Convertisseur élévateur de tension DC/DC, 12/300 volts. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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

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Presque tous les SMPS comprennent un redresseur double alternance qui convertit une tension alternative de 220 V en une tension continue de 310 V (la seule exception est le SMPS de faible puissance, dans lequel un redresseur demi-onde est parfois utilisé). Cela signifie que pour alimenter un tel SMPS, il n'est pas nécessaire de générer une tension sinusoïdale de 220 V et une fréquence de 50 Hz, mais une tension constante de 310 V suffit, ce qui simplifie considérablement la conception du convertisseur.

Le convertisseur DC/DC proposé permet d’alimenter n’importe quel équipement électrique du réseau avec une consommation électrique ne dépassant pas 12 W, y compris un SMPS, à partir du réseau de bord du véhicule ou d’une autre source de tension 50 V DC. Le convertisseur présente des dimensions et un poids réduits, une fiabilité et une efficacité élevées à faible coût et une conception simple. Inconvénients - manque d'isolation galvanique du circuit de sortie 310 V DC d'une source d'alimentation 12 V et faible consommation. Le circuit convertisseur est représenté sur la fig. 1.

(cliquez pour agrandir)

Spécifications:

• tension d'entrée, V.....10,5...15
• fréquence de conversion, kHz.....40
• tension de sortie, V ...300...310
• courant consommé en l'absence de charge, mA ..... 38
• puissance de charge maximale à long terme, W.....50
• Efficacité (à une tension d'entrée de 11,7 V et une puissance de charge de 32 W),% ..... 92

L'appareil est construit selon le schéma classique d'un convertisseur push-pull avec la sortie du point médian de l'enroulement primaire du transformateur élévateur T1. La base de l'appareil est un contrôleur push-pull SHI DA1. dont la sortie est connectée selon le circuit émetteur-suiveur. La fréquence de conversion est d'environ 40 kHz, elle est fixée par la résistance R3 et le condensateur C3. Le démarrage progressif du convertisseur est assuré par les éléments R4, R7, C9, VT7. Cela protège le fusible FU1, les transistors de commutation VT5, VT6 et les diodes de redressement VD7-VD10 de la surcharge pendant le processus transitoire lorsque les condensateurs de lissage C18-C20 sont chargés. Lorsque la tension d'alimentation est appliquée, le condensateur C9 est chargé, le transistor VT7 est fermé à ce moment.

Au fur et à mesure que le condensateur se charge, le transistor VT7 s'ouvre et la tension à l'entrée du comparateur « temps mort » (broche 4DA1) diminue. De ce fait, le rapport cyclique des impulsions du contrôleur augmente progressivement de zéro à la valeur maximale (48 %). Cette solution, contrairement au circuit RC couramment utilisé, vous permet d'obtenir le rapport cyclique maximal des impulsions de commande grâce à la résistance drain-source extrêmement faible du transistor VT7 à l'état ouvert. La diode VD2 accélère la décharge du condensateur C9 lorsque la tension d'alimentation est coupée.

Les transistors VT1, VT2, ainsi que VT3, VT4 sont des émetteurs suiveurs qui assurent une recharge rapide de la capacité de grille des transistors à effet de champ VT5, VT6. Les diodes VD3, VD4 contournent les résistances R8, R9 dans les circuits de grille, accélérant le processus de fermeture de ces transistors, réduisant ainsi les pertes de commutation. Pour limiter les surtensions au niveau des drains des transistors VT5, VT6 à une valeur sûre, des diodes de limitation VD5, VD6 sont installées.

Pour stabiliser la tension de sortie, un retour de tension est appliqué à l'amplificateur de signal d'erreur DA1 intégré au contrôleur SHI. La tension de sortie du convertisseur est fournie via un diviseur résistif R14R15 à l'entrée non inverseuse de cet amplificateur (broche 1 de DA1). L'entrée inverseuse de l'amplificateur (broche 2) reçoit la tension de la source de tension de référence intégrée (1 V) de la broche 5 DA14 à travers la résistance R1. Une augmentation de la tension de sortie entraîne une diminution linéaire de la durée des impulsions aux broches 9 et 10 du contrôleur SHI DA1, ce qui entraîne une diminution de la tension de sortie, c'est-à-dire sa stabilisation.

En utilisant les résistances R1 et R2, le gain de l'amplificateur de signal d'erreur intégré est réglé à environ dix. Cela a permis d'éviter une différence significative dans la durée des impulsions de commande aux broches 9 et 10 du contrôleur PHI.

Sur les éléments DA2, HL1, R10-R13 se trouve une unité de surveillance de décharge de batterie. La tension d'alimentation du diviseur R10, R11 est fournie à l'entrée de commande du microcircuit DA2 - un stabilisateur de tension parallèle, qui sert de comparateur.

Lorsque la tension à l'entrée de commande est supérieure à 2,5 V, un courant traverse la LED HL1, dont la lueur indique la tension normale de la batterie, et l'absence de lumière indique sa décharge. La diode VD1 protège l'appareil contre une polarité incorrecte de la tension d'alimentation - si une telle situation se produit, le fusible FU1 grille. La tension d'alimentation du contrôleur SHI DA1 est fournie via le filtre de puissance L1C4C6.

L'appareil utilise des résistances MLT, C2-23, des condensateurs à oxyde - importés, des condensateurs C1-C3 - K10-17, le reste - en céramique pour montage en surface, taille 0805 ou 1206. Les transistors IRF3205 sont remplaçables par IRFI3205 ou IRL3705N. transistors 2SC3205 et 2SA1273 - sur KT961 et KT639, respectivement (avec des indices de lettres). Dans ce dernier cas, il est conseillé de sélectionner des spécimens avec un gain de courant statique d'au moins 100. Les diodes 1.5KE36A peuvent être remplacées par des diodes 1.5KE39A, 1.5KE47A ou P6KE36A, P6KE39A, P6KE47A et UF2007 - par FR207 ou HER207. Les analogues complets du contrôleur TL494CLP SHI sont des microcircuits. KA7500 et KR1114EU4. Une fois les transistors VT5 et VT6 montés sur la carte, un dissipateur thermique commun leur est fixé via des entretoises isolantes conductrices de chaleur. qui est une plaque d'aluminium de dimensions 50x20 mm et d'une épaisseur de 2 ... 4 mm. Pour le transformateur T1, un noyau magnétique en forme de W de type El d'une section de 10x7 mm a été utilisé à partir de l'alimentation IBM PC AT.

Tout d'abord, l'enroulement II est enroulé sur le cadre, contenant 182 tours de fil PEV-2 de 0,25 mm, chaque couche est isolée avec du papier calque. Pour l'enroulement I, cinq fils torsadés PEV-2 0,44 mm sont utilisés, il contient 14 tours avec une prise à partir du milieu.

Après enroulement, la totalité de la bobine est imprégnée de gomme-laque. Pour accélérer son séchage, vous pouvez réchauffer la bobine en faisant passer un courant continu de 0,3...0,4 A dans l'enroulement II. À ce moment, il ne doit y avoir aucun circuit magnétique dans la bobine. Pour obtenir une inductance maximale du bobinage, les deux parties du circuit magnétique sont collées ensemble avec de la gomme-laque dans laquelle de la poudre de ferrite est mélangée. Après séchage, le circuit magnétique est enveloppé de plusieurs couches de ruban adhésif en papier. l'inductance de chaque moitié de l'enroulement I du transformateur T1 doit être d'au moins 130 µH.

Tous les éléments du convertisseur, à l'exception de la LED, de la diode VD1, des porte-fusibles, de l'interrupteur d'alimentation, des prises d'entrée et de sortie, sont installés sur un circuit imprimé en fibre de verre recouverte d'une feuille unilatérale de 1,5 mm d'épaisseur, le dessin de ce qui est montré sur la fig. 2.

La planche est installée dans un boîtier mesurant 154x64x39 mm - elle est faite maison et collée à partir de feuilles de polystyrène de 2 mm d'épaisseur. La LED, les porte-fusibles, l'interrupteur d'alimentation, les prises d'entrée et de sortie sont installés dans des trous sur les parois latérales du boîtier (Fig. 3).

Diode VD1 - aux bornes de l'interrupteur d'alimentation SA1 et du porte-fusible FU1. Des trous de ventilation sont pratiqués dans le couvercle du boîtier (Fig. 4).

La configuration du convertisseur revient à vérifier la tension de sortie, sans charge connectée, qui doit être comprise entre 300...310 V. Si nécessaire, elle est modifiée en sélectionnant la résistance R15.

Pour mettre en place une centrale de contrôle de décharge de batterie, il est nécessaire de sélectionner la résistance R11 pour que lorsque la tension d'alimentation descend à 10,8 V, la LED HL1 s'éteigne.

Auteur : Belyaev S.

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