Spannungspolaritätskonverter. Schema, Beschreibung

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Spannungspolaritätswandler. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter

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Die meisten modernen Geräte werden mit Mikroschaltungen hergestellt. Darüber hinaus kann das Gerät sowohl digitale als auch analoge ICs enthalten, beispielsweise Operationsverstärker, die zu ihrer Stromversorgung eine bipolare Spannungsquelle benötigen.

Beim stationären Einsatz des Gerätes treten in der Regel keine Probleme auf, da keine strengen Anforderungen an das Gewicht des Gerätes und die Wahl des Schaltungsaufbaus der Stromquelle gestellt werden. Unter Feldbedingungen werden zur Stromversorgung üblicherweise Batterien oder wiederaufladbare Batterien verwendet, deren Kosten und Gewicht ebenfalls erheblich sein können. In diesem Zusammenhang sowie aus Gründen der Bequemlichkeit beim Austausch von Stromquellen werden verschiedene Arten von Polaritätswandlern verwendet erzeugen normalerweise negative Spannung.

Die Suche nach Spannungspolaritätswandlerschaltungen sowie die Modellierung und Prüfung ihrer Leistung mit dem EDA-Simulatorprogramm Electronics Workbench führten zu der in der Abbildung gezeigten einfachen Schaltung.

(zum Vergrößern klicken)

Der vorgeschlagene Konverter unterscheidet sich von den meisten ähnlichen Geräten durch seine transformatorlose Schaltung, die seine Montage und Konfiguration erheblich erleichtert, sowie durch seine sehr geringen Abmessungen, insbesondere bei Verwendung der importierten Kondensatoren C3 und C4. Für Anregungen zur Aufrüstung des Gerätes ist der Autor dankbar.

Auf dem Timer DA1 ist ein „Mäander“-Generator montiert. Der Generatorausgang wird auf einen Gleichrichter geladen, der gemäß einer Spannungsverdopplungsschaltung VD1, VD2, C3, C4 aufgebaut ist. Widerstand R1 ist die Last des Entladetransistors des Timers DA1. Die Form und Größe der Ausgangssignalspannung hängt von ihrer Nennleistung ab. Trotz des kleinen Werts des Widerstands R1 liegt der durchschnittliche Kollektorstrom des Transistors innerhalb von 140 mA (bei einem akzeptablen Wert von 200 mA). Kondensator C1 und Widerstand R3 sind die Frequenzeinstellelemente des Generators. Der Gesamtstromverbrauch des Geräts überschreitet 150 mA nicht. Bei einer Last von 500 Ohm (R4) beträgt die Ausgangsspannung des Wandlers -8.5 V bei einem Laststrom von 17 mA. Die Welligkeitsspannung überschreitet nicht 40 mV.

Als der Wert des Widerstands R1 auf 1 kOhm erhöht wurde (während der Modellierung mit dem Programm „Electronics Workbench EDA“), wurden eine Verzerrung der Form des Generatorausgangssignals und eine Abnahme des Ausgangsspannungspegels beobachtet.

Anpassung

Die Ausgangsspannung des Wandlers hängt von der Kapazität des Kondensators C3 sowie von der Frequenz des Generators ab, die durch die Elemente R3, C1 bestimmt wird. Der Laststrom wird auch durch Ändern des Werts von C3 reguliert. Die Höhe der Welligkeitsspannung an der Last hängt von der Kapazität des Kondensators C4 ab. Der Widerstand R1 wählt den optimalen Kollektorstrom des Entladetransistors. Die Ausgangsfrequenz lässt sich nach folgender Formel berechnen:

F = 0.722 R3C1.

Der Generator kann auch aus gewöhnlichen Logikelementen aufgebaut werden. Der Vorteil des Generators auf der Mikroschaltung KR1006VI1. vom Autor verwendet wird, ist eine recht große Ausgangsleistung (die Open-Collector-Endstufe liefert einen Ausgangsstrom von bis zu 200 mA)

Bei Bedarf können Sie durch den Einsatz eines leistungsstärkeren Generators und einer Spannungsvervielfachungsschaltung eine Stromquelle mit höherer Spannung erhalten, um beispielsweise die Endstufe eines Funkübertragungsgeräts mit Strom zu versorgen. Ich möchte auch darauf hinweisen, dass einige Unternehmen, Zum Beispiel. MAXIM produziert integrierte Polaritäts- und Spannungswandler.

Literatur

Alekseenko A.G. und andere. Anwendung präziser analoger Mikroschaltungen - M., Radio und Kommunikation. 1965

Autor: A.Ilyin, St. Petersburg

Siehe andere Artikel Abschnitt Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter.

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