Potente conversor buck de tensão CC. Circuito e operação do conversor de tensão CC CC. Conversor chopper buck - conversor tipo buck

Um gerador de pulso push-pull, no qual, devido ao controle de corrente proporcional dos transistores, as perdas para sua comutação são significativamente reduzidas e a eficiência do conversor é aumentada, montado nos transistores VT1 e VT2 (KT837K). A corrente de realimentação positiva flui pelos enrolamentos III e IV do transformador T1 e a carga conectada ao capacitor C2. A função dos diodos que retificam a tensão de saída é desempenhada pelas junções emissoras dos transistores.

Uma característica do gerador é a interrupção das oscilações na ausência de carga, o que resolve automaticamente o problema de gerenciamento de energia. Simplificando, esse conversor liga-se quando precisa alimentar algo e desliga quando a carga é desligada. Ou seja, a bateria pode ficar permanentemente ligada ao circuito e praticamente não ser consumida quando a carga está desligada!

Para uma determinada entrada U x. e saída UByx. tensões e o número de voltas dos enrolamentos I e II (w1), o número necessário de voltas dos enrolamentos III e IV (w2) pode ser calculado com precisão suficiente pela fórmula: w2 = w1 (Uout. - UBx. + 0,9) / (UVx - 0,5 ). Os capacitores têm as seguintes classificações. C1: 10-100uF, 6,3 V. C2: 10-100uF, 16V.

Os transistores devem ser selecionados com base em valores permitidos corrente de base (não deve ser menor que a corrente de carga!!!) e emissor de tensão reversa - base (deve ser mais que o dobro da diferença entre as tensões de entrada e saída!!!) .

Montei o módulo Chaplygin para fazer um aparelho para recarregar meu smartphone em condições de campo, quando o smartphone não pode ser carregado na tomada 220 V. Mas que pena ... O máximo que consegui espremer usando 8 baterias conectadas em paralelo é cerca de 350-375 mA de corrente de carga a 4,75 V. tensão de saída! Embora telefone nokia minha esposa consegue recarregar com tal dispositivo. Sem carga, meu módulo Chaplygin produz 7 V. com uma tensão de entrada de 1,5 V. Ele é montado em transistores KT837K.

A foto acima mostra uma pseudo-coroa que uso para alimentar alguns dos meus dispositivos que requerem 9 V. Dentro da caixa da bateria do cron há uma bateria AAA, um conector estéreo através do qual ela é carregada e um conversor Chaplygin. É montado em transistores KT209.

O transformador T1 é enrolado em um anel de 2000NM de tamanho K7x4x2, ambos os enrolamentos são enrolados simultaneamente em dois fios. Para não danificar o isolamento nas bordas externas e internas afiadas do anel, embote-as arredondando as bordas afiadas com uma lixa. Primeiro enrolam-se os enrolamentos III e IV (ver esquema) que contêm 28 voltas de fio com diâmetro de 0,16 mm, depois, também em dois fios, os enrolamentos I e II que contêm 4 voltas de fio com diâmetro de 0,25 mm.

Boa sorte e sucesso a todos que decidirem repetir o conversor! :)

Conheci em Ali um conversor de tensão abaixador muito interessante, com esse conjunto de características.

Aqui está o que o vendedor disse:
1.Faixa de tensão de entrada: 5-36VDC
2. Faixa de tensão de saída: 1,25-32VDC ajustável
3. Corrente de saída: 0-5A
4.Potência de saída: 75W
5.Alta eficiência de até 96%
6. Construído em função de desligamento térmico
7.Função de limite de corrente incorporada
8.Função de proteção contra curto-circuito na saída
9,C x L x A =68,2x38,8x15mm

Sobre os recursos mais interessantes deste conversor, o vendedor não disse ou não se concentrou neles. E os recursos são muito interessantes.

1. Medidor de tensão de entrada e saída embutido, amperímetro e wattímetro, com função de calibração. A função de calibração para tensão e corrente funciona de forma independente. A precisão real das leituras após a calibração é obtida na região de ~ 0,05v. Mas mais sobre isso abaixo.

2. Este conversor buck pode funcionar tanto no modo de estabilização de tensão quanto no modo de estabilização de corrente. Na verdade, esta é a menor e mais barata fonte de alimentação de laboratório com um multímetro embutido. Ao qual basta prender um berço para que as baterias fiquem prontas Carregador qualquer tipo de bateria.

Surgiu a ideia de utilizar este conversor como um poderoso conversor capaz de utilizar toda a potência da bateria solar com tensão de 6v. Então como usar bateria solar está planejado para usar longe da civilização, onde não tem multímetro extra com você, queria muito encontrar um conversor com voltímetro-amperímetro embutido.

Os conversores abaixadores com uma função de estabilização de corrente que não têm medo de curtos-circuitos, com um voltímetro-amperímetro embutido, não são uma grande oferta. Concorrentes mais próximos:

Em geral, não foi possível encontrar nada melhor e este conversor foi adquirido. Um mês depois, o pacote estava esperando no correio.

Os primeiros testes deste conversor decepcionaram. Descobriu-se que, embora o próprio conversor comece a funcionar com tensões de entrada acima de 3,2v, houve um problema com o voltímetro. O voltímetro mentiu por ALGUNS VOLTS!!! Portanto, o primeiro passo foi calibrar. Mas descobriu-se que a calibração não salva. Se você calibrar o voltímetro em 5v, os problemas começaram com leituras em 12v e vice-versa.

Posteriormente, experimentos mostraram que o voltímetro mostra os valores corretos apenas se a tensão de entrada for superior a 6,5v. Quando a tensão de entrada cai abaixo de 6,5 V, o voltímetro começa a cair. Além disso, absolutamente todas as leituras foram distorcidas em baixa tensão de entrada. Mesmo as leituras da tensão de saída começaram a "flutuar", embora na verdade estivessem estáveis. Foi extremamente desagradável observar quando, quando a tensão de entrada diminuiu de 6,5v para 4,2v, o voltímetro embutido começou a mostrar que a tensão de entrada estava crescendo. Aqui está um exemplo de números, tensão de entrada e tensão no voltímetro embutido.

6,74v - 6,6v
6,25v - 6,7v
5,95v - 6,7v
5,55v - 6,8v
5,07v - 7,2v
4,61v - 7,5v
4,33v - 7,8v

Quando a tensão de entrada caiu abaixo de 4,2 V, o voltímetro desligou completamente.

Criou-se uma disputa, mas o vendedor revelou-se normal e não resistiu, devolveu imediatamente 50% do preço.

Se você esquecer o voltímetro ou esperar que a tensão de alimentação seja sempre superior a 7v, podemos supor que o conversor está funcionando perfeitamente. Mas para o meu caso, quando a faixa de tensão operacional principal é 4v-8v, isso pode ser considerado um fiasco completo.

Mas então chegou o outono, longas noites sombrias, e ficou interessante ver se algo poderia ser feito.

Foto dos principais elementos do conversor

Acontece que um número elementos importantes escondido sob o display, que não queria soldar sem necessidade especial. Portanto, não foi possível desenhar um circuito conversor completo. Além disso, apesar da aparente simplicidade, o esquema não é tão simples. Pesquisando um conversor em funcionamento com um multímetro, ficou claro que todos os problemas começam quando um barramento de força separado, com uma tensão estabilizada de 5v para um voltímetro e outros “cérebros”, começa a ceder. O chip LM317 é responsável por 5v estável. E assim que a tensão em sua entrada começa a ser insuficiente para emitir 5v estáveis, os problemas começam com o voltímetro.

O problema ficou claro, mas sua solução não parecia tão simples. Em teoria, você precisa substituir o LM317 por algum tipo de analógico que possa não apenas diminuir a tensão, mas também aumentá-la. Conversor analógico SEPIC ou similar. Existem esses chips, mas eles definitivamente não serão compatíveis em termos de pinagem, eles definitivamente exigirão tubulação adicional e os preços desses chips geralmente não são humanos. E então surgiu uma ideia. E se você adicionar uma placa conversora boost antes do LM317. Além disso, a corrente consumida pelos “cérebros” é bem pequena. Como tal placa, o conversor MT3608 era ideal, cujas revisões são ou. Outra vantagem indiscutível do MT3608 é o seu preço. Já no Ali, o preço do MT3608 começa em US$ 0,35 e tende a ficar ainda mais barato.

Além do preço, fico feliz que, para a modificação, você precise fazer um mínimo de alterações no quadro. Basta cortar uma trilha (1) e soldar três fios no MT3608 +Vin (2), -Vin (3) e +Vout (4).


Além disso, várias camadas de fita isolante foram enroladas sobre o estrangulamento MT3608 para igualar a altura com o aparador. Além disso, na própria placa MT3608, um jumper foi adicionado para expandir a faixa de ajuste com um potenciômetro e um capacitor de cerâmica de 10 microfarad foi adicionado na saída. Como resultado, ficou assim:

O resultado obtido superou todas as expectativas:

1. Aumentou significativamente a precisão das leituras do voltímetro-amperímetro em tensões de entrada abaixo de 6,5v. Simplificando, o voltímetro começou a funcionar como deveria funcionar imediatamente. Dada a calibração, você pode definir as leituras na faixa desejada em torno de 0,05v. Embora ainda deva ser notado que se você definir com precisão a região de 5v, na região de 12v o voltímetro ficará na região de 0,3v.

2. O voltímetro agora liga em 1,9v. Agora você pode ver no voltímetro embutido, o momento em que a parte de energia do conversor é ligada, quando a tensão de entrada sobe acima de 3,2v.

3. Agora, no caso de sobrecarga da fonte, é quando o conversor tenta tirar mais da fonte de energia do que ela pode dar, o conversor ficou muito mais estável. Quando sobrecarregado, a parte de energia cai a tensão de entrada em algum lugar até 3,45v, o que é suficiente para alimentar os "cérebros" do conversor. O conversor não entra no modo de oscilação, por assim dizer, quando a tensão não é suficiente para iniciar os “cérebros”.

Esta modificação também tem algumas desvantagens:

1. A placa ficou mais alta, então para não danificar o "sanduíche" foram aparafusados ​​parafusos, permitindo instalar a placa em uma superfície plana sem riscos.

2. A faixa de operação das tensões de entrada foi reduzida. Anteriormente, a tensão de entrada podia chegar a 35v. Agora o limite superior é reduzido para 20v devido à limitação de tensão de entrada do MT3608. Mas no meu caso não é absolutamente crítico.

Para converter a tensão de um nível para a tensão de outro nível é frequentemente usado conversores de tensão de pulso usando dispositivos de armazenamento de energia indutiva. Tais conversores são caracterizados por alta eficiência, chegando às vezes a 95%, e têm a capacidade de obter tensão de saída aumentada, reduzida ou invertida.

De acordo com isso, três tipos de circuitos conversores são conhecidos: abaixador (Fig. 1), elevador (Fig. 2) e inversor (Fig. 3).

Comum a todos esses tipos de conversores são cinco elementos:

1. fonte de poder,
2. elemento chave de comutação,
3. armazenamento de energia indutiva (indutor, indutor),
4. diodo de bloqueio,
5. capacitor de filtro conectado em paralelo com a resistência de carga.

A inclusão desses cinco elementos em várias combinações permite implementar qualquer um dos três tipos de conversores de pulso.

O nível de tensão de saída do conversor é controlado alterando a largura dos pulsos que controlam a operação do elemento chave de comutação e, consequentemente, a energia armazenada no dispositivo de armazenamento indutivo.

A tensão de saída é estabilizada usando feedback: quando a tensão de saída muda, a largura do pulso muda automaticamente.

Conversor Degrau

O conversor buck (Fig. 1) contém um circuito conectado em série de um elemento de comutação S1, um armazenamento de energia indutivo L1, uma resistência de carga RH e um capacitor de filtro C1 conectado em paralelo a ele. O diodo de bloqueio VD1 é conectado entre o ponto de conexão da chave S1 com o acumulador de energia L1 e um fio comum.

Arroz. 1. O princípio de operação do conversor de tensão abaixador.

Quando a chave está aberta, o diodo está fechado, a energia da fonte de alimentação é armazenada no armazenamento de energia indutiva. Depois que a chave S1 é fechada (aberta), a energia armazenada pelo armazenamento indutivo L1 através do diodo VD1 é transferida para a resistência de carga RH, o capacitor C1 suaviza a ondulação de tensão.

Conversor de comutação de impulso

O conversor de tensão de pulso elevador (Fig. 2) é feito nos mesmos elementos básicos, mas possui uma combinação diferente deles: um circuito em série de um armazenamento de energia indutivo L1, um diodo VD1 e uma resistência de carga RH com um capacitor de filtro C1 conectado em paralelo está conectado à fonte de alimentação. O elemento de comutação S1 é conectado entre o ponto de conexão do dispositivo de armazenamento de energia L1 com o diodo VD1 e o barramento comum.

Arroz. 2. O princípio de funcionamento do conversor de tensão elevador.

Quando o interruptor está aberto, a corrente da fonte de alimentação flui através do indutor, no qual a energia é armazenada. O diodo VD1 está fechado, o circuito de carga está desconectado da fonte de alimentação, chave e armazenamento de energia.

A tensão na resistência de carga é mantida devido à energia armazenada no capacitor do filtro. Quando a chave é aberta, o EMF de auto-indução é adicionado à tensão de alimentação, a energia armazenada é transferida para a carga através do diodo aberto VD1. A tensão de saída obtida desta forma excede a tensão de alimentação.

Inversor de Tipo de Pulso

O conversor inversor tipo pulso contém a mesma combinação de elementos básicos, mas novamente em uma conexão diferente (Fig. 3): um circuito em série de um elemento de comutação S1, um diodo VD1 e uma resistência de carga RH com um capacitor de filtro C1 é conectado a a fonte de alimentação.

O armazenamento de energia indutivo L1 é conectado entre o ponto de conexão do elemento de comutação S1 com o diodo VD1 e o barramento comum.

Arroz. 3. Conversão de tensão de pulso com inversão.

O conversor funciona assim: quando a chave é fechada, a energia é armazenada em um dispositivo de armazenamento indutivo. O diodo VD1 está fechado e não passa corrente da fonte de alimentação para a carga. Quando o interruptor é desligado, o EMF de auto-indução do dispositivo de armazenamento de energia acaba sendo aplicado ao retificador contendo o diodo VD1, a resistência de carga Rn e o capacitor de filtro C1.

Como o diodo retificador passa apenas pulsos de tensão negativa para a carga, uma tensão de sinal negativo é formada na saída do dispositivo (inversa, oposta em sinal à tensão de alimentação).

Conversores e estabilizadores de pulso

Para estabilizar a tensão de saída de reguladores de comutação de qualquer tipo, estabilizadores "lineares" comuns podem ser usados, mas eles têm baixa eficiência. Nesse sentido, é muito mais lógico usar reguladores de tensão de impulso para estabilizar a tensão de saída dos conversores de pulso , especialmente porque essa estabilização não é nada difícil.

Os estabilizadores de tensão de comutação, por sua vez, são divididos em estabilizadores modulados por largura de pulso e estabilizadores modulados por frequência de pulso. No primeiro deles, a duração dos pulsos de controle muda em uma frequência constante de sua repetição. Em segundo lugar, ao contrário, a frequência dos pulsos de controle muda com sua duração inalterada. Existem estabilizadores de pulso com regulação mista.

Abaixo, serão considerados exemplos de rádio amador do desenvolvimento evolutivo de conversores de pulso e estabilizadores de tensão.

Nós e circuitos de conversores de pulso

O oscilador mestre (Fig. 4) dos conversores de pulso com tensão de saída não estabilizada (Fig. 5, 6) no microcircuito KR1006VI1 opera a uma frequência de 65 kHz. Os pulsos retangulares de saída do gerador são alimentados através de cadeias RC para elementos-chave do transistor conectados em paralelo.

O indutor L1 é feito em um anel de ferrite com diâmetro externo de 10 mm e permeabilidade magnética de 2000. Sua indutância é de 0,6 mH. Coeficiente ação útil conversor atinge 82%.

Arroz. 4. Esquema do oscilador mestre para conversores de tensão de pulso.

Arroz. 5. Esquema da parte de potência do conversor de tensão de pulso elevador +5/12 V.

Arroz. 6. Esquema de um conversor de tensão de pulso inversor +5 / -12 V.

A amplitude do ripple de saída não excede 42 mV e depende do valor da capacitância dos capacitores na saída do dispositivo. A corrente de carga máxima dos dispositivos (Fig. 5, 6) é 140 mA.

O retificador do conversor (Fig. 5, 6) usa uma conexão paralela de diodos de alta frequência de baixa corrente conectados em série com resistores de equalização R1 - R3.

Todo esse conjunto pode ser substituído por um diodo moderno, projetado para uma corrente de mais de 200 mA a uma frequência de até 100 kHz e uma tensão reversa de pelo menos 30 V (por exemplo, KD204, KD226).

Como VT1 e VT2, é possível usar transistores do tipo KT81x estruturas p-p-p- KT815, KT817 (Fig. 4.5) e r-p-r - KT814, KT816 (Fig. 6) e outros.

Para melhorar a confiabilidade do conversor, é recomendável conectar um diodo do tipo KD204, KD226 em paralelo com a junção emissor-coletor do transistor de forma que, para corrente direta estava fechado.

Conversor com oscilador-multivibrador principal

Para obter uma tensão de saída de magnitude 30...80 V P. Belyatsky usou um conversor com um oscilador mestre baseado em um multivibrador assimétrico com um estágio de saída carregado em um dispositivo de armazenamento de energia indutivo - um indutor (choke) L1 (Fig. 7).

Arroz. 7. Esquema de um conversor de tensão com um oscilador mestre baseado em um multivibrador assimétrico.

O dispositivo está operacional na faixa de tensão de alimentação de 1,0. ..1,5 V e tem uma eficiência de até 75%. No circuito pode-se utilizar uma bobina padrão DM-0.4-125 ou outra com indutância de 120.. .200 μH.

Uma variante do estágio de saída do conversor de tensão é mostrada na fig. 8. Quando um sinal de controle de onda quadrada de nível 7777 (5 V) é aplicado à entrada da cascata na saída do conversor quando ele é alimentado por uma fonte de tensão 12 V tensão recebida 250 V na corrente de carga 3...5 mA(resistência de carga de cerca de 100 kOhm). Indutância de estrangulamento L1 - 1 mH.

Como VT1, você pode usar um transistor doméstico, por exemplo, KT604, KT605, KT704B, KT940A (B), KT969A, etc.

Arroz. 8. Variante do estágio de saída do conversor de tensão.

Arroz. 9. Esquema do estágio de saída do conversor de tensão.

Um circuito semelhante do estágio de saída (Fig. 9) tornou possível, quando alimentado por uma fonte de tensão 28V e corrente consumida 60 mA obter tensão de saída 250 V na corrente de carga 5mA, Indutância de estrangulamento - 600 μH. A frequência dos pulsos de controle é de 1 kHz.

Dependendo da qualidade do indutor, uma tensão de 150 ... 450 V pode ser obtida na saída com uma potência de cerca de 1 W e uma eficiência de até 75%.

Um conversor de tensão baseado em um gerador de pulso baseado em um chip DA1 KR1006VI1, um amplificador baseado em transistor de efeito de campo VT1 e um dispositivo de armazenamento de energia indutivo com um retificador e um filtro é mostrado na fig. dez.

Na saída do conversor na tensão de alimentação 9V e corrente consumida 80...90 mA a tensão aumenta 400...425 V. Deve-se notar que o valor da tensão de saída não é garantido - depende significativamente da forma como o indutor (choke) L1 é feito.

Arroz. 10. Esquema de um conversor de tensão com gerador de pulsos em um microcircuito KR1006VI1.

Para obter a tensão desejada, a maneira mais fácil é selecionar experimentalmente um indutor para atingir a tensão necessária ou usar um multiplicador de tensão.

Esquema de um conversor de pulso bipolar

Para alimentar muitos dispositivos eletrônicosé necessária uma fonte de tensão bipolar, fornecendo tensões de alimentação positivas e negativas. O esquema mostrado na fig. 11 contém um número muito menor de componentes do que dispositivos similares devido ao fato de executar simultaneamente as funções de conversor indutivo elevador e inversor.

Arroz. 11. Esquema de um conversor com um elemento indutivo.

O circuito conversor (Figura 11) usa uma nova combinação de componentes principais e inclui um gerador de pulsos de quatro fases, um indutor e dois interruptores de transistor.

Os pulsos de controle são gerados por um D-flip-flop (DD1.1). Durante a primeira fase dos pulsos, o indutor L1 é armazenado com energia através das chaves do transistor VT1 e VT2. Durante a segunda fase, a chave VT2 abre e a energia é transferida para o barramento de tensão de saída positiva.

Durante a terceira fase, ambos os interruptores são fechados, fazendo com que o indutor volte a acumular energia. Quando a chave VT1 é aberta durante a fase final dos pulsos, esta energia é transferida para o barramento de potência negativo. Quando pulsos com frequência de 8 kHz são recebidos na entrada, o circuito fornece tensões de saída ±12 V. O diagrama de temporização (Fig. 11, à direita) mostra a formação dos pulsos de controle.

No circuito, os transistores KT315, KT361 podem ser usados.

O conversor de tensão (Fig. 12) permite obter na saída uma tensão estabilizada de 30 V. Uma tensão dessa magnitude é usada para alimentar varicaps, bem como indicadores fluorescentes a vácuo.

Arroz. 12. Esquema de um conversor de tensão com uma tensão de saída estabilizada de 30 V.

Em um chip DA1 do tipo KR1006VI1, um oscilador mestre é montado de acordo com o esquema usual, que produz pulsos retangulares com frequência de cerca de 40 kHz.

Um interruptor de transistor VT1 é conectado à saída do gerador, comutando o indutor L1. A amplitude dos pulsos ao trocar a bobina depende da qualidade de sua fabricação.

Em qualquer caso, a tensão atinge dezenas de volts. A tensão de saída é retificada pelo diodo VD1. Um filtro RC em forma de U e um diodo zener VD2 são conectados à saída do retificador. A tensão na saída do estabilizador é inteiramente determinada pelo tipo de diodo zener usado. Como um diodo zener de "alta tensão", você pode usar uma cadeia de diodos zener com mais baixa voltagem estabilização.

Conversor de tensão com armazenamento de energia indutivo que permite manter uma saída estável tensão ajustável, é mostrado na fig. 13.

Arroz. 13. Circuito conversor de tensão com estabilização.

O circuito contém um gerador de pulsos, um amplificador de potência de dois estágios, um dispositivo de armazenamento de energia indutiva, um retificador, um filtro e um circuito de estabilização de tensão de saída. O resistor R6 define a tensão de saída necessária na faixa de 30 a 200 V.

Análogos do transistor: VS237V - KT342A, KT3102; VS307V - KT3107I, BF459 - KT940A.

Conversores de tensão abaixadores e inversores

Duas opções - conversores de tensão abaixadores e inversores são mostrados na fig. 14. O primeiro fornece a tensão de saída 8,4V em corrente de carga até 300 mA, o segundo - permite obter uma tensão de polaridade negativa ( -19,4 V) na mesma corrente de carga. O transistor de saída VTZ deve ser instalado em um radiador.

Arroz. 14. Esquemas de conversores de tensão estabilizados.

Análogos do transistor: 2N2222 - KTZ117A 2N4903 - KT814.

Conversor de tensão estabilizado abaixador

Na fig. 15. A tensão de saída é de 10 V em uma corrente de carga de até 100 mA.

Arroz. 15. Esquema de um conversor de tensão abaixador.

Quando a resistência da carga muda em 1%, a tensão de saída do conversor muda em não mais que 0,5%. Análogos do transistor: 2N1613 - KT630G, 2N2905 - KT3107E, KT814.

Inversor de tensão bipolar

Para alimentar circuitos eletrônicos contendo amplificadores operacionais, muitas vezes são necessárias fontes de alimentação bipolares. Este problema pode ser resolvido usando um inversor de tensão, cujo circuito é mostrado na Fig. 16.

O dispositivo contém um gerador de pulsos retangulares carregados no indutor L1. A tensão do indutor é retificada pelo diodo VD2 e vai para a saída do dispositivo (capacitores de filtro C3 e C4 e resistência de carga). O diodo Zener VD1 fornece uma tensão de saída constante - regula a duração do pulso de polaridade positiva no indutor.

Arroz. 16. Circuito inversor de tensão +15/-15 V.

A frequência operacional de geração é de cerca de 200 kHz sob carga e até 500 kHz sem carga. A corrente máxima de carga é de até 50 mA, a eficiência do dispositivo é de 80%. A desvantagem do design é relativamente alto nível interferência eletromagnética, porém, característica de outros circuitos similares. Choke DM-0.2-200 é usado como L1.

Inversores em microcircuitos especializados

É mais conveniente montar alto desempenho conversores de tensão modernos usando microcircuitos especialmente projetados para essa finalidade.

Lasca KR1156EU5(MC33063A, MC34063A da Motorola) foi projetado para funcionar em conversores estabilizados elevadores, abaixadores e inversores com potência de vários watts.

Na fig. 17 mostra um diagrama de um conversor de tensão elevador em um chip KR1156EU5. O conversor contém capacitores de filtro de entrada e saída C1, C3, C4, estrangulamento acumulativo L1, diodo retificador VD1, capacitor C2, que define a frequência do conversor, indutor de filtro L2 para suavizar as ondulações. O resistor R1 serve como um sensor de corrente. O divisor de tensão R2, R3 determina o valor da tensão de saída.

Arroz. 17. Esquema de um conversor de tensão elevador em um microcircuito KR1156EU5.

A frequência de operação do conversor é próxima a 15 kHz com tensão de entrada de 12 V e carga nominal. A faixa de ondulação de tensão nos capacitores C3 e C4 foi de 70 e 15 mV, respectivamente.

O indutor L1 com uma indutância de 170 μH é enrolado em três anéis colados K12x8x3 M4000NM com um fio PESHO 0,5. O enrolamento consiste em 59 voltas. Cada anel deve ser quebrado em duas partes antes de enrolar.

Uma junta comum de textolite com 0,5 mm de espessura é introduzida em uma das aberturas e a embalagem é colada. Você também pode usar anéis de ferrite com permeabilidade magnética acima de 1000.

Exemplo de execução conversor abaixador no chip KR1156EU5 mostrado na fig. 18. Não pode ser aplicada à entrada de tal conversor uma tensão superior a 40 V. A frequência do conversor é de 30 kHz em UBX \u003d 15 V. A faixa de ondulações de tensão nos capacitores C3 e C4 é de 50 mV.

Arroz. 18. Esquema de um conversor de tensão abaixador em um microcircuito KR1156EU5.

Arroz. 19. Esquema de um conversor inversor de tensão em um microcircuito KR1156EU5.

O indutor L1 com indutância de 220 μH é enrolado de maneira semelhante (veja acima) em três anéis, mas a folga durante a colagem foi ajustada para 0,25 mm, o enrolamento continha 55 voltas do mesmo fio.

A figura a seguir (Fig. 19) mostra esquema típico um conversor de tensão inversora no microcircuito KR1156EU5, o microcircuito DA1 é alimentado pela soma das tensões de entrada e saída, que não deve exceder 40 V.

Frequência de operação do conversor — 30 kHz em UBX=5 S; a faixa de ondulação de tensão nos capacitores C3 e C4 é de 100 e 40 mV.

Para o indutor L1 do conversor inversor com indutância de 88 μH, foram utilizados dois anéis K12x8x3 M4000NM com folga de 0,25 mm. O enrolamento consiste em 35 voltas de fio PEV-2 0,7. O indutor L2 em todos os conversores é padrão - DM-2.4 com uma indutância de 3 μH. O diodo VD1 em todos os circuitos (Fig. 17 - 19) deve ser um diodo Schottky.

por conseguir tensão bipolar de unipolar A MAXIM desenvolveu microcircuitos especializados. Na fig. 20 mostra a possibilidade de converter uma tensão de baixo nível (4,5 ... 5 6) em uma tensão de saída bipolar 12 (ou 15 6) em uma corrente de carga de até 130 (ou 100 mA).

Arroz. 20. Circuito conversor de tensão no chip MAX743.

Por estrutura interna o microcircuito não difere da construção típica deste tipo de conversores feitos em elementos discretos, no entanto, o design integrado permite criar conversores de tensão altamente eficientes com um número mínimo de elementos externos.

Sim, para um microchip MAX743(Fig. 20), a frequência de conversão pode chegar a 200 kHz (que é muito superior à frequência de conversão da grande maioria dos conversores feitos em elementos discretos). Com uma tensão de alimentação de 5 V, a eficiência é de 80 ... 82% com uma instabilidade da tensão de saída não superior a 3%.

O microcircuito está protegido contra emergências: quando a tensão de alimentação cai 10% abaixo da norma, bem como quando a caixa superaquece (acima de 195 ° C).

Para reduzir a ondulação de saída do conversor com uma frequência de conversão (200 kHz), filtros LC em forma de U são instalados nas saídas do dispositivo. O jumper J1 nos pinos 11 e 13 do microcircuito foi projetado para alterar o valor das tensões de saída.

Por conversão de tensão de baixo nível(2,0 ... 4,5 6) em 3,3 ou 5,0 V estabilizado, destina-se um microcircuito especial desenvolvido pela MAXIM - MAX765. Análogos domésticos- KR1446PN1A e KR1446PN1B. Um microcircuito para uma finalidade semelhante - MAX757 - permite obter uma tensão continuamente ajustável na saída na faixa de 2,7 ... 5,5 V.

Arroz. 21. Esquema de um conversor de tensão elevador de baixa tensão para um nível de 3,3 ou 5,0 V.

O circuito conversor mostrado na fig. 21, contém uma pequena quantidade de partes externas (anexadas).

Este dispositivo opera em princípio tradicional descrito anteriormente. A frequência operacional do gerador depende da tensão de entrada e da corrente de carga e varia em uma ampla faixa - de dezenas de Hz a 100 kHz.

O valor da tensão de saída é determinado por onde o pino 2 do chip DA1 está conectado: se estiver conectado a um barramento comum (ver Fig. 21), a tensão de saída do microcircuito KR1446PN1A igual a 5,0 ± 0,25 V, mas se este pino estiver conectado ao pino 6, a tensão de saída cairá para 3,3 ± 0,15 V. Para um microcircuito KR1446PN1B os valores serão 5,2±0,45 V e 3,44±0,29 V respectivamente.

Corrente máxima de saída do conversor — 100 mA. Lasca MAX765 fornece corrente de saída 200 mA a uma tensão de 5-6 e 300 mA na voltagem 3,3V. Eficiência do conversor - até 80%.

A finalidade do pino 1 (SHDN) é desabilitar temporariamente o conversor, colocando este pino em curto com um fio comum. A tensão de saída neste caso cairá para um valor ligeiramente inferior à tensão de entrada.

O LED HL1 foi projetado para indicar uma queda de emergência na tensão de alimentação (abaixo de 2 V), embora o próprio conversor seja capaz de operar com valores de tensão de entrada mais baixos (até 1,25 6 e abaixo).

O indutor L1 é executado em um anel K10x6x4.5 feito de ferrita M2000NM1. Ele contém 28 voltas de fio PESHO de 0,5 mm e tem uma indutância de 22 μH. Antes do enrolamento, o anel de ferrite é partido ao meio, previamente limado com lima diamantada. Em seguida, o anel é colado com cola epóxi, instalando uma junta textolite de 0,5 mm de espessura em uma das aberturas resultantes.

A indutância do indutor assim obtida depende em maior medida da espessura do gap e em menor grau da permeabilidade magnética do núcleo e do número de voltas da bobina. Se você aceitar o aumento do nível de interferência eletromagnética, poderá usar uma bobina tipo DM-2.4 com uma indutância de 20 μH.

Capacitores C2 e C5 do tipo K53 (K53-18), C1 e C4 - cerâmica (para reduzir o nível de interferência de alta frequência), VD1 - diodo Schottky (1 N5818, 1 N5819, SR106, SR160, etc.).

Fonte de alimentação Philips

O conversor (fonte de alimentação da rede elétrica Philips, Fig. 22) com uma tensão de entrada de 220 V fornece uma tensão de saída estabilizada de 12 V com uma potência de carga de 2 W.

Arroz. 22. Esquema da fonte de alimentação AC da Philips.

A fonte de alimentação sem transformador (Fig. 23) foi projetada para alimentar receptores portáteis e de bolso de uma rede elétrica CA de 220 V. Observe que esta fonte não está isolada eletricamente da rede elétrica. Com uma tensão de saída de 9V e uma corrente de carga de 50mA, a fonte de alimentação consome cerca de 8mA da rede.

Arroz. 23. Esquema de uma fonte de alimentação sem transformador baseada em um conversor de tensão pulsada.

A tensão da rede, retificada pela ponte de diodos VD1 - VD4 (Fig. 23), carrega os capacitores C1 e C2. O tempo de carga do capacitor C2 é determinado pela constante de circuito R1, C2. No primeiro momento após ligar o dispositivo, o tiristor VS1 é fechado, mas a uma certa tensão no capacitor C2, ele se abre e conecta o circuito L1, NW a este capacitor.

Nesse caso, um capacitor C3 de alta capacidade será carregado a partir do capacitor C2. A tensão no capacitor C2 diminuirá e no C3 aumentará.

A corrente através do indutor L1, igual a zero no primeiro momento após a abertura do tiristor, aumenta gradualmente até que as tensões nos capacitores C2 e C3 sejam iguais. Assim que isso acontecer, o tiristor VS1 fecha, mas a energia armazenada no indutor L1 manterá por algum tempo a corrente de carga do capacitor C3 através do diodo aberto VD5. Em seguida, o diodo VD5 fecha e uma descarga relativamente lenta do capacitor C3 através da carga começa. O diodo Zener VD6 limita a tensão na carga.

Assim que o tiristor VS1 fecha, a tensão no capacitor C2 começa a aumentar novamente. Em algum momento, o tiristor se abre novamente e um novo ciclo de operação do dispositivo se inicia. A frequência de abertura do tiristor é várias vezes maior que a frequência de ondulação de tensão no capacitor C1 e depende das classificações dos elementos de circuito R1, C2 e dos parâmetros do tiristor VS1.

Os capacitores C1 e C2 são do tipo MBM para uma tensão de pelo menos 250 V. O indutor L1 tem uma indutância de 1 ... 2 mH e uma resistência não superior a 0,5 Ohm. É enrolado em uma estrutura cilíndrica com um diâmetro de 7 mm.

A largura do enrolamento é de 10 mm; consiste em cinco camadas de fio PEV-2 de 0,25 mm enroladas firmemente, bobina a bobina. Um núcleo de ajuste CC2.8x12 feito de ferrite M200NN-3 é inserido no orifício da estrutura. A indutância do indutor pode ser alterada em uma ampla faixa e, às vezes, completamente eliminada.

Esquemas de dispositivos para conversão de energia

Os diagramas de dispositivos da conversão de energia mostram-se no figo. 24 e 25. São conversores de potência abaixadores alimentados por retificadores de capacitores de têmpera. A tensão de saída dos dispositivos é estabilizada.

Arroz. 24. Esquema de um conversor de tensão abaixador com fonte de alimentação sem transformador de rede.

Arroz. 25. Uma variante do circuito de um conversor de tensão abaixador com fonte de alimentação sem transformador de rede.

Como dinistores VD4, você pode usar análogos domésticos de baixa tensão - KN102A, B. Como o dispositivo anterior (Fig. 23), as fontes de alimentação (Fig. 24 e 25) possuem uma conexão galvânica com a rede elétrica.

Conversor de tensão com armazenamento de energia de impulso

No conversor de tensão de S. F. Sikolenko com “armazenamento de energia de pulso” (Fig. 26), as chaves K1 e K2 são feitas nos transistores KT630 ​​​​, o sistema de controle (CS) está em um microcircuito da série K564.

Arroz. 26. Esquema de um conversor de tensão com acumulação de pulsos.

Capacitor de armazenamento C1 - 47 uF. Uma bateria de 9 V é usada como fonte de energia. A tensão de saída em uma resistência de carga de 1 kΩ atinge 50 V. A eficiência é de 80% e aumenta para 95% ao usar estruturas RFLIN20L CMOS como elementos-chave K1 e K2.

Conversor de ressonância de pulso

Transdutores de ressonância de pulso de design k, assim chamados. N. M. Muzychenko, um dos quais é mostrado na fig. 4.27, dependendo da forma da corrente na chave VT1, eles são divididos em três variedades, nas quais os elementos de comutação fecham na corrente zero e abrem na tensão zero. Na fase de chaveamento, os conversores funcionam como ressonantes, e os demais, na maior parte do período, como impulsivos.

Arroz. 27. Esquema de um conversor de ressonância de pulso N. M. Muzychenko.

Uma característica distintiva desses conversores é que sua parte de energia é feita na forma de uma ponte indutiva-capacitiva com uma chave em uma diagonal e com uma chave e uma fonte de energia na outra. Tais esquemas (Fig. 27) são altamente eficientes.