Содержание статьи:
Сегодня мы рассмотрим инструкцию пошагового создания универсального DC DC преобразователя. Для чего нужен он нужен?
Чтобы полноценно ответить на этот вопрос, ознакомимся с характеристиками:
| Входное напряжение | 10–25В |
| Выходное напряжение | 0–30В |
| 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, поскольку не нужно заботиться о питающем напряжении.
Повышающий/понижающий DC DC преобразователь — схема
Тут у нас всем знакомая tl494, ей уже много лет, но она до сих пор не сдает свои позиции.
К слову, мы уже рассматривали, как создать повышающий преобразователь напряжения на TL494.
Сначала была идея создать DC DC преобразователь на UС3843, но она оказалась неудачной. Плюс если делать регулировку по току, то нужно ставить второй шунт, а это снижает итоговый КПД устройства.
В изделии по схеме 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 каком токе на резисторе упадет 0,4В.
Теперь пересчитываем резистор. Нужно, чтобы в точке деления переменного и постоянного резистора, напряжение было 0,4В. Для этого можно воспользоваться онлайн-калькулятором.
Схему и печатную плату можно скачать ниже.
Файлы для скачивания:
Принцип работы DC DC преобразователя по схеме
Точка отсчета — устройство выключено.
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 поскольку 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, 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.
Монтаж повышающего/понижающего DC DC преобразователя своими руками
Как уже говорилось выше, некоторые компоненты схемы необходимо рассчитать, благо в сети есть много готовых онлайн калькуляторов.
- Смотрите также схему простого преобразователя напряжения 12–220В
Как же в реальной жизни их намотать катушки с нужной индуктивностью? Те, у кого есть ESR метр скажут, что тут нет ничего сложного, мотаешь и смотришь параметры.
Но этот ESR метр показывает с очень большой погрешностью, поэтому предлагает воспользоваться программой DrosselRing. 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 DC DC. Преобразователя. Чтобы максимально компактно расположить все элементы, понадобится немало времени.
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 их невозможно будет достать отверткой.
Теперь необходимо установить транзистор и диод на радиатор. Мы используем вот такой алюминиевый профиль, он имеет неплохие габариты и сможет нормально охлаждать схему.
Вот, что получается.
Тестирование DC DC преобразователя напряжения
Подаём на схему сначала напряжение равное 12В. На выход подключена нагрузка в виде лампы накаливания мощностью 100 Вт, рассчитанная на напряжение 36В. Мультиметр следит за выходным напряжением.
Как видим, спокойно можно выставить любое напряжение начиная от 0 и заканчивая практически 30 вольтами. 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.
Как видим, сначала мы его уменьшали, а теперь начали увеличивать, но выходное напряжение держится на заданном уровне.
- Рекомендуем также посмотреть, как сделать своими руками преобразователь на 5В
Видео с пошаговой сборкой повышающего/понижающего DC DC преобразователя напряжения своими руками:
