Содержание статьи:
Сегодня соберем новый преобразователь напряжения, режим его работы — однотактный.
Преобразователь имеет небольшие габариты и достаточно большую мощность.
Обычные преобразователи делают одно из двух. Только повышают, или только понижают подаваемое на вход напряжение. Наш прибор является одновременно повышающим и понижающим.
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?
- Смотрите также схему простого преобразователя напряжения 12–220В
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.
Схема повышающего и понижающего преобразователя напряжения
Это конденсаторы.
На схеме указаны эталонные номиналы, а плату мы делаем для решения своих задач.
Во-первых, нас интересует компактность.
Во-вторых, наш преобразователь питания позволяет спокойно создать выходной ток в 3 Ампера.
Большего и не надо.
Связано это с тем, что емкость применяемых накопительных конденсаторов небольшая, но схема способна выдать выходной ток до 5 А.
- Смотрите также, как сделать преобразователь на 5В
Поэтому схема является универсальной. Параметры зависят от емкости конденсаторов, параметров дросселя, диодного выпрямителя и характеристик полевого ключа.
Ещё пару слов о схеме. Она представляет собой однотактный преобразователь на базе шим-контроллера UC3843.
Поскольку напряжение от аккумулятора немного больше штатного питания микросхемы, в схему был добавлен 12В стабилизатор 7812 для питания шим-контроллера.
В приведенной схеме данный стабилизатор указан не был.
Повышающий и понижающий преобразователь напряжения — монтаж своими руками
Про перемычки, установленные с монтажной стороны платы.
Их четыре, две из них являются силовыми. Их диаметр должен быть не менее миллиметра!
- Пошаговое создание повышающего преобразователя напряжения на TL494
Трансформатор, вернее дроссель, намотан на желтом кольце из порошкового железа.
Такие колечки можно найти в выходных фильтрах компьютерных блоков питания. Что касается размеров.
Внешний диаметр — 23,29 мм.
Внутренний диаметр — 13,59 мм.
Толщина — 10,33 мм.
Толщина намотки изоляции 0,3 мм. Дроссель состоит из двух равноценных обмоток.
Обе обмотки наматываются медной проволокой диаметром 1,2 мм. Рекомендуем применять проволоку диаметром немного больше 1,5–2 мм.
Витков в обмотке десять, оба провода наматываются разом, в одном направлении.
Перед установкой дросселя перемычки заклеиваем капроновым скотчем.
Работоспособность схемы заключается в правильной установке дросселя.
Схема правильной установки дросселя
Необходимо правильно припаять выводы обмоток.
Просто установите дроссель, как это показано на фото.
Силовой N-канальный полевой транзистор, подойдет практически любой низковольтный.
Точка установки силового N-канального транзистора на схеме
Ток транзистора не ниже 30А. Используем IRFZ44N.
Выходной выпрямитель — это сдвоенный диод YG805C в корпусе TO220.
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.
В блоках они стоят в выходном выпрямителе.
В одном корпусе — два диода, которые в схеме запараллелены для увеличения проходящего тока.
- Смотрите также инструкцию монтажа преобразователя напряжения 12–220
Преобразователь стабилизирован, имеется обратная связь.
Выходное напряжение задает резистор 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.
Это низкоомный шунт — чем выше его сопротивление, тем меньше ток срабатывания защиты. Установлен SMD вариант, на стороне дорожек.
Если защита от КЗ не нужна, то этот узел просто исключаем.
На входе схемы стоит предохранитель на 10А.
Кстати, в плате контроля аккумулятора уже установлена защита от КЗ.
Конденсаторы, применяемые в схеме, крайне желательно брать с низким внутренним сопротивлением.
Стабилизатор, полевой транзистор и диодный выпрямитель крепятся к алюминиевому радиатору в виде согнутой пластины.
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.
Благодаря ШИМ-управлению, у преобразователя весьма высокий КПД. Например, ток холостого хода, в зависимости от питающего напряжения, находится в пределах 20–40мА.
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.
Минимальное выходное напряжение составляет 4,85В. Следовательно, можно заряжать все USB гаджеты.
Стабилизация работает отлично! Увеличив входное напряжение до 22,2 В, выходное находится точно в установленных пределах.
При компактных размерах стабилизатор дает выходной ток 2,5–3А практически без просадки выходного напряжения.
Важно усилить припоем широкие силовые дорожки печатной платы, поскольку там протекают большие токи.
Вот как выглядит готовое устройство:
Файлы для скачивания:
Видео о сборке повышающего и понижающего преобразователя напряжения своими руками:
