Большая тема по dc-dc преобразователям здесь

Скачать 0.9 Mb.

Название	Большая тема по dc-dc преобразователям здесь
страница	4/14
Тип	Документы

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14

Конвертеры универсальной структуры с использованием триггера Шмитта

Журнал РАДИОЛОЦМАН, июль 2011

http://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=107263

В.Я. Грошев

Известно, что самый простой стабилизированный DC-DC конвертер может быть реализован всего на двух биполярных транзисторах. К сожалению, электрическая эффективность такого устройства при низком входном напряжении принципиально ограничена. Другим недостатком является необходимость использования двухобмоточного трансформатора, что усложняет его конструкцию. Поэтому в настоящее время конвертеры подобного типа используются практически только в качестве маломощных сетевых преобразователей для зарядных устройств, т.е. там, где эффективность преобразования не имеет определяющего значения.

На Рис.1 представлена принципиальная схема однотактного повышающего конвертера, который по эффективности использования электронных компонентов уступает только такому двухтранзисторному преобразователю, но который не имеет перечисленных недостатков.

Рисунок 1.

Это устройство предназначено для преобразования напряжения батареи из двух NiMh аккумуляторов с напряжением 2 … 2.7 В в напряжение питания для OLED дисплея (13 В, 30 мА). Стабильность выходного напряжения, обеспечиваемая конвертером, не хуже 1% при изменении входного в пределах 2.5 … 4 В и во всем диапазоне выходных токов, что вполне достаточно для любых практических применений. Кроме этого, за счет взаимной компенсации температурного ухода у VD1, VT1 и VD4 описываемое устройство обладает и достаточно высокой температурной стабильностью – не хуже 2% в диапазоне температур –20 … +50 °С. КПД преобразователя при использовании относительно недорогой индуктивности фирмы Murata LQH55D превышает 85% при входном напряжении свыше 2 В, а предельная выходная мощность при этом напряжении достигает 0.4 Вт. Наилучшие характеристики устройства обеспечиваются при питании DD1 от отдельного источника напряжением 2.5 … 5 В, что при необходимости может быть легко реализовано с использованием собственного выходного напряжения конвертера.

Так как устройство является достаточно привлекательным для практического применения, целесообразно изложить методику его расчета исходя из заданных выходных параметров – U_ВЫХ и P_ВЫХ. Расчету подлежат либо параметры используемого дросселя – индуктивность и максимальный рабочий ток, либо, при заданной индуктивности, параметры времязадающей цепи R3C2, определяющей продолжительность зарядного цикла.

Длительность интервала заряда индуктивности t_З в описываемом устройстве определяется параметрами используемого логического элемента и примерно равна:

где V_DD – это безразмерная величина, численно равная напряжению питания микросхемы 74AHC1G14 (2 … 6 В). Если микросхема питается от первичного источника, то V_DD = U₀.

Длительность разрядного цикла определяется следующим соотношением:

где U_ВЫХ – это выходное напряжение конвертера без учета падения на выпрямительном диоде. Под U₀ следует понимать минимальное напряжение первичного источника, при котором еще возможно обеспечить заданную выходную мощность P_ВЫХ, определяемую по формуле:

где T – период импульсов управления, генерируемых DD1. Используя это соотношение можно определить максимальное значение индуктивности, которое позволяет получить заданную выходную мощность или, наоборот, постоянную времени задающего генератора R3C2 при заданной выходной мощности P_ВЫХ и имеющейся индуктивности. С учетом того, что,

получаем

Если допустить, что при максимальной выходной мощности T = t_З + t_Р, что соответствует случаю, когда нейтральное состояние индуктивности (т.е. временной интервал, где U_L=0) в процессе преобразования отсутствует, то с учетом двух первых соотношений

[1]

И наоборот, если задана индуктивность L1 и выходная мощность P_ВЫХ,

[2]

При этом используемая индуктивность должна выдерживать максимальный рабочий ток, равный

[3]

где U_0max – это максимальное напряжение первичного источника.

Трех последних соотношений достаточно, чтобы определить все критичные параметры в схеме представляемого конвертера. Кроме этого, по рассчитанному значению I_Lmax следует проверить возможность использования выбранного МОП ключа для реализации конвертера заданной выходной мощности и необходимого КПД.

Поскольку все соотношения получены без учета потерь преобразования, в том числе потерь на выпрямительном диоде, на внутреннем сопротивлении дросселя и на полупроводниковом ключе, при проектировании реального устройства следует либо уменьшить расчетное значение индуктивности, либо увеличить значение постоянной времени зарядного цикла и максимального тока по сравнению с расчетом обратно пропорционально предположительному значению КПД (~85%).

Структура конвертера, представленного на Рис.1, является универсальной. Для примера на Рис. 2 представлен вариант понижающего конвертера, реализованного с использованием того же принципа.

Рисунок 2.

Поскольку для понижающего конвертера частотно-импульсная модуляция неэффективна, в данном устройстве используется модуляция смешанного типа, при которой период и скважность изменяются одновременно, но непропорционально. Такой тип модуляции реализован подключением резистора R4 не к выходу логического элемента, а к общей шине. Единственным замеченным недостатком этого устройства является относительно большое потребление тока используемым логическим элементом, обусловленное высоким входным напряжением понижающего конвертера, что не позволяет обеспечить предельно высокий КПД при малых выходных токах. Следует отметить, что, невзирая на некоторое увеличение принципиальной схемы по сравнению с первым устройством, данный конвертер занимает почти такую же площадь печатной платы (примерно 20×17 мм), поскольку оба логических элемента размещены в общем корпусе также, как и оба управляющих транзистора.

При выходном напряжении 3.2 В и выходном токе 100 мА конвертер имеет следующие электрические характеристики. Стабильность при изменении входного напряжения в пределах 3.3 … 5.5 В – не хуже 1%. При отключении нагрузки напряжение возрастает до 3.4 В, однако этот параметр можно улучшить, уменьшая сопротивление резистора R3. Возможны и более эффективные способы решения этой проблемы за счет дополнительного увеличения скважности, однако это сопровождается некоторым усложнением схемы и поэтому их рассмотрение в пределах данной статьи представляется нецелесообразным. Термостабильность выше, чем у первого устройства. КПД при входном напряжении 5 В и выходном токе 100 мА выше 85% даже с учетом относительно большого тока потребления логическим элементом.

В интегральном исполнении представленные выше конвертеры при вполне конкурентоспособных электрических характеристиках могут стать самыми дешевыми на рынке DC-DC преобразователей.

Источник напряжения отрицательной полярности

http://un7ppx.narod.ru/device1/power28.htm

При разработке электронной аппаратуры с питанием от бортовой сети автомобиля, катера и т. п. нередко возникает необходимость в источнике отрицательного напряжения для питания всевозможных устройств, содержащих, например, операционные усилители. Описываемые в литературе аналогичные схемы отличает либо использование внешних транзисторных усилителей и дросселей, либо очень низкий выходной ток порядка 3...15 мА. Описываемое устройство свободно от всех вышеперечисленных недостатков.

Основой предлагаемого источника является микросхема КР1114ЕУ4, используемая в двухтактных импульсных источниках питания. Выход микросхемы представляет собой два транзистора с открытыми выводами коллекторов и эмиттеров, которые допускают нагрузку по току до 200 мА. Особенностью работы выходных транзисторов микросхемы является пауза между поочередным включением транзисторов, исключающая протекание сквозного тока, который не только приводит к снижению КПД и снижает надежность устройства, но также является источником дополнительных помех. Кроме того, большим преимуществом данной микросхемы является широкий диапазон питающих напряжений, составляющий 7...40В, что облегчает ее включение в бортовую сеть напряжением 24 В, использующуюся на многих судах.

Схема устройства представлена на рис. 1. Работает оно следующим образом. В момент, когда открыт внутренний транзистор 2 микросхемы, конденсатор С2 заряжается через этот транзистор и диод VD1, далее следует пауза. Следующим открывается внутренний транзистор 1 микросхемы, и конденсатор С2, разряжаясь через него и диод VD2, передает энергию в конденсатор СЗ. Далее следует пауза и цикл повторяется. Рабочая частота генератора при указанных на схеме номиналах С1 и R1 составляет около 30 кГц.

Р

ис.1

При напряжении питания 12В и токе нагрузки 150 мА выходное напряжение составляет -7 В (без нагрузки -10 В), чего вполне достаточно для питания большинства операционных усилителей и компараторов.

При необходимости на выходе можно установить интегральный стабилизатор напряжения серий КР1162, КР1179 (LM79xx). Собственное потребление описываемого преобразователя составляет 12 мА.

Конденсатор С1 можно применить любого типа, конденсаторы С2 и СЗ подбираются по напряжению питания устройства, диоды VD1 и VD2 применимы любого типа на необходимые напряжение и ток, хотя желательно использовать диоды с барьером Шоттки (в авторском экземпляре использовались КД212А).

Собранное из исправных деталей устройство в налаживании не нуждается.

Данный преобразователь эксплуатируется в течение двух лет при напряжении судовой бортовой сети 24В и нагрузке около 75 мА (питание двух быстродействующих компараторов КР597СА2, каждый из которых потребляет ток порядка 35 мА) и показал высокую надежность в любых климатических условиях. Также он использовался при напряжении питания 12В и нагрузке 150 мА для питания автомобильной электроники.

Блокинг-генератор представляет собой однокаскадный релаксационный генератор кратковременных импульсов с сильной индуктивной положительной обратной связью, создаваемой импульсным трансформатором. Вырабатываемые блокинг-генератором импульсы имеют большую крутизну фронта и среза и по форме близки к прямоугольным. Длительность импульсов может быть в пределах от нескольких десятков нс до нескольких сотен мкс. Обычно блокинг-генератор работает в режиме большой скважности, т. е. длительность импульсов много меньше периода их повторения. Скважность может быть от нескольких сотен до десятков тысяч. Транзистор, на котором собран блокинг-генератор, открывается только на время генерирования импульса, а остальное время закрыт. Поэтому при большой скважности время, в течении которого транзистор открыт, много меньше времени, в течении которого он закрыт. Тепловой режим транзистора зависит от средней мощности, рассеиваемой на коллекторе. Благодаря большой скважности в блокинг-генераторе можно получить очень большую мощность во время импульсов малой и средней мощности.

При большой скважности блокинг-генератор работает весьма экономично, так как транзистор потребляет энергию от источника питания только в течении небольшого времени формирования импульса. Так же, как и мультивибратор, блокинг-генератор может работать в автоколебательном, ждущем режиме и режиме синхронизации.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14

	Инструкция по эксплуатации ООО стиль-Мастер Насадки для брашинга (войлочная большая, латексная большая, латексная малая, щетка большая, щетка малая)		Облачных вычислений (cloud computing) сегодня очень популярна в России... Оказалось, что хотя про облачные вычисления много говорят и пишут, у заказчиков наблюдается полное смешение понятий и неверное понимание...
	Здесь я размещаю материалы по инкубации яиц сельхозптицы(свои и «из интернета») ...		Руководство по монтажу и эксплуатации Отопительно-варочная печь Буржуйка, Злата, Золовка, серия моделей Матрешка: (Матрешка малая 1, Матрешка малая 2, Матрешка большая 1, Матрешка большая 2)
	Общие сведения Основная область применения – электропривода мельниц, дробилок, конвейеров. Устройство способно заменить устаревшие масляные пусковые...		Официальное издание органов местного самоуправления муниципального... Об утверждении Правил безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений (прудов), находящихся в собственности муниципального образования...
	Официальное издание органов местного самоуправления муниципального... Об утверждении Правил безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений (прудов), находящихся в собственности муниципального образования...		А зори здесь тихие В последнюю бомбежку рухнула водонапорная башня, и поезда перестали здесь останавливаться, Немцы прекратили налеты, но кружили над...
	1. Большая русская биографическая энциклопедия. Версия 0 ...		Тема Основные термины и понятия дисциплины 4 Тема Информация и бизнес 8 Тема Технология и практика взаимодействия пользователей с мировыми ресурсами через сетевые структуры 30
	119435 Россия, г. Москва, Большая Пироговская, 27, стр. 3 Информация,... Место нахождения эмитента: 119435 Россия, г. Москва, Большая Пироговская, 27, стр. 3		Правила внутреннего трудового распорядка работников мбдоу сельского... Они обязательны для исполнения всеми работниками Муниципальное бюджетное дошкольное образовательное учреждение детский сад сельского...
	Душенко К. В. Д 86 Большая книга афоризмов. Изд. 5-е, исправленное Д 86 Большая книга афоризмов. Изд. 5-е, исправленное. М.: Изд-во эксмо-пресс, 2001.— 1056 с		Душенко К. В. Д 86 Большая книга афоризмов. Изд. 5-е, исправленное Д 86 Большая книга афоризмов. Изд. 5-е, исправленное. М.: Изд-во эксмо-пресс, 2001. 1056 с
	Тема История экономических учений как наука. 2 Тема Завершение классической политэкономии и становление социалистической экономической доктрины 23		Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию если все... Руководстве по эксплуатации и техническому обслуживанию описываемых здесь электронасосов, соблюдаются в соответствии с номерами моделей...

Большая тема по dc-dc преобразователям здесь

Конвертеры универсальной структуры с использованием триггера Шмитта

Похожие: