Leistungsstarker kleiner Spannungswandler. Schema, Beschreibung

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Leistungsstarker kleiner Spannungswandler. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter

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Einige elektronische Geräte benötigen für den Betrieb eine Gleichspannung von mehr als 12 V. Daher ist beim Betrieb solcher Geräte, beispielsweise im Auto oder an der Autobatterie, ein entsprechender Spannungswandler erforderlich. Basierend auf modernen Mikroschaltungen und Feldeffekttransistoren ist es möglich, einen kostengünstigen Spannungswandler zusammenzustellen, dessen Abmessungen hauptsächlich vom Transformator bestimmt werden.

Wir bieten den Lesern eine der Optionen für einen solchen Konverter. Die Schaltung des Gleichspannungswandlers auf eine größere Gleichspannung ist in Abb. dargestellt. 4.45. Es ist auf einem KR1211EU1-Chip und IRLR2905-Feldeffekttransistoren aufgebaut. Diese Transistoren haben einen sehr niedrigen Einschaltwiderstand (ca. 0,027 Ohm), bieten einen hohen Stromfluss (mindestens 26 A) und werden durch Signale mit Logikpegeln digitaler Mikroschaltungen gesteuert. In den meisten Fällen können sie ohne Kühlkörper eingesetzt werden, wodurch die Abmessungen des Konverters reduziert werden.

(zum Vergrößern klicken)

Der DA2-Chip erzeugt Steuerimpulssignale für Feldeffekttransistoren, deren Frequenz durch die Parameter der Frequenzeinstellschaltung R3, C12 bestimmt wird. Steuerimpulse werden so gebildet, dass zwischen ihnen eine Pause liegt. Dadurch wird ein Durchgangsstromfluss durch die Transistoren ausgeschlossen und der Wirkungsgrad des Wandlers erhöht. Transistoren schalten die Primärwicklung des Aufwärtstransformators T1.

Die Spannung der Sekundärwicklung richtet die Diodenbrücke VD1 ... VD4 gleich und glättet die Filter C13, C14, L2, C15. Dabei sorgt die Induktivität hauptsächlich für die Unterdrückung hochfrequenter Oberwellen in der Ausgangsspannung. Die Versorgungsspannung des DA2-Steuerchips wird durch den Filter L1, C9 vorgeglättet und durch den integrierten Spannungsregler DA1, die R2-Schaltung, stabilisiert. Das Joint Venture sorgt dafür, dass der Chip startet, wenn der Strom eingeschaltet wird. Am Relais K1 ist ein Wandlerüberlastschutzgerät montiert.

Wenn der Stromverbrauch über den eingestellten Wert ansteigt, schließen sich die Kontakte des Relais K1.1, ein hoher Logikpegel geht an den FC-Eingang der DA2-Mikroschaltung und an seinen Ausgängen wird ein niedriger Logikpegel eingestellt – die Transistoren werden geschlossen und der Konverter funktioniert nicht mehr. Um es neu zu starten, schalten Sie das Gerät aus und wieder ein.

Im Gerät ist es zulässig, den 78L05 (DA1)-Chip durch KR1157EN502A, 78M05, KR142EN5A zu ersetzen. Es empfiehlt sich, Oxidkondensatoren für die Oberflächenmontage oder die Serien K52, K53 zu verwenden. In diesem Fall müssen jedoch möglicherweise die Abmessungen der Platine angepasst werden erhöht werden, unpolare Kondensatoren - K10-17v oder K10-17a mit Stiften minimaler Länge. Widerstände - MLT, S2-33, Induktivität L1 - DM-0,1 mit einer Induktivität von 50 ... 100 μH.

Der Induktor L2 ist auf einen K20x12x6-Ringmagnetkreis aus 2000-NM-Ferrit gewickelt, seine Wicklung enthält 5 Windungen MGTF-0,75-Draht und die Induktivität beträgt etwa 50 μH. Das Stromrelais K1 ist selbstgebaut, seine Wicklung besteht aus isoliertem Kupferdraht mit einem Durchmesser von 2 mm, gewickelt auf einem Dorn mit einem Durchmesser von 3 ... 4 mm, in den ein KEM2-Reedschalter eingesetzt ist. Die ungefähre Windungszahl für einen Strom von 7 A beträgt 4 und für 10 A - 3. Die Empfindlichkeit des Relais kann stufenlos eingestellt werden, indem die Position des Reed-Schalters in der Spule geändert wird; nach der endgültigen Einstellung wird der Reed-Schalter eingestellt wird mit Kleber fixiert.

Der Transformator T1 besteht aus zwei geklebten ringförmigen Magnetkernen K45x28x12 aus Ferrit 2000NM, die scharfen Kanten der Ringe müssen abgerundet sein. Beide Wicklungen sind mit MGTF-0,75-Draht gewickelt. Die Primärwicklung enthält 5 Windungen von acht zusammengefalteten Leitern, ist in zwei Teile geteilt und der Anfang des einen ist mit dem Ende des zweiten verbunden. Die Sekundärwicklung für eine Ausgangsspannung von 32 V enthält 15 Windungen in zwei Drähten. Bei anderen Werten der Ausgangsspannung sollte die Windungszahl der Sekundärwicklung proportional geändert werden. Die meisten Teile sind auf einer Leiterplatte aus doppelseitiger Glasfaserfolie platziert, deren Zeichnung in Abb. dargestellt ist. 4.46. Die Bereiche der Folie, die entfernt werden müssen, werden durch eine dunkle Füllung hervorgehoben.

Leistungsstarker kleiner Spannungswandler

Alle Elemente sind seitlich auf Leiterbahnen montiert. Die zweite Seite bleibt metallisiert und wird mit dem gemeinsamen Draht der ersten Seite verbunden. Dazu werden verzinnte Drahtstücke in die in der Zeichnung dargestellten Durchgangslöcher gesteckt und auf beiden Seiten der Platine verlötet. Die Primäranschlüsse des Transformators sollten näher am Drain-Anschluss des Transistors angelötet werden, da sie für eine zusätzliche Wärmeableitung sorgen. Um Störungen zu reduzieren, ist der Konverter in einem Metallgehäuse untergebracht.

Tests des Geräts ergaben, dass bei einem Laststrom von 3 A (Ausgangsleistung ca. 100 W) der Wirkungsgrad des Wandlers ca. 91 ... 92 % beträgt. Feldeffekttransistoren erwärmen sich leicht, Gleichrichterdioden deutlich wärmer. Daher kann die Effizienz weiter gesteigert werden, wenn Hochgeschwindigkeitsgleichrichter-Schottky-Dioden anstelle von KD213A verwendet werden.

Autor: Semjan A.P.

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