Повышающий/понижающий DC DC преобразователь напряжения — схема, монтаж своими руками

16 января 2019 / 01:09
Повышающий/понижающий DC DC преобразователь напряжения крупным планомСхема с подсказками и детальным разбором узлов поможет создать универсальный повышающий/понижающий DC DC преобразователь напряжения своими руками. Дополнительно прилагаются пошаговые фото, видео.
Содержание статьи:

  1. Схема

  2. Монтаж своими руками
  3. Тестирование
  4. Видео с пошаговой сборкой

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 напряжение10–25В
Выходное напряжение0–30В
Выходной токдо 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.

Блок питания для компьютера в руках

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.

Преобразователь напряжения и блок питания

Повышающий/понижающий DC DC преобразователь — схема



Схематическое изображение DC DC преобразователя напряжения

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.

Регуляторы напряжения, тока и драйвера полевика

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.

Ширина выходного импульса на схеме

Максимальное выходное напряжение равняется 30В.

Указатель на максимальное выходное напряжение

Если нужно больше, то придется пересчитать номинал вот этих резисторов:

Резисторы для пересчета номинала

Причем с таким расчетом, чтобы при нужном выходном напряжении в точке делителя было 5В.

Точка делителя на схеме преобразователя

Также у нас ограничен ток, он составляет 2А. Если нужно больше, то необходимо пересчитать вот этот резистор:

Резистор для повышения силы тока

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.

Схема для вычисления падения напряжения

Теперь пересчитываем резистор. Нужно, чтобы в точке деления переменного и постоянного резистора, напряжение было 0,4В. Для этого можно воспользоваться онлайн-калькулятором.

Расположение резистора для пересчёта

Схему и печатную плату можно скачать ниже.

Файлы для скачивания: dc-dc-preobrazovatel-napryazheniya-svoimi-rukami.rar

Принцип работы DC DC преобразователя по схеме



Точка отсчета — устройство выключено.

Схема выключенного преобразователя

Подаем питание. Ключ разомкнут, а значит ток течет через катушку индуктивности, конденсатор и диод прямо в нагрузку и выходной конденсатор.

Схема течения тока при включении прибора

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.

Схема замыкания ключа

Теперь ключ снова размыкаем, и напряжение на L1 складывается с напряжением самоиндукции.

Схема складывания напряжения на L1 и напряжения самоиндукции

Таким образом, на проходной конденсатор и нагрузку идет уже повышенное напряжение.

Схема течения повышенного напряжения

Изменяя коэффициент заполнения ШИМ, мы изменяем выходное напряжение.

Процесс изменения выходного напряжения преобразователя

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.

Расположение защитного проходного конденсатора


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.


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.

Наматывание катушки

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.

Окно с показателями напряжения и силой тока

Ну и осталось намотать наши дроссели, это уже не составит особого труда.

Намотанные дроссели в руках

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.

Графическое изображение печатной платы для преобразователя

Для крепления можно сделать плату немного больше и добавить по бокам отверстия, но это уже на ваше усмотрение.

Печатная плата для работы

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.

Расположение силовых элементов на плате

Теперь необходимо установить транзистор и диод на радиатор. Мы используем вот такой алюминиевый профиль, он имеет неплохие габариты и сможет нормально охлаждать схему.

Алюминиевый профиль для создания радиатора

Вот, что получается.

Скрепление радиатора и платы

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.

Лампочка подключена к преобразователю

Подача напряжения на лампочку через преобразователь

Как видим, спокойно можно выставить любое напряжение начиная от 0 и заканчивая практически 30 вольтами. Теперь посмотрим ограничение тока.

Проверка ограничения тока на преобразователе

Как видим, наша схема отлично справляется. Теперь произведем короткое замыкание.

Имитация короткого замыкания

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.

Изменение входного напряжения

Завершающий этап тестирования преобразователя

Как видим, сначала мы его уменьшали, а теперь начали увеличивать, но выходное напряжение держится на заданном уровне.


Видео с пошаговой сборкой повышающего/понижающего DC DC 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: *