Повышающий/понижающий преобразователь напряжения своими руками

Сегодня я предоставлю вам схему универсального зарядного устройства, также можно её использовать и как  лабораторный блок питания на базе повышающего и понищающего преобразователя.

Перед вами сейчас преобразователь напряжения, однотактный малогабаритный и довольно мощный, обычный преобразователь может либо повышать, либо понижать входное напряжение, данный же вариант умеет и повышать и понижать.

У меня есть разные регулируемые источники питания, которыми я тестирую собраны самоделки, заряжаю аккумуляторы и многое другое. Но вот недавно возникла идея создать портативный источник питания, который бы справился со всеми поставленными задачами, а в частности заряжал портативные гаджеты смартфона, ноутбуки, автомобильные АКБ и т.д.

• Сразу замечу одну вещь номиналы некоторых компонентов на схеме могут отличаться от тех, что на плате например конденсаторы.
• Схема нарисована с применением эталонных номиналов, а плату я делал под свои нужды опираясь в первую очередь на компактные размеры.
• Именно мой источник питания обеспечивает на выходе ток до 3 ампер, но схема способна обеспечить выходной ток до 5 ампер, так что она универсальна, всё зависит от ёмкости конденсаторов, дросселя, полевого ключа и диодного выпрямителя.
• Несколько слов о схеме — это однотактный преобразователь на базе шим контроллера UC3843, питать данную схему можно как от аккумулятора, так и от выпрямителя.
• Чтобы микросхема работала спокойно от моего мощного аккумулятора, мне пришлось на плату добавить линейный стабилизатор 7812 на 12 вольт для питания микросхемы шим, на схеме этот стабилизатор не указан, его можно ставить по желанию.
• При сборке стоит обратить внимание на перемычки, которые имеются на плате, при том 2 из них силовые, следовательно они должны иметь примерный диаметр в 1 и более миллиметров.
• Трансформатор, точнее это дроссель, намотан на жёлто-белом колечке из порошкового железа, такие применяются в качестве сердечника выходного фильтра в компьютерных блоках питания.
• Размеры использованного мною сердечника сейчас перед вами
• Дроссель содержит две равноценные обмотки, обе намотаны проводом 1 и 2 миллиметра, советую диаметр чутка побольше, полтора — два миллиметра, количество витков 10, обе обмотки намотаны разом, естественно в одинаковом направлении.
• Перед установкой дросселя, перемычки желательно заклеить скотчем, работа схемы зависит от правильной установки дросселя, нужно соблюдать начала обмоток или просто установить дроссель, так как это показано на рисунке…
• Силовой транзистор — любой низковольтный n-канальный полевой транзистор с током от 30 ампер, в моем случае использован транзисторы IRFZ44 (как всегда).
• Выходной выпрямитель —это сдвоенный диод в корпусе TO220, очень желательно взять диоды-шотки у последних минимальное падение напряжения на переходе, а следовательно и потери.
• Такие диоды можно найти в тех же компьютерных блоках питания, они стоят в качестве выходного выпрямителя, в таком корпусе два диода, которые в нашей схеме подключены параллельно для увеличения общего тока и еще большего снижения падения напряжения на переходе.

Преобразователь естественно стабилизирован, обратная связь и все такое. Выходное напряжение задается резистором R3, его можно заменить на обычный переменник для удобства регулировки.

1. Кстати наш преобразователь снабжен защитой от коротких замыканий. В качестве датчика тока резистор R10-это низкоомный шунт,
2. чем больше его сопротивление, тем меньше ток срабатывания защиты и наоборот.

Если защита не нужна, то этот узел можно исключить. Ещё из защиты имеется предохранитель на 10 ампер.

Использованные в схеме конденсаторы очень и очень желательно взять с низким внутренним сопротивлением.

Силовые элементы, транзистор и выпрямитель, лепятся к алюминиевой пластинки, при том не забываем изолировать подложки указанных элементов от радиатора, используя пластиковые втулки и теплопроводящие изолирующие прокладки. Термопаста также не помешает.

• Благодаря шим-управлению, данный преобразователь обладает очень высоким КПД, ток холостого хода в зависимости от питающего напряжения может составить от 20 до 40 миллиампер.
• Теперь давайте сделаем некоторые тесты первым делом проверим диапазон выходных напряжений подавая на вход скажем 12 вольт, при этом максимальное выходное напряжение составило около 25 вольт можно и больше поднять, но я не рискну, так как конденсаторы у меня всего то на 25 вольт и при дальнейшем увеличении выходного напряжения они могут красиво бахнуть ????
• Минимальное напряжение составляет около 5 вольт — это значит, что спокойно можно и смартфоны заряжать.
• Стабилизация отрабатывает прекрасно, при изменениях входного напряжения на где-то 10 вольт, выходное держится строго в пределах заданной величины, что не может не радовать.
• Несмотря на компактные размеры этот малыш обеспечивает на выходе ток около 3-х ампер, почти без просадки выходного напряжения, но как сказал ранее со схемы можно снять токи в 5 и более ампер.
• Вдобавок ко всему скажу, что силовые дорожки печатной платы в обязательном порядке нужно усилить припоем, по ним будут протекать немалые токи.
• Автономный источник питания с возможностью выставить любое штатное и нештатное напряжение на выходе я думаю будет актуальным для многих радиолюбителей, а также и для автолюбителей.
• Вот такая получилась полезная поделка, печатку для сборки данного преобразователя прилагаю:

• Плата в формате .lay : скачать…

Автор; АКА КАСЬЯН

Источник: https://xn--100—j4dau4ec0ao.xn--p1ai/universalnoe-zu-ili-ponizhayushhij-i-povyshayushhij-preobrazovatel-srazu-sxema/

Простые повышающие DC/DC преобразователи своими руками для батарейного питания

Устройствами с батарейным питанием сейчас уже никого не удивишь, всевозможных игрушек и гаджетов питающихся от аккумулятора или батарейки найдется с десяток в каждом доме. Между тем, мало кто задумывался над количеством разнообразных преобразователей, которые используются для получения необходимых напряжений или токов от стандартных батарей. Эти самые преобразователи делятся на несколько десятков различных групп, каждая со своими особенностями, однако в данный момент времени мы говорим про понижающие и повышающие преобразователи напряжения, которые чаще всего называются AC/DC и DC/DC преобразователями. В большинстве случаев для построения таких конвертеров используются специализированные микросхемы, позволяющие с минимальным количеством обвязки построить преобразователь определенной топологии, благо микросхем питания на рынке сейчас великое множество.

Рассматривать особенности применения данных микросхем можно бесконечно долго, особенно с учетом целой библиотеки даташитов и аппноутов от производителей, а также бесчисленного числа условно-рекламных обзоров от представителей конкурирующих фирм, каждая из которых старается представить свой продукт наиболее качественным и универсальным.

Данные преобразователи напряжения можно смело считать проектом выходного дня и рекомендовать для сборки тем, кто делает свои первые шаги в удивительный мир электроники.

• Итак, схема первая:
• Схема простого DC/DC
• преобразователя №1

На данной схеме представлен релаксационный автогенератор, представляющий собой блокинг-генератор со встречным включением обмоток трансформатора.

Принцип работы данного преобразователя следующий: при включении , ток протекающий через одну из обмоток трансформатора и эмиттерный переход транзистора – открывает его, в результате чего он открывается и больший ток начинает течь через вторую обмотку трансформатора и открытый транзистор.

В результате в обмотке, подключенной к базе транзистора наводится ЭДС, запирающая транзистор и ток через него обрывается. В этот момент энергия, запасенная в магнитном поле трансформатора, в результате явления самоиндукции, высвобождается и через светодиод начинает протекать ток, заставляющий его светиться. Затем процесс повторяется.

Компоненты, из которых можно собрать этот простой повышающий преобразователь напряжения, могут быть совершенно различными. Схема, собранная без ошибок, с огромной долей вероятности будет корректно работать.

Мы пробовали использовать даже транзистор МП37Б – преобразователь отлично функционирует! Самым сложным является изготовление трансформатора – его надо намотать сдвоенным проводом на ферритовом колечке, при этом количество витков не играет особой роли и находится в диапазоне от 15 до 30.

Меньше – не всегда работает, больше – не имеет смысла. Феррит — любой, брать N87 от Epcos не имеет особого смысла, также как и разыскивать M6000НН отечественного производства.

Токи в цепи протекают мизерные, поэтому размер колечка может быть очень небольшим, внешнего диаметра в 10 мм будет более чем достаточно. Резистор сопротивлением около 1 килоома (никакой разницы между резисторами номиналом в 750 Ом и 1,5 КОм обнаружено не было).

Собранное устройство выглядит следующим образом:

Размер платы 15 х 30 мм, и может быть уменьшен до менее чем 1 квадратного сантиметра при использовании SMD-компонентов и достаточно маленького трансформатора. Без нагрузки данная схема не работает.

Вторая схема — это типовой степ-ап преобразователь, выполненный на двух транзисторах. Плюсом данной схемы является то, что при её изготовлении не надо мотать трансформатор, а достаточно взять готовый дроссель, но она содержит больше деталей, чем предыдущая.

Схема простого DC/DC преобразователя №2

Принцип работы сводится к тому, что ток через дроссель периодически прерывается транзистором VT2, а энергия самоиндукции направляется через диод в конденсатор C1 и отдается в нагрузку. Опять же, схема работоспособна с совершенно различными компонентами и номиналами элементов.

Транзистор VT1 может быть BC556 или BC327, а VT2 BC546 или BC337, диод VD1 – любой диод Шоттки, например, 1N5818. Конденсатор C1 – любого типа, емкостью от 1 до 33 мкФ, больше не имеет смысла, тем более, что можно и вовсе обойтись без него.

Резисторы – мощностью 0,125 или 0,25 Вт (хотя можно поставить и мощные проволочные, ватт эдак на 10, но это скорее расточительство чем необходимость) следующих номиналов: R1 — 750 Ом, R2 — 220 КОм, R3 – 100 КОм.

При этом, все номиналы резисторов могут быть совершенно свободно заменены на имеющие в наличии в пределах 10-15% от указанных, на работоспособности правильно собранной схемы это не сказывается, однако влияет на минимальное напряжение, при котором может работать наш преобразователь.

Самая важная деталь — дроссель L1, его номинал также может отличаться от 100 до 470 мкГн (экспериментально проверены номиналы до 1 мГн – схема работает стабильно ), а ток на который он должен быть рассчитан не превышает 100 мА. Светодиод – любой, опять же с учетом того, что выходная мощность схемы весьма невелика.Правильно собранное устройство сразу же начинает работать и не нуждается в настройке.

ВНИМАНИЕ! Без нагрузки данная схема может вырабатывать напряжение в десятки или даже сотни вольт! В случае использования без стабилизируещего элемента на выходе, конденсатор C1 окажется заряжен до максимального напряжения, что в случае последующего подключения нагрузки может привести к её выходу из строя!

1. Преобразователь также выполнен на плате размером 30 х 15 мм, что позволяет прикрепить его на батарейный отсек типа размера AA. Разводка печатной платы выглядит следующим образом:
3. Обе простые схемы повышающих преобразователей можно сделать своими руками и с успехом применять в походных условиях, например в фонаре или светильнике для освещения палатки, а также в различных электронных самоделках, для которых критично использование минимального количества элементов питания.

Источник: https://oao-sozvezdie.ru/6-stati/45-prostye_povyshayuchshie_preobrazovateli_dlya_batareynogo_pitaniya/

Повышающий/понижающий DC-DC преобразователь своими руками

 

Если воспользоваться поиском, то думаю первым в списке будет ролик известного видеоблогера-самодельщика АКА КАСЬЯНА (YouTube канал «AKA KASYAN») по сборке повышающего/понижающего dc-dc преобразователя.

Только там схема с одним дросселем и нет регулировки тока. Версия же Романа собрана по топологии Sepic, более детально ознакомимся чуть позже. А сейчас давайте разберемся для чего нужен такой преобразователь.Начнем с характеристик:Входное напряжение от 10В до 25В;Выходное напряжение от 0 до 30В;

Выходной ток до 2А (тут есть некоторые особенности, их затронем при расчете дросселя).

Как видим из характеристик, такой преобразователь можно использовать в автомобиле для повышения или понижения напряжения 12В. Также можно подключить такой самодельный dc-dc преобразователь на выход компьютерного блока питания и без переделки получать с него разные напряжения.Ну или же можно взять блок питания от ноутбука и опять же получать на выходе любое напряжение. Это очень удобно, не нужно заботиться о питающем напряжении. 

Теперь переходим непосредственно к схеме устройства.

Тут у нас всеми знакомая tl494, ей уже много лет, но она до сих пор не сдает свои позиции.

С самого начала автор хотел делать dc-dc преобразователь на UС3843, но толи они оказались бракованные, толи еще что-то, но нормальной работы автору добиться не удалось. 

Плюс если делать регулировку по току, то нужно ставить второй шунт, а это снижает итоговый КПД устройства. 

Роман (автор сегодняшней самоделки) пришел к данной схеме не сразу, а после общения с автором YouTube канала «RED Shade», который подсказал в каком направлении думать. И вот перед вами итоговая схема устройства:

В ней есть регулировка напряжения, тока, а также установлен драйвер полевика. С ним немного уменьшился нагрев.

Также можно увидеть, что ограничена максимальная ширина выходного импульса, так как при максимальном заполнении схема уходила в непонятный режим, жрала много тока, но на выходе напряжение падало.Максимальное выходное напряжение равняется 30В. Если нужно больше, то придется пересчитать номинал вот этих резисторов:Причем с таким расчетом, чтобы при нужном выходном напряжении в точке делителя было 5В.Также у нас ограничен ток, он составляет 2А. Если нужно больше, то необходимо пересчитать вот этот резистор:

Тут уже немного сложнее. Для начала необходимо выяснить сколько вольт упадет на шунте.К примеру, нам нужен ток 4А. Тогда смотрим, при таком токе на резисторе упадет 0,4В.Хорошо, теперь пересчитываем резистор. Нам нужно чтобы в точке деления переменного резистора и постоянного, напряжение было 0,4В.

Для этого идем в онлайн калькулятор и начинаем подбирать резистор.Как видим, это несложно. Теперь давайте поговорим о том, как же это все работает. Точка отсчета — устройство выключено. Итак, подаем питание. Ключ разомкнут, а значит ток течет через катушку индуктивности, конденсатор и диод прямо в нагрузку и выходной конденсатор.Дальше происходит замыкание ключа. В этот момент в катушке L1 накапливается энергия. Проходной конденсатор был заряжен напряжением питания, и так как после замыкания ключа он оказывается включенным параллельно индуктивности L2, то он ее заряжает. Напряжение с L2 не может уйти в нагрузку, так как там стоит диод и у него на катоде напряжение выше, чем на аноде.Теперь ключ снова размыкаем, и напряжение на L1 складывается с напряжением самоиндукции.Таким образом, на проходной конденсатор и нагрузку идет уже повышенное напряжение. Изменяя коэффициент заполнения ШИМ, мы изменяем выходное напряжение.Если ширина импульса достаточно маленькая, то и величина самоиндукции меньше, а, следовательно, и выходное напряжение уменьшается. Преимущество такой схемы перед обыкновенным повышающим dc-dc преобразователем в том, что здесь установлен проходной конденсатор, который в случае короткого замыкания не даст выйти из строя схеме.Теперь идем дальше. Как уже говорилось выше, некоторые компоненты схемы необходимо рассчитать, благо уже есть сайт с готовым онлайн калькулятором, он нереально облегчает жизнь.Как видим, сюда необходимо ввести свои данные. Автор же попытался рассчитать в максимально широком диапазоне и вот что получилось:

В расчете мы получили некоторые индуктивности катушек.Но как же в реальной жизни их намотать с нужной индуктивностью? Обладатели ESR метра скажут, что тут нет ничего сложного, мотаешь и смотришь параметры.Но этот ESR метр показывает с очень большой погрешностью, поэтому автор предлагает воспользоваться программой Старичка.В ней вводим все необходимые параметры, а также указываем какой у нас сердечник. Если никаких нет под рукой, то достаем 2 одинаковых желтых кольца из компьютерного блока питания.Ну и осталось намотать наши дроссели, это уже не составит особого труда.Получилось довольно-таки неплохо. Казалось бы, все сложности уже позади, но нет, впереди еще разводка печатной платы. На нее автор потратил ни один вечер, чтобы максимально компактно расположить все элементы.

Для крепления можно сделать плату немного больше и добавить по бокам отверстия, но это уже на ваше усмотрение. Плата готова, просверлены отверстия, настала очередь запайки. Тут есть один важный момент, необходимо поднять силовые элементы выше над платой, так как потом невозможно будет достать отверткой.Теперь необходимо установить транзистор и диод на радиатор. Автор будет использовать вот такой алюминиевый профиль, он имеет неплохие габариты и сможет нормально охлаждать схему.Ну и в конце традиционно у нас тесты. Подаём на схему сначала напряжение равное 12В. На выход подключена нагрузка в виде лампы накаливания мощностью 100Вт, рассчитанная на напряжение 36В. Мультиметр следит за выходным напряжением.Как видим, мы спокойно можем выставить любое напряжение начиная от 0 и заканчивая практически 30 вольтами, тут сказывается большая индуктивность, которую, по словам автора, ему лень было перематывать. Теперь посмотрим ограничение тока.Как видим, наша схема отлично справляется. Теперь произведем короткое замыкание.Это вообще без проблем, идёт просто ограничение заранее выставленного тока. Ну и самый важный тест — выставляем на выходе среднее значение в 15В и начинаем изменять входное напряжение.

Источник: https://unikumrus.com/household_appliances_and_electronics/998-povyshayuschiy_ponighayuschiy-dc-dc-preobrazovately-svoimi-rukami.html

Повышающий DC-DC преобразователь. Принцип работы

Иногда надо получить высокое напряжение из низкого. Например, для высоковольтного программатора, питающегося от 5ти вольтового USB, надыбать где то 12 вольт.

Как быть? Для этого существуют схемы DC-DC преобразования. А также специализированные микросхемы, позволяющие решить эту задачу за десяток деталек.

Принцип работы
Итак, как сделать из, например, пяти вольт нечто большее чем пять? Способов можно придумать много — например заряжать конденсаторы параллельно, а потом переключать последовательно. И так много много раз в секунду. Но есть способ проще, с использованием свойств индуктивности сохранять силу тока.

Чтобы было предельно понятно покажу вначале пример для сантехников.

Фаза 1

Заслонка открывается и мощный поток жидкости начинает сливаться в никуда. Смысл лишь в том, чтобы этим потоком как следует разогнать турбину. Накачать ее энергией, передав энергию источника в кинетическую энергию турбины.

Фаза 2

Заслонка резко закрывается. Потоку больше деваться некуда, а турбина, будучи разогнанной продолжает давить жидкость вперед, т.к. не может мгновенно встать. Причем давит то она ее с силой большей чем может развить источник. Гонит жижу через клапан в аккумулятор давления. Откуда же часть (уже с повышеным давлением) уходит в потребитель. Откуда, благодаря клапану, уже не возвращается.

Фаза 3

Скорость турбины на излете, энергия перешла в давление в аккумуляторе. Сил продавить клапан, подпертный с той стороны набитым давлением уже не хватает. Вот вот и все встанет.

Но в этот момент вновь открывается заслонка и турбина вновь разгоняется, набирает энергию из источника, превращая энергию потока в энергию вращающихся масса металла.

Потребитель, тем временем, потихоньку жрет из аккумулятора.

Фаза 4

И вновь заслонка закрывается, а турбина начинает яростно продавливать жидкость в аккумулятор. Восполняя потери которые там образовались на фазе 3.

Назад к схемам
Вылезаем из подвала, скидываем фуфайку сантехника, забрасываем газовый ключ в угол и с новыми знаниями начинаем городить схему.

Вместо турбины у нас вполне подойдет индуктивность в виде дросселя. В качестве заслонки обычный ключ (на практике — транзистор), в качестве клапана естественно диод, а роль аккумулятора давления возьмет на себя конденсатор. Кто как не он способен накапливать потенциал. Усе, преобразователь готов!

Фаза 1

Ключ замкнут. Ток от источника начинает, фактически, работать на катушку. Накачивая ее энергией.

Фаза 2

Ключ размыкается, но катушку уже не остановить. Запасенная в магнитном поле энергия рвется наружу, ток стремится поддерживаться на том же уровне, что и был в момент размыкания ключа. В результате, напряжение на выходе с катушки резко подскакивает (чтобы пробить путь току) и прорвавшись сквозь диод набивается в конденстор. Ну и часть энергии идет в нагрузку.

Фаза 3

Ключ тем временем замыкается и катушка снова начинает нажирать энергию. В то же время нагрузка питается из конденсатора, а диод не дает току уйти из него обратно в источник.

Фаза 4

Ключ размыкается и энергия из катушки вновь ломится через диод в конденсатор, повышая просевшее за время фазы 3 напряжение. Цикл замыкается.

Как видно из процесса, видно, что за счет большего тока с источника, мы набиваем напряжение на потребителе. Так что равенство мощностей тут должно соблюдаться железно. В идеальном случае, при КПД преобразователя в 100%:

Uист*Iист = Uпотр*Iпотр

Так что если наш потребитель требует 12 вольт и кушает при этом 1А, то с 5 вольтового источника в преобразователь нужно вкормить целых 2.4А При этом я не учел потерь источника, хотя обычно они не очень велики (КПД обычно около 80-90%).

Если источник слаб и отдать 2.4 ампера не в состоянии, то на 12ти вольтах пойдут дикие пульсации и понижение напряжения — потребитель будет сжирать содержимое конденсатора быстрей чем его туда будет забрасывать источник.

Схемотехника
Готовых решений DC-DC существует очень много. Как в виде микроблоков, так и специализированных микросхем. Я же не буду мудрить и для демонстрации опыта приведу пример схемы на MC34063A которую уже использовал в примере понижающего DC-DC преобразователя.

Работа
Питание через токовый шунт Rsc идет в дроссель L1 оттуда через ключ (SWC/SWE) на землю и через диод D1 на накопительный конденсатор C2. C него на нагрузку. Прям как в схеме приведенной выше. Остальные элементы для задания режима работы микросхемы.

• SWC/SWE выводы транзисторного ключа микросхемы SWC — это его коллектор, а SWE — эмиттер. Максимальный ток который он может вытянуть — 1.5А входящего тока, но можно подключить и внешний транзистор на любой желаемый ток (подробней в даташите на микросхему).
• DRC — коллектор составного транзистора
• Ipk — вход токовой защиты. Туда снимается напряжение с шунта Rsc если ток будет превышен и напряжение на шунте (Upk = I*Rsc) станет выше чем 0.3 вольта, то преобразователь заглохнет. Т.е. для ограничения входящего тока в 1А надо поставить резистор на 0.3 Ом. У меня на 0.3 ома резистора не было, поэтому я туда поставил перемычку. Работать будет, но без защиты. Если что, то микросхему у меня убьет.
• TC — вход конденсатора, задающего частоту работы.
• CII — вход компаратора. Когда на этом входе напряжение ниже 1.25 вольт — ключ генерирует импульсы, преобразователь работает. Как только становится больше — выключается. Сюда, через делитель на R1 и R2 заводится напряжение обратной связи с выхода. Причем делитель подбирается таким образом, чтобы когда на выходе возникнет нужное нам напряжение, то на входе компаратора как раз окажется 1.25 вольт. Дальше все просто — напряжение на выходе ниже чем надо? Молотим. Дошло до нужного? Выключаемся.
• Vcc — Питание схемы
• GND — Земля

Все формулы по расчету номиналов приведены в даташите. Я же скопирую из него сюда наиболее важную для нас таблицу:

Конденсатор С1 призван оградить питающую цепь от бросков. Потому и взят побольше. Резистор R1 у меня взят на 1.5кОм, а R2 на 13кОм, что дает нам напряжение выхода в 12 вольт. В качестве диода надо выбирать диод Шоттки. Например 1N5819.

У диодов Шоттки заметно ниже падение напряженияна pn переходе, а еще ниже паразитная емкость этого перехода, что позволяет ему работать с меньшими потерями на больших частотах. Микросхема может работать на входном напряжении от 3 вольт.

Опыт
Для примера по быстрому развел микромодульчик, забирающий 5 вольт и выдающий 12 вольт. Схема уже приведена выше, а печатка получилась такой:

Вытравил, спаял…

Запитал от 5 вольт и нагрузил на 12ти вольтовую светодиодную линейку. КПД у моего преобразователя, кстати, получился так себе — не выше 50% т.к. слишком маленькая индуктивность дросселя и большая емкость конденсатора С3, но иного под рукой не оказалось.

Вот так вот. Простая схемка, а позволяет решить ряд проблем.

Источник: http://easyelectronics.ru/povyshayushhij-dc-dc-preobrazovatel-princip-raboty.html

Преобразователь напряжения своими руками. Сделай сам

Первой и основной целью моей работы было сделать повышающий преобразователь напряжения с 12 на 220 вольт. То есть, усложнять себе задачу я не собирался, поэтому предлагаемый мной вариант сборки имеет одно неоспоримое достоинство: он крайне прост.

Рис.1: Импульсный преобразователь напряжения.

Прибор строится по двухтактной схеме. Для воплощения данной схемы мне понадобилось только два полевых транзистора без задающих генераторов. По этой причине, даже при отсутствии соответствующего опыта, вам не составит труда собрать преобразователь напряжения своими руками.

К тому же, все необходимые для этого элементы всегда есть под рукой у любого радиолюбителя. Если говорить о выходной частоте, предлагаемого мной устройства, то она, к сожалению, является переменной.

Хотя, если ёмкость будет слегка меньше, никакими проблемами это вам не грозит.

Тот преобразователь напряжения, который собирал я, можно, пожалуй, отнести к категории резонансных, поскольку рабочая частота зависит от колебательного (LC) контура.

А в качестве катушки используется первичная обмотка трансформатора, параллельно которой установлен конденсатор небольшой ёмкости на 2,2 мкФ (400 Вольт).

Но в любом случае, даже при самом плохом стечении обстоятельств вы сможете настроить ваш прибор на необходимую частоту экспериментальным путём. Кроме того, частоту преобразователя напряжения можно отрегулировать затворными ограничительными резисторами.

В качестве силовых ключей использовал довольно мощные канальные полевые транзисторы высоковольтного типа (примерно 200 Вольт). Но вы, в случае со своим собственным устройством, вполне можете заменить их на низковольтные.

Не забывайте, что мощность конечно же, в первую очередь определяется трансформатором и полевыми транзисторами. Точно могу сказать, что по выполненной мной схеме можно получать до 0,5 кВт выходной мощности. По-моему, неплохо, если собираешь простенький преобразователь напряжения своими руками.

На самом деле, я при сборке данной схемы был далеко не оригинален, подобные преобразователи  и схемы к ним встречаются везде и  их трудно не заметить, и не опробовать.

К самой плате генератора помимо транзистора подсоединяются также стабилитроны, которые стабилизируют затворное напряжение. Для этой цели подходят элементы мощностью 0,5 ватт, 1 ватт, 1,3 ватт.

Сам я воспользовался стабилитронами на 15 вольт.

Конкретные параметры данного элемента нет необходимости учитывать. По сути, и сами эти элементы можно просто изъять из схемы преобразователя напряжения. Конечно, цепь будет работать не так хорошо, как если бы все составляющие были на месте, но всё же функционировать она от этого не перестанет.

Существуют затворные ограничители на 470 Ом, я брал на 390 Ом, и здесь возможны отклонения от 100 до 470 Ом. Также мною были применены диоды ультрабыстрого типа. Подойдут сюда также и просто быстродействующие диоды с током минимум в 1А 9при желании можно использовать и более мощные экземпляры.

Если использовать один общий теплоотвод для транзисторов, обязательно нужно изолировать их специальными слюдяными прокладками и изолирующими шайбами.

Я сделал два раздельных теплоотвода для транзисторов преобразователя напряжения, поэтому они не будут сильно нагреваться даже к тех случаях, когда задействована максимальная мощность. Возможен небольшой перегрев входного дросселя, поэтому его необходимо будет обмотать проводом диаметром до двух миллиметров.

Брал дроссель от компьютерных блоков питания на порошковом железе. Количество витков на дросселе не принципиально, определяется по своему усмотрению (примерно от 7 до 15).

Чтобы получить 220 Вольт, я применил уже готовый трансформатор. Первичная обмотка (когда она делается без отвода) состоит из восьми витков толстого провода (8мм или больше) в 3-4 шины.

Если говорить конкретно про напряжение в 500 ватт, то первичная обмотка содержит 7-8 витков по 10 жил провода на 0,7 мм. Вторичная обмотка составляет всего 48 витков провода с диаметром в 1 мм. Можно мотать и более тонкими проводами, например 2 жилы по 0,5 мм. Возможно, что так вам будет удобнее.

Пара выводов на 12 Вольт должна быть подключена к силовым выводам транзистора. Проверку на рабочесть я проводил с помощью лампы на 100 Ватт. По результатам этой проверки стало очевидно, что цепь совершенно не перегружена.

Конечно, для использования такого инвертора в реальной жизни потребуется обеспечить выпрямление тока. С этой целью можно применить такие же диоды, как и те, что использовались на плате.

А далее, получившееся устройство можно спокойно использовать для зарядки телевизора, ноутбука, телефона. Но не стоить соединять инверторы к приборам с сетевым трансформатором или электродвигателем, это ни к чему хорошему не приведёт.

Дополнительная информация

Вычисление количества витков первичной и вторичной обмотки

Для расчёта вторичной обмотки при сборке преобразователя напряжения своими руками потребуется:

• Выявить, сколько вольт даёт каждый дополнительный виток (для этого питающее напряжение следует поделить на количество витков первичной обмотки);
• Нужное значение напряжение поделить на показатель виток/вольт, если получившееся число оказалось дробным (и дробная часть при этом не менее половины единицы), то округлить его в сторону большего значения.

Для расчёта первичной обмотки потребуется:

• Вычислить максимальный потребляемый ток первичной обмотки: Pmax/12=Imax, где Pmax – максимально потребляемая мощность;
• Ориентируясь на силу и плотность (ампер на мм2) тока вычислить необходимую площадь или подходящее сечение провода.

Поскольку движение тока происходит не по всему проводу, а только по его поверхности, то скорее всего придётся заменить один толстый провод на несколько тонких. К тому же это позволит снизить степень нагревания.

Трансформатор

Когда уже вычислено необходимое количество витков для первичной обмотки, можно взяться за намотку трансформатора.

Для этого нужно взять все провода холостого хода, скрутить в косичку и начать делать обмотку.  То же самое нужно проделать со второй частью первичной обмотки.

Принципиально, чтобы распределение витков от обеих обмоток было равномерным.

В противном случае может произойти, перегрев трансформатора, особенно в том случае, если мощность будет максимальной или близкой к таковой, а уровень напряжения вторичной обмотки будет проседать всё с большей силой.

Дроссель

Дросселя для преобразователя напряжения наиболее удобно мотать с помощью жёлтых колец, которые можно изъять из компьютерного блока питания.

Изначально они изготавливаются на 5-6 витков, но согласно практике, лучше всего, если мотается по 2-3 витка на вольт. К сожалению, из-за подобной модернизации дроссель становится весьма громоздким.

Желательно, чтобы используемый для обмотки дросселя провод в сечении был не менее 2 мм, в противном случае вся мощность уйдёт в никуда.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Источник: https://elektronchic.ru/domashnij-elektrik/preobrazovatel-napryazheniya-svoimi-rukami.html

Повышающий преобразователь напряжения DC DC

Благодаря развитию современной электроники,  в большом количестве выпускаются  специализированные микросхемы стабилизаторы тока и напряжения.  Они делятся по функционалу  на два основных вида,  DC DC повышающий преобразователь напряжения и понижающие. Некоторые совмещают в себе оба типа, но это сказывается на КПД не в лучшую сторону.

Когда то многие радиолюбители  мечтали о импульсных стабилизаторах, но они были редкими и дефицитными. Особенно радует ассортимент в китайских магазинах.

Содержание

• 1. Применение
• 2. Популярные преобразования
• 3. Повышающие преобразователи  напряжения
• 4. Примеры повышателей
• 5. Tusotek
• 6. На XL4016
• 7. На XL6009
• 8. MT3608
• 9. Высоковольтные на 220
• 10. Мощные преобразователи

Применение

Недавно я закупил много различных светодиодов на 1W, 3W, 5W, 10W, 20W, 30W, 50W, 100W. Все они низкого качества, для сравнения их с качественными. Чтобы всю эту кучу подключить и запитать у меня есть блоки питания от ноутбуков на 12 В и 19V. Пришлось активно полистать Aliexpress в поисках низковольтных светодиодных драйверов.

Были куплены  современные повышающие преобразователи напряжения DC DC и понижающие, на 1-2 Ампера и мощные на 5-7 ампер. К тому же они отлично подойдут для подключения ноутбука к 12В в автомобиле, 80-90 ватт потянут. Они вполне подойдут в качестве зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов на 12В и 24В.

• В китайских интернет-магазинах стабилизаторы тока немного  подороже стабилизаторов напряжения.
• LM2577
• Популярными микросхемами для повышающих импульсных стабилизаторов стали:

1. LM2577, устаревшая с низким КПД;
2. XL4016, в 2 раза эффективней 2577;
3. XL6009;
4. MT3608.

Стабилизаторы обозначаются таким образом AC-DC,  DC-DC. АС – это переменный ток,  DC – это постоянный. Это облегчит поиск, если указать в запросе.

Делать DC DC повышающий преобразователь своими руками не рационально, потрачу слишком много времени на сборку и настройку. У китайцев можно купить за 50-250руб, эта цена включает и доставку. За эту сумму получу почти готовое изделие, которое можно максимально быстро доработать.

Данные импульсные ИМС используются совместно с другими, написал характеристики и datasheet к популярным ИМС для питания TL431, LM358, LM494, LM317.

Популярные преобразования

Стабилизаторы-повышатели классифицируются на низковольтные и высоковольтные от 220 до 400 вольт. Конечно есть готовые блоки с фиксированным значением повышения, но я предпочитаю настраиваемые, у них более широкий функционал.

Чаще всего востребованы преобразования:

1. 12В — 19V;
2. 12 — 24 Вольт;
3. 5 — 12V;
4. 3 — 12В
5. 12 — 220В;
6. 24В — 220В.

Повышающие преобразователи с 12 на 220 называют автомобильными инверторами.

Повышающие преобразователи  напряжения

Мой лабораторный блок питания работает от блока ноутбука на 19V 90W, но этого не хватает для проверки последовательно подключенных светодиодов. Последовательная LED цепочка требует от 30В до 50В.

Покупать готовый блок на 50-60 Вольт и 150W оказалось дороговато, около 2000 руб. Поэтому заказал первый повышающий стабилизатор за 500 руб. с повышением до 50В. После проверки оказалось, что он максимум до 32В, потому что на входе и выходе стоят конденсаторы на 35V.

Убедительно написал продавцу своё возмущение, и через пару дней мне вернули денежку.

Заказал второй до 55V под брендом Tusotek за 280руб, повышатель оказался отличный. С 12В легко повышает до 60V, выше крутить построечный резистор не стал, вдруг сгорит. Радиатор приклеен на теплопроводящий клей, поэтому маркировку микросхемы посмотреть не удалось. Охлаждение сделано немного неправильно, теплоотводная площадка диода Шотки и контроллера прикреплена к плате, а не к радиатору.

Примеры повышателей

XL4016

..

Рассмотрим 4 модели, которые у меня есть в наличии. Тратить время на фото не стал, взял и продавцов.

Характеристики.

Tusotek	XL4016	Драйвер	MT3608
Входное, В	6 – 35В	6 – 32В	5 – 32В	2-24V
Ток на входе	до 10А	до 10А	—	—
Выход, В	6 – 55В	6 – 32В	6 – 60В	до 28В
Ток на выходе	5А, макс 7А	5А, макс 8А	макс 2А	1А, макс 2А
Цена	260руб	250руб	270руб	55руб

У меня большой опыт работы с китайскими товарами, большинство из них сразу имеют недостатки. Перед эксплуатацией их осматриваю и дорабатываю для увеличения надежности всей конструкции.

В основном это проблемы сборки, которые возникают при быстрой сборке  изделий.  Дорабатываю светодиодные прожекторы, лампы для дома, автомобильные лампы ближнего и дальнего света, контроллеры для управления дневными ходовыми огнями ДХО.

Рекомендую это делать всем, за минимум потраченного времени срок службы можно увеличить вдвое.

Будьте бдительны, не все имеют защиту от короткого замыкания, перегрева, перегрузки и  неправильного подключения.

Реальная мощность зависит от режима, в спецификациях указывают максимальную. Характеристики конечно у каждого производителя будут отличаться, они ставят разные диоды, дроссель мотают проводом разной толщины.

Tusotek

На мой взгляд, самый лучший из всех повышающих стабилизаторов. У некоторых бывает элементы не имеют запаса по характеристикам или они ниже чем у ШИМ микросхем, из-за чего они не могут дать и половины обещанного тока. У Tusotek на входе стоит конденсатор 1000мФ 35V, на выходе 470мФ 63V.

Теплоотводной стороной с металлической пластиной  они припаяны к плате. Но припаяны плохо и косо, на плате лежит только один край, под другим щель. Без разбора не понятно, насколько хорошо они запаяны.

Переменным резистором выставляется необходимое количество вольт.  Оно останется неизменным, если менять напряжение на входе, оно от него не зависит. Например, ставил на выходе 50В, на входе с 5В повышал до 12В, поставленные 50V  не менялись.

На XL4016

Этот преобразователь имеет такую особенность, что может повышать только до 50% от входного количества вольт. Если подключить 12В, то максимальное увеличение будет 18В.

В описании было указано, что его можно применять для ноутбуков, которые питаются максимум от 19V. Но его главное предназначение оказалось работа с ноутбуками от автомобильного аккумулятора.

Наверное отграничение в 50% можно убрать, изменив резисторы, которые задают этот режим. Вольты на выходе напрямую зависят от количества входящих.

Отвод тепла сделан гораздо лучше, радиаторы поставлены правильно. Только вместо термопасты теплопроводящая прокладка, чтобы избежать электрического контакта с радиатором. На входе конденсатор 470мФ 50V, на другом конце 470мФ на 35V.

На XL6009

1. Стабилизатор преобразователь XL6009
2. Представитель современных эффективных преобразователей, как и устаревшие модели на LM2596 выпускается с нескольких вариантах, от миниатюрных до  моделей с индикаторами напряжения.

3. Пример эффективности:

• 92% при преобразовании 12V в 19V, нагрузка 2А.

В даташите сразу указана схема использования в качестве питания ноутбука в автомобиле от 10V до 30V. Так же на XL6009 легко реализовать двуполярное питания на +24 и -24В.

Как у большинства преобразователей КПД снижается, чем выше разница напряжений и больше Ампер.

Типовая схема включения XL6009

MT3608

Миниатюрная модель с хорошим КПД до 97%, частота ШИМ 1,2 МГц. Эффективность повышается при увеличении  входящего напряжения и падает при увеличении тока. На повышающем преобразователе MT3608 можно рассчитывать на небольшой ток, внутренне ограничение 4А на случай замыкания. По вольтам желательно не превышать 24.

Стандартная схема включения MT3608

Пример эффективности MT3608 при 5В и 12В

Высоковольтные на 220

Блоки преобразования с 12, 24 вольт на 220 широко распространены у автолюбителей как автомобильные инверторы 12 в 220. Используются для подключения приборов с питанием на 220В.

У китайцев в основном продаются 7-10 моделей таких модулей, остальное это готовые устройства. Цена от 400 руб.

Отдельно хочу отметить, если например на готовом блоке указано 500W, то это часто будет кратковременная максимальная мощность. Реальная долговременная будет около 240W.

Мощные преобразователи

Для особых случаев бывают нужны мощные DC-DC повышающие преобразователи на 10-20А и до 120В. Покажу несколько популярных и доступных моделей. Они в основном не имеют маркировки или продавец её скрывает, чтобы не покупали в другом месте.

Лично не тестировал, по вольтажу они сосуществуют по обещанным характеристикам. А вот ампер будет немного поменьше. Хотя изделия такой ценовой категории у меня всегда держат заявленную нагрузку, покупал похожие аппараты только с ЖК экранами.

600W

Мощный №1:

1. power 600W;
2. 10-60V преобразует в 12-80V;
3. нагрузка на выходе до 10А;
4. цена от 800руб.

• Найти можно по запросу «600W DC 10-60V to 12-80V Boost Converter Step Up»
• 400W
• Мощный №2:

1. power 400W;
2. 6-40V преобразует в 8-80V;
3. на выходе до 10А;
4. цена от 1200руб.

1. Для поиска укажите в поисковике «DC 400W 10A 8-80V Boost Converter Step-Up»
2. B900W
3. Мощный №3:

1. power 900W;
2. 8-40V преобразует в 10-120V;
3. на выходе до 15А.
4. цена от 1400руб.

Единственный блок который обозначают как B900W и его можно легко найти.

Источник: http://led-obzor.ru/povyishayushhiy-preobrazovatel-napryazheniya-dc-dc