DC-DC dönüştürücüyü güçlendirin. Çalışma prensibi

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.

Bu, 5-13 V girişli, 12 V çıkışlı DC 1,5 A'ya sahip bir DC-DC voltaj dönüştürücüsüdür. Dönüştürücü, gerekli 12 volttan daha düşük bir voltajın olduğu yerlerde kullanılmak üzere daha düşük bir voltaj alır ve daha yüksek bir çıkış verir. Genellikle mevcut pillerin voltajını arttırmak için kullanılır. Bu aslında entegre bir DC-DC dönüştürücüdür. Örneğin 3,7V lityum iyon pil vardır ve voltajı 1,5A'da gerekli 12V'u sağlayacak şekilde bu devre kullanılarak değiştirilebilir.

Dönüştürücüyü kendiniz oluşturmak kolaydır. Ana bileşen, bir voltaj referansı (sıcaklık kompanzasyonlu), bir karşılaştırıcı, aktif tepe akım sınırlama devresine sahip bir osilatör, bir AND geçidi, bir flip-flop ve sürücülü bir yüksek güçlü çıkış anahtarından oluşan MC34063'tür. Hazır olması için koşumun içinde birkaç ek elektronik bileşen gereklidir. Bu çip serisi, çeşitli dönüştürücülere dahil edilmek üzere özel olarak tasarlanmıştır.

MC34063A çipinin avantajları

3 ila 40 V giriş arasında çalışma
Düşük bekleme akımı
Akım sınırı
1,5 A'ya kadar çıkış akımı
Çıkış voltajı ayarlanabilir
100 kHz'e kadar frekans aralığında çalışma
Doğruluk %2

Radyo elemanlarının açıklaması

R- Tüm dirençler 0,25 W'tur.
T- TIP31-NPN güç transistörü. Çıkış akımının tamamı içinden geçer.
L1- 100 µH ferrit bobinler. Kendiniz yapmak zorunda kalırsanız, dış çapı 20 mm, iç çapı 10 mm, ayrıca 10 mm yüksekliğinde ve 1 - 1,5 mm kalınlığında 0,5 metre tel olan toroidal ferrit halkalar satın almanız ve 5 dönüş yapmanız gerekir. eşit mesafeler. Ferrit halkasının boyutları çok kritik değildir. Birkaç (1-3 mm) fark kabul edilebilir.
D- Schottky diyot kullanılmalıdır
TR- burada 12 V çıkış voltajına ince ayar yapmak için kullanılan çok turlu değişken direnç.
C- C1 ve C3 kutupsal kapasitörlerdir, dolayısıyla PCB'ye yerleştirirken buna dikkat edin.

Montaj için parça listesi

Dirençler: R1 = 0,22 ohm x1, R2 = 180 ohm x1, R3 = 1,5K x1, R4 = 12K x1
Regülatör: TR1 = 1 kOhm, çok turlu
Transistör: T1 = TIP31A veya TIP31C
Şok bobini: Ferrit halkasında L1 = 100 µH
Diyot: D1 - Schottky 1N5821 (21V - 3A), 1N5822 (28V - 3A) veya MBR340 (40V - 3A)
Kondansatörler: C1 = 100 uF / 25V, C2 = 0,001 uF, C3 = 2200 uF / 25V
Çip: MC34063
PCB 55 x 40 mm

T1 - TIP31 transistörüne küçük bir alüminyum soğutucu takılması gerektiğini unutmayın, aksi takdirde bu transistör, özellikle yüksek yük akımlarında artan ısınma nedeniyle zarar görebilir. Veri sayfası ve PCB çizimi

Muhtemelen birçok kişi ev yapımı laboratuvar güç kaynağıyla ilgili destanımı hatırlıyor.
Ancak benden defalarca benzer bir şey istendi, yalnızca daha basit ve daha ucuz.
Bu incelemede basit regüle güç kaynağının alternatif bir versiyonunu göstermeye karar verdim.
İçeri gelin, umarım ilginç olur.

Bu incelemeyi uzun süre erteledim, zamanım olmadı ama sonunda başardım.
Bu güç kaynağının özellikleri biraz farklıdır.
Güç kaynağının temeli, dijital kontrollü bir DC-DC düşürücü dönüştürücü kartı olacaktır.
Ama her şeyin bir zamanı var ve artık aslında birkaç standart fotoğraf var.
Eşarp, bir sigara paketinden pek de büyük olmayan küçük bir kutunun içinde geldi.

İçeride, iki torbanın (sivilceli ve antistatik) içinde bu incelemenin asıl kahramanı olan dönüştürücü kart vardı.

Kart oldukça basit bir tasarıma, bir güç bölümüne ve işlemcili küçük bir karta (bu kart, daha az güçlü başka bir dönüştürücünün kartına benzer), kontrol düğmelerine ve bir göstergeye sahiptir.

Bu kurulun özellikleri
Giriş voltajı - 6-32 Volt
Çıkış voltajı - 0-30 Volt
Çıkış akımı - 0-8 Amper
Minimum voltaj ayarı/ekran çözünürlüğü - 0,01 Volt
Mevcut kurulumun/ekranın minimum çözünürlüğü - 0,001 Amper
Bu kart aynı zamanda yüke ve güce aktarılan kapasitansı da ölçebilir.
Talimatlarda belirtilen dönüşüm frekansı 150KHz'dir, denetleyici veri sayfasına göre - 300KHz, ölçülen - yaklaşık 270KHz, bu da veri sayfasında belirtilen parametreye gözle görülür derecede daha yakındır.

Ana kartta güç elemanları, bir PWM denetleyicisi, bir güç diyotu ve indüktörü, filtre kapasitörleri (470 µF x 50 Volt), bir PWM mantığı ve işlemsel yükselteç güç kaynağı denetleyicisi, işlemsel yükselteçler, bir akım şantının yanı sıra giriş ve çıkış bulunur. terminal blokları.

Arkada neredeyse hiçbir şey yok, yalnızca birkaç güç yolu var.

Ek kartta bir işlemci, mantık yongaları, karta güç sağlamak için 3,3 Volt dengeleyici, bir gösterge ve kontrol düğmeleri bulunur.
İşlemci -
Mantık - 2 adet
Güç dengeleyici -

Güç kartına takılı 2 işlemsel yükselteç vardır (aynı opamp'lar ZXY60xx'e takılıdır)
Adj kartının kendisinin PWM güç denetleyicisi

Bir mikro devre, güç PWM denetleyicisi görevi görür. Veri sayfasına göre bu 12 Amperlik bir PWM kontrol cihazı, yani burada tam kapasitede çalışmıyor, bu da iyi bir haber. Ancak giriş voltajını aşmamanın daha iyi olduğunu düşünmekte fayda var çünkü bu aynı zamanda tehlikeli de olabilir.
Kartın açıklaması maksimum giriş voltajının 32 Volt olduğunu, kontrol cihazının limitinin ise 35 Volt olduğunu gösterir.
Daha güçlü dönüştürücüler, güçlü bir alan etkili transistörü kontrol eden bir düşük akım denetleyicisi kullanır; burada tüm bunlar, güçlü bir PWM denetleyicisi tarafından yapılır.
Fotoğraflar için özür dilerim, kaliteyi yakalayamadım.

İnternette bulduğum talimatlar, bazı parametreleri değiştirebileceğiniz servis moduna nasıl gireceğinizi açıklıyor. Servis moduna girmek için, OK düğmesine basarken güç uygulamanız gerekir; 0-2 sayıları sırayla ekranda belirecektir; ayarı değiştirmek için ilgili sayı görüntülenirken düğmeyi bırakmanız gerekir.
0 - Karta güç uygulandığında çıkışa otomatik voltaj beslemesini etkinleştirir.
1 - Yalnızca akım ve voltajı değil aynı zamanda yüke ve çıkış gücüne aktarılan kapasitansı da görüntüleyen gelişmiş modu etkinleştirin.
2 - Ekranda veya manuel olarak görüntülenen ölçümlerin otomatik seçimi.

Ayrıca talimatlarda ayarları hatırlamanın bir örneği var, çünkü kart akım ve voltajı ayarlamak için limiti belirleyebiliyor ve bir ayar hafızasına sahip, ancak artık bu ormana girmedim.
Ayrıca anakart üzerinde bulunan UART konnektörünün kontaklarına da dokunmadım çünkü orada bir şey olsa bile yine de bu kart için bir program bulamadım.

Özet.
artılar.
1. Oldukça zengin olanaklar - akım ve voltajın ayarlanması ve ölçülmesi, kapasitans ve gücün ölçülmesi ve ayrıca çıkışa otomatik olarak voltaj sağlamak için bir modun varlığı.
2. Çıkış voltajı ve akım aralığı çoğu amatör uygulama için yeterlidir.
3. İşçilik o kadar iyi değil ama bariz kusurları yok.
4. Bileşenler, belirtilen 32 Volt'ta giriş ve çıkışta 50 Volt'luk kapasitörler ile beyan edilen 8'de 12 Amperlik bir yedek PWM ile kurulur.

Eksileri
1. Ekran son derece elverişsiz bir şekilde yapılmıştır; örneğin yalnızca 1 parametreyi görüntüleyebilir -
0,000 - Güncel
00.00 - Gerilim
P00.0 - Güç
C00.0 - Kapasite.
Son iki parametre durumunda nokta değişkendir.
2. İlk noktaya göre kontroller oldukça zahmetlidir; bir valcoder çok yardımcı olacaktır.

Benim fikrim.
Basit bir düzenlenmiş güç kaynağı oluşturmak için oldukça iyi bir karttır, ancak hazır bir güç kaynağı kullanmak daha iyi ve daha kolaydır.
İncelemeyi beğendim +123 +268

Pille çalışan cihazlar artık kimseyi şaşırtmayacak; her evde pillerle çalışan her türden bir düzine oyuncak ve alet var. Bu arada, standart akülerden gerekli voltajı veya akımı elde etmek için kullanılan farklı dönüştürücülerin sayısı çok az kişi tarafından düşünülmüştür. Aynı dönüştürücüler, her biri kendi özelliklerine sahip birkaç düzine farklı gruba bölünmüştür, ancak bu noktada, çoğunlukla AC/DC ve DC/DC dönüştürücüler olarak adlandırılan düşürücü ve yükseltici gerilim dönüştürücülerden bahsediyoruz. . Çoğu durumda, bu tür dönüştürücüler oluşturmak için, minimum miktarda kablolamayla belirli bir topolojiye sahip bir dönüştürücü oluşturmayı mümkün kılan özel mikro devreler kullanılır; neyse ki, şu anda piyasada çok sayıda güç kaynağı mikro devresi var.

Bu mikro devreleri sonsuz uzun bir süre boyunca kullanmanın özelliklerini, özellikle de üreticilerin tüm veri sayfaları ve başvuru notları kütüphanesinin yanı sıra, her biri sunmaya çalışan rakip şirketlerin temsilcilerinden gelen sayısız koşullu reklam incelemesini dikkate alarak düşünebilirsiniz. Ürünlerini en yüksek kalitede ve en çok yönlü olarak sunuyorlar. Bu sefer, küçük, düşük güçlü bir cihaza, örneğin bir LED'e, 1,5 volt gerilime sahip 1 pilden güç sağlamaya hizmet eden birkaç basit yükseltici DC/DC dönüştürücüyü bir araya getireceğimiz ayrı elemanları kullanacağız. Bu voltaj dönüştürücüler kolaylıkla bir hafta sonu projesi olarak değerlendirilebilir ve harika elektronik dünyasına ilk adımlarını atanlar tarafından montaj için tavsiye edilir.

Bu diyagram, transformatör sargılarının karşı bağlantısıyla bloke edici bir osilatör olan gevşemeli bir otomatik osilatörü göstermektedir. Bu dönüştürücünün çalışma prensibi şu şekildedir: Açıldığında, transformatörün sargılarından birinden ve transistörün verici bağlantısından akan akım onu açar, bunun sonucunda açılır ve içinden daha fazla akım akmaya başlar. transformatörün ikinci sargısı ve açık transistör. Sonuç olarak, transistörün tabanına bağlı sargıda, transistörü kapatan ve içinden geçen akımı kesen bir EMF indüklenir. Bu anda, kendi kendine indüksiyon olgusunun bir sonucu olarak transformatörün manyetik alanında depolanan enerji serbest bırakılır ve LED'in içinden bir akım akmaya başlayarak onun parlamasına neden olur. Daha sonra işlem tekrarlanır.

Bu basit yükseltici gerilim dönüştürücünün monte edilebileceği bileşenler tamamen farklı olabilir. Hatasız bir şekilde monte edilen devrenin doğru çalışma olasılığı yüksektir. MP37B transistörünü kullanmayı bile denedik; dönüştürücü mükemmel çalışıyor! En zor şey bir transformatör yapmaktır - ferrit halka üzerine çift tel ile sarılmalı, dönüş sayısı özel bir rol oynamaz ve 15 ila 30 arasında değişir. Daha azı her zaman işe yaramaz, daha fazlası işe yaramaz mantıklı olmak. Ferrit - herhangi biri, yerli üretim bir M6000NN aramak gibi Epcos'tan N87 almak pek mantıklı değil. Devrede akan akımlar ihmal edilebilir düzeyde olduğundan halkanın boyutu çok küçük olabilir; 10 mm'lik bir dış çap fazlasıyla yeterli olacaktır. Yaklaşık 1 kilo ohm dirence sahip bir direnç (nominal değeri 750 ohm ile 1,5 kohm olan dirençler arasında fark bulunamadı). Minimum doyma voltajına sahip bir transistörün seçilmesi tavsiye edilir; ne kadar düşük olursa, pil o kadar fazla boşalabilir. Aşağıdakiler deneysel olarak test edilmiştir: MP 37B, BC337, 2N3904, MPSH10. LED - mevcut herhangi biri, ancak güçlü bir çoklu çipli olanın tam güçte parlayamayacağı uyarısı.

Birleştirilmiş cihaz şöyle görünür:

Kart boyutu 15 x 30 mm'dir ve SMD bileşenleri ve yeterince küçük bir transformatör kullanılarak 1 santimetre karenin altına düşürülebilir. Yük olmadan bu devre çalışmaz.

İkinci devre, iki transistörden oluşan tipik bir yükseltici dönüştürücüdür. Bu devrenin avantajı, üretimi sırasında transformatörü sarmaya gerek olmaması, sadece hazır bir indüktör alması, ancak öncekinden daha fazla parça içermesidir.

Çalışma prensibi, indüktörden geçen akımın transistör VT2 tarafından periyodik olarak kesilmesi ve kendi kendine indüksiyon enerjisinin diyot aracılığıyla C1 kapasitörüne yönlendirilerek yüke aktarılması gerçeğine dayanır. Yine devre tamamen farklı bileşenler ve eleman değerleri ile çalışabilmektedir. Transistör VT1 BC556 veya BC327 olabilir ve VT2 BC546 veya BC337 olabilir, VD1 diyotu herhangi bir Schottky diyot olabilir, örneğin 1N5818. Kondansatör C1 - 1 ila 33 μF kapasiteli herhangi bir tip, özellikle onsuz yapabileceğiniz için artık bir anlam ifade etmiyor. Dirençler - 0,125 veya 0,25 W gücünde (ancak yaklaşık 10 watt kadar güçlü tel sargılı olanları da sağlayabilirsiniz, ancak bu gerekenden daha fazla israftır): R1 - 750 Ohm, R2 - 220 KOhm, R3 - 100 KOhm. Aynı zamanda, tüm direnç değerleri, belirtilen değerlerin %10-15'i dahilindeki değerlerle tamamen serbestçe değiştirilebilir; bu, doğru şekilde monte edilmiş devrenin performansını etkilemez, ancak dönüştürücümüzün bulunduğu minimum voltajı etkiler. çalışabilir.

En önemli kısım L1 indüktörüdür, derecesi de 100 ila 470 μH arasında farklılık gösterebilir (1 mH'ye kadar olan değerler deneysel olarak test edilmiştir - devre stabil çalışır) ve tasarlanması gereken akım 100'ü geçmez mA. Yine devrenin çıkış gücünün çok küçük olduğu dikkate alınarak herhangi bir LED, doğru şekilde monte edilmiş bir cihaz hemen çalışmaya başlar ve yapılandırılmasına gerek yoktur.

Çıkış voltajı, C1 kondansatörüne paralel olarak gerekli değerde bir zener diyot takılarak stabilize edilebilir, ancak bir tüketiciyi bağlarken voltajın düşüp yetersiz hale gelebileceği unutulmamalıdır.DİKKAT! Yük olmadan bu devre onlarca, hatta yüzlerce voltluk voltaj üretebilir! Çıkışta stabilizasyon elemanı olmadan kullanıldığında, C1 kondansatörü maksimum voltaja kadar şarj edilecektir; bu, daha sonra yük bağlanırsa arızalanmasına neden olabilir!

Dönüştürücü ayrıca AA boyutunda bir pil bölmesine takılmasına olanak tanıyan 30 x 15 mm'lik bir tahta üzerinde yapılmıştır. PCB düzeni şuna benzer:

Her iki basit güçlendirme dönüştürücü devresi de kendi ellerinizle yapılabilir ve Kamp koşullarında, örneğin bir çadırı aydınlatmak için bir fener veya lambada ve ayrıca minimum sayıda pil kullanımının kritik olduğu çeşitli ev yapımı elektronik ürünlerde başarıyla kullanılabilir.

LM2596, kademeli bir DC-DC dönüştürücüdür, genellikle hazır modüller şeklinde üretilir ve maliyeti yaklaşık 1 ABD dolarıdır (LM2596S DC-DC 1.25-30 V 3A'yı arayın). 1,5 $ ödeyerek, Ali'de giriş ve çıkış voltajını LED olarak gösteren, çıkış voltajını kapatan ve dijital göstergelerde değerleri görüntüleyen ince ayar düğmelerine sahip benzer bir modül satın alabilirsiniz. Katılıyorum - teklif cazip olmaktan da öte!

Aşağıda bu dönüştürücü kartının şematik diyagramı bulunmaktadır (temel bileşenler sondaki resimde işaretlenmiştir). Girişte polaritenin tersine çevrilmesine karşı koruma vardır - diyot D2. Bu, regülatörün yanlış bağlanan giriş voltajından zarar görmesini önleyecektir. Her ne kadar lm2596 yongası veri sayfasına göre 45 V'a kadar giriş voltajlarını işleyebiliyor olsa da pratikte uzun süreli kullanım için giriş voltajının 35 V'u geçmemesi gerekiyor.

lm2596 için çıkış voltajı aşağıdaki denklemle belirlenir. Direnç R2 kullanılarak çıkış voltajı 1,23 ila 25 V arasında ayarlanabilir.

LM2596 çipi maksimum 3 A sürekli çalışma akımı için tasarlanmış olmasına rağmen, folyo kütlesinin küçük yüzeyi, üretilen ısıyı devrenin tüm çalışma aralığı boyunca dağıtmak için yeterli değildir. Ayrıca bu dönüştürücünün verimliliğinin giriş voltajına, çıkış voltajına ve yük akımına bağlı olarak büyük ölçüde değiştiğini unutmayın. Verimlilik, çalışma koşullarına bağlı olarak %60 ila %90 arasında değişebilir. Bu nedenle, 1 A'nın üzerindeki akımlarda sürekli çalışma meydana gelirse ısının uzaklaştırılması zorunludur.

Veri sayfasına göre, özellikle çıkış voltajı 10 V'u aştığında ileri besleme kapasitörünün R2 direncine paralel olarak kurulması gerekir - bu stabiliteyi sağlamak için gereklidir. Ancak bu kapasitör genellikle Çin'deki ucuz invertör kartlarında mevcut değildir. Deneyler sırasında, çeşitli çalışma koşulları altında DC dönüştürücülerin birkaç kopyası test edildi. Sonuç olarak, LM2596 dengeleyicinin dijital devrelerin düşük ve orta besleme akımları için çok uygun olduğu, ancak daha yüksek çıkış gücü değerleri için bir soğutucunun gerekli olduğu sonucuna vardık.