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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Schaltspannungsregler auf dem MC34165P-Chip. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Bei einem großen Unterschied zwischen Eingangs- und Ausgangsgleichspannung empfiehlt sich der Einsatz von Schaltspannungsstabilisatoren, die in diesem Fall einen höheren Wirkungsgrad im Vergleich zu linearen Stabilisatoren bieten. Durch den Einsatz spezieller Mikroschaltungen für diese Zwecke ist es möglich, die Entwicklung, Montage und Einstellung von Schaltstabilisatoren deutlich zu vereinfachen. Der den Lesern zur Kenntnis gebrachte Stabilisator einer Motorola-Mikroschaltung sorgt für eine einstellbare Ausgangsspannung von 1,2 bis 15 V bei einem Laststrom von bis zu 1 A. Wenn eine relativ hohe Gleich- oder Wechselspannungsquelle vorhanden ist, beispielsweise die Stromversorgung eines alten Druckers, Scanners oder Desktop-Rechnungsrechners, kann auf einem integrierten Schaltkreis MC34165P ein Schaltspannungsregler hergestellt werden, der den Eingang von Gleichspannung ermöglicht bis 65 V. Abwärts-, Step-Down-, Step-Up- und invertierende DC-DC-Wandler (sog. DC-DC-Wandler). Es ähnelt in seinen Funktionen den bekannteren Low-Power-Mikroschaltungen der Serien MC34063, MC33063, ermöglicht jedoch einen höheren Laststrom und eine höhere Eingangsspannung.
Die Schaltung des auf dem MC34165P-Chip montierten Abwärts-Gleichspannungsreglers ist in Abb. 1 dargestellt. 8. Der Stabilisator ist als Universalgerät ausgeführt, er ist für eine Eingangswechselspannung von 42 ... 8 V oder konstant 60 ... 1,2.15 V ausgelegt und liefert eine Ausgangsspannung von 1 V bei einem Laststrom von bis zu XNUMX A. Dieser Ausgangsspannungsbereich wird am häufigsten für die Stromversorgung verschiedener Industrie- und Amateurfunkdesigns mit geringem Stromverbrauch verwendet. Die minimale Eingangs-Gleich- oder Wechselspannung muss etwa vier Volt oder mehr über der angegebenen Ausgangsspannung liegen. Selbstwiederherstellende Polymersicherungen FU1, FU2 schützen Eingangsspannungsquellen vor Überlastung bei Störungen des Stabilisators. Die Diode VD1 schützt den Stabilisator vor falscher Polarität der Eingangsspannung. Die Diodenbrücke VD2 richtet die Wechselspannung gleich. Der Kondensator C6 glättet die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung. Das blaue Leuchten der LED HL1 zeigt das Vorhandensein einer Eingangsspannung an. Der DA1-Chip ist gemäß der Abwärtsspannungsreglerschaltung angeschlossen, die der typischen entspricht. Die Ausgangsspannung des Stabilisators hängt vom Widerstandsverhältnis der Widerstände R5 und R3 ab. Je größer der eingestellte Widerstandswert des variablen Widerstands R5 ist, desto höher ist die Ausgangsspannung. Die maximale Ausgangsspannung für dieses Gerät beträgt 15 V, Sie können den Regler jedoch auf einen anderen, höheren oder niedrigeren Wert einstellen. Widerstand R2 ist ein Stromsensor für den Betrieb der Schutzeinheit der DA1-Mikroschaltung. Die Frequenz des internen Oszillators des DA1-Chips hängt von der Kapazität des Kondensators C8 ab, wobei der im Diagramm angegebene Wert ungefähr 60 kHz beträgt. Der Widerstand R4 und die Diode VD3 verringern die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Mikroschaltung. Drossel L1 – Lagerung. Die Welligkeit der Ausgangsspannung des Stabilisators wird durch den Kondensator C9 geglättet. Die stabilisierte Spannung wird dem Ausgang des Netzteils über einen zweiteiligen LC-Filter L2C12-C14L3C15-C17 zugeführt. Um die Zuverlässigkeit der relativ niedrigen Spannungskondensatoren C10–C13 und C15, C16 zu verbessern, sind sie in Reihe geschaltet. Die HL2-LED schaltet sich ein, wenn die Ausgangsspannung des Stabilisators 2 V überschreitet. Der Widerstand R7 entlädt die Kondensatoren C9-C17, wenn die Ausgangsspannung des Stabilisators abnimmt oder der Strom abgeschaltet wird. Eine VD5-Zenerdiode mit einer nominalen Stabilisierungsspannung von 20 V kann einige angeschlossene Verbraucher im Falle einer Störung des Stabilisators vor Schäden schützen. Bei einer Eingangskonstantenspannung von 45 V, einem Ausgang von 15 V und ohne Last überschreitet der vom Stabilisator verbrauchte Strom 21 mA nicht. Wenn die Eingangsspannung 42 V beträgt, der Ausgang 9 V beträgt und der Laststrom 1 A beträgt, beträgt der Strom, den der Regler von der Quelle verbraucht, etwa 0,28 A, was einem Wirkungsgrad von 76 % entspricht. Bei einer Eingangsspannung von 42 V, einem Ausgang von 5 V und einem Laststrom von 1 A verbraucht der Stabilisator einen Strom von ca. 0,19 A, der Wirkungsgrad beträgt ca. 62 %. Zum Vergleich: Der Wirkungsgrad eines herkömmlichen Linearreglers beträgt im ersten Fall etwa 27 %, im zweiten Fall nur 13 %. In diesem Fall müsste das Steuerelement – ein Transistor – auf einem beeindruckenden Kühlkörper mit großer Kühlfläche installiert werden. Die Amplitude der Spannungswelligkeit und des Rauschens am Ausgang des Stabilisators beträgt weniger als 5 mV bei einem Laststrom von 1 A.
Die meisten Teile des Spannungsreglers befinden sich auf einer 130x45mm großen Platine. Die gesamte Struktur ist in einem 155 x 57 mm großen Metallgehäuse mit Kunststoffeinsätzen untergebracht (Abb. 2. Die Metallteile des Gehäuses werden mit einer dekorativen Selbstklebefolie „unter dem Baum“ überklebt. Das Gehäuse ist elektrisch mit einem gemeinsamen Draht verbunden. Der Verbindungspunkt des Gehäuses mit dem gemeinsamen Kabel ist der Minuspol des Kondensators C9, an demselben Punkt ist das Abschirmgeflecht des Kabels angeschlossen, das zum variablen Widerstand R5 führt. Die Länge dieses Drahtes sollte so kurz wie möglich sein. Die Widerstände im Gerät können für jede allgemeine Anwendung verwendet werden, zum Beispiel MLT, C1-4, C1-14, C2-23. Variabler Widerstand - SP4-1, SP4-3, SP3-9, SP3-33-32, sein Metallgehäuse-Schirm ist mit einem gemeinsamen Draht verbunden. Oxidkondensatoren - flache importierte Analoga der inländischen K50-68, K50-35. Die Kondensatoren C1-C5, C7 sind kleine Folienkondensatoren für eine Nennspannung von mindestens 100 V. Der Kondensator C8 ist ein Folien- oder Keramikkondensator mit niedrigem TKE. Kondensatoren C10-C13, C15, C16 aus Keramik zur Oberflächenmontage. Sie werden unter die Anschlüsse der entsprechenden Oxidkondensatoren gelötet. Geeignet sind Kondensatoren mit einer Kapazität von 2,2 uF, nach dem Prinzip „je größer die Kapazität, desto besser“ und je größer die Größe dieser Kondensatoren, desto besser. Der Kondensator C18 ist ein kleiner oberflächenmontierbarer Tantalkondensator, der im Ausgangsstecker installiert ist (der Stecker ist im Diagramm von Abb. 1 nicht dargestellt). Die Diodenbrücke D2SB60 kann durch KBP02-KBP10, RS203-RS207, RC203-RC207 ersetzt werden. Anstelle einer 1N4003-Diode reicht eine beliebige 1N4002-1N4007, UF4002-UF4007, KD243B, KD247A, KD257A. Die Diode 1N5402 kann durch 1N5402-1N5408 oder aus den Serien KD226, KD257, KD411, KD213 ersetzt werden. Es ist zulässig, die Hochgeschwindigkeitsdiode MR852 durch MR851-MR856, SRP300B-SRP300K, UF5402-UF5408 zu ersetzen. Andere Dioden dieser Bauart, einschließlich der VD2-Brücke, können durch dieselben Geräte ersetzt werden. Anstelle der Zenerdiode 1 N5357 reichen auch zwei stärkere 1.5KE10CA oder ein D816A in Reihe geschaltet. Es sind beliebige LEDs einsetzbar, vorzugsweise mit erhöhter Lichtleistung, zum Beispiel aus den Serien KIPD21, KIPD40, KIPD66, L-1513S. Rückstellbare Sicherungen FU1, FU2 – jede Betriebsspannung von 60 oder 250 V, zum Beispiel LP60-110. In einem debuggten Gerät können stattdessen herkömmliche Sicherungseinsätze eingebaut werden. Der MC34165P ist mit dem MC33165P austauschbar, was den Betrieb über einen größeren Temperaturbereich ermöglicht. Auf die Mikroschaltung wird mit BF-Kleber ein Kühlkörper aus Duraluminium oder Kupfer geklebt, dessen Kühlfläche ausreichend sein sollte, damit die Temperatur des Mikroschaltungsgehäuses in allen Betriebsarten nicht über 60 °C ansteigt Der Spannungsstabilisator. Wenn Sie sich auf eine maximale Eingangsspannung von 40 V DC oder 28 V AC beschränken, können Sie den Chip MC33163P oder MC34163P verwenden, der einen Laststrom von bis zu 3 A ermöglicht. In Ermangelung der genannten Chips können Sie den verwenden LM2575HV-ADJ oder LM2576HV-ADJ. Bei Verwendung dieser Mikroschaltungen wird die Geräteschaltung geringfügig geändert (ein anderer Teil ist in Abb. 3 dargestellt), der Widerstandswert des Widerstands R4 wird auf 1 kOhm erhöht, der Widerstand R2 wird nicht installiert und eine Selbstwiederherstellung erfolgt In Reihe zur Drossel L3 ist eine Sicherung mit einer Betriebsspannung von 15.60 V und einem Strom von 900 mA geschaltet, z.B. LP60-090.
Es ist zu beachten, dass bei einem solchen Austausch keine Neuberechnung oder Auswahl der Widerstände R3, R5 erforderlich ist. Für einen stabilen und zuverlässigen Betrieb des Stabilisator-Mikroschaltkreises ist die korrekte Verkabelung der Hochstrom- und Signalkreise des gemeinsamen Kabels äußerst wichtig. An den Minuspol des Kondensators C6 sind separate Leiterbahnen oder Drähte mit den entsprechenden Klemmen der Elemente C8, C9, VD4, Klemmen 3-5, 12, 13 der Mikroschaltung DA1 angeschlossen. Um Welligkeit und Rauschen am Ausgang des Stabilisators zu minimieren, sind die Minuspole der Kondensatoren C14, C17 in Reihe mit dem Minuspol von C9 verbunden, wie im Diagramm gezeigt. Die Gesamtlänge der Leiterbahnen oder Drähte zum Widerstand R2 von den entsprechenden Pins des DA1-Chips sollte einschließlich der Länge der Pins dieses Widerstands nicht mehr als 6 cm betragen. Der abgeschirmte Draht des variablen Widerstands muss von der Induktivität L1 entfernt sein. Der Induktor L1 wird industriell aus einer Rasterkorrektureinheit eines Bildröhren-Computermonitors hergestellt. Es ist auf einen H-förmigen Ferrit-Magnetkern mit einem Außendurchmesser von 13 und einer Höhe von 20 mm gewickelt. Es empfiehlt sich, eine Schirmdrossel in einer Metallabschirmung zu verwenden. Zur Eigenfertigung des L1-Induktors können Sie den Ringmagnetkreis Kz2x20x9 aus 3000NM Ferrit verwenden und 180 Windungen einer selbstgemachten Litze aus 24 Adern eines Wickeldrahtes mit einem Durchmesser von 0,15 ... 0,18 umwickeln mm. Vor dem Wickeln wird ein nichtmagnetischer Spalt von 0,5.1 mm in den Ring gesägt, der mit Epoxid- oder Schmelzkleber gefüllt wird, und der Magnetkreis selbst wird mit lackiertem Stoff oder Lavsan-Folie umwickelt. Zwischen den Wicklungslagen wird zusätzlich eine Isolationsschicht aus dünnem lackiertem Stoff oder Lavsan-Folie verlegt. Die Drosseln L2, L3 können beliebig aufgebaut sein, es ist lediglich erforderlich, dass sie für einen Betriebsstrom von mindestens 1 A ausgelegt sind und einen Wicklungswiderstand von maximal 0,1 Ohm aufweisen. An ihrer Stelle können Sie auch Drosseln von Rasterkorrekturgeräten oder Filter für die Stromversorgung von Computermonitoren, alten importierten Fernsehgeräten und anderen Radiogeräten verwenden. Es ist wünschenswert, die Leistung zu überprüfen und den Stabilisator bei einer auf 20 ... 25 V reduzierten Eingangsspannung anzupassen, indem das Gerät an ein Netzteil mit einer Ausgangsstrombegrenzungseinheit angeschlossen wird. Bei einem erfolgreichen Test unter diesen Bedingungen wird der Regler in Reihe bei Eingangsspannungen von etwa 40 und etwa 60 V getestet. Wenn die Eingangsspannung 40 V überschreitet, ist es höchst unerwünscht, den Regler auf Widerstandsfähigkeit gegen Überlastungen und Kurzschlüsse in der Last zu testen Schaltkreis. Wenn Sie auf Basis dieses Spannungsstabilisators eine vollwertige Netzwerkstromversorgung herstellen möchten, können Sie diese mit einem Abwärtstransformator ausstatten, zum Beispiel TP115-14, TP115-15. Wenn Sie einen Stabilisator für die Stromversorgung eines bestimmten Geräts, beispielsweise eines MP3-Players, herstellen oder einen Stabilisator als Ladegerät für ein Mobiltelefon verwenden, können Sie anstelle eines variablen Widerstands R5 den erforderlichen konstanten Widerstand (ca. 1,3 kOhm) einstellen für eine Ausgangsspannung von 5 V). Autor: A. Butov
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