayrıca güç kaynaklarının, VCR'lerin, tarayıcıların vb. anahtarlanmasında da bulunabilir. Sargı 0,4 mm çapında PEV-2 telden yapılmıştır ve 30 dönüş içerir.

Elektronik devre çok basittir: bir bobin, iki transistör, bir kapasitör ve iki dirençten oluşur. Set etkileyici değil ama işi hallediyor. Akım tüketimi 25 mA'dır ve bu, bir AA pilin yaklaşık 50 saatlik sürekli çalışmasına eşdeğerdir. Devre oldukça iyi çalışıyor ve ortalama düzeyde LED parlaması sağlıyor.

Bugün MT3608 yongasını temel alan ünlü DC-DC boost voltaj dönüştürücüyü inceliyoruz. Tahta, kendi elleriyle bir şeyler yaratmayı sevenler arasında popülerdir. Özellikle ev yapımı harici şarj cihazlarının (güç bankaları) yapımında kullanılır.

Bugün çok detaylı bir inceleme yapacağız, tüm avantajları inceleyeceğiz ve dezavantajları öğreneceğiz.

Böyle bir anakartın maliyeti yalnızca 0,5 dolardır, inceleme sırasında anakartların başarısız olmasına yol açabilecek zorlu testler olacağını bildiğimden, aynı anda birkaç tane satın aldım.

Anakart çok kaliteli, kurulum çift taraflı, daha doğrusu, arka tarafın neredeyse tamamı kütle ve aynı zamanda soğutucu rolünü oynuyor. Genel boyutlar 36 mm * 17 mm * 14 mm

Üretici aşağıdaki parametreleri belirtir

1). Maksimum çıkış akımı - 2A
2). Giriş voltajı: 2V~24V
3). Maksimum çıkış voltajı: 28V
4). Verimlilik: ≤93%
Ürün boyutu: 36mm * 17mm * 14mm

Ve diyagram aşağıda sunulmuştur.

Kart, çıkış voltajını düzenlemek için tasarlanmış, 100 kOhm dirençli çok turlu bir ayar direncine sahiptir. Başlangıçta dönüştürücünün çalışması için değişkeni saat yönünün tersine 10 adım döndürmeniz gerekir, ancak bundan sonra devre voltajı artırmaya başlayacaktır, yani değişken yarıya kadar boşta kalacaktır.

Giriş ve çıkış kart üzerinde işaretlendiğinden bağlantı sorunu yaşanmayacaktır.
Doğrudan testlere geçelim.

1) Beyan edilen maksimum voltaj 28 Volt'tur ve bu gerçek değere karşılık gelir.

2) Kartın çalışmaya başladığı minimum voltaj 2 Volt, bunun tam olarak doğru olmadığını söyleyeceğim, kart bu voltajda çalışır durumda kalıyor ancak 2,3-2,5 Volt'ta çalışmaya başlıyor

3) Giriş voltajının maksimum değeri 24 Volt, satın aldığım 8 karttan biri böyle bir giriş voltajına dayanamadı, geri kalanı sınavı mükemmel geçti diyeceğim.

4) Çıkış kısa devre modu. Kaynağın beslendiği laboratuvar güç kaynağı bir akım sınırlama sistemi ile donatılmıştır; çıkışta kısa devre olması durumunda laboratuvar güç kaynağının tüketimi 5 A'dır (bu, LPS'nin sağlayabileceği maksimum değerdir). Buna dayanarak, örneğin bir aküye bir invertör bağlarsanız, kısa devre durumunda ikincisinin anında yanacağı - kısa devrelere karşı koruması olmadığı sonucuna vardık. Aşırı yük koruması da yoktur.

6) Bağlantı polaritesi ters çevrilirse ne olur? Bu test videoda açıkça görülüyor, tahta dumanla yanıyor ve yanan da mikro devre.

7) Yüksüz akım yalnızca 6mA'dir, bu çok iyi bir sonuçtur.

8) Şimdi çıkış akımı. Girişe 12 Volt, çıkışa 14 Volt voltaj verilir, yani giriş-çıkış farkı sadece 2 Volt'tur, en iyi çalışma koşulları sağlanır ve bu durumda devre 2 Amper üretmezse, o zaman diğer giriş-çıkış değerleriyle bunu sağlayamaz.

Sıcaklık testleri

Not: Testler sırasında gaz kelebeği vernik kokmaya başladı ve bu nedenle daha iyi bir gaz kelebeği ile değiştirildi, en azından yeni gaz kelebeği telinin çapı orijinalininkinden 2 kat daha kalındı.

Bu testlerde kartın girişine 12 Volt gerilim uygulanmakta, çıkışta ise 14 Volt ayarlanmaktadır.

Gaz kelebeğinde ısı üretimi, gaz kelebeği zaten değiştirilmiş

Diyotta ısı dağılımı

Çip üzerinde ısı dağılımı

Gördüğünüz gibi bazı durumlarda sıcaklık 100 derecenin üzerinde ancak sabittir.

Bu tür çalışma koşulları altında çıktı parametrelerinin önemli ölçüde bozulduğuna da dikkat edilmelidir ki bu da beklenen bir durumdur.

Gördüğümüz gibi, 2A çıkış akımında voltaj düşüyor, bu nedenle kartı maksimum 1-1,2 Amper akımlarda kullanmanızı öneririm; daha yüksek değerlerde, çıkış voltajının stabilitesi kaybolur ve mikro devre, indüktör ve çıkış doğrultucu diyotunun aşırı ısınması.

9) Dalgalanmaları gözlemlediğimiz çıkış voltajının osilogramı.

Çıkışa paralel bir elektrolit (35-50 Volt) lehimlenirse durum iyileştirilebilir, kapasite 47 ila 220 μF arasındadır (470'e kadar mümkündür, artık bir anlamı yoktur)

Jeneratörün çalışma frekansı yaklaşık 1,5 MHz'dir

Test hatası %5'ten fazla değil

Basit bir multivibratöre dayalı olarak güçlü ve oldukça iyi bir yükseltici voltaj dönüştürücü oluşturulabilir.
Benim durumumda, bu invertör sadece işi gözden geçirmek için yapıldı; bu invertörün çalışmasıyla ilgili kısa bir video da yapıldı.

Bir bütün olarak devre hakkında - basit bir itme-çekme invertörü, daha basitini hayal etmek zor. Ana osilatör ve aynı zamanda güç kısmı, bir multivibratör devresi kullanılarak bağlanan güçlü alan etkili transistörlerdir (IRFP260, IRFP460 ve benzeri anahtarların kullanılması tavsiye edilir). Bir transformatör olarak, bilgisayar güç kaynağından (en büyük transformatör) hazır bir trans kullanabilirsiniz.

Amacımız için 12 Volt sargıları ve orta noktayı (örgü, musluk) kullanmamız gerekiyor. Transformatörün çıkışında voltaj 260 Volt'a kadar çıkabilir. Çıkış voltajı değişken olduğundan diyot köprüsü ile düzeltilmesi gerekir. Köprünün 4 ayrı diyottan monte edilmesi tavsiye edilir, hazır diyot köprüleri 50 Hz ağ frekansları için tasarlanmıştır ve devremizde çıkış frekansı 50 kHz civarındadır.

Ters voltajı en az 400 Volt ve izin verilen akımı 1 Amper veya daha yüksek olan darbeli, hızlı veya ultra hızlı diyotlar kullandığınızdan emin olun. MUR460, UF5408, HER307, HER207, UF4007 ve diğer diyotları kullanabilirsiniz.
Ana devre devresinde aynı diyotları kullanmanızı öneririm.

İnvertör devresi paralel rezonans temelinde çalışır, bu nedenle çalışma frekansı, transformatörün birincil sargısı ve bu sargıya paralel kapasitör tarafından temsil edilen salınım devremize bağlı olacaktır.
Genel olarak güç ve performansla ilgili. Doğru şekilde monte edilmiş bir devre, ek ayar gerektirmez ve hemen çalışır. Çalışma sırasında, transformatör çıkışı yüklü değilse tuşlar hiç ısınmamalıdır. İnverterin boşta akımı 300mA'ya kadar ulaşabilir - bu normdur, daha yüksek olması zaten bir sorundur.

İyi anahtarlar ve bir transformatörle, bu devreden 300 watt, hatta bazı durumlarda 500 watt civarındaki gücü sorunsuz bir şekilde kaldırabilirsiniz. Giriş voltaj değeri oldukça yüksek, devre 6 Volt'tan 32 Volt'a kadar bir kaynaktan çalışacak, daha fazlasını sağlamaya cesaret edemedim.

Şoklar - bilgisayar güç kaynağındaki grup stabilizasyon bobininden sarı-beyaz halkalara 1,2 mm'lik bir tel ile sarılır. Her indüktörün sarım sayısı 7'dir, her iki indüktör de tamamen aynıdır.

Primer sargıya paralel kapasitörler çalışma sırasında biraz ısınabilir, bu nedenle çalışma voltajı 400 Volt veya daha yüksek olan yüksek voltajlı kapasitörler kullanmanızı tavsiye ederim.

Devre basit ve tamamen çalışır durumdadır, ancak tasarımın basitliğine ve erişilebilirliğine rağmen bu ideal bir seçenek değildir. Bunun nedeni en iyi saha anahtar yönetimi değildir. Devre, özel bir jeneratör ve kontrol devresinden yoksundur; bu, devrenin yük altında uzun süreli çalışması amaçlanıyorsa tamamen güvenilir değildir. Devre, LDS'ye ve yerleşik SMPS'ye sahip cihazlara güç sağlayabilir.

Önemli bir bağlantı - transformatör - iyi sarılmalı ve doğru şekilde fazlanmalıdır, çünkü invertörün güvenilir çalışmasında önemli bir rol oynar.

Birincil sargı, 0,8 mm'lik 5 telli bir veri yolu ile 2x5 turdur. İkincil sargı 0,8 mm'lik bir tel ile sarılır ve 50 dönüş içerir - bu, transformatörün kendi kendine sarılması durumunda geçerlidir.