Convertisseur de tension puissant 12/5 volts selon un schéma simple. Schéma, description

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Convertisseur de tension puissant 12/5 volts selon un schéma simple. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Convertisseurs de tension, redresseurs, onduleurs

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Un tel convertisseur peut être nécessaire pour alimenter des circuits de 5 volts à courant élevé à partir d'une batterie de voiture, charger des batteries au lithium à partir de celle-ci (la tension de sortie devra alors être réduite à 4 V); dans la version de l'auteur, il sert à alimenter un ordinateur externe DVD-RW (USB) à partir d'une batterie de voiture. Ce lecteur lui-même chauffe beaucoup pendant le fonctionnement, il n'y a donc tout simplement rien pour refroidir le microcircuit du stabilisateur linéaire. Et les générateurs d'impulsions sont réputés pour leur efficacité.

Un multiplicateur de tension et un générateur d'horloge sont assemblés sur la puce DD1 (Fig. 1.10).

Riz. 1.10 (cliquez pour agrandir)

Le multiplicateur est nécessaire car le circuit utilise des transistors à effet de champ moins chers et plus courants avec un canal de type n. Pour déverrouiller complètement le transistor à effet de champ avec une grille isolée et un canal induit (tous les transistors de la série IRF appartiennent à ce type), la tension à sa grille doit être augmentée de 3 ... 5 V au-dessus de la tension de drain - donc vous ne pouvez pas vous passer d'un multiplicateur.

Le multiplicateur est monté sur les éléments C3, VD1, VD2 et le condensateur de filtrage C4 selon un schéma typique. Pour limiter la tension (elle peut monter jusqu'à 22 V, et pour le microcircuit 555, une tension supérieure à 18 V est dangereuse), une résistance R5 est ajoutée. Grâce à lui, la tension aux bornes du condensateur C4 est d'environ 17 ... 18 V, cela suffit pour le fonctionnement normal du transistor à effet de champ et pas assez pour claquer le microcircuit. Le condensateur C3 peut être soit en céramique multicouche (parallélépipède, pour montage en surface), soit en film, mais pas en céramique disque ! Sinon, en raison de la résistance interne importante du condensateur, la tension aux bornes de C4 ne dépassera pas 15 ... 16 V même sans la résistance R5, et le transistor clé deviendra très chaud. Le condensateur C4 peut être évalué à 16V.

Le modulateur de largeur d'impulsion proprement dit est assemblé sur le temporisateur DD2. A travers le condensateur C2 et le transistor VT1, des impulsions d'horloge très courtes provenant de la sortie du générateur arrivent à l'entrée S du temporisateur ; plus elles sont courtes, mieux c'est (sinon la sortie du temporisateur peut être excitée). Une capacité de 10 pF suffit, elle peut même être réduite à 5 pF.

La durée de l'impulsion de sortie est ajustée via l'entrée REF (broche 5 du microcircuit). La durée de l'impulsion de sortie est égale au temps pendant lequel le condensateur C5 est chargé de zéro à la tension à cette entrée, c'est-à-dire que lorsque la tension REF diminue, la durée des impulsions (et la tension de sortie) diminue, à une tension inférieure à 1,5 V il devient égal à zéro.

Principe de fonctionnement de l'appareil

Le convertisseur de tension est construit selon le schéma classique sur un transistor à effet de champ VT2 et une self L1. Un transistor VT3 est utilisé comme diode de retour. Dans les impulsions abaisseuses puissantes, il est préférable d'installer des transistors à cet endroit, car le courant inverse est presque égal au courant direct, et si la chute de tension aux bornes du transistor clé ( VT2 selon le schéma) est facile à réduire au minimum, alors avec les diodes, tout est beaucoup plus compliqué. Le résultat est un paradoxe : le transistor clé est froid, l'inductance ne chauffe quasiment pas, mais la diode est comme un fer à repasser ! Mais plus le chauffage est faible, plus l'efficacité du circuit est élevée et il y a moins de problèmes d'évacuation de la chaleur.

Le transistor VT3 fonctionne en antiphase avec le transistor clé VT2 grâce à l'inverseur sur la puce DD3. Étant donné que la diode flyback ne doit pas être ouverte tout le temps, le transistor clé est inactif, mais seulement un court temps (sinon il fermera la sortie du circuit via l'inductance) immédiatement après la fermeture du transistor clé (c'est à ce moment que l'inverse l'impulsion de courant a la plus grande amplitude), un condensateur C6 et pour un réglage fin de la résistance de réglage R8. Le reste du temps, le transistor VT3 fonctionne comme une diode grâce à la puissante diode de protection intégrée entre les bornes de drain et de source. Autrement dit, remplacer la diode par un transistor ne l'aggravera certainement pas.

Le régulateur de tension est monté sur une diode zener VD3 et un transistor VT4. La précision et l'amplitude de la tension de sortie ne dépendent que de la qualité et de la tension de stabilisation de la diode Zener. Il peut être remplacé par une puce TL431.

Le starter L1 peut être enroulé sur le châssis du transformateur de l'ancienne radio. Nous prenons un fil d'un diamètre de 1 mm (pour un courant de charge jusqu'à 2 A) et l'enroulons jusqu'à ce que le cadre soit rempli (une centaine de tours). Comme l'inductance fonctionne en courant continu, un espace diélectrique est nécessaire entre les plaques, c'est-à-dire que nous mettons tout dedans. Des plaques en forme de W dans une direction et entre elles et les "bâtons", nous posons 1-2 couches de papier journal (ou de transformateur, si vous en avez un), après quoi nous comprimons très bien le tout. Vous pouvez enrouler l'inducteur sur un anneau de ferrite d'un diamètre d'environ 30 ... 40 mm, mais encore une fois, il est préférable de le couper et de le recoller, ou de prendre un noyau fendu spécial (coupelles en ferrite d'un diamètre de 20 .. . 30 mm et une hauteur de 15 ... 20 mm , environ 50 ... 80 tours).

Établissement

Nous assemblons entièrement le circuit, ne soudons pas uniquement les transistors VT2 et VT3. Nous connectons la tension d'alimentation aux bornes d'alimentation DD2 doit être supérieure de 4 ... 6 V à la tension d'alimentation; s'il est moins convaincu de la présence de génération (la tension à la sortie du générateur doit être égale à la moitié de la tension d'alimentation), on réduit la résistance de la résistance R5, si cela n'aide pas, on met un meilleur condensateur C3 . Si la tension d'alimentation DD2 est supérieure à 18 V, on augmente la résistance de la résistance R5. Après cela, nous soudons les deux transistors et réduisons la résistance R8 à zéro. Nous connectons une charge puissante à la sortie (un éclairage de voiture de 12 V, 20 W est recommandé) et fournissons une alimentation de +12 V via l'ampèremètre connecté. Si tout fonctionne bien, la tension sur l'ampoule sera approximativement égale à la tension de stabilisation de la diode zener, et le courant consommé par le circuit sera la moitié du courant traversant l'ampoule (dans la version de l'auteur 0,5 A). Maintenant, éteignez l'ampoule. La tension de sortie ne doit pas augmenter de plus de 0,2 ... 0,3 V et la tension à l'entrée REF DD2 doit être comprise entre 0,8 ... 2,5 V par rapport au fil commun. S'il est proche de zéro, la capacité du condensateur C5 doit être divisée par deux.

Allumez et éteignez la charge: la manette des gaz doit "cogner" brièvement (ce circuit de rétroaction produit un changement brusque du courant de charge), il ne doit pas y avoir de sifflements (auto-excitation). S'il y a de l'excitation, très probablement, les pistes sont tracées de manière incorrecte.

Après cela, vous pouvez commencer à configurer la "diode intelligente" (VT3). Faites tourner lentement la résistance ajustable R8, le courant consommé par le circuit (+12 V) commencera à diminuer d'environ 5 ... 10%. Ce courant était utilisé exclusivement pour chauffer le corps du transistor VT3. Mais à un moment donné, une auto-excitation de l'étage de sortie peut se produire - le courant consommé par le circuit augmente fortement de 2 à 3 fois. Le moteur R8 doit être réglé sur une position dans laquelle la consommation de courant a diminué, mais il est encore loin de l'excitation. Déconnectez-activez à nouveau la charge, déconnectez-activez l'alimentation : il ne doit y avoir aucune excitation de la sortie et un sifflement dans la manette des gaz (même très court !) Si ce n'est pas le cas, vous devez réduire légèrement la résistance de R8 et répéter la provocation.

Grâce à ce circuit de commutation du transistor VT3, bien qu'il chauffe, il est nettement plus faible qu'une bonne diode Schottky (KD213, 1N5822). À un courant de charge allant jusqu'à 1 ... 1,5 A, les radiateurs pour les deux transistors ne sont pas nécessaires, à un courant allant jusqu'à 3 A, une petite plaque de dissipateur thermique doit être vissée au boîtier VT3 (ROLL chauffe avec une telle force déjà à un courant de 0,2 A).

Au lieu de 1RFZ46 dans la version de l'auteur, il y a leurs homologues biélorusses. KP723A avec une résistance de canal de 0,1 ohm ou moins, les transistors KT315 peuvent être remplacés par n'importe quelle structure en silicium npn. Il est souhaitable de collecter les électrolytes C7 et C8 à partir de plusieurs capacités plus petites connectées en parallèle, en parallèle elles peuvent inclure un couple de condensateurs céramiques à film ou multicouche d'une capacité de 0,1 μF ou plus.

Lors de la répétition du circuit, une attention particulière doit être portée aux fils d'alimentation, tous les éléments et tous les fils doivent être connectés exactement comme indiqué sur la figure ! N'économisez pas sur les matchs, sinon vous serez tourmenté par le réglage ! Les pistes dessinées sur la figure avec une ligne plus épaisse doivent être au moins 1,5 ... 2 mm plus épaisses.

Auteurs : Kashkarov A.P., Koldunov A.S.

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