Как сделать повышающий/понижающий преобразователь напряжения своими руками

15 января 2019 / 20:04
Повышающий/понижающий преобразователь крупным планомКак своими руками создать повышающий/понижающий преобразователь напряжения для зарядки разного рода портативных устройств — схемы, пошаговые фото и видео помогут в этом деле.
Содержание статьи:

  1. Схема
  2. Монтаж своими руками
  3. Тестирование
  4. Видео о сборке

Сегодня соберем новый преобразователь напряжения, режим его работы — однотактный.

Повышающий/понижающий преобразователь напряжения на руке

Преобразователь имеет небольшие габариты и достаточно большую мощность.

Технические элементы на преобразователе напряжения

Обычные преобразователи делают одно из двух. Только повышают, или только понижают подаваемое на вход напряжение. Наш прибор является одновременно повышающим и понижающим.

Повышающий/понижающий преобразователь напряжения подключён к измерителям

Результаты измерений повышающего/понижающего преобразователя напряжения

С помощью повышающего/понижающего преобразователя напряжения можно использовать различные регулируемые источники питания для зарядки всевозможных портативных гаджетов — от смартфонов и планшетов до ноутбуков и видеокамер.

Естественно для этого можно просто воспользоваться универсальными зарядными устройствами с адаптерами питания, но все они питаются от 220В. А если нужен именно портативный источник различных выходных напряжений?


Питающие напряжения для указанных гаджетов имеют очень широкий диапазон.
Например, смартфонам нужно всего 5 В, ноутбукам — 18, а некоторым даже 24 В. Вот здесь и пригодится наш повышающий/понижающий преобразователь напряжения, который научимся собирать своими руками.

Повышающий/понижающий преобразователь напряжения на голубом фоне

Схема повышающего и понижающего преобразователя напряжения



Схематическое изображение повышающего/понижающего преобразователя напряжения

Обратите внимание, некоторые номиналы указанных на схеме компонентов, отличаются от установленных на плате.

Плата для создания преобразователя

Это конденсаторы.

Конденсаторы на плате преобразователя

На схеме указаны эталонные номиналы, а плату мы делаем для решения своих задач.
Во-первых, нас интересует компактность.

Печатная плата крупным планом

Во-вторых, наш преобразователь питания позволяет спокойно создать выходной ток в 3 Ампера.

Измерение выходного напряжения преобразователя

Большего и не надо.

Контакты печатной платы

Связано это с тем, что емкость применяемых накопительных конденсаторов небольшая, но схема способна выдать выходной ток до 5 А.


Поэтому схема является универсальной. Параметры зависят от емкости конденсаторов, параметров дросселя, диодного выпрямителя и характеристик полевого ключа.

Технические компоненты платы крупным планом

Ещё пару слов о схеме. Она представляет собой однотактный преобразователь на базе шим-контроллера UC3843.

Плата преобразователя в собранном состоянии

Поскольку напряжение от аккумулятора немного больше штатного питания микросхемы, в схему был добавлен 12В стабилизатор 7812 для питания шим-контроллера.

Стабилизатор 7812 для питания шим-контроллера крупным планом

В приведенной схеме данный стабилизатор указан не был.


Повышающий и понижающий преобразователь напряжения — монтаж своими руками



Про перемычки, установленные с монтажной стороны платы.

Перемычки на монтажной стороне платы

Их четыре, две из них являются силовыми. Их диаметр должен быть не менее миллиметра!


Трансформатор, вернее дроссель, намотан на желтом кольце из порошкового железа.

Кольцо для наматывания дросселя

Такие колечки можно найти в выходных фильтрах компьютерных блоков питания. Что касается размеров.

Внешний диаметр — 23,29 мм.

Измерение диаметра кольца

Внутренний диаметр — 13,59 мм.

Внутренний диаметр кольца для дросселя

Толщина — 10,33 мм.

Толщина кольца для дросселя

Толщина намотки изоляции 0,3 мм. Дроссель состоит из двух равноценных обмоток.

Обмотанное кольцо

Обе обмотки наматываются медной проволокой диаметром 1,2 мм. Рекомендуем применять проволоку диаметром немного больше 1,5–2 мм.

Проволока для обмотки кольца

Витков в обмотке десять, оба провода наматываются разом, в одном направлении.

Перед установкой дросселя перемычки заклеиваем капроновым скотчем.

Перемычки заклеены капроновым скотчем

Работоспособность схемы заключается в правильной установке дросселя.

Дроссель установлен на плату

Ориентировочная схема для правильной установки дросселя
Схема правильной установки дросселя

Необходимо правильно припаять выводы обмоток.

Начало установки дросселя преобразователя

Просто установите дроссель, как это показано на фото.

Как выглядит правильная установка дросселя

Силовой N-канальный полевой транзистор, подойдет практически любой низковольтный.

Точка установки силового N-канального полевого транзистора
Точка установки силового N-канального транзистора на схеме

Ток транзистора не ниже 30А. Используем IRFZ44N.

Транзистор IRFZ44N крупным планом

Выходной выпрямитель — это сдвоенный диод YG805C в корпусе TO220.

Расположение выходного выпрямителя

Важно использовать диоды Шоттки, так как они дают минимальную просадку напряжения (0,3В против 0,7) на переходе, это влияет на потери и нагрев. Их также легко найти в пресловутых компьютерных блоках питания.

Как выглядят диоды Шоттки

В блоках они стоят в выходном выпрямителе.

Расположение диодов Шоттки в компьютерных блоках питания

В одном корпусе — два диода, которые в схеме запараллелены для увеличения проходящего тока.


Преобразователь стабилизирован, имеется обратная связь.

Выходное напряжение задает резистор R3

Расположение резистора R3

Его можно заменить на выносной переменный резистор для удобства работы.

Преобразователь также снабжен защитой от короткого замыкания. В качестве датчика тока применен резистор R10.

Расположение защитного резистора R10

Это низкоомный шунт — чем выше его сопротивление, тем меньше ток срабатывания защиты. Установлен SMD вариант, на стороне дорожек.

Расположение низкоомного шунта на плате

Если защита от КЗ не нужна, то этот узел просто исключаем.

Исключение узла защиты от короткого замыкания

На входе схемы стоит предохранитель на 10А.

Расположение предохранителя на 10А

Кстати, в плате контроля аккумулятора уже установлена защита от КЗ.

Плата контроля аккумулятора

Конденсаторы, применяемые в схеме, крайне желательно брать с низким внутренним сопротивлением.

Расположение конденсаторов на схеме

Конденсаторы преобразователя крупным планом

Стабилизатор, полевой транзистор и диодный выпрямитель крепятся к алюминиевому радиатору в виде согнутой пластины.

Стабилизатор, полевой транзистор и диодный выпрямитель установлены на плате

Согнутая пластина радиатора

Обязательно изолируем подложки транзистора и стабилизатора от радиатора при помощи пластиковых втулок и теплопроводящих изолирующих прокладок. Не забываем и про термопасту. А установленный в схеме диод уже имеет изолированный корпус.

Правильный монтаж подложек транзистора и стабилизатора

Установка элементов с правильной изоляцией

Благодаря ШИМ-управлению, у преобразователя весьма высокий КПД. Например, ток холостого хода, в зависимости от питающего напряжения, находится в пределах 20–40мА.

Измерение КПД преобразователя

Показатели тока холостого хода

Тестирование повышающего/понижающего преобразователя напряжения



Для начала проверим диапазоны выходных напряжений.

Подадим на вход 12 В. Выходное напряжение достигает 25-ти. Выше поднимать нельзя, выходные конденсаторы на 25 В.

Тестирование при входном напряжении 12 В

Минимальное выходное напряжение составляет 4,85В. Следовательно, можно заряжать все USB гаджеты.

Результат измерения выходного напряжения преобразователя

Показатель минимального выходного напряжения преобразователя

Стабилизация работает отлично! Увеличив входное напряжение до 22,2 В, выходное находится точно в установленных пределах.

Повышение входного напряжения

Напряжение установлено на отметке 22,6 В

Проверка стабилизации преобразователя

При компактных размерах стабилизатор дает выходной ток 2,5–3А практически без просадки выходного напряжения.

Выходной ток от стабилизатора

Важно усилить припоем широкие силовые дорожки печатной платы, поскольку там протекают большие токи.

Силовые дорожки печатной платы

Широкие дорожки печатной платы

Дорожки печатной платы усилены припоем

Вот как выглядит готовое устройство:

Повышающий/понижающий преобразователь напряжения в работе

Файлы для скачивания: povyshayuschiy-ponizhayuschiy-preobrazovatel-napryazheniya-svoimi-rukami.zip

Видео о сборке повышающего и понижающего преобразователя напряжения своими руками:

0

Другие новости по теме:

Добавление комментария
Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Если Вы не робот, то подтвердите это: *