Reversibler Spannungswandler. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz

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Das vorgeschlagene Gerät dient zur Notstromversorgung flüchtiger elektronischer Geräte mit geringem Stromverbrauch aus einer Notstromquelle bei Stromausfall (z. B. ein in einem Auto installierter Generator und ein elektronischer Taktimpulszähler).

Der Konverter (siehe Abb. 4.1) enthält eine Pufferbatterie GB1, einen Hauptgenerator auf den Elementen DD1.1 ... DD1.3, einen zweistelligen Zähler auf D-Flip-Flops DD2.1, DD2.2, a Doppelter Vierkanal-Multiplexer DD3 und ein kapazitiver Speicherteiler - Kondensatoren C2 ... C5.

(zum Vergrößern klicken)

Wenn im Bordnetz Spannung anliegt, arbeitet das Gerät im Modus Spannungsteilung und Aufladen der GB1-Batterie. Für den Pufferbetrieb sorgt ein bidirektionaler Multiplexer DD3, der die Batterie abwechselnd parallel zu einem der Kondensatoren C2 ... C5 des kapazitiven Spannungsteilers schaltet. Dadurch wird die Batterie auf eine Spannung aufgeladen, die einem Viertel der Spannung des Bordnetzes entspricht.

Bei einem Stromausfall im Netzwerk schaltet der Konverter automatisch in den Spannungsvervielfachungsmodus der Notstrombatterie um. In diesem Modus werden die Kondensatoren C2 ... C5 nacheinander von der GB3-Batterie über den DD1-Multiplexer geladen, und da sie in Reihe geschaltet sind, wird am Ausgang des Geräts, das speist, eine Spannung erzeugt, die der vierfachen Batteriespannung entspricht nicht nur das gewartete elektronische Gerät, sondern auch die Mikroschaltungen des Konverters selbst.

Die Multiplexer-Steuersignale stammen von den Ausgängen des Zählers (DD2.1, DD2.2), der über das Pufferelement DD1.3 mit einer Wiederholrate von ca. 5 kHz an den Ausgang des Impulsgenerators angeschlossen ist. Da im Spannungsvervielfachungsmodus die Wandlerknoten mit ihrer Ausgangsspannung versorgt werden, ist es für die Erstinbetriebnahme erforderlich, kurzzeitig die Spannung des Bordnetzes an den Stromkreis anzulegen. Nachdem der Generator selbsterregt ist, läuft der Wandler mit der Batterie GB1. Wenn das Gerät als Notstromquelle für eine elektronische Uhr verwendet werden soll, kann der Generator auf den Elementen DD1.1, DD1.2 möglicherweise nicht benötigt werden: Er kann vollständig durch einen Haupttaktgenerator ersetzt werden. Dadurch wird die Stromaufnahme des Wandlers auf das Niveau von 10...20 μA reduziert.

Wie der Test zeigte, beträgt die Ausgangsspannung des Wandlers bei Verwendung einer GB1-Batterie aus drei in Reihe geschalteten D-0,25-Batterien bei einer Last mit einem Widerstand von 68 kOhm (Laststrom - 150 μA) 10,1 V und im Ruhezustand - 10,8 V. Beim Einbau des Geräts in ein Auto zur Notstromversorgung der Uhr auf Mikroschaltungen der Serie K561 darf es über eine Entkopplungsdiode mit einer Spannung von 12 V an das Bordnetz angeschlossen werden, was eine Überlastung des Wandlers verhindert . Der Konverter muss nicht angepasst werden, es ist jedoch zu beachten, dass die Spannung der Pufferbatterie 4 V nicht überschreiten sollte. Andernfalls überschreitet die Amplitude der Ausgangsspannung (multipliziert) die maximal zulässige Spannung der Eingangssignale für Mikroschaltungen der Serie K561, was zu deren Ausfall führt. Der Verzicht auf Entkopplungsdioden und Transistorschalter im Wandler sorgt für einen Wirkungsgrad von bis zu 80...90 %.

Einfachheit, Umkehrbarkeit der Funktionen und die Möglichkeit, einen Puffermodus für eine Backup-Quelle mit geringer EMF zu implementieren, ermöglichen die Verwendung des beschriebenen Spannungswandlers als Notstromquelle für verschiedene Geräte mit Speicher. Um die Möglichkeit einer Überladung der GB1-Batterie auszuschließen, empfiehlt es sich, die Versorgungsspannung des Geräts so zu stabilisieren, dass die Spannung an den Klemmen 3 und 13 des Multiplexers die Spannung der GB1-Batterie nicht überschreitet.

Für den Fall, dass die Aktivierung der Backup-Quelle ein seltenes und kurzfristiges Ereignis ist, genügt es, einen durch eine Diode überbrückten Strombegrenzungswiderstand in Reihe zu schalten, um eine Überladung der Batterie zu verhindern. Der Widerstand wird unter der Bedingung ausgewählt, dass er einen Ladestrom liefert, der dem Selbstentladestrom entspricht. Im Spannungsvervielfachungsmodus ist die Batterie über eine offene Diode mit dem Multiplexer verbunden.

Autor: Semjan A.P.

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