Los dispositivos que funcionan con baterías ya no sorprenderán a nadie; en cada hogar hay decenas de todo tipo de juguetes y dispositivos que funcionan con baterías. Mientras tanto, pocas personas han pensado en la cantidad de convertidores diferentes que se utilizan para obtener los voltajes o corrientes necesarios a partir de baterías estándar. Estos mismos convertidores se dividen en varias docenas de grupos diferentes, cada uno con sus propias características, pero en este momento estamos hablando de convertidores reductores y elevadores de voltaje, que más a menudo se denominan convertidores AC/DC y DC/DC. . En la mayoría de los casos, para construir tales convertidores, se utilizan microcircuitos especializados, que permiten construir un convertidor de una determinada topología con una cantidad mínima de cableado; afortunadamente, ahora hay muchos microcircuitos de fuente de alimentación en el mercado.

Puede considerar las características del uso de estos microcircuitos durante un tiempo infinitamente largo, especialmente teniendo en cuenta toda la biblioteca de hojas de datos y notas de los fabricantes, así como una innumerable cantidad de reseñas publicitarias condicionales de representantes de empresas competidoras, cada una de las cuales intenta presentar. su producto como el de mayor calidad y el más versátil. En esta ocasión utilizaremos elementos discretos sobre los que montaremos varios convertidores DC/DC elevadores sencillos que sirven para alimentar un pequeño dispositivo de bajo consumo, por ejemplo un LED, a partir de 1 batería con una tensión de 1,5 voltios. Estos convertidores de voltaje pueden considerarse fácilmente un proyecto de fin de semana y su montaje está recomendado para quienes están dando sus primeros pasos en el maravilloso mundo de la electrónica.

Este diagrama muestra un autooscilador de relajación, que es un oscilador de bloqueo con contraconexión de los devanados del transformador. El principio de funcionamiento de este convertidor es el siguiente: cuando se enciende, la corriente que fluye a través de uno de los devanados del transformador y la unión del emisor del transistor lo abre, como resultado de lo cual se abre y comienza a fluir más corriente. el segundo devanado del transformador y el transistor abierto. Como resultado, se induce una FEM en el devanado conectado a la base del transistor, que apaga el transistor y se interrumpe la corriente que lo atraviesa. En este momento, la energía almacenada en el campo magnético del transformador, como resultado del fenómeno de autoinducción, se libera y una corriente comienza a fluir a través del LED, provocando que brille. Luego se repite el proceso.

Los componentes a partir de los cuales se puede ensamblar este sencillo convertidor elevador de voltaje pueden ser completamente diferentes. Es muy probable que un circuito ensamblado sin errores funcione correctamente. Incluso intentamos usar el transistor MP37B: ¡el convertidor funciona perfectamente! Lo más difícil es hacer un transformador: debe enrollarse con un cable doble en un anillo de ferrita, mientras que el número de vueltas no juega un papel especial y oscila entre 15 y 30. Menos no siempre funciona, más no. tener sentido. Ferrita: cualquiera, no tiene mucho sentido comprar un N87 de Epcos, como buscar un M6000NN de producción nacional. Las corrientes que circulan por el circuito son despreciables, por lo que el tamaño del anillo puede ser muy pequeño; un diámetro exterior de 10 mm será más que suficiente. Una resistencia con una resistencia de aproximadamente 1 kiloohmio (no se encontró diferencia entre resistencias con un valor nominal de 750 ohmios y 1,5 kohmios). Es recomendable elegir un transistor con un voltaje de saturación mínimo, cuanto menor sea, más descargada se podrá utilizar la batería. Se probaron experimentalmente los siguientes: MP 37B, BC337, 2N3904, MPSH10. LED: cualquiera disponible, con la salvedad de que uno potente de múltiples chips no brillará con toda su potencia.

El dispositivo ensamblado se ve así:

El tamaño de la placa es de 15 x 30 mm y se puede reducir a menos de 1 centímetro cuadrado utilizando componentes SMD y un transformador lo suficientemente pequeño. Sin carga, este circuito no funciona.

El segundo circuito es un convertidor elevador típico fabricado con dos transistores. La ventaja de este circuito es que durante su fabricación no es necesario enrollar el transformador, sino simplemente llevar un inductor ya preparado, pero contiene más piezas que el anterior.

El principio de funcionamiento se reduce al hecho de que la corriente a través del inductor es interrumpida periódicamente por el transistor VT2 y la energía de autoinducción se dirige a través del diodo al condensador C1 y se transfiere a la carga. Nuevamente, el circuito es viable con componentes y valores de elementos completamente diferentes. El transistor VT1 puede ser BC556 o BC327, y VT2 BC546 o BC337, el diodo VD1 puede ser cualquier diodo Schottky, por ejemplo, 1N5818. El condensador C1, de cualquier tipo, con una capacidad de 1 a 33 μF, ya no tiene sentido, sobre todo porque puedes prescindir de él por completo. Resistencias: con una potencia de 0,125 o 0,25 W (aunque también se pueden suministrar potentes bobinadas, de unos 10 vatios, pero esto es un desperdicio más de lo necesario) de las siguientes clasificaciones: R1 - 750 ohmios, R2 - 220 KOhm, R3 - 100 KOhmios. Al mismo tiempo, todos los valores de resistencia se pueden reemplazar con total libertad por los disponibles dentro del 10-15% de los indicados; esto no afecta el rendimiento de un circuito correctamente ensamblado, pero sí afecta el voltaje mínimo al que funciona nuestro convertidor. puede operar.

La parte más importante es el inductor L1, su clasificación también puede diferir de 100 a 470 μH (se han probado experimentalmente valores de hasta 1 mH; el circuito funciona de manera estable) y la corriente para la que debe diseñarse no excede los 100 mamá. Cualquier LED, nuevamente teniendo en cuenta que la potencia de salida del circuito es muy pequeña, un dispositivo correctamente ensamblado comienza a funcionar inmediatamente y no es necesario configurarlo.

El voltaje de salida se puede estabilizar instalando un diodo zener del valor requerido en paralelo con el capacitor C1; sin embargo, debe recordarse que al conectar un consumidor, el voltaje puede caer y volverse insuficiente.¡ATENCIÓN! ¡Sin carga, este circuito puede producir voltajes de decenas o incluso cientos de voltios! Si se utiliza sin un elemento estabilizador en la salida, el condensador C1 se cargará al voltaje máximo, lo que, si se conecta la carga posteriormente, puede provocar su falla.

El convertidor también está fabricado en una placa de 30 x 15 mm, lo que permite conectarlo a un compartimento de pilas de tamaño AA. El diseño de la PCB se ve así:

Ambos circuitos convertidores elevadores simples se pueden hacer con sus propias manos y se puede utilizar con éxito en condiciones de acampada, por ejemplo, en una linterna o lámpara para iluminar una tienda de campaña, así como en diversos productos electrónicos caseros, para los cuales el uso de una cantidad mínima de baterías es fundamental.

Los convertidores CC/CC se utilizan ampliamente para alimentar diversos equipos electrónicos. Se utilizan en dispositivos informáticos, dispositivos de comunicación, diversos circuitos de control y automatización, etc.

Fuentes de alimentación de transformadores

En las fuentes de alimentación tradicionales con transformadores, la tensión de la red de suministro se convierte, generalmente se reduce, al valor deseado mediante un transformador. La tensión reducida se suaviza mediante un filtro de condensador. Si es necesario, se instala un estabilizador semiconductor después del rectificador.

Las fuentes de alimentación con transformador suelen estar equipadas con estabilizadores lineales. Estos estabilizadores tienen al menos dos ventajas: bajo coste y un pequeño número de piezas en el arnés. Pero estas ventajas se ven erosionadas por la baja eficiencia, ya que una parte importante del voltaje de entrada se utiliza para calentar el transistor de control, lo cual es completamente inaceptable para alimentar dispositivos electrónicos portátiles.

Convertidores CC/CC

Si el equipo se alimenta con celdas galvánicas o baterías, la conversión de voltaje al nivel requerido sólo es posible con la ayuda de convertidores CC/CC.

La idea es bastante simple: el voltaje continuo se convierte en voltaje alterno, generalmente con una frecuencia de varias decenas o incluso cientos de kilohercios, se aumenta (disminuye) y luego se rectifica y se suministra a la carga. Estos convertidores suelen denominarse convertidores de impulsos.

Un ejemplo es un convertidor elevador de 1,5 V a 5 V, solo el voltaje de salida de un USB de computadora. En Aliexpress se vende un convertidor similar de baja potencia.

Arroz. 1. Convertidor 1,5 V/5 V

Los convertidores de pulsos son buenos porque tienen una alta eficiencia, que oscila entre el 60 y el 90%. Otra ventaja de los convertidores de impulsos es una amplia gama de voltajes de entrada: el voltaje de entrada puede ser menor que el voltaje de salida o mucho mayor. En general, los convertidores CC/CC se pueden dividir en varios grupos.

Clasificación de convertidores.

Lowering, en terminología inglesa step-down o buck

El voltaje de salida de estos convertidores, por regla general, es menor que el voltaje de entrada: sin pérdidas significativas por calentamiento del transistor de control, se puede obtener un voltaje de solo unos pocos voltios con un voltaje de entrada de 12...50V. La corriente de salida de dichos convertidores depende de la demanda de carga, que a su vez determina el diseño del circuito del convertidor.

Otro nombre en inglés para un convertidor reductor es chopper. Una de las opciones de traducción para esta palabra es interruptor. En la literatura técnica, un convertidor reductor a veces se denomina "chopper". Por ahora, recordemos este término.

Creciente, en terminología inglesa step-up o boost

El voltaje de salida de estos convertidores es mayor que el voltaje de entrada. Por ejemplo, con un voltaje de entrada de 5 V, el voltaje de salida puede ser de hasta 30 V, y es posible su regulación y estabilización suaves. Muy a menudo, los convertidores elevadores se denominan impulsores.

Convertidores universales - SEPIC

El voltaje de salida de estos convertidores se mantiene en un nivel determinado cuando el voltaje de entrada es mayor o menor que el voltaje de entrada. Recomendado en casos donde el voltaje de entrada puede variar dentro de límites significativos. Por ejemplo, en un automóvil, el voltaje de la batería puede variar entre 9...14 V, pero es necesario obtener un voltaje estable de 12 V.

Convertidores inversores

La función principal de estos convertidores es producir un voltaje de salida de polaridad inversa con respecto a la fuente de energía. Muy conveniente en casos donde se requiere energía bipolar, por ejemplo.

Todos los convertidores mencionados pueden estabilizarse o no estabilizarse; la tensión de salida puede estar conectada galvánicamente a la tensión de entrada o tener aislamiento galvánico de tensión. Todo depende del dispositivo específico en el que se utilizará el convertidor.

Para pasar a una historia más detallada sobre los convertidores CC/CC, al menos deberías entender la teoría en términos generales.

Picadora convertidor reductor - convertidor reductor

Su diagrama funcional se muestra en la siguiente figura. Las flechas en los cables muestran las direcciones de las corrientes.

Figura 2. Diagrama funcional del estabilizador del helicóptero.

El voltaje de entrada Uin se suministra al filtro de entrada: condensador Cin. Como elemento clave se utiliza el transistor VT, que realiza la conmutación de corriente de alta frecuencia. Puede ser cualquiera de las dos cosas. Además de las partes indicadas, el circuito contiene un diodo de descarga VD y un filtro de salida - LCout, desde donde se suministra voltaje a la carga Rн.

Es fácil ver que la carga está conectada en serie con los elementos VT y L. Por tanto, el circuito es secuencial. ¿Cómo se produce la caída de tensión?

Modulación de ancho de pulso - PWM

El circuito de control produce pulsos rectangulares con una frecuencia constante o un período constante, que es esencialmente lo mismo. Estos pulsos se muestran en la Figura 3.

Fig. 3. Pulsos de control

Aquí t es el tiempo de pulso, el transistor está abierto, t es el tiempo de pausa y el transistor está cerrado. La relación ti/T se denomina ciclo de trabajo, se denota con la letra D y se expresa en %% o simplemente en números. Por ejemplo, con D igual al 50%, resulta que D=0,5.

Por lo tanto, D puede variar de 0 a 1. Con un valor de D=1, el transistor clave está en un estado de conducción total, y con D=0 en un estado de corte, en pocas palabras, está cerrado. No es difícil adivinar que con D=50% el voltaje de salida será igual a la mitad del voltaje de entrada.

Es bastante obvio que el voltaje de salida se regula cambiando el ancho del pulso de control t y, de hecho, cambiando el coeficiente D. Este principio de regulación se llama (PWM). En casi todas las fuentes de alimentación conmutadas, es con la ayuda de PWM que se estabiliza la tensión de salida.

En los diagramas que se muestran en las Figuras 2 y 6, el PWM está "oculto" en rectángulos denominados "Circuito de control", que realiza algunas funciones adicionales. Esto podría ser, por ejemplo, un arranque suave de la tensión de salida, un encendido remoto o una protección contra cortocircuitos del convertidor.

En general, los convertidores se han vuelto tan utilizados que los fabricantes de componentes electrónicos han comenzado a producir controladores PWM para todas las ocasiones. El surtido es tan grande que sólo para enumerarlos necesitarías un libro completo. Por lo tanto, a nadie se le ocurre montar convertidores utilizando elementos discretos o, como suele decirse, en forma "suelta".

Además, los convertidores de baja potencia ya preparados se pueden comprar en Aliexpress o Ebay por un precio reducido. En este caso, para la instalación en un diseño amateur, es suficiente soldar los cables de entrada y salida a la placa y configurar el voltaje de salida requerido.

Pero volvamos a nuestra Figura 3. En este caso, el coeficiente D determina cuánto tiempo estará abierto (fase 1) o cerrado (fase 2). Para estas dos fases, el circuito se puede representar en dos dibujos. Las figuras NO MUESTRAN aquellos elementos que no se utilizan en esta fase.

Fig.4. Fase 1

Cuando el transistor está abierto, la corriente de la fuente de energía (celda galvánica, batería, rectificador) pasa a través del estrangulador inductivo L, la carga Rн y el condensador de carga Cout. Al mismo tiempo, la corriente fluye a través de la carga, el condensador Cout y el inductor L acumulan energía. La corriente iL AUMENTA GRADUALMENTE, debido a la influencia de la inductancia del inductor. Esta fase se llama bombeo.

Una vez que el voltaje de carga alcanza el valor establecido (determinado por la configuración del dispositivo de control), el transistor VT se cierra y el dispositivo pasa a la segunda fase: la fase de descarga. El transistor cerrado en la figura no se muestra en absoluto, como si no existiera. Pero esto sólo significa que el transistor está cerrado.

Fig.5. Fase 2

Cuando el transistor VT está cerrado, no hay reposición de energía en el inductor, ya que la fuente de alimentación está apagada. La inductancia L tiende a evitar cambios en la magnitud y dirección de la corriente (autoinducción) que fluye a través del devanado del inductor.

Por lo tanto, la corriente no puede detenerse instantáneamente y se cierra a través del circuito de "carga de diodo". Por esta razón, el diodo VD se denomina diodo de descarga. Como regla general, se trata de un diodo Schottky de alta velocidad. Después del período de control, fase 2, el circuito cambia a la fase 1 y el proceso se repite nuevamente. El voltaje máximo en la salida del circuito considerado puede ser igual al de entrada y nada más. Para obtener una tensión de salida mayor que la de entrada se utilizan convertidores elevadores.

Por ahora, solo debemos recordarle la cantidad de inductancia que determina los dos modos de funcionamiento del helicóptero. Si la inductancia es insuficiente, el convertidor funcionará en modo de corriente de corte, lo cual es completamente inaceptable para fuentes de alimentación.

Si la inductancia es lo suficientemente grande, entonces el funcionamiento se produce en el modo de corriente continua, lo que permite, utilizando filtros de salida, obtener un voltaje constante con un nivel aceptable de ondulación. Los convertidores elevadores, que se analizarán a continuación, también funcionan en modo de corriente continua.

Para aumentar ligeramente la eficiencia, el diodo de descarga VD se reemplaza por un transistor MOSFET, que el circuito de control abre en el momento adecuado. Estos convertidores se denominan síncronos. Su uso está justificado si la potencia del convertidor es lo suficientemente grande.

Convertidores elevadores o elevadores

Los convertidores boost se utilizan principalmente para el suministro de energía de bajo voltaje, por ejemplo, de dos o tres baterías, y algunos componentes de diseño requieren un voltaje de 12...15 V con un bajo consumo de corriente. Muy a menudo, un convertidor elevador se denomina breve y claramente con la palabra "booster".

Fig.6. Diagrama funcional de un convertidor elevador.

La tensión de entrada Uin se aplica al filtro de entrada Cin y se suministra al transistor de conmutación L y VT conectado en serie. Se conecta un diodo VD al punto de conexión entre la bobina y el drenaje del transistor. La carga Rн y el condensador en derivación Cout están conectados al otro terminal del diodo.

El transistor VT está controlado por un circuito de control que produce una señal de control de una frecuencia estable con un ciclo de trabajo ajustable D, tal como se describió anteriormente al describir el circuito cortador (Fig. 3). El diodo VD bloquea la carga del transistor clave en el momento adecuado.

Cuando el transistor clave está abierto, la salida derecha de la bobina L según el diagrama se conecta al polo negativo de la fuente de alimentación Uin. Una corriente creciente (debido a la influencia de la inductancia) de la fuente de energía fluye a través de la bobina y el transistor abierto, y la energía se acumula en la bobina.

En este momento, el diodo VD bloquea la carga y el condensador de salida del circuito de conmutación, evitando así que el condensador de salida se descargue a través del transistor abierto. La carga en este momento se alimenta de la energía acumulada en el condensador Cout. Naturalmente, el voltaje a través del capacitor de salida cae.

Tan pronto como el voltaje de salida cae ligeramente por debajo del valor establecido (determinado por la configuración del circuito de control), el transistor clave VT se cierra y la energía almacenada en el inductor, a través del diodo VD, recarga el condensador Cout, que energiza el carga. En este caso, la fem de autoinducción de la bobina L se suma al voltaje de entrada y se transfiere a la carga, por lo tanto, el voltaje de salida es mayor que el voltaje de entrada.

Cuando el voltaje de salida alcanza el nivel de estabilización establecido, el circuito de control abre el transistor VT y el proceso se repite desde la fase de almacenamiento de energía.

Convertidores universales: SEPIC (convertidor de inductor primario de un solo extremo o convertidor con inductancia primaria cargada asimétricamente).

Estos convertidores se utilizan principalmente cuando la carga tiene una potencia insignificante y el voltaje de entrada cambia hacia arriba o hacia abajo en relación con el voltaje de salida.

Fig.7. Diagrama funcional del convertidor SEPIC.

Muy similar al circuito convertidor elevador que se muestra en la Figura 6, pero con elementos adicionales: condensador C1 y bobina L2. Son estos elementos los que aseguran el funcionamiento del convertidor en el modo de reducción de voltaje.

Los convertidores SEPIC se utilizan en aplicaciones donde el voltaje de entrada varía ampliamente. Un ejemplo es el regulador convertidor reductor/ascendente de voltaje elevador de 4V-35V a 1,23V-32V. Es con este nombre que se vende en las tiendas chinas el convertidor, cuyo circuito se muestra en la Figura 8 (haga clic en la figura para ampliar).

Fig.8. Diagrama esquemático del convertidor SEPIC

La Figura 9 muestra la apariencia del tablero con la designación de los elementos principales.

Fig.9. Aspecto del convertidor SEPIC

La figura muestra las partes principales según la Figura 7. Tenga en cuenta que hay dos bobinas L1 L2. Según esta característica, puede determinar que se trata de un convertidor SEPIC.

El voltaje de entrada de la placa puede estar entre 4…35V. En este caso, el voltaje de salida se puede ajustar entre 1,23…32 V. La frecuencia de funcionamiento del convertidor es de 500 KHz. Con unas pequeñas dimensiones de 50 x 25 x 12 mm, la placa proporciona una potencia de hasta 25 W. Corriente máxima de salida de hasta 3A.

Pero aquí cabe hacer una observación. Si el voltaje de salida se establece en 10 V, entonces la corriente de salida no puede ser superior a 2,5 A (25 W). Con un voltaje de salida de 5V y una corriente máxima de 3A, la potencia será de sólo 15W. Lo principal aquí es no exagerar: no exceder la potencia máxima permitida o no ir más allá de los límites de corriente permitidos.

Convertidor (convertidor) universal para automóvil "DC/DC".

Este es un convertidor CC/CC universal simple (convertidor de un voltaje CC a otro). Su voltaje de entrada puede ser de 9 a 18 V, con un voltaje de salida de 5-28 voltios, el cual puede cambiarse si es necesario dentro del rango de 3 a 50V aproximadamente. El voltaje de salida de este convertidor puede ser menor o mayor que el voltaje de entrada.
La potencia suministrada a la carga puede alcanzar hasta 100 W. La corriente de carga promedio del convertidor es de 2,5 a 3 amperios (dependiendo del voltaje de salida, y con un voltaje de salida de, por ejemplo, 5 voltios, la corriente de carga puede ser de 8 amperios o más).
Este convertidor es adecuado para diversos fines, como alimentar ordenadores portátiles, amplificadores, televisores portátiles y otros electrodomésticos desde la red de a bordo de 12 V del coche, así como cargar teléfonos móviles, dispositivos USB, equipos de 24 V, etc.
El convertidor es resistente a sobrecargas y cortocircuitos en la salida, ya que los circuitos de entrada y salida no están conectados galvánicamente entre sí y, por ejemplo, la falla de un transistor de potencia no provocará la falla de la carga conectada, y solo el voltaje se perderá en la salida (bueno, el fusible protector se fundirá).

Foto 1.
Circuito convertidor.

El convertidor está integrado en el chip UC3843. A diferencia de los circuitos convencionales de este tipo de convertidores, aquí no se utiliza una bobina de bobina, sino un transformador como elemento productor de energía, con una relación de espiras de 1:1, por lo que su entrada y salida están aisladas galvánicamente entre sí.
La frecuencia de funcionamiento del convertidor es de aproximadamente 90-95 kHz.
Seleccione el voltaje de funcionamiento de los condensadores C8 y C9 dependiendo del voltaje de salida.
El valor de la resistencia R9 determina el umbral límite de corriente del convertidor. Cuanto menor sea su valor, mayor será la corriente límite.
En lugar de recortar la resistencia R3, puede instalar una variable y usarla para regular el voltaje de salida, o instalar una serie de resistencias constantes con valores de voltaje de salida fijos y seleccionarlas con un interruptor.
Para ampliar el rango de voltajes de salida, es necesario recalcular el divisor de voltaje R2, R3, R4, de modo que el voltaje en el pin 2 del microcircuito sea de 2,5 voltios al voltaje de salida requerido.

Figura 2.
Transformador.

El núcleo del transformador se utiliza de fuentes de alimentación de computadora AT, ATX, en las que está enrollado el DGS (estrangulador de estabilización de grupo). El núcleo colorante es amarillo-blanco, se puede utilizar cualquier núcleo adecuado. También son adecuados los núcleos de fuentes de alimentación similares y de colores azul verdoso.
Los devanados del transformador están enrollados en dos cables y contienen 2x24 vueltas, un cable con un diámetro de 1,0 mm. Los comienzos de los devanados están indicados por puntos en el diagrama.

Es recomendable utilizar aquellos con baja resistencia de canal abierto como transistores de potencia de salida. En particular, SUP75N06-07L, SUP75N03-08, SMP60N03-10L, IRL1004, IRL3705N. Y también deben seleccionarse con el voltaje máximo de funcionamiento, dependiendo del voltaje máximo de salida. El voltaje de funcionamiento máximo del transistor no debe ser inferior a 1,25 del voltaje de salida.
Como diodo VD1, se puede utilizar un diodo Schottky emparejado, con un voltaje inverso de al menos 40 V y una corriente máxima de al menos 15 A, también preferiblemente en un paquete TO-220. Por ejemplo SLB1640 o STPS1545, etc.

El circuito fue ensamblado y probado en una placa de pruebas. Como transistor de potencia se utilizó el transistor de efecto de campo 09N03LA, arrancado de una "placa base muerta". El diodo es un diodo Schottky emparejado SBL2045CT.

Figura 3.
Pruebe 15V-4A.

Probando el inversor con un voltaje de entrada de 12 voltios y un voltaje de salida de 15 voltios. La corriente de carga del inversor es de 4 amperios. La potencia de carga es de 60 vatios.

Figura 4.
Pruebe 5V-8A.

Probando el inversor con un voltaje de entrada de 12 voltios, un voltaje de salida de 5V y una corriente de carga de 8A. La potencia de carga es de 40 vatios. Transistor de potencia utilizado en el circuito = 09N03LA (SMD de la placa base), D1 = SBL2045CT (de fuentes de alimentación de computadora), R9 = 0R068 (0,068 ohmios), C8 = 2 x 4700 10V.

La placa de circuito impreso desarrollada para este dispositivo tiene un tamaño de 100x38 mm, teniendo en cuenta la instalación de un transistor y un diodo en un radiador. Signet en formato Sprint-Layout 6.0, adjunto.

A continuación, en las fotografías, se muestra una versión ensamblada de este circuito que utiliza componentes SMD. El sello está diseñado para componentes SMD, tamaño 1206.

Figura 5.
Opción de montaje del convertidor.

Si no es necesario regular el voltaje de salida en la salida de este convertidor, entonces se puede eliminar la resistencia variable R3 y seleccionar la resistencia R2 para que el voltaje de salida del convertidor coincida con el requerido.

Archivo del artículo.

!
En este producto casero, AKA KASYAN fabricará un convertidor de voltaje universal reductor y elevador.

El autor montó recientemente una batería de litio. Y hoy revelará el secreto con qué propósito lo hizo.

Aquí se presenta un nuevo convertidor de voltaje, su modo de funcionamiento es de ciclo único.

El convertidor tiene unas dimensiones reducidas y una potencia bastante elevada.

Los convertidores convencionales hacen una de dos cosas. Solo aumentan o solo disminuyen el voltaje suministrado a la entrada.
La versión realizada por el autor puede tanto aumentar,

y reduzca el voltaje de entrada al valor requerido.

El autor dispone de varias fuentes de energía reguladas con las que prueba productos caseros ensamblados.

Carga baterías y las utiliza para otras tareas.

No hace mucho surgió la idea de crear una fuente de energía portátil.
El planteamiento del problema era el siguiente: el dispositivo debería poder cargar todo tipo de dispositivos portátiles.

Desde teléfonos inteligentes y tabletas comunes hasta computadoras portátiles y cámaras de video, e incluso lograron alimentar el soldador TS-100 favorito del autor.

Naturalmente, puedes utilizar simplemente cargadores universales con adaptadores de corriente.
Pero todos funcionan con 220V.

En el caso del autor, lo que se necesitaba era una fuente portátil de varios voltajes de salida.

Pero el autor no encontró ninguno de estos a la venta.

Los voltajes de alimentación de estos dispositivos tienen un rango muy amplio.
Por ejemplo, los smartphones sólo necesitan 5 V, los portátiles 18 y algunos incluso 24 V.
La batería fabricada por el autor está diseñada para una tensión de salida de 14,8 V.
Por lo tanto, se requiere un convertidor capaz de aumentar y disminuir el voltaje inicial.

Tenga en cuenta que algunos de los valores de los componentes indicados en el diagrama difieren de los instalados en la placa.

Estos son condensadores.

El diagrama muestra los valores de referencia y el autor hizo el tablero para resolver sus propios problemas.
En primer lugar, me interesaba la compacidad.

En segundo lugar, el convertidor de potencia del autor le permite crear fácilmente una corriente de salida de 3 amperios.

AKA KASYAN no se necesita nada más.

Esto se debe al hecho de que la capacidad de los condensadores de almacenamiento utilizados es pequeña, pero el circuito es capaz de entregar una corriente de salida de hasta 5 A.

Por tanto, el esquema es universal. Los parámetros dependen de la capacitancia de los condensadores, los parámetros del inductor, del diodo rectificador y de las características del interruptor de campo.

Digamos algunas palabras sobre el esquema. Es un convertidor de ciclo único basado en el controlador PWM UC3843.

Dado que el voltaje de la batería es ligeramente superior a la fuente de alimentación estándar del microcircuito, se agregó al circuito un estabilizador 7812 de 12 V para alimentar el controlador PWM.

Este estabilizador no estaba indicado en el diagrama anterior.
Asamblea. Acerca de los puentes instalados en el lado de montaje de la placa.

Hay cuatro de estos saltadores, y dos de ellos son de potencia. ¡Su diámetro debe ser de al menos un milímetro!
El transformador, o más bien el estrangulador, está enrollado sobre un anillo amarillo hecho de polvo de hierro.

Estos anillos se pueden encontrar en los filtros de salida de las fuentes de alimentación de las computadoras.
Dimensiones del núcleo utilizado.
Diámetro exterior 23,29 mm.

Diámetro interior 13,59 mm.

Espesor 10,33 mm.

Lo más probable es que el espesor del devanado aislante sea de 0,3 mm.
El estrangulador consta de dos devanados iguales.

Ambos devanados están enrollados con alambre de cobre con un diámetro de 1,2 mm.
El autor recomienda utilizar alambre con un diámetro ligeramente mayor, 1,5-2,0 mm.

El devanado tiene diez vueltas, ambos cables se enrollan a la vez, en la misma dirección.

Antes de instalar el acelerador, selle los puentes con cinta de nailon.

La funcionalidad del circuito radica en la correcta instalación del inductor.

Es necesario soldar correctamente los terminales del devanado.

Simplemente instale el acelerador como se muestra en la foto.

Transistor de efecto de campo de canal N de potencia, casi cualquier de bajo voltaje servirá.

La corriente del transistor no es inferior a 30A.

El autor utilizó un transistor IRFZ44N.

El rectificador de salida es un diodo dual YG805C en un encapsulado TO220.

Es importante utilizar diodos Schottky, ya que dan una caída de voltaje mínima (0,3 V frente a 0,7) en la unión, lo que afecta las pérdidas y el calentamiento. También son fáciles de encontrar en conocidas fuentes de alimentación para computadoras.

En bloques se ubican en el rectificador de salida.

En un caso hay dos diodos que en el circuito del autor están en paralelo para aumentar la corriente que pasa.
El convertidor se estabiliza y hay retroalimentación.

El voltaje de salida lo establece la resistencia R3.

Se puede reemplazar con una resistencia variable externa para facilitar la operación.

El convertidor también está equipado con protección contra cortocircuitos. La resistencia R10 se utiliza como sensor de corriente.

Esta es una derivación de baja resistencia y cuanto mayor es su resistencia, menor es la corriente de respuesta de protección. Se instala una opción SMD al costado de las vías.

Si no se necesita protección contra cortocircuitos, simplemente excluimos esta unidad.

Más protección. Hay un fusible de 10 A en la entrada del circuito.

Por cierto, el tablero de control de la batería ya tiene instalada una protección contra cortocircuitos.

Es muy recomendable utilizar condensadores utilizados en el circuito con baja resistencia interna.

El estabilizador, el transistor de efecto de campo y el diodo rectificador están unidos a un radiador de aluminio en forma de placa curvada.

Asegúrese de aislar los sustratos del transistor y del estabilizador del radiador utilizando casquillos de plástico y almohadillas aislantes conductoras de calor. No te olvides de la pasta térmica. Y el diodo instalado en el circuito ya tiene una carcasa aislada.

En los transistores VT1 y VT2 (KT837K) se ensambla un generador de impulsos push-pull, en el que, debido al control de corriente proporcional de los transistores, las pérdidas de conmutación se reducen significativamente y se aumenta la eficiencia del convertidor. La corriente de retroalimentación positiva fluye a través de los devanados III y IV del transformador T1 y la carga conectada al condensador C2. El papel de los diodos que rectifican el voltaje de salida lo desempeñan las uniones emisoras de los transistores.

Una característica especial del generador es la interrupción de las oscilaciones cuando no hay carga, lo que resuelve automáticamente el problema de la gestión de energía. En pocas palabras, dicho convertidor se encenderá solo cuando necesite alimentar algo y se apagará cuando se desconecte la carga. Es decir, la batería puede estar constantemente conectada al circuito y prácticamente no consumirse cuando la carga está apagada.

Para una entrada dada UВx. y salida UBix. voltajes y el número de vueltas de los devanados I y II (w1), el número requerido de vueltas de los devanados III y IV (w2) se puede calcular con suficiente precisión utilizando la fórmula: w2=w1 (UOt. - UBx. + 0,9) /(UBx-0,5). Los condensadores tienen las siguientes clasificaciones. C1: 10-100 µF, 6,3 V. C2: 10-100 µF, 16 V.

Los transistores deben seleccionarse en función de valores aceptables. corriente base (¡¡¡No debe ser menor que la corriente de carga!!!) Y emisor de voltaje inverso - base (¡¡¡debe ser mayor que el doble de la diferencia entre los voltajes de entrada y salida!!!) .

Monté el módulo Chaplygin para hacer un dispositivo para recargar mi teléfono inteligente mientras viajo, cuando el teléfono inteligente no se puede cargar desde una toma de 220 V. Pero, por desgracia... Lo máximo que pude exprimir usando 8 baterías conectadas en paralelo es de aproximadamente 350-375 mA de corriente de carga a 4,75 V. ¡voltaje de salida! Aunque el teléfono Nokia de mi esposa se puede recargar con este dispositivo. Sin carga, mi módulo Chaplygin produce 7 V con un voltaje de entrada de 1,5 V. Está ensamblado con transistores KT837K.

La foto de arriba muestra la pseudo-Krona, que uso para alimentar algunos de mis dispositivos que requieren 9 V. Dentro del estuche de la batería Krona hay una batería AAA, un conector estéreo a través del cual se carga y un convertidor Chaplygin. Se ensambla mediante transistores KT209.

El transformador T1 está enrollado en un anillo de 2000 NM con dimensiones K7x4x2, ambos devanados están enrollados simultáneamente en dos cables. Para evitar dañar el aislamiento de los bordes afilados exterior e interior del anillo, destápelos redondeando los bordes afilados con papel de lija. Primero se enrollan los devanados III y IV (ver diagrama), que contienen 28 vueltas de alambre con un diámetro de 0,16 mm, luego, también en dos alambres, los devanados I y II, que contienen 4 vueltas de alambre con un diámetro de 0,25 mm. .

¡Buena suerte y éxito a todos los que decidan replicar el convertidor! :)