Spannungswandler zur Stromversorgung elektronischer Geräte aus einer galvanischen Zelle. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter

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Spannungswandler werden überwiegend nach einer Spannungsrückkopplungsschaltung (Roer-Schaltung) aufgebaut. Bei Stromversorgung über eine Niederspannungsstromquelle ist die Verwendung dieser Schaltung jedoch aufgrund der schlechten Selbsterregungsbedingungen und des geringen Wirkungsgrads nicht zu empfehlen. In diesem Fall ist es besser, einen Spannungswandler gemäß der in Abb. gezeigten Schaltung zu verwenden. 1.

Der Wandler ist nach der Schaltung mit Rückmeldung des Laststroms aufgebaut und verfügt über eine Reihe von Features. Im Wandlertransformator gibt es keine Basiswicklungen. Der Ausgangsstrom ist der Basisstrom der Transistoren VT1 und VT2. Die Ausgangsspannung des Wandlers (am Kondensator C2) ist gleich der Summe der Spannungen des Transformators T4, die von der Wicklung 7-1 und dem Eingang gleichgerichtet werden. Ein stabiler Betrieb und ein zuverlässiger Start des Generators in dieser Schaltung sind bei einer Versorgungsspannung von mehr als 0,9 V möglich. Eine positive Rückkopplung des Laststroms trägt dazu bei, Schaltverluste zu reduzieren und den Wirkungsgrad zu erhöhen.

Zu den Nachteilen der Schaltung gehört das Vorhandensein einer galvanischen Verbindung zwischen der Stromquelle und der Last. Da der Laststrom durch die Basis-Emitter-Strecke von Transistoren fließt, muss ihr maximal zulässiger Basisstrom größer sein als der Laststrom. Mit der Wicklung 5-6 des Transformators T1 können Sie die Spannung bei geschlossenem Transistor auf ein akzeptables Niveau reduzieren.

Bei der Bearbeitung der Schaltung habe ich Transformatoren mit unterschiedlichen Wicklungsdaten verwendet. Die erste Version des Transformators hat folgende Daten: Wicklungen 1-2, 2-3, jeweils 10 + 10 Windungen; Wicklungen 4-5, 6-7, jeweils 80 + 80 Windungen; Wicklung 5-6 20 Windungen. Die zweite Version des Transformators hat jeweils die folgende Anzahl von Windungen: 1-2, 2-3 - 5+5; 4-5, 6-7 - 43+43; 5-6 - 10. Für die Wicklungen wurde PEV-2-Draht 0 0,31 mm verwendet. Der Magnetkreis des Transformators ist ein Ferritring K20x12x6 M2000NM1. Die Testergebnisse für verschiedene Lastwiderstände sind in der Tabelle aufgeführt, wobei RH der Lastwiderstand ist; Un - Spannung an der Last; Рн ist die von der Last verbrauchte Leistung; Ro ist die von der Stromquelle verbrauchte Leistung; Fr – Umrechnungsfrequenz.

Wie Sie sehen, entspricht eine höhere Wandlungsfrequenz (weniger Windungen des Transformators) einem geringeren Wirkungsgrad des Wandlers.

Детали. Transistoren VT1 und VT2 mit großem Basisstromspielraum, sie können komplett durch KT814 ersetzt werden. Die Dioden VD1 und VD2 können durch andere Gleichrichter ersetzt werden, die den Strom gut bei der Umwandlungsfrequenz gleichrichten. Noch besser ist es, Germanium D310 zu verwenden (dies erhöht die Effizienz des Wandlers), aber derzeit sind sie sehr selten. Kondensator C1 Typ K50-16 oder K50-35. Der Kondensator C2 sollte bei Hochfrequenz gut funktionieren, zum Beispiel K53-14 und dergleichen. Der Transformator T1 ist, wie oben erwähnt, auf einen Ferritring gewickelt. Vor dem Wickeln der Transformatorwicklungen muss der Ring mit einer Lage lackiertem Stoff oder Fluorkunststoffband umwickelt werden. Sie können Ringe anderer Größe verwenden, da die Gesamtleistung des Transformators größer sein muss als die von der Last aufgenommene Leistung. Mit abnehmender magnetischer Permeabilität steigt die Umwandlungsfrequenz. Verteilen Sie die Windungen gleichmäßig um den Ring.

Für den Konverter wurde eine Leiterplatte entwickelt. Die Lage der Funkelemente auf der Platine ist in Abb. 2 dargestellt, die Verbindung von Teilen mit Leiterbahnen auf der Rückseite der Platine ist in Abb. 3 dargestellt.

Einrichtung. Der Wandler arbeitet nicht ohne Last, daher ist es notwendig, einen Widerstand mit einem Widerstandswert von 1 ... 3 kOhm an den Ausgang des Wandlers anzuschließen. Abhängig vom Anfang und Ende der Wicklungen startet der Wandler problemlos von 0,9 bis 1,5 V. Ein Oszilloskop sollte die Form der Spannung an den Anoden der Dioden oder Basen (Kollektoren) von Transistoren überprüfen. An diesen Stellen sollten Rechteckimpulse auftreten. Bei Fehlen oder Verzerrung (mit Emissionen) muss der korrekte Anschluss der Transformatorwicklungen und die Polarität der Dioden überprüft werden. Es ist zu beachten, dass bei Wiederholung des Entwurfs die Wandlerparameter von den in der Tabelle angegebenen abweichen können, da die magnetischen Permeabilitäten der Ferrite vom Nennwert abweichen und die Windungszahl geringfügig vom Entwurf des Autors abweichen kann.

Wenn die Belastung für die Stabilität der Versorgungsspannung von entscheidender Bedeutung ist, muss der Wandler mit einem Spannungsstabilisator ergänzt werden. Um die Funkempfangsgeräte mit Strom zu versorgen, sollte der Konverter sorgfältig abgeschirmt und durch einen Filter ergänzt werden. Als Filter wird am besten ein Transistor verwendet. Die Schemata dieser Filter und das Berechnungsverfahren sind in [1,2, 373] angegeben. Wenn dieser Spannungswandler von einem Element des Typs 10 mit einem Laststrom von 12...20 mA gespeist wird, können Sie die elektronische Schaltung 3 Stunden lang mit Strom versorgen [XNUMX].

Die Eigenschaften des Wandlers verbessern sich (insbesondere die Effizienz), wenn er von einer 3-V-Quelle gespeist wird. 1-2, 2 Windungen PEV-3 10 4 mm.

Literatur

1. Veksler G.S., Shtilman V.I. Transistor-Glättungsfilter. - M.: Energie, 1979.
2. Medvedev I. Transistor-Glättungsfilter//Radio - 1991.- Nr. 8.- S.32-34.
3. Davtyan G., Yesayan L., Pilyus N. Galvanische Zellen „Orion M“, „Jupiter M“, „Uranus M“ // Radio.- 1983- Nr. 8.- S. 46-48.

Autor: O.V.Belousov, Vatutyno, Gebiet Tscherkassy

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