DC-DC konvertorini kuchaytiring. Ish printsipi. Yuqori kuchlanishli DC-DC konvertori Boost Buck DC kuchlanish konvertori

61 V gacha kirish kuchlanishlari, 0,6 V dan chiqish kuchlanishlari, 4 A gacha bo'lgan chiqish oqimlari, chastotani tashqi sinxronlashtirish va sozlash qobiliyati, shuningdek cheklash oqimini sozlash, yumshoq ishga tushirish vaqtini sozlash, keng qamrovli yuk himoyasi, keng ish harorati oralig'i - zamonaviy manbalar quvvat manbalarining barcha bu xususiyatlari tomonidan ishlab chiqarilgan DC / DC konvertorlarining yangi liniyasi yordamida erishish mumkin.

Hozirgi vaqtda STMicro tomonidan ishlab chiqarilgan kommutatsiya regulyatori mikrosxemalari diapazoni (1-rasm) kirish kuchlanishi 61 V gacha va chiqish oqimlari 4 A gacha bo'lgan quvvat manbalarini (PS) yaratishga imkon beradi.

Voltajni konvertatsiya qilish vazifasi har doim ham oson emas. Har bir o'ziga xos qurilma voltaj regulyatori uchun o'z talablariga ega. Ba'zida narx (maishiy elektronika), o'lcham (portativ elektronika), samaradorlik (batareya bilan ishlaydigan qurilmalar) yoki hatto mahsulotni ishlab chiqish tezligi katta rol o'ynaydi. Bu talablar ko'pincha bir-biriga zid keladi. Shu sababli, ideal va universal kuchlanish konvertori mavjud emas.

Hozirgi vaqtda bir nechta turdagi konvertorlar qo'llaniladi: chiziqli (kuchlanish stabilizatorlari), impulsli DC / DC konvertorlari, zaryad o'tkazish sxemalari va hatto galvanik izolyatorlarga asoslangan quvvat manbalari.

Biroq, eng keng tarqalgan chiziqli voltaj regulyatorlari va pastga tushadigan DC / DC konvertorlari. Ushbu sxemalarning ishlashidagi asosiy farq nomdan ko'rinadi. Birinchi holda, quvvat tugmasi chiziqli rejimda, ikkinchisida - kalit rejimida ishlaydi. Ushbu sxemalarning asosiy afzalliklari, kamchiliklari va qo'llanilishi quyida keltirilgan.

Lineer kuchlanish regulyatorining xususiyatlari

Lineer kuchlanish regulyatorining ishlash printsipi yaxshi ma'lum. Klassik o'rnatilgan stabilizator mA723 1967 yilda R. Widlar tomonidan ishlab chiqilgan. O'shandan beri elektronika uzoq yo'lni bosib o'tganiga qaramay, ishlash tamoyillari deyarli o'zgarishsiz qoldi.

Standart chiziqli kuchlanish regulyatorining sxemasi bir qator asosiy elementlardan iborat (2-rasm): quvvat tranzistori VT1, mos yozuvlar kuchlanish manbai (VS) va operatsion kuchaytirgichda (OPA) kompensatsion qayta aloqa davri. Zamonaviy regulyatorlar qo'shimcha funktsional bloklarni o'z ichiga olishi mumkin: himoya qilish davrlari (haddan tashqari issiqlikdan, haddan tashqari oqimdan), quvvatni boshqarish sxemalari va boshqalar.

Bunday stabilizatorlarning ishlash printsipi juda oddiy. Op-ampdagi teskari aloqa davri mos yozuvlar kuchlanishining qiymatini R1 / R2 chiqish ajratgichining kuchlanishi bilan taqqoslaydi. Op-amp chiqishida nomuvofiqlik hosil bo'ladi, bu VT1 quvvat tranzistorining eshik manbai kuchlanishini aniqlaydi. Tranzistor chiziqli rejimda ishlaydi: op-ampning chiqishidagi kuchlanish qanchalik baland bo'lsa, eshik manbai kuchlanishi qanchalik past bo'lsa va VT1 ning qarshiligi shunchalik katta bo'ladi.

Ushbu sxema kirish voltajidagi barcha o'zgarishlarni qoplash imkonini beradi. Haqiqatan ham, Uin kirish kuchlanishi oshdi deylik. Bu quyidagi o'zgarishlar zanjiriga sabab bo'ladi: Uin ortdi → Uout ortadi → R1/R2 ajratgichdagi kuchlanish kuchayadi → op-ampning chiqish kuchlanishi ortadi → shlyuz manbai kuchlanishi pasayadi → VT1 qarshiligi oshirish → Uout kamayadi.

Natijada, kirish kuchlanishi o'zgarganda, chiqish voltaji biroz o'zgaradi.

Chiqish kuchlanishi pasayganda, kuchlanish qiymatlarida teskari o'zgarishlar sodir bo'ladi.

Pastga tushadigan DC/DC konvertorining ishlash xususiyatlari

Klassik pastga tushadigan DC/DC konvertorining soddalashtirilgan sxemasi (I turdagi konvertor, buk-konvertor, pastga tushiruvchi konvertor) bir nechta asosiy elementlardan iborat (3-rasm): quvvat tranzistori VT1, boshqaruv sxemasi (CS), filtr (Lph) -Cph), teskari diyot VD1.

Chiziqli regulyator sxemasidan farqli o'laroq, tranzistor VT1 kommutatsiya rejimida ishlaydi.

Sxemaning ish davri ikki fazadan iborat: nasos fazasi va tushirish fazasi (4...5-rasm).

Nasos bosqichida tranzistor VT1 ochiq va u orqali oqim o'tadi (4-rasm). Energiya lasan Lf va kondansatör Cfda saqlanadi.

Chiqarish bosqichida tranzistor yopiladi, u orqali oqim o'tmaydi. Lf bobini oqim manbai sifatida ishlaydi. VD1 - bu teskari oqim uchun zarur bo'lgan diod.

Ikkala fazada ham yukga Sph kondansatöridagi kuchlanishga teng kuchlanish qo'llaniladi.

Yuqoridagi sxema impuls davomiyligi o'zgarganda chiqish kuchlanishini tartibga solishni ta'minlaydi:

Uout = Uin × (ti/T)

Agar indüktans qiymati kichik bo'lsa, indüktans orqali tushirish oqimi nolga erishish uchun vaqtga ega. Ushbu rejim intervalgacha oqim rejimi deb ataladi. Bu kondansatkichdagi oqim va kuchlanish dalgalanmasining ortishi bilan tavsiflanadi, bu esa chiqish kuchlanishining sifati yomonlashishiga va kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Shu sababli, intervalgacha oqim rejimi kamdan-kam qo'llaniladi.

"Samarasiz" diod VD1 tranzistor bilan almashtiriladigan konvertor sxemasining bir turi mavjud. Ushbu tranzistor VT1 asosiy tranzistori bilan antifazada ochiladi. Bunday konvertor sinxron deb ataladi va katta samaradorlikka ega.

Kuchlanishni konvertatsiya qilish davrlarining afzalliklari va kamchiliklari

Agar yuqoridagi sxemalardan biri mutlaq ustunlikka ega bo'lsa, ikkinchisi xavfsiz tarzda unutiladi. Biroq, bu sodir bo'lmaydi. Bu ikkala sxemaning ham afzalliklari va kamchiliklari borligini anglatadi. Sxemalarni tahlil qilish keng ko'lamli mezonlar bo'yicha amalga oshirilishi kerak (1-jadval).

Jadval 1. Voltaj regulyatori davrlarining afzalliklari va kamchiliklari

Elektr xususiyatlari. Har qanday konvertor uchun asosiy xususiyatlar samaradorlik, yuk oqimi, kirish va chiqish kuchlanish diapazoni hisoblanadi.

Lineer regulyatorlar uchun samaradorlik qiymati past va kirish kuchlanishiga teskari proportsionaldir (6-rasm). Bu chiziqli rejimda ishlaydigan tranzistorda barcha "qo'shimcha" kuchlanishning tushishi bilan bog'liq. Transistorning kuchi issiqlik sifatida chiqariladi. Past samaradorlik chiziqli regulyatorning kirish kuchlanishlari va chiqish oqimlari diapazoni nisbatan kichik bo'lishiga olib keladi: 30 V gacha va 1 A gacha.

Kommutatsiya regulyatorining samaradorligi ancha yuqori va kirish voltajiga kamroq bog'liq. Shu bilan birga, 60 V dan ortiq kirish kuchlanishlari va 1 A dan ortiq yuk oqimlari uchun odatiy hol emas.

Agar sinxron konvertor sxemasi ishlatilsa, unda samarasiz bo'lgan diodli tranzistor bilan almashtirilsa, unda samaradorlik yanada yuqori bo'ladi.

Chiqish kuchlanishining aniqligi va barqarorligi. Chiziqli stabilizatorlar juda yuqori aniqlik va parametrlarning barqarorligiga ega bo'lishi mumkin (foiz kasrlari). Chiqish kuchlanishining kirish kuchlanishidagi o'zgarishlarga va yuk oqimiga bog'liqligi bir necha foizdan oshmaydi.

Ishlash printsipiga ko'ra, impuls regulyatori dastlab chiziqli regulyator bilan bir xil xato manbalariga ega. Bunga qo'shimcha ravishda, chiqish kuchlanishining og'ishi oqim miqdori sezilarli darajada ta'sir qilishi mumkin.

Shovqin xususiyatlari. Chiziqli regulyator o'rtacha shovqin reaktsiyasiga ega. Yuqori aniqlikdagi o'lchash texnologiyasida ishlatiladigan past shovqinli nozik regulyatorlar mavjud.

Kommutatsiya stabilizatorining o'zi kuchli shovqin manbai hisoblanadi, chunki quvvat tranzistori kalit rejimida ishlaydi. Yaratilgan shovqin o'tkazuvchan (elektr uzatish liniyalari orqali uzatiladigan) va induktiv (o'tkazmaydigan muhit orqali uzatiladigan) ga bo'linadi.

O'tkazilayotgan shovqin past chastotali filtrlar yordamida yo'q qilinadi. Konverterning ish chastotasi qanchalik baland bo'lsa, shovqindan xalos bo'lish osonroq bo'ladi. O'lchash davrlarida kommutatsiya regulyatori ko'pincha chiziqli stabilizator bilan birgalikda ishlatiladi. Bunday holda, shovqin darajasi sezilarli darajada kamayadi.

Induktiv shovqinning zararli ta'siridan xalos bo'lish ancha qiyin. Bu shovqin induktordan kelib chiqadi va havo va o'tkazmaydigan muhit orqali uzatiladi. Ularni yo'q qilish uchun ekranlangan induktorlar va toroidal yadrodagi bobinlar ishlatiladi. Taxtani yotqizishda ular ko'pburchak bilan doimiy erni to'ldirishdan foydalanadilar va / yoki hatto ko'p qatlamli taxtalarda alohida tuproq qatlamini tanlaydilar. Bundan tashqari, impuls konvertorining o'zi o'lchash davrlaridan imkon qadar uzoqroqda joylashgan.

Ishlash xususiyatlari. Sxemani amalga oshirishning soddaligi va bosilgan elektron plataning joylashuvi nuqtai nazaridan chiziqli regulyatorlar juda oddiy. O'rnatilgan stabilizatorning o'ziga qo'shimcha ravishda, faqat bir nechta kondansatör kerak bo'ladi.

Kommutatsiya konvertori kamida tashqi L-C filtrini talab qiladi. Ba'zi hollarda tashqi quvvat tranzistori va tashqi erkin diyot talab qilinadi. Bu hisob-kitoblar va modellashtirish zarurligiga olib keladi va bosilgan elektron plataning topologiyasi sezilarli darajada murakkablashadi. Kengashning qo'shimcha murakkabligi EMC talablari tufayli yuzaga keladi.

Narxi. Shubhasiz, tashqi komponentlarning ko'pligi tufayli impuls konvertori yuqori narxga ega bo'ladi.

Xulosa sifatida, har ikkala turdagi konvertorlarni qo'llashning foydali sohalarini aniqlash mumkin:

• Chiziqli regulyatorlar past quvvatli, past kuchlanishli davrlarda yuqori aniqlik, barqarorlik va past shovqin talablari bilan ishlatilishi mumkin. Misol sifatida o'lchov va aniqlik sxemalari bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, yakuniy yechimning kichik o'lchamlari va arzonligi portativ elektronika va arzon narxlardagi qurilmalar uchun ideal bo'lishi mumkin.
• Kommutatsiya regulyatorlari avtomobil, sanoat va maishiy elektronikadagi yuqori quvvatli past va yuqori voltli sxemalar uchun ideal. Yuqori samaradorlik ko'pincha DC/DC dan foydalanishni portativ va akkumulyatorli qurilmalar uchun alternativa qilmaydi.

Ba'zan yuqori kirish kuchlanishlarida chiziqli regulyatorlardan foydalanish kerak bo'ladi. Bunday hollarda siz STMicroelectronics tomonidan ishlab chiqarilgan stabilizatorlardan foydalanishingiz mumkin, ular 18 V dan ortiq ish kuchlanishiga ega (2-jadval).

Jadval 2. Yuqori kirish kuchlanishli STMicroelectronics chiziqli regulyatorlari

Agar impulsli quvvat manbai qurish to'g'risida qaror qabul qilingan bo'lsa, u holda mos konvertor chipini tanlash kerak. Tanlov bir qator asosiy parametrlarni hisobga olgan holda amalga oshiriladi.

Pastga tushadigan impulsli DC/DC konvertorlarining asosiy xarakteristikalari

Impuls konvertorlarining asosiy parametrlarini sanab o'tamiz.

Kirish kuchlanish diapazoni (V). Afsuski, har doim nafaqat maksimal, balki minimal kirish voltajida ham cheklov mavjud. Ushbu parametrlarning qiymati har doim bir oz chegara bilan tanlanadi.

Chiqish kuchlanish diapazoni (V). Impulsning minimal va maksimal davomiyligidagi cheklovlar tufayli chiqish kuchlanish qiymatlari diapazoni cheklangan.

Maksimal chiqish oqimi (A). Ushbu parametr bir qator omillar bilan cheklangan: maksimal ruxsat etilgan quvvat sarfi, quvvat kalitlari qarshiligining yakuniy qiymati va boshqalar.

Konverter ish chastotasi (kHz). Konvertatsiya chastotasi qanchalik baland bo'lsa, chiqish kuchlanishini filtrlash osonroq bo'ladi. Bu shovqinlarga qarshi kurashish va tashqi L-C filtri elementlarining qiymatlarini kamaytirish imkonini beradi, bu esa chiqish oqimlarining oshishiga va o'lchamning pasayishiga olib keladi. Shu bilan birga, konversiya chastotasining oshishi quvvat kalitlarining kommutatsiya yo'qotishlarini oshiradi va shovqinning induktiv komponentini oshiradi, bu aniq istalmagan.

Samaradorlik (%) - samaradorlikning ajralmas ko'rsatkichi va turli kuchlanish va oqimlar uchun grafiklar shaklida berilgan.

Qolgan parametrlar (integratsiyalashgan quvvat kalitlarining kanal qarshiligi (mOhm), o'z-o'zidan oqim iste'moli (µA), korpusning issiqlik qarshiligi va boshqalar) kamroq ahamiyatga ega, ammo ular ham hisobga olinishi kerak.

STMicroelectronics kompaniyasining yangi konvertorlari yuqori kirish kuchlanishi va samaradorligiga ega va ularni bepul eDesignSuite dasturi yordamida loyihalash mumkin.

ST Microelectronics kompaniyasidan impulsli DC/DC liniyasi

STMicroelectronics DC/DC portfeli doimiy ravishda kengayib bormoqda. Yangi konvertor mikrosxemalari 61 V (//) gacha kengaytirilgan kirish kuchlanish diapazoni, yuqori chiqish oqimlari, 0,6 V (//) dan chiqish kuchlanishiga ega (3-jadval).

Jadval 3. Yangi DC/DC STMicroelectronics

Barcha yangi impuls konvertori mikrosxemalar yumshoq ishga tushirish, haddan tashqari oqim va qizib ketishdan himoya qilish funktsiyalariga ega.

Batareya bilan ishlaydigan qurilmalar endi hech kimni ajablantirmaydi; Ayni paytda, kam sonli odamlar standart batareyalardan kerakli kuchlanish yoki oqimlarni olish uchun ishlatiladigan turli xil konvertorlar soni haqida o'ylashgan. Xuddi shu konvertorlar har biri o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lgan bir necha o'nlab turli guruhlarga bo'lingan, ammo bu vaqtda biz past va yuqori kuchlanish konvertorlari haqida gapiramiz, ular ko'pincha AC/DC va DC/DC konvertorlari deb ataladi. . Ko'pgina hollarda, bunday konvertorlarni qurish uchun ma'lum bir topologiyaning konvertorini minimal miqdordagi simlar bilan qurishga imkon beradigan maxsus mikrosxemalar qo'llaniladi, xayriyatki, hozir bozorda juda ko'p elektr ta'minoti mikrosxemalari mavjud.

Siz ushbu mikrosxemalardan cheksiz uzoq vaqt davomida foydalanish xususiyatlarini ko'rib chiqishingiz mumkin, ayniqsa ishlab chiqaruvchilarning ma'lumotlar jadvallari va ilovalarining butun kutubxonasini, shuningdek, raqobatdosh kompaniyalar vakillarining har biri taqdim etishga harakat qiladigan son-sanoqsiz shartli reklama sharhlarini hisobga olgan holda. ularning mahsuloti eng yuqori sifatli va ko'p qirrali. Bu safar biz diskret elementlardan foydalanamiz, ularda biz 1,5 volt kuchlanishli 1 akkumulyatordan kichik kam quvvatli qurilmani, masalan, LEDni quvvatlantirish uchun xizmat qiluvchi bir nechta oddiy bosqichma-bosqich DC/DC konvertorlarini yig'amiz. Ushbu kuchlanish konvertorlarini osongina hafta oxiri loyihasi deb hisoblash mumkin va elektronikaning ajoyib dunyosiga birinchi qadamlarini qo'yayotganlar tomonidan yig'ish uchun tavsiya etiladi.

Ushbu diagrammada gevşeme osilatori ko'rsatilgan, bu qarama-qarshi bog'langan transformator sariqlari bilan blokirovka qiluvchi osilatordir. Ushbu konvertorning ishlash printsipi quyidagicha: yoqilganda, transformatorning sariqlaridan biri orqali o'tadigan oqim va tranzistorning emitent birikmasi uni ochadi, buning natijasida u ochiladi va ko'proq oqim o'ta boshlaydi. transformatorning ikkinchi o'rashi va ochiq tranzistor. Natijada, tranzistorning poydevoriga ulangan o'rashda EMF induktsiya qilinadi, bu tranzistorni o'chiradi va u orqali oqim to'xtatiladi. Ayni paytda transformatorning magnit maydonida to'plangan energiya, o'z-o'zidan induksiya hodisasi natijasida chiqariladi va LED orqali oqim o'ta boshlaydi, bu uning porlashiga olib keladi. Keyin jarayon takrorlanadi.

Ushbu oddiy kuchlanish konvertorini yig'ish mumkin bo'lgan komponentlar butunlay boshqacha bo'lishi mumkin. Xatolarsiz yig'ilgan sxema to'g'ri ishlash ehtimoli yuqori. Biz hatto MP37B tranzistoridan foydalanishga harakat qildik - konvertor juda yaxshi ishlaydi! Eng qiyin narsa transformator qilishdir - uni ferrit halqaga qo'sh sim bilan o'rash kerak, bunda burilishlar soni alohida rol o'ynamaydi va 15 dan 30 gacha. Kamroq har doim ham ishlamaydi, ko'proq ishlamaydi. ma'no bermoq. Ferrit - har qanday, mahalliy ishlab chiqarilgan M6000NNni qidirish kabi Epcos'dan N87 olish unchalik mantiqiy emas. O'chirishda oqayotgan oqimlar ahamiyatsiz, shuning uchun halqaning o'lchami juda kichik bo'lishi mumkin, 10 mm tashqi diametri etarli bo'ladi; Qarshiligi taxminan 1 kilo ohm bo'lgan qarshilik (nominal qiymati 750 ohm va 1,5 kohm bo'lgan rezistorlar o'rtasida farq topilmadi). Minimal to'yinganlik kuchlanishiga ega tranzistorni tanlash tavsiya etiladi, u qanchalik past bo'lsa, batareya zaryadsizlanishi mumkin; Quyidagilar eksperimental tarzda sinovdan o'tkazildi: MP 37B, BC337, 2N3904, MPSH10. LED - har qanday mavjud bo'lib, kuchli ko'p chipli to'liq quvvat bilan yonmaydi.

Yig'ilgan qurilma quyidagicha ko'rinadi:

Kengash o'lchami 15 x 30 mm bo'lib, SMD komponentlari va etarlicha kichik transformator yordamida 1 kvadrat santimetrdan kamroqqa qisqartirilishi mumkin. Yuksiz, bu sxema ishlamaydi.

Ikkinchi sxema ikkita tranzistor bilan ishlab chiqarilgan odatiy kuchaytiruvchi konvertordir. Ushbu sxemaning afzalligi shundaki, uni ishlab chiqarish jarayonida transformatorni shamollashning hojati yo'q, faqat tayyor induktorni oling, lekin u avvalgisidan ko'ra ko'proq qismlarni o'z ichiga oladi.

Operatsion printsipi shundan iboratki, induktor orqali oqim vaqti-vaqti bilan VT2 tranzistori tomonidan uzilib qoladi va o'z-o'zidan induksiya energiyasi diod orqali C1 kondansatöriga yo'naltiriladi va yukga o'tkaziladi. Shunga qaramay, sxema butunlay boshqa komponentlar va element qiymatlari bilan ishlaydi. Transistor VT1 BC556 yoki BC327 va VT2 BC546 yoki BC337 bo'lishi mumkin, VD1 diodasi har qanday Schottky diodi bo'lishi mumkin, masalan, 1N5818. C1 kondensatori - sig'imi 1 dan 33 mF gacha bo'lgan har qanday turdagi, endi mantiqiy emas, ayniqsa siz usiz umuman qila olasiz. Rezistorlar - 0,125 yoki 0,25 Vt quvvatga ega (garchi siz kuchli sim bilan o'ralganlarni ham ta'minlashingiz mumkin, taxminan 10 vatt, lekin bu kerak bo'lgandan ko'ra ko'proq isrof qiladi): R1 - 750 Ohm, R2 - 220 KOhm, R3 - 100 KOhm. Shu bilan birga, barcha rezistor qiymatlari ko'rsatilganlarning 10-15% ichida mavjud bo'lganlar bilan to'liq almashtirilishi mumkin, bu to'g'ri yig'ilgan sxemaning ishlashiga ta'sir qilmaydi, lekin bu bizning konvertorimiz bo'lgan minimal kuchlanishga ta'sir qiladi faoliyat ko‘rsatishi mumkin.

Eng muhim qismi L1 induktoridir, uning reytingi 100 dan 470 mkH gacha bo'lishi mumkin (1 mH gacha qiymatlar eksperimental ravishda sinovdan o'tgan - sxema barqaror ishlaydi) va uni loyihalash kerak bo'lgan oqim 100 dan oshmaydi. mA. Har qanday LED, yana sxemaning chiqish quvvati juda kichik ekanligini hisobga olsak, to'g'ri yig'ilgan qurilma darhol ishlay boshlaydi va uni sozlash kerak emas.

Chiqish kuchlanishini kerakli qiymatdagi zener diyotini C1 kondansatkichiga parallel ravishda o'rnatish orqali barqarorlashtirish mumkin, ammo shuni esda tutish kerakki, iste'molchini ulashda kuchlanish pasayib ketishi va etarli bo'lmasligi mumkin.DIQQAT! Yuksiz, bu sxema o'nlab yoki hatto yuzlab voltli kuchlanishlarni ishlab chiqishi mumkin! Chiqishda stabillashuvchi elementsiz ishlatilsa, C1 kondansatörü maksimal kuchlanishgacha zaryadlanadi, agar yuk keyinchalik ulangan bo'lsa, uning ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin!

Konverter, shuningdek, 30 x 15 mm taxtada ishlab chiqariladi, bu uni AA o'lchamli batareya bo'linmasiga ulash imkonini beradi. PCB sxemasi quyidagicha ko'rinadi:

Ikkala oddiy kuchaytiruvchi konvertor sxemalari ham o'z qo'llaringiz bilan amalga oshirilishi mumkin va lager sharoitida, masalan, chodirni yoritish uchun chiroq yoki chiroqda, shuningdek, minimal miqdordagi batareyalardan foydalanish juda muhim bo'lgan turli xil elektron uy qurilishi mahsulotlarida muvaffaqiyatli ishlatilishi mumkin.

Pastga tushadigan DC-DC konvertorlari kundalik hayotda, uy xo'jaliklarida, avtomobil ilovalarida, shuningdek, uy laboratoriyasida tartibga solinadigan quvvat manbalari sifatida tobora ko'proq foydalanilmoqda.

Masalan, og'ir yuk mashinalarida bortdagi kabel tarmog'ining kuchlanishi +24V bo'lishi mumkin, lekin siz +12V kuchlanishli avtomobil radiosi yoki boshqa qurilmani ulashingiz kerak, keyin bunday pastga tushiruvchi konvertor. siz uchun juda foydali bo'ladi.

Ko'pchilik Xitoyning turli saytlaridan pastga tushadigan DC-DC konvertorlariga buyurtma berishadi, ammo ularning kuchi juda cheklangan, chunki xitoyliklar o'rash simlari, yarimo'tkazgich qurilmalari va induktor yadrolarining kesishishini tejashadi, chunki konvertor qanchalik kuchli bo'lsa, qanchalik qimmat bo'lsa. Shuning uchun, men sizga pastga tushadigan DC-DC ni o'zingiz yig'ishingizni taklif qilaman, bu quvvat jihatidan Xitoy analoglaridan ustun turadi va yanada tejamkor bo'ladi. Mening fotoreportajim va taqdim etilgan diagrammaga ko'ra, montaj ko'p vaqt talab etmasligi aniq.

LM2596 chipi o'zgaruvchan kuchlanish regulyatoridan boshqa narsa emas. U qattiq kuchlanishda (3.3V, 5V, 12V) va sozlanishi kuchlanishda (ADJ) mavjud. Bizning pastga tushadigan DC-DC konvertorimiz sozlanishi mikrosxema asosida quriladi.

Konverter sxemasi

LM2596 regulyatorining asosiy parametrlari

Kirish kuchlanishi ………. +40 V gacha

Maksimal kirish kuchlanishi ………. +45V

Chiqish kuchlanishi ………. 1,23V dan 37V gacha ±4%

Generator chastotasi ………. 150 kHz

Chiqish oqimi ………. 3A gacha

Kutish rejimida joriy iste'mol………. 80uA

Ishlash harorati -45°S dan +150°S gacha

Korpus turi TO-220 (5 pin) yoki TO-263 (5 pin)

Samaradorlik (Vin= 12V, Vout= 3V Iout= 3A)........ 73%

Samaradorlik 94% ga yetishi mumkin bo'lsa-da, bu kirish va chiqish kuchlanishiga, shuningdek o'rash sifatiga va indüktans indüktansının to'g'ri tanlanishiga bog'liq.

Olingan grafikga ko'ra, kirish kuchlanishi +30V, chiqish voltaji +20V va yuk oqimi 3A bo'lsa, samaradorlik 94% bo'lishi kerak.

Shuningdek, LM2596 chipi oqim va qizib ketishdan himoyalanishga ega. Shuni ta'kidlaymanki, asl bo'lmagan mikrosxemalarda bu funktsiyalar to'g'ri ishlamasligi yoki umuman yo'q bo'lishi mumkin. Konvertorning chiqishidagi qisqa tutashuv mikrosxemaning ishdan chiqishiga olib keladi (ikkita LMda sinovdan o'tgan), garchi bu erda ajablanarli narsa yo'q, ishlab chiqaruvchi qisqa tutashuvdan himoya mavjudligi haqida yozmaydi;

Sxematik elementlar

Barcha elementlarning reytinglari elektr sxemasida ko'rsatilgan. C1 va C2 ​​kondansatkichlarining kuchlanishi kirish va chiqish kuchlanishiga qarab tanlanadi (kirish (chiqish) kuchlanishi + 25% chegarasi), men kondansatörlarni 50V chegara bilan o'rnatdim.

C3 kondansatörü keramikadir. Uning nominal ma'lumotlar jadvalidagi jadvalga muvofiq tanlanadi. Ushbu jadvalga ko'ra, C3 sig'imi har bir alohida chiqish voltaji uchun tanlanadi, ammo mening holatimdagi konvertor sozlanishi sababli men o'rtacha sig'imi 1nF bo'lgan kondansatkichdan foydalanardim.

VD1 diodasi Schottky diodi yoki boshqa o'ta tezkor diod (FR, UF, SF va boshqalar) bo'lishi kerak. U 5A oqim va kamida 40V kuchlanish uchun mo'ljallangan bo'lishi kerak. Men FR601 (6A 50V) impulsli diyotni o'rnatdim.

Choke L1 5A oqim uchun baholanishi va 68 mkH indüktansga ega bo'lishi kerak. Buning uchun kukunli temirdan (sariq-oq), tashqi diametri 27 mm, ichki 14 mm, kengligi 11 mm bo'lgan yadroni oling, sizning o'lchamlaringiz farq qilishi mumkin, ammo ular qanchalik katta bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi. Keyinchalik, biz ikkita simni o'rab olamiz (har bir simning diametri 1 mm) 28 burilish. Men diametri 1,4 mm bo'lgan bitta yadroni o'rab oldim, lekin yuqori chiqish quvvatiga ega (40 Vt), induktor juda qizib ketdi, shuningdek, yadroning kesimi etarli emasligi sababli. Agar siz ikkita simni o'rab qo'ysangiz, unda siz o'rashni bir qatlamga qo'ya olmaysiz, shuning uchun qatlamlar orasidagi izolyatsiyasiz (agar simdagi emal shikastlanmagan bo'lsa) uni ikki qatlamga o'rashingiz kerak.

R1 rezistoridan kichik oqim o'tadi, shuning uchun uning kuchi 0,25 Vt.

R2 rezistori sozlanadi, lekin buning uchun uni doimiy bilan almashtirish mumkin, uning qarshiligi har bir chiqish voltaji uchun formula bo'yicha hisoblanadi:

Bu erda R1 = 1kOhm (ma'lumotlar varag'iga ko'ra), Vref = 1,23V. Keyin, Vout = 30V chiqish kuchlanishi uchun R2 rezistorining qarshiligini hisoblaylik.

R2 = 1 kOhm * (30V / 1.23V - 1) = 23.39 kOhm (standart qiymatga qisqartirish, biz qarshilik R2 = 22 kOhmni olamiz).

Bundan tashqari, R2 rezistorining qarshiligini bilib, siz chiqish kuchlanishini hisoblashingiz mumkin.

LM2596 da pastga tushadigan DC-DC konvertorini sinab ko'rish

Sinov paytida chipga ≈ 90 sm² maydonga ega radiator o'rnatildi.

Men 6,8 Ohm qarshilik (suvga tushirilgan doimiy qarshilik) bo'lgan yukda sinovlarni o'tkazdim. Dastlab, konvertorning kirishiga +27V kuchlanish qo'ydim, kirish oqimi 1,85A (kirish quvvati 49,95 Vt) edi. Men chiqish kuchlanishini 15,5 V ga qo'ydim, yuk oqimi 2,5 A (chiqish quvvati 38,75 Vt) edi. Samaradorlik 78% ni tashkil etdi, bu juda yaxshi.

20 daqiqadan so'ng. Pastga tushiruvchi konvertorning ishlashi vaqtida VD1 diodi 50 ° S haroratgacha qizdirilgan, induktor L1 70 ° S haroratgacha qizdirilgan va mikrosxemaning o'zi 80 ° S gacha qizdirilgan. Ya'ni, barcha elementlarning harorat zaxirasi bor, gaz kelebeği bundan mustasno, 70 daraja buning uchun juda ko'p.

Shuning uchun, bu konvertorni 30-40 Vt yoki undan ortiq chiqish quvvatida ishlatish uchun induktorni ikkita (uch) sim bilan o'rash va kattaroq yadroni tanlash kerak. Diyot va mikrosxema uzoq vaqt davomida 100-120 ° S haroratni hech qanday qo'rquvsiz ushlab turishi mumkin (yaqin atrofdagi hamma narsani, shu jumladan korpusni isitishdan tashqari). Agar so'ralsa, siz mikrosxemaga kattaroq radiatorni o'rnatishingiz mumkin va siz VD1 diodida uzun simlarni qoldirishingiz mumkin, shunda issiqlik yaxshiroq tarqaladi yoki kichik plastinka (radiator) biriktiriladi (kabellardan biriga lehim). Shuningdek, siz bosilgan elektron plataning izlarini iloji boricha yaxshiroq qalaylashingiz yoki ular bo'ylab mis yadroni lehimlashingiz kerak, bu yuqori quvvatda uzoq muddatli ish paytida yo'llarni kamroq isitishni ta'minlaydi.

Men yaqinda raqamli qurilmani mikrokontrollerga yig'dim va uning dala sharoitida elektr ta'minoti haqida savol tug'ildi, u 12 volt kuchlanish va taxminan 50 mA oqimga muhtoj. Bundan tashqari, u kuchlanish dalgalanmalariga juda sezgir va bir nechta kommutatsiya quvvat manbalaridan ba'zi jihozlardan ishlashni xohlamadi. Internetda qidirganimdan so'ng, men eng maqbul va arzon variantlardan birini topdim: DC-DC kuchaytiruvchi konvertor chipda MC34063. Hisoblash uchun siz kalkulyator dasturidan foydalanishingiz mumkin. Men kerakli parametrlarni kiritdim (u oshirish yoki kamaytirish sifatida ishlashi mumkin) va quyidagi natijaga erishdim:

Mikrosxemaning besleme zo'riqishida 40 voltdan oshmasligi kerak, oqim esa 1,5 A dan oshmasligi kerak. Onlaynda va SMD qismlari uchun bosilgan elektron platalar mavjud, ammo menda ularni zaxirada yo'q, shuning uchun men o'zimni yaratishga qaror qildim. E'tibor bering, u erda ikkita 0,2 ohm qarshilik mavjud. Menda faqat 5 vatt bor edi, shuning uchun men buni qildim, lekin agar men kichikroq topsam, uni boshqa joyga lehimlab, ortiqcha qismini kesib tashlagan bo'lardim.

R1- 1,5 kOm qarshilik o'rniga, chiqish kuchlanishini tartibga solish uchun 5 kOhm trimmerni o'rnatdim. Aytgancha, u 7 dan 16 gacha bo'lgan yaxshi diapazonda tartibga solinadi, ko'proq bo'lishi mumkin, lekin chiqish kondansatörü 16 voltga o'rnatilgan, shuning uchun men uni boshqa ko'tarmadim.

Va endi konvertorning ishlashi haqida qisqacha. Men 3 voltni qo'ydim, chiqishni 12 voltga (R1) sozladim - va quvvat 2,5 voltgacha kamaytirilganda va 11 voltgacha ko'tarilganda u bu kuchlanishni saqlab qoladi!

Shuni qo'shimcha qilish kerakki, 2,5 V va 20 mA yuk bilan quvvatlanganda, kontaktlarning zanglashiga olib, 220 mA iste'mol qiladi. Forumda siz boshqa xususiyatlarni, shuningdek, bosilgan elektron plataning chizilgan rasmini ko'rishingiz mumkin.

BOOST DC-DC CONVERTER maqolasini muhokama qiling