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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Régulateur de tension à découpage sur la puce MC34165P. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Alimentations Lorsqu'il existe une grande différence entre la tension continue d'entrée et de sortie, il est conseillé d'utiliser des stabilisateurs de tension à découpage, qui dans ce cas offrent un rendement plus élevé que les stabilisateurs linéaires. En utilisant des microcircuits spécialisés à ces fins, le développement, l'assemblage et le réglage des stabilisateurs d'impulsions peuvent être considérablement simplifiés. Le stabilisateur sur un microcircuit Motorola proposé à l'attention des lecteurs fournit une tension de sortie réglable de 1,2 à 15 V à un courant de charge allant jusqu'à 1 A. S'il existe une source de tension continue ou alternative relativement élevée, par exemple une alimentation provenant d'une vieille imprimante, d'un scanner, d'une calculatrice comptable de bureau, un régulateur de tension de commutation peut être réalisé sur le circuit intégré MC34165P, ce qui permet d'augmenter la tension continue d'entrée. à 65 V. Sur cette puce, vous pouvez assembler des convertisseurs de tension continue abaisseurs, élévateurs et inverseurs (appelés convertisseurs DC-DC). Ses fonctions sont similaires à celles des microcircuits basse consommation les plus connus des séries MC34063, MC33063, mais il permet un courant de charge plus élevé et une tension d'entrée plus élevée.
Le circuit d'un régulateur de tension continue abaisseur assemblé sur la puce MC34165P est illustré à la Fig. 1. Le stabilisateur est fabriqué comme un appareil universel, il est conçu pour une tension d'entrée AC de 8...42 V ou DC 8...60 V et fournit une tension de sortie de 1,2.15 V à un courant de charge allant jusqu'à à 1 A. Cette plage de tension de sortie est le plus souvent utilisée pour alimenter diverses conceptions de radios industrielles et amateurs de faible puissance. La tension d'entrée AC ou DC minimale doit être d'environ quatre volts ou plus au-dessus de la tension de sortie spécifiée. Les fusibles polymères à restauration automatique FU1, FU2 protègent les sources de tension d'entrée contre les surcharges en cas de dysfonctionnement du stabilisateur. La diode VD1 protège le stabilisateur d'une polarité incorrecte de la tension d'entrée. Le pont de diodes VD2 redresse la tension alternative. Le condensateur C6 atténue les ondulations de la tension redressée. La LED bleue HL1 indique la présence de tension d'entrée. La puce DA1 est connectée selon un circuit régulateur de tension abaisseur, proche du circuit standard. La tension de sortie du stabilisateur dépend du rapport de résistance des résistances R5 et R3. Plus la résistance réglée de la résistance variable R5 est élevée, plus la tension de sortie est élevée. La tension de sortie maximale de cet appareil est sélectionnée pour être de 15 V, mais le stabilisateur peut être ajusté à une valeur différente, supérieure ou inférieure. La résistance R2 est un capteur de courant pour le fonctionnement de l'unité de protection du microcircuit DA1. La fréquence de l'oscillateur interne de la puce DA1 dépend de la capacité du condensateur C8, avec la valeur indiquée sur le schéma elle est approximativement égale à 60 kHz. La résistance R4 et la diode VD3 réduisent le risque d'endommagement du microcircuit. Le papillon L1 est cumulatif. Les ondulations de la tension de sortie du stabilisateur sont lissées par le condensateur C9. La tension stabilisée est fournie à la sortie de l'alimentation via un filtre LC à deux niveaux L2C12-C14L3C15-C17. Pour augmenter la fiabilité opérationnelle, les condensateurs à tension relativement basse C10-C13 et C15, C16 sont connectés en série. La LED HL2 commence à s'allumer lorsque la tension de sortie du stabilisateur dépasse 2 V. La résistance R7 décharge les condensateurs C9-C17 lorsque la tension de sortie du stabilisateur diminue ou que son alimentation est coupée. La diode Zener VD5 avec une tension de stabilisation nominale de 20 V peut protéger certaines charges connectées contre les dommages en cas de panne du stabilisateur. Avec une tension continue d'entrée de 45 V, une sortie CC de 15 V et sans charge, la consommation de courant propre du stabilisateur ne dépasse pas 21 mA. Lorsque la tension d'entrée est de 42 V, la tension de sortie est de 9 V et le courant de charge est de 1 A, le courant consommé par le stabilisateur depuis la source est d'environ 0,28 A, ce qui correspond à un rendement de 76 %. Avec une tension d'entrée de 42 V, une tension de sortie de 5 V et un courant de charge de 1 A, le stabilisateur consomme un courant d'environ 0,19 A, le rendement est d'environ 62 %. A titre de comparaison, l'efficacité d'un stabilisateur linéaire conventionnel dans le premier cas est d'environ 27 % et dans le second de seulement 13 %. Dans ce cas, l'élément de commande - le transistor - devrait être installé sur un dissipateur thermique impressionnant doté d'une grande surface de refroidissement. L'amplitude de tension d'ondulation et de bruit à la sortie du stabilisateur est inférieure à 5 mV pour un courant de charge de 1 A.
La plupart des pièces du stabilisateur de tension sont situées sur un circuit imprimé mesurant 130x45 mm. L'ensemble de la structure est placé dans un boîtier métallique de 155x57 mm avec des inserts en plastique (Fig. 2. Les parties métalliques du corps sont recouvertes d'un film décoratif autocollant imitant le bois. Le boîtier est connecté électriquement à un fil commun. Le point de connexion du boîtier au fil commun est la borne négative du condensateur C9 ; la tresse de blindage du fil allant à la résistance variable R5 est connectée au même point. La longueur de ce fil doit être la plus courte possible. Les résistances de l'appareil peuvent être utilisées pour n'importe quel usage général, par exemple MLT, C1-4, C1-14, C2-23. Résistance variable - SP4-1, SP4-3, SP3-9, SP3-33-32, son corps-écran métallique est connecté à un fil commun. Les condensateurs à oxyde sont des analogues importés discrets des K50-68, K50-35 nationaux. Les condensateurs C1-C5, C7 sont des condensateurs à film de petite taille avec une tension nominale d'au moins 100 V. Le condensateur C8 est à film ou en céramique avec un faible TKE. Condensateurs céramiques C10-C13, C15, C16 pour montage en surface. Ils sont soudés sous les bornes des condensateurs à oxyde correspondants. Les condensateurs d'une capacité de 2,2 µF ou plus conviennent, selon le principe « plus la capacité est grande, mieux c'est » et plus la taille de ces condensateurs est grande, mieux c'est. Le condensateur C18 est un condensateur au tantale de petite taille pour montage en surface, il est installé à l'intérieur du connecteur de sortie (le connecteur n'est pas représenté dans le schéma de la Fig. 1). Le pont de diodes D2SB60 peut être remplacé par KBP02-KBP10, RS203-RS207, RC203-RC207. Au lieu de la diode 1N4003, n'importe laquelle des diodes 1N4002-1N4007, UF4002-UF4007, KD243B, KD247A, KD257A fera l'affaire. Nous pouvons remplacer la diode 1N5402 par 1N5402-1N5408 ou des séries KD226, KD257, KD411, KD213. La diode haute vitesse MR852 peut être remplacée par MR851-MR856, SRP300B-SRP300K, UF5402-UF5408 ; d'autres diodes de cette conception, y compris le pont VD2, peuvent également être remplacées par les mêmes dispositifs. Au lieu de la diode Zener 1 N5357, deux 1.5KE10CA plus puissants ou un D816A connectés en série conviennent. Toutes les LED peuvent être utilisées, de préférence avec une efficacité lumineuse accrue, par exemple des séries KIPD21, KIPD40, KIPD66, L-1513S. Fusibles à rétablissement automatique FU1, FU2 - n'importe lesquels pour une tension de fonctionnement de 60 ou 250 V, par exemple LP60-110. Dans un appareil débogué, des fusibles conventionnels peuvent être installés à la place. La puce MC34165P est remplaçable par la MC33165P, ce qui permet un fonctionnement sur une plage de températures plus large. Un dissipateur thermique en duralumin ou en cuivre est collé sur le microcircuit à l'aide de colle BF dont la surface de refroidissement doit être suffisante pour que la température du boîtier du microcircuit ne dépasse pas 60°C dans tous les modes de fonctionnement du stabilisateur de tension. Si vous vous limitez à une tension continue d'entrée maximale de 40 V ou 28 V CA, vous pouvez utiliser la puce MC33163P ou MC34163P, qui permet un courant de charge allant jusqu'à 3 A. Si les puces mentionnées ne sont pas disponibles, vous pouvez utiliser le LM2575HV-ADJ ou LM2576HV-ADJ. Dans le cas de l'utilisation de ces microcircuits, le circuit de l'appareil est légèrement modifié (la figure 3 montre les différentes parties), la résistance de la résistance R4 est augmentée à 1 kOhm, la résistance R2 n'est pas installée et un fusible à réarmement automatique avec un fonctionnement une tension de 3 V et un courant de 15.60 mA est connecté en série avec l'inductance L900, par exemple LP60-090.
Il convient de noter qu'avec un tel remplacement, il n'est pas nécessaire de recalculer ou de sélectionner les résistances R3, R5. Pour un fonctionnement stable et fiable de la puce stabilisatrice, un câblage correct des circuits à courant élevé et de signal du fil commun est extrêmement important. Les bornes correspondantes des éléments C6, C8, VD9, les bornes 4-3, 5, 12 du microcircuit DA13 sont connectées à la borne négative du condensateur C1 avec des conducteurs ou fils imprimés séparés. Pour minimiser l'ondulation et le bruit à la sortie du stabilisateur, les bornes négatives des condensateurs C14, C17 sont connectées à la borne négative C9 en série, comme indiqué sur le schéma. La longueur totale des conducteurs ou fils imprimés jusqu'à la résistance R2 depuis les bornes correspondantes de la puce DA1 ne doit pas dépasser 6 cm, y compris la longueur des bornes de cette résistance. Le fil blindé de la résistance variable doit être éloigné de l'inductance L1. L'inducteur L1 est fabriqué industriellement à partir de l'unité de correction raster d'un écran d'ordinateur kinéscope. Il est enroulé sur un noyau magnétique en ferrite en forme de H d'un diamètre extérieur de 13 et d'une hauteur de 20 mm. Il est conseillé d'utiliser une self blindée dans un écran métallique. Pour fabriquer votre propre inducteur L1, vous pouvez utiliser un noyau magnétique annulaire Kz2x20x9 en ferrite 3000NM, enroulant 180 tours de fil de Litz fait maison à partir de 24 noyaux de fil d'enroulement d'un diamètre de 0,15...0,18 mm. Avant l'enroulement, un espace non magnétique de 0,5.1 mm est scié à travers l'anneau, qui est rempli d'époxy ou de colle thermofusible, et le circuit magnétique lui-même est enveloppé d'un tissu verni ou d'un film de lavsan. Une couche d'isolation constituée d'un mince tissu verni ou d'un film de lavsan est également posée entre les couches de l'enroulement. Les selfs L2, L3 peuvent avoir n'importe quelle conception, il suffit qu'elles soient conçues pour un courant de fonctionnement d'au moins 1 A et qu'elles aient une résistance d'enroulement ne dépassant pas 0,1 Ohm. À leur place, vous pouvez également utiliser des selfs pour les unités de correction raster ou des filtres pour l'alimentation des écrans d'ordinateur, des anciens téléviseurs importés et d'autres équipements radio. Il est conseillé de vérifier le fonctionnement et d'ajuster le stabilisateur lorsque la tension d'entrée est réduite à 20...25 V, en connectant l'appareil à une alimentation avec une unité de limitation du courant de sortie. S'il est testé avec succès dans de telles conditions, le stabilisateur est testé séquentiellement à des tensions d'entrée d'environ 40 et environ 60 V. Si la tension d'entrée dépasse 40 V, il est fortement déconseillé de tester la résistance du stabilisateur aux surcharges et aux courts-circuits dans le circuit de charge. . Si vous souhaitez réaliser une alimentation réseau à part entière basée sur ce stabilisateur de tension, il peut être équipé d'un transformateur abaisseur, par exemple TP115-14, TP115-15. Dans le cas de la fabrication d'un stabilisateur pour alimenter un appareil spécifique, par exemple un lecteur MP3, ou de l'utilisation du stabilisateur comme chargeur pour un téléphone portable, au lieu de la résistance variable R5, vous pouvez définir une résistance requise constante (environ 1,3 kOhm pour une tension de sortie de 5 V). Auteur : A. Butov
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