воскресенье, 12 мая 2013 г.

Простой маломощный DC-DC преобразователь с развязкой по питанию

Понадобилось мне развязать по питанию источник и измеритель напряжения на микросхеме 7107, которой требуется двух полярное питание по 5 вольт в плече, да еще нужно было запитать 2 таких индикатора, работающие еще и на светодиодные матрицы E30561 повышенной яркости.
Измерения показали, что этому всему хозяйству требуется около 150 миллиампер по +5 вольтам и около 60 миллиампер по -5.
Соответственно потребовался относительно простой DC-DC преобразователь на эти напряжения и токи.
В качестве источника для него было выбрано имеющееся в устройстве постоянное напряжение 8,5 вольт.
После поисков в интернете понял, что схемотехнического решения на дешевых и доступных элементах нет.
Посему собрал самостоятельно, может кому пригодится для сходных задач.
Параметры устройства таковы:
Входное напряжение 8,5 вольт (сохраняет работоспособность от 3 и выше вольт, 15 вольт - предельное напряжение для таймера 555 и требуется небольшой подбор параметров для других напряжений)
Входной ток холостого хода - 101 миллиампер
Входной ток под нагрузкой - 300 миллиампер
Выходное напряжение - +/- 10 вольт (Ток по +5 вольтам примерно 150 миллиампер, ток по -5 вольтам около 50 миллиампер, зависит от того, сколько сегментов индикатора светится, не думаю, что это существенно, устройство проверялось под током до 250 миллиампер, вероятно можно получить и больший ток, особенно при одно полярном питании, но это не требовалось)





 В качестве трансформатора было взято ферритовое кольцо от компьютерного блока питания, примерные размеры даны на схеме, проницаемость мне не известна, но полагаю они примерно одинаковы по параметрам.


На фото это кольцо с намотанной первичной обмоткой.
Для настройки рекомендуется вначале собрать саму схему управления и намотать первичную обмотку.
Затем подключить её к схеме и проверить ток потребления и посмотреть осциллограммы на коллекторах транзисторов VT2, VT3 относительно минуса питания:

5V и 10микросекунд на деление

Кроме того ток потребления не должен существенно отличаться от указанного в большую сторону.

Так выглядит осциллограмма между коллекторами транзисторов VT2, VT3:


10V и 10 микросекунд на деление
Если на коллекторах форма сигнала не прямоугольная, а имеется скос верхней площадки, то вероятно сердечник трансформатора успевает войти в насыщение и нужно увеличить частоту генератора, уменьшив емкость C2.
И наоборот, если эта емкость мала и частота выше оптимальной, то КПД будет ниже и нужно уменьшать частоту генератора, увеличивая емкость С2 до тех пор, пока не начнется завал переднего или заднего фронта импульса на коллекторах VT2. VT3.
Ток потребления еще зависит от номиналов сопротивлений R3, R6-R9, которые задают ток базы этих транзисторов.
Чем больше этот ток, тем быстрее транзисторы переключаются, и очевидно, их можно увеличить, но в моем случае это не требовалось, так как источник входного напряжения обладал многократным запасом мощности.
Не трудно посчитать, что только на них теряется около 20 миллиампер (в сумме).
Транзисторы помещены на небольшой радиатор.

Для получения других выходных напряжений потребуется другое число витков вторичной обмотки трансформатора Т1. И конечно увеличение их диаметра под другой ток нагрузки.

Важно использовать именно  транзисторы КТ646 с любой буквой, так как они предназначены для импульсных устройств и устройств переключения и обеспечивают высокую скорость переключения сигнала (крутизну фронтов), что облегчает их тепловой режим  увеличивает КПД.
Применение мосфетов в маломощном преобразователе не желательно на мой взгляд, так как для их быстрого переключения требуются большие токи затвора, что бы рассосать его емкость, посему потребуется тратить дополнительный ток только на управление ими, или же, если этого не сделать, то будут затянуты фронты переключения, что снизит КПД и ухудшит их тепловой режим, да и стоимость их несколько выше.


Комментариев нет:

Отправить комментарий

*Перед публикацией комментарии просматриваются администратором.

Автор

Моя фотография
Ник читается с ударением в первом слоге (Санктор).