Преобразователь 3,7-5V для POWER BANK-a
Приветствую, Самоделкины!Повышающие преобразователи напряжения с низковольтным питанием, очень часто внедряются в самые разные самоделки. Сейчас рынок предлагает нам весьма неплохие готовые решения, но взять и использовать готовую плату, это как-то неинтересно. Гораздо приятнее, когда вы это делаете своими руками.
Автором данной самоделки является AKA KASYAN (YouTube канал «AKA KASYAN»). Предлагаемый преобразователь может быть задействован в конструкциях самодельных powerbank’oв, преобразователей для мультиметра, питания линейки светодиодов или светодиодной ленты от низковольтного источника и так далее.
С микросхемой mc34063, пожалуй, знаком каждый радиолюбитель. Это специализированная микросхема, на базе которой можно построить довольно неплохие dc-dc преобразователи напряжения, повышающие, понижающие или инверсные.
Простая схема повышающего преобразователя на этой микросхеме будет выглядеть следующим образом:
Микросхема хороша тем, что внутри уже имеет силовой транзистор, благодаря чему выходной ток может выходить до 1,5А.
Но справедливости ради нужно заметить, что при токе в 1А микросхема уже начинает сильно нагреваться. Данная микросхема имеет внутренние компараторы и собственный источник опорного напряжения, что дает возможность организовать обратную связь по напряжению, или иначе говоря — стабилизировать выходное напряжение на нужном уровне.
Выходное напряжение будет зависеть от соотношения сопротивлений делителя напряжения.
Микросхема имеет множество плюшек, о которых мы поговорим в другой раз, ну а сегодня рассмотрим схему повышающего преобразователя.
Этот преобразователь довольно прост и позволит зарядить ваш смартфон от, например, литиевых аккумуляторов.
Но есть недостаток – КПД. Дело в том, что несмотря на работу в импульсном режиме, с таким соотношением входного и выходного напряжения, КПД преобразователя очень мал и составляет в лучшем случае 60-65%, и это не есть хорошо для портативного устройства.
Это позволит улучшить выходные характеристики преобразователя и разгрузить микросхему. Иными словами, схема позволит построить преобразователи на большую мощность. Микросхема mc34063 начинает работать при входном напряжении начиная от 3В, то есть приведенную схему можно использовать в качестве повышающего преобразователя в самодельном пауэрбанке. Поэтому на плате у автора установлен сдвоенный USB порт.
Теперь на счет печатной платы. Изначально плату автор разрабатывал под другую схему с полевым транзистором, но надежда не была оправдана. С биполярным транзисторам схема работает лучше. Плата вышла довольно неплохой, с заводским качеством конечно же не сравнится, но для домашней технологии совсем неплохо, а если хотите, чтобы ваши самоделки выглядели как заводской продукт, то вы можете заказать печатную плату.
Идем дальше. Сильно углубляться в процесс работы dc-dc конвертора не будем. Но данная микросхема легонько отличается от обычных шим-контроллеров. Микросхема вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов, которые поступают на базу ключа, а тот срабатывает, замыкая источник питания на дроссель. Вследствие чего в последнем происходит накапливание энергии. Затем ключи закрывается, всплеск напряжения самоиндукции с дросселя выпрямляется диодом и накапливается в конденсаторе, а от конденсатора уже идет к потребителю.
Резистивный делитель формирует определенное напряжение, которое поступает на один из входов внутреннего компаратора микросхемы. Там это напряжение сравнивается с напряжением опорного источника. Исходя из разницы напряжений, микросхема увеличивает или уменьшает длительность импульсов и частоту, да и частоту тоже, так как микросхема одновременно осуществляет управление как в режиме ШИМ (широтно-импульсной модуляции), так и в режиме ЧИМ (частотно-импульсной модуляции).
Принцип хорошо виден на экране осциллографа:
Чем мощнее нагрузка, тем большая просадка выходного напряжения. На это реагирует система обратной связи, и микросхема увеличивает длительность импульсов и частоту переключений ключа.
Выходной выпрямительный диод. В принципе, подойдет любой диод Шоттки с током от 3-ех ампер. Автор решил взять сдвоенную диодную сборку от выходного выпрямителя компьютерного блока питания. Диоды стоят параллельно.
Накопительные конденсаторы на выходе берем с расчётным напряжением 10-16В. Очень желательно использовать конденсаторы с низким внутренним сопротивлением, их также можно найти в компьютерных блоках питания.
Дроссель намотан на колечки из порошкового железа, не феррит, а именно порошковое железо.
Ферритовое кольцо здесь не подойдет. Размер кольца сейчас перед вами:
Обмотка содержит всего 6 витков, намотана проводом 1,2мм, можно и миллиметровым.
Именно с таким дросселем максимальная ЭДС самоиндукции доходило до 20В. Так что благодаря подстроечному резистору, который, кстати, на плате предусмотрен, можно регулировать выходное напряжение в довольно широких пределах.
Транзистор автор поставил TIP41, как наиболее доступный вариант. Ток коллектора всего 6А, при возможности ставьте ключи с током коллектора 10 и более ампер. Но даже с таким не самым крутым транзистором удается получить на выходе преобразователя ток около 2А.
Естественно транзистор греется, поэтому и ключик, и диод установлены на общий радиатор. Не забываем также изолировать подложки указанных компонентов от радиатора теплопроводящими прокладками.
Токовый шунт может быть исключен из схемы, если защита не нужна.
Одно из достоинств приведенной схемы — это мизерный ток холостого хода (менее 10 ма). Указанные 2А выходного тока — не предел для такой схемы. Выкачивать можно и больше, но смысла в этом особого нет из-за малого КПД преобразования.
На этом все. Архив со схемой и печатной платой вы найдете в описании под оригинальным видеороликом автора (ссылка ИСТОЧНИК).
Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видео:
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.usamodelkina.ru
Преобразователь напряжения 5 Вольт 8 Ампер с четырьмя USB выходами
Решил заказать на пробу разных недорогих платок преобразователей и сегодня обзор первой из них. Собственно ничего необычного, обычный преобразователь, даже без QC, зато с выходной мощностью до 40 Ватт.Я уже как-то писал, что заказываю для товарища разные полезные вещи, и выкладывал обзоры этих вещей. Но так как иногда обзоры задерживаются по ряду причин, то чтобы было удобнее, я решил попутно заказывать себе 1-2 штуки этих товаров просто для пробы, если они конечно мне интересны. Так было и в этот раз, заказ изначально был на 10 плат, я же заказал 10+1 для себя.
В описании заявлялось что это преобразователь напряжения, без гальванической развязки, со входным напряжением 8-35 Вольт и выходным 5 Вольт с током до 8 Ампер.
Платка компактная, если не учитывать разъемы, то примерно как спичечный коробок.
На сторону противоположную USB разъемам вынесен входной разъем и клеммник, на который разведены входные клеммы и выходные. Т.е. данный преобразователь можно использовать и без подключения к USB выходам, что иногда может быть полезно.
На второй стороне соответственно 4 USB гнезда, разделенные на две пары. Разъемы поначалу были очень тугими, но после 2-3 подключений пришли в норму.
Сверху находится пара транзисторов (преобразователь с синхронным выпрямлением) со стертой маркировкой, силовой дроссель, а также четыре конденсатора 220мкФ 35 Вольт.
Так как выходной ток уже довольно приличный, то дроссель намотан не обычным проводом, а медной шиной для повышения КПД и соответственно уменьшения нагрева.
Снизу все остальные компоненты, предохранитель, транзистор защиты от переполюсовки, контроллер, защитные супрессоры.
Схемотехника приятно порадовала, здесь помимо предохранителя есть нормальная защита от переполюсовки питания, реализованная не на диоде, а на полевом транзисторе, я уже как-то рассказывал принцип ее работы.
Также радует наличие керамических конденсаторов по линиям питания и два супрессора установленные параллельно выходу 5 Вольт, предназначенные для защиты нагрузки в случае пробоя силовых транзисторов. Конечно такая защита не дает 100% гарантии, но шанс выживаемости увеличивает.
По выходу стоят контроллеры, которые подбирают напряжение на линиях данных USB чтобы нагрузка могла взять максимальный ток. Это не QC, но тем не менее совместимость с различными потребителями становится выше. Тем более что QC в преобразователе с более чем одним выходом требует наличия соответствующего количества преобразователей.
Отмечу что параллельно силовым контактам USB разъемов также стоят керамические конденсаторы.
Но мало того, производитель для повышения надежности, а точнее — устойчивости к внешним воздействиям, покрыл плату резиноподобным компаундом, что встречается крайне редко.
Подключаем блок питания, при этом о наличии напряжения на выходе сигнализирует небольшой красный SMD светодиод, при необходимости можно заменить его на обычный, рядом есть соответствующие отверстия.
1. Выходное напряжение 5.28 Вольта, что немного превышает допуск по стандарту, составляющий 4.75-5.25 Вольта, но не сильно и думаю что не критично.
2. Поддерживается несколько режимов эмуляции. Но что любопытно, при первых тестах один выход стабильно отображал режим QC 5 Вольт, но когда я начал через время готовить обзор и повторил тесты, то больше такого не встречал…
3. При подключении телефона Самсунг ток заряда составлял 650мА, судя по всему «договориться» они не смогли.
4. Зато при попытке подключить китайский UMIdigi без проблем получил 2-2.18 Ампера, хотя мое привычное зарядное вообще не хочет его нормально заряжать.
Нагрузочный тест показал две вещи:
1. Хорошую стабилизацию напряжения, в диапазоне от нулевого тока до максимальной нагрузки напряжение падает всего на 60-70мВ. Нагрузка и измерение производилось на клеммнике, а не USB разъеме.
2. 8 Ампер это максимальный выходной ток, дальше срабатывает защита, причем иногда защита срабатывала и при меньшем токе, например при тех же 8 Ампер.
Для измерения уровня пульсаций использовался все тот же «стенд», правда в этот раз произошли некоторые изменения. Для уменьшения количества помех от измерительных приборов я питал нагрузку от трансформаторного БП.
Кроме того, так как ко мне едут две новые нагрузки, то в планах потом мою основную доработать, перенеся ее в другой корпус, установив там трансформаторный блок питания, а не импульсный и кроме того добавив гальваническую развязку интерфейса подключения к компьютеру. Данные доработки должны убрать образование возможных земляных петель.
А вот пульсации я бы не назвал маленькими, основные, которые сложнее погасить, составляют 180мВ в любом режиме. На осциллограммах нагрузка 0-33-66-100%
Есть пульсации в виде «иголок», которые легче гасить, но которые зависит от тока нагрузки и которые имеют заметно больший размах.
Напряжение питания здесь 12 Вольт.
Тот же тест, те же режимы, но входное напряжение 24 Вольта.
Собственно ничего кроме размаха пульсаций «иголок» не изменилось. Я бы в качестве простой доработки рекомендовал увеличить емкость выходных конденсаторов.
Выше на фото видно, что земля щупа осциллографа подключена проводом, а не пружинкой, что дает некоторое искажение результатов теста. Но так как разница в данном случае не очень велика, то я ею пренебрег.
Входное напряжение 24 Вольта, ток нагрузки 8 Ампер, слева с проводом, справа с пружинкой.
Нагрев проверялся в трех режимах, с током нагрузки 2.5, 5.0 и 7.5 Ампера, первый тест был минут 10-15, дальше можно увидеть по таймингу тепловизора.
В общем 7.5 Ампера преобразователь держит уверенно, греется не очень сильно, но в компактную закрытую коробочку я бы не стал его ставить, так как возможен перегрев.
Измерение КПД. Попутно измерил ток потребления без нагрузки, при обоих вариантах входного напряжения он одинаков и составляет 40мА.
При входном напряжении 12 Вольт КПД лучше на малых токах нагрузки, при 24 Вольта на больших, собственно это видно на графике.
В качестве резюме могу сказать, что преобразователь очень понравился, единственное нарекание, которое у меня есть, это к уровню пульсаций, в остальном как по мне, то все отлично, как качество изготовления, так и наличие защит, стабильность выходного напряжения, схемотехника, особенно с учетом цены. На мой взгляд вещь весьма полезная для радиолюбителя.
На этом у меня все, надеюсь что обзор был полезен.
mysku.ru
Питание мультиметра от батарейки 1,5 вольта
Среди радиолюбителей и профессионалов цифровые мультиметры имеют большую популярность благодаря их многофункциональности. Для их питания применена, как правило, девяти вольтова батарея «Крона», имеющая заметную саморазрядку, небольшую емкость и более высокую цену в сравнении с другими элементами.Предлагаемое устройство питания цифрового мультиметра от одного элемента АА напряжением 1,5 вольта, позволит избежать указанных недостатков в работе и упростить эксплуатацию прибора.
В интернете предлагается много различных схем для преобразования напряжения 1,5 в 9 вольт. Каждая имеет свои плюсы и минусы. Данное устройство изготовлено на базе схемы А. Чаплыгина, опубликованной в журнале «Радио» (11.2001г., стр.42).
Отличием данного варианта исполнения преобразователя, является расположение элемента питания и преобразователя напряжения, в крышке футляра мультиметра, вместо создания компактного блока питания устанавливаемого вместо батареи «Крона». Это позволяет в любой момент, без разборки прибора, заменить элемент АА, а при необходимости отключить преобразователь (разъем Джек 3,5) с автоматическим включением резервной батареи «Крона» расположенной в своем отсеке. Кроме того, при изготовлении преобразователя напряжения, нет необходимости в миниатюризации изделия. Быстрее и проще намотать трансформатор на кольце большего диаметра, лучше теплоотвод, свободнее монтажная плата. Такое расположение узлов в крышке футляра не мешает работе с мультиметром.
Данный преобразователь может быть выполнен в любом подходящем корпусе и использоваться в самых разнообразных устройствах, где требуется питание от девятивольтовой батареи «Крона». Это мультиметры, часы, электронные весы и игрушки, медицинские приборы.
Схема генератора преобразователя напряжения
Предлагается повышающий инвертор постоянного напряжения, имеющий хорошие выходные данные с минимумом входящих элементов. Схема представлена на рисунке.
На транзисторах VT1 и VT2 собран двухтактный генератор импульсов. Ток положительной обратной связи протекает через вторичные обмотки трансформатора Т1 и нагрузку, подключенную между цепью + 9 В и общим проводом. За счет пропорционального токового управления транзисторами существенно уменьшены потери на их переключение и повышен КПД преобразователя до 80… 85 % .
Вместо выпрямителя высокочастотного напряжения используются база-эмиттерные переходы транзисторов самого генератора. При этом величина тока базы становится пропорциональной величине тока в нагрузке, что делает преобразователь весьма экономичным.
Другой особенностью схемы является срыв колебаний в отсутствие нагрузки, что автоматически может решить проблему управления питанием. Ток от батареи, при отсутствии нагрузки, практически не потребляется. Преобразователь, будет сам включаться тогда, когда от него потребуется что-нибудь запитать и выключаться, когда нагрузка будет отключена.
Но так как в большинстве современных мультиметров введена функция автоматического отключения питания, для исключения доработки схемы мультиметра, проще установить выключатель питания преобразователя.
Изготовление трансформатора преобразователя напряжения
Основой генератора импульсов является трансформатор Т1.
Магнитопроводом трансформатора Т1 служит кольцо К20х6х4 или К10х6х4,5 из феррита 2000НМ. Можно взять кольцо из старой материнской платы.
Порядок намотки трансформатора.
1. Вначале нужно подготовить ферритовое кольцо.
• Для того чтобы провод не прорезал изоляционную прокладку и не повредил свою изоляцию, желательно притупить острые кромки ферритового кольца мелкозернистой шкуркой или надфилем.
• Намотать изоляционную прокладку на кольцевой сердечник для исключения повреждения изоляции провода. Для изоляции кольца можно использовать лакоткань, изоленту, трансформаторную бумагу, кальку, лавсановую или фторопластовую ленту.
2. Намотка обмоток трансформатора с коэффициентом трансформации 1/7: первичная обмотка – 2х4 витка, вторичная обмотка – 2х28 витков изолированного провода ПЭВ -0,25.
Каждую пару обмоток наматывают одновременно в два провода. Складываем пополам провод отмеренной длины и сложенным проводом начинаем плотно наматывать на кольцо нужное количество витков.
Для исключения повреждения изоляции провода при эксплуатации, по возможности, применить провод МГТФ или другой изолированный провод диаметром 0,2-0,35 мм. Это несколько увеличит габариты трансформатора, приведет к образованию второго слоя обмотки, но гарантирует бесперебойную работу преобразователя напряжения.
• Вначале мотаются вторичные обмотки lll и lV (2х28 витков) цепи баз транзисторов (см. схему преобразователя).
• Затем на свободном месте кольца, так же в два провода, мотаются первичные обмотки l и ll (2х4 витка) цепи коллекторов транзисторов.
• В итоге, после разрезки петли начала обмотки, у каждой из обмоток будет 4 провода — по два с каждой стороны обмотки. Берём провод конца одной половины обмотки(l) и провод начала второй половины обмотки (ll) и соединяем их вместе. Аналогично поступаем со второй обмоткой (lll и lV). Должно получиться примерно следующее: (красный вывод – середина нижней обмотки (+), черный вывод – середина верхней обмотки (общий провод)).
• При намотке обмоток, витки можно закрепить клеем «БФ», «88» или цветной изолентой обозначающей разным цветом начало и конец обмотки, что в дальнейшем поможет правильно собрать обмотки трансформатора.
• При намотке всех катушек нужно строго соблюдать одно направление обмотки, а также отмечать начало и конец обмоток. Начало каждой обмотки помечено на схеме точкой у вывода. При несоблюдении фазировки обмоток генератор не запустится, так как в этом случае нарушатся условия необходимые для генерации. Для этой же цели, как вариант, возможно использовать два разноцветных провода от сетевого кабеля.
Сборка преобразователя напряжения
Для работы в преобразователях небольшой мощности, как в нашем случае, подойдут транзисторы А562, КТ208, КТ209, КТ501, МП20, МП21. Возможно придётся подобрать количество витков вторичной обмотки трансформатора. Это связано с разной величиной падения напряжения на p-n переходах у различных типов транзисторов.
Транзисторы следует выбирать, ориентируясь на допустимые значения тока базы (он не должен быть меньше тока нагрузки) и обратного напряжения эмиттер-база. То есть, максимально-допустимое напряжение база-эмиттер должно превышать необходимое выходное напряжение преобразователя.
С целью уменьшения помех и стабилизации выходного напряжения преобразователь дополнен узлом из двух электролитических конденсаторов (для сглаживания пульсаций напряжения) и интегрального стабилизатора 7809 (с напряжением стабилизации 9 вольт) по схеме:
Преобразователь собираем согласно схеме и паяем все входящие элементы на текстолитовой плате вырезанной из универсальной монтажной платы, продающейся в радиотоварах, методом навесного монтажа. Размеры платы выбираются в зависимости от размеров выбранных транзисторов, получившегося трансформатора и места установки преобразователя. Вход, выход и общая шина преобразователя выведены гибким многожильным проводом. Выходные провода, с напряжением +9в, заканчиваются разъемом Джек 3,5 для подключения к мультиметру. Входные провода подключены к кассете с установленной батареей 1,5 вольта.
Элемент питания АА (1,5в) установлен в двухместную кассету от переносного приемника.
Одно место занято батареей, другое место служит для установки выключателя питания и закрепления всей кассеты, через переходную текстолитовую планку, в футляре мультиметра.
Настройка преобразователя.
Проверяем правильность сборки преобразователя, подключаем батарею и проверяем прибором наличие и величину напряжения на выходе преобразователя (+9в).
Если генерация не возникает и напряжения на выходе отсутствует, проверьте правильность подключения всех катушек. Точками на схеме преобразователя отмечено начало каждой обмотки. Попробуйте поменять местами концы одной из обмоток (входной или выходной).
Преобразователь способен работать и при уменьшении входного напряжения до 0,8 – 1,0 вольта и получить напряжение 9 вольт от одного гальванического элемента напряжением 1, 5 В.
Доработка мультиметра
Для подключения преобразователя к мультиметру, необходимо найти внутри прибора свободное место и установить там гнездо для штекера Джек 3,5 или аналогичного имеющегося разъема. В моем мультиметре M890D свободное место нашлось в углу, слева от отсека для батареи «Крона».
В качестве футляра для мультиметра используется футляр от электробритвы.
Подготовил: Смирнов И.К.
sdelaysam-svoimirukami.ru
Автомобильный преобразователь напряжения с 12 вольт на 5 вольт 📹
Всем хорошо известно, что номинальное бортовое напряжение легковых автомобилей составляет 12 вольт. Может в некоторых случаях оно может быть 24 вольта, поскольку аккумуляторы на такое напряжение тоже встречаются, но мы об этом не знаем:)…
Однако напряжение 12 вольт не всегда является подходящим для многих электронных устройств, где применяется цифровая логика. Исторически сложилось так, что большинство логических микросхем работают с напряжением 5 вольт. Именно это напряжение зачастую и обеспечивается в машине с помощью зарядных устройств, адаптеров, стабилизаторов… Кстати, о таком зарядном устройстве мы уже рассказывали в одной из наших статей «Зарядной устройство на 5 вольт для применения в машине». Если сказать более того, то по сути, эта статья является неким продолжением приведенной нами статьи выше, с одним лишь исключением. Здесь будут собраны все возможные варианты обеспечивающие преобразование 12 вольт в 5 вольт. То есть мы разберем и относительно бесперспективные варианты на резисторах и транзисторе и поговорим о микросборках и схемах с использованием ШИМ, для реализации преобразователей напряжения в машине с 12 на 5 вольт. Итак, начнем.
Как из 12 вольт сделать 5 вольт с помощью резисторов
Использование резистора для снижения питающего напряжения нагрузки это один из самых «неблагодарных» способов. Такое заключение можно сделать даже из самого определения резистора. Резистор — пассивный элемент электрической цепи, обладающий определенным сопротивлением для электрического тока. Здесь ключевым будет слово «пассивный». Действительно, такая пассивность не позволяет гибко реагировать на изменения напряжения, обеспечивая стабилизацию питания для нагрузки.
Второй минус резистора это его относительно небольшая мощность. Применять резистор, более чем на 3-5 Ватт смысла нет. Если необходимо рассеять большую мощность, то резистор будет слишком большим, а ток при рассеиваемой мощности не трудно посчитать. I=P/U=3/12=0,25 А. То есть 250 мА. Этого явно не хватит ни на видеорегистратор, ни навигатору. По крайней мере, с должным запасом.
Все же ради интереса и ради тех, кому надо небольшой ток и нестабилизированное напряжение мы посчитаем и этот вариант. Так напряжение бортовой сети машины (автомобиля) 14 вольт, а надо 5 вольт. 14-5=9 вольт, которые надо сбросить. Ток скажем ток нагрузки будет те же 0,25 А при 3 Ваттном резисторе. R=9/0.25=36 Ом. То есть можно взять 36 Омный резистор при токе потребления нагрузки 250 мА и на ней получится питающее напряжение 5 вольт.
Теперь давайте поговорим о более «цивилизованных» вариантах преобразователя напряжения с 12 на 5 вольт.
Как из 12 вольт сделать 5 вольт с помощью транзистора
Эта схема на транзисторе не самая простая в производстве, но при этом самая простая в функциональности. Сейчас мы говорим о том, что схема не защищена от короткого замыкания, от перегрева. Отсутствие такой защиты является неким недостатком. Актуальность этой схемы можно отнести к еще тем временам, когда не существовало микросборок (микросхем), преобразователей. Благо сейчас энных уйма и этот вариант, как и предыдущий, можно рассматривать также как один из возможных, но не предпочтительных. Самым большим плюсом относительно варианта с резисторами будет активное изменение сопротивления, за счет применяемого стабилитрона и транзистора. Именно эти радиоэлементы способны обеспечит стабилизацию. Теперь обо всем подробнее.
Первоначально транзистор закрыт и не пропускает напряжение. Но после прохождения напряжения через резистор R1 и стабилитрон VD1 он открывается на уровень соответствующий напряжению стабилитрона. Ведь именно стабилитрон обеспечивает опорное напряжение для базы транзистора. В итоге, транзистор всегда открыт (закрыт) прямо пропорционально входному напряжению. Именно так обеспечивается снижение напряжения, а также его стабилизация. Конденсаторы выполняют функцию неких «электрических буферов», в случае резких скачков и провалов. Это придает схеме больше стабильности. Итак, схема на транзисторе вполне работоспособна и применима. Ток для питания нагрузки здесь будет уже гораздо больше. Так скажем для транзистора указанного в схеме КТ815, это ток 1,5 А. Этого уже вполне достаточно, чтобы подключить навигатор, планшет или ведеорегистратор, но не все сразу!
Как из 12 вольт сделать 5 вольт с помощью микросхемы
На смену транзисторным сборкам пришли микросхемы. Их плюсы очевидны. Здесь и электронщиком совсем не надо быть, можно все собрать без представлений, как и что работает. Хотя даже специалист не скажет, что же вшил в корпус производитель той или иной микросхемы, коих развелось на нашем рынке великое множество. Это собственно на руку нам, мы можем выбрать лучшее, за меньшие деньги. Также плюсами микросборок будет использование всевозможных защит, которые были недоступны в предыдущих вариантах. Это защита от КЗ и от перегрева. Как правило, это по умолчанию. Теперь давайте разберем подобные примеры.
Применения таких микросборок оправдано для случая, если вам необходимо питать одно из устройств, так как питающий ток соизмерим с предыдущим вариантом, порядка 1,5 А. Однако ток также будет зависеть и от корпуса сборки. Ниже приведены те же микросхемы, но в других типах корпусов. В этих случаях ток питания будет порядка 100 мА. Это вариант для маломощных потребителей. В любом случае ставим на микросхемы радиаторы.
Итак, в случае подключения нескольких устройств, придется подключать микросборки параллельно, по одной микросхеме на каждое устройство. Согласитесь, сто это не совсем корректный вариант. Здесь лучше идти по пути увеличения выходного тока питания, и повышения КПД. Именно этот вариант нам предлагают микросхемы с ШИМ. О нем далее…
Как из 12 вольт сделать 5 вольт с помощью микросхемы с ШИМ
Очень кратко и непрофессионально расскажем о широтно-импульсной модуляции. Вся ее суть сводится к тому, что питание осуществляется не постоянным током, а импульсами. Частота импульсов и их диапазон подбирается таким образом, чтобы питающая нагрузка воспринимала питание, словно ток постоянен, то есть не было отклонений в работе, отключений, миганий и т.д. Однако за счет того, что ток импульсный, и за счет того что он прерывистый, все элементы схемы работают уже со своеобразными «перерывам на отдых». Это позволяет сэкономить на потреблении, а также разгрузить рабочие элементы схемы. Именно из-за этого импульсные блоки питания и преобразователи такие маленькие, то такие «удаленькие». Использование ШИМ позволяет повысить КПД схемы до 95-98 процентов. Поверьте это очень хороший показатель. Итак, приводим схему для преобразователя с 12 на 5 вольт использующего ШИМ.
Вот так она выглядит «вживую».
Более подробно об этом варианте все в той же статье про зарядное устройство на 5 вольт, которое мы упоминали ранее.
Подводя итог о преобразователе напряжения с 12 на 5 вольт
Все схемы и варианты преобразователей, про которые мы вам рассказали в этой статье, имеют право на жизнь. Самый простой вариант с резистором будет незаменим для варианта, когда вам необходимо подключить что-то маломощное и не требующее стабилизированного напряжения. Скажем пару светодиодов, подключенных последовательно. Кстати, о подключении светодиодов к 12 вольтам, вы можете узнать из статьи «Как подключить светодиод к 12 вольтам».
Второй вариант будет уместен тогда, когда преобразователь вам нужен уже сейчас, а времени или возможности, сходить в магазин, нет. Найти транзистор и стабилитрон можно практически в любой технике под списание.
Применение микросхем один из наиболее распространенных вариантов на сегодняшний день. Ну, а микросхемы с ШИМ это то, к чему все и идет. Именно так видятся наиболее перспективные и выгодные варианты преобразователей напряжения с 12 на 5 вольт.
Последнее по хронологии статьи, но не по информативности нам хотелось напомнить о том, как должно подключаться питание к USB разъемам, будь то mini, micro разъемы.
Теперь вы сможете не только выбрать и собрать нужный вам вариант преобразователя, но и подключить его вашему электронному девайсу через разъем USB, ориентируясь на принятые стандарты питания.
autosecret.net
DC — DC преобразователь напряжения с 12 на 5 вольт. Схема и описание
В настоящее время, импульсные преобразователи используются практически везде и очень часто заменяют классические линейные стабилизаторы, на которых, как правило, при больших токах происходят значительные потери в виде тепла.
Приведенная здесь схема является простым импульсным понижающим преобразователем (Step-Down) с 12В до 5В. Схема построена на основе популярной и недорогой микросхеме MC34063.
Устройство предназначено для работы с автомобильной бортовой сетью 12В и может использоваться для зарядки/питания GPS навигаторов или мобильных телефонов, оснащенных разъемом USB.
В режиме ожидания схема полностью отключается от источника питания, а во время нормальной работы отключается сразу же после отключения нагрузки. Запуск преобразователя осуществляется путем кратковременного нажатия на кнопку и если к выходу не была ранее подключена нагрузка, например телефон, то преобразователь автоматически выключится.
Описание работы преобразователя напряжения с 12 на 5 вольт
Как уже было сказано ранее, схема построена на микросхеме MC34063, которая представляет собой контроллер, содержащий основные компоненты, необходимые для изготовления DC-DC преобразователей.
MC34063 содержит температурную компенсацию, источник опорного напряжения, компаратор и генератор с регулируемым заполнением. Кроме того, данная микросхема содержит схему ограничения тока и внутренний ключ, который может работать с токами до 1,5 А.
Для изготовления преобразователя требуется ОУ, дроссель, диод и несколько резисторов и конденсаторов. На рисунке ниже представлена полная принципиальная схема преобразователя.
Сердцем устройства является уже упомянутый ранее чип DD2 (MC34063), а так же дроссель L1 и диод Шоттки VD1. Диод выполняет очень важную роль — благодаря ему происходит закрытие контура для протекания тока от дросселя L1, возникающего после отключения внутреннего выходного ключа MC34063.
Конденсатор C3 определяет частоту работы внутреннего генератора DD2 и при емкости в 470pf частота будет составлять около 50 кГц. Резистор R5 отвечает за ограничение тока преобразователя и через него протекает весь импульсный ток, поступающий далее на дроссель L1. Ограничение тока установлено на уровне около 1,1 А.
Конденсатор C1 фильтрует напряжение питания. Выходной фильтр представляет собой конденсатор C4, а стабилитрон VD3 мощностью 1,3 Вт защищает схему от возможного кратковременного повышения напряжения.
Очень важным элементом является резистивный делитель напряжения R3, R7, так как он отвечает за величину выходного напряжения. Их соотношение подобрано таким образом, что при выходном напряжении 5В на входе 5 компаратора микросхемы DD2 было напряжение 1,25В.
Большим преимуществом данной схемы является возможность автоматического выключения питания после отключения нагрузки. За эту функцию отвечает транзистор VT1 и резисторы R1,R2. В выключенном состоянии резистор R1 обеспечивает правильную отсечку транзистора VT1. Запуск системы осуществляется через кратковременное нажатие кнопки SW1.
Преобразователь запускается, а транзистор VT2 далее поддерживает низкий уровень на базе VT1. Резистор R2 ограничивает ток базы транзистора VТ1.
Для контроля тока, потребляемого нагрузкой, используется операционный усилитель DD1 (LM358). Он работает в качестве неинвертирующего усилителя с коэффициентом усиления равным 1000. Коэффициент усиления определяется номиналами резисторов R8 и R9.
Конденсатор C2 фильтрует напряжение питания усилителя. Для управления транзистором VT2 используется делитель напряжения на резисторах R4 и R6, с коэффициентом деления 2.
Незначительное падение напряжения на измерительном резисторе (шунте) R11 порядка 5-6мВ приведет к открытию транзистора VT2 и поддержанию работы преобразователя. Таким образом, для поддержания работы преобразователя достаточно чтобы ток потребления был порядка 25-30мА. Светодиод VD2 выполняет роль индикатора питания, а его ток ограничен резистором R10.
Скачать рисунок печатной платы (80,4 Kb, скачано: 1 213)
Источник
www.joyta.ru
Схема преобразователя питания DC/DC 12-5В – Поделки для авто
Сразу после первого вояжа на машине с семьёй на море возникла идея сделать в автомобиле стационарную разводу розеток под USB для зарядки мобильных устройств. Кстати сейчас новые автомобили стали уже комплектовать с инверторами на 220В и соответственно розетками на 5В.
Я таких машин ещё не встречал.
Да, в продаже если и есть адаптеры на для мобильных ПК то они предназначены для зарядки одного, максимум двух устройств при условии, что второе устройство не такое уж мощное. У меня в машине и так постоянно подключены 3 адаптера, но спрятаны они под колодкой предохранителей.
А пассажиры пользуются адаптером, который втыкается в разъём в пепельнице, что мне не очень удобно, так как его постоянно задеваю при переключении передач. После дня пути обычно у пассажиров разрежаются все устройства и начинается возня с зарядками мобильников. Приходится даже свой навигатор отключать, чтобы зарядить чьё-нибудь устройство.
Можно было сделать, как делают многие, покупают колодку на несколько адаптеров и сопли проводов тянутся по всему салону. И так требуется устройство выдающие положенные 5 вольт и мощностью 10 А. Много? Прикинем: 4 телефона, потребляют около 1 А каждый, планшет порядка 2 А, навигатор больше 0,5 А видеорегистратор тоже 0,5 А и радар-детектор около 0,5 А. И того 7, 5 А.
В процессе было собрано 3 преобразователя, но не один не мог выдерживать и 3 А продолжительное время. Один так вообще загорелся.
Нормально заработала только эта схема.
Схема преобразователя DC/DC на MC34063
Плата устройства
Сборочный чертёж
Да, моя плата далека от идеала, умение разводить плату сравнимо с талантом. Полевик с диодом расположил так, чтобы можно было прицепить практически любой радиатор, сделав плату чуть длиннее, а крепёж уже по месту. Специально подгонять плату под корпус не стал в виду отсутствия такового. Все детали нашлись в первом раскуроченном блоке питания компьютера.
Для изготовления устройства понадобилось:
1. Конденсатор керамический С1 470 пФ (1шт)
2. Конденсатор электролитический С3,С5,С6 1000 мкФ, 16В (3шт)
3. Конденсатор электролитический С2 100 мкФ, 16В (1шт)
4. Конденсатор электролитический С4 470 мкФ, 25В лучше 50В(1шт)
5. Индуктивности DR1, DR2 типа гантелька (2шт)
6. Трансформатор импульсный DR3 кольцевой (1шт)
7. Индуктивность типа пенёк DR4 (1шт)
8. Винтовой клемник J1 (1шт)
9. Резистор R1 1,2 кОм (1шт)
10. Резистор R2 3,6 кОм (1шт)
11. Резистор R3 5,6 кОм (1шт)
12. Резистор R4 2,2 кОм (1шт)
13. Резистор R5 2,2 кОм или 1 кОм на 1ват (1шт)
14. Микроконтроллер U1 MC34063
15. Диод VD1, VD3 FR155 (2шт)
16. Диод VD2 SBL25L25CT (1шт)
17. Транзистор биполярный VT1 2SC1846 (1шт)
18. Полевой транзистор IRL3302 (1шт)
19. Панелька DIP8 (1шт)
20. Корпус по произвольным размерам
Основные компоненты: это сама микросхема U1, импульсный трансформатор DR3, мощный N канальный полевик VT2(может быть любым используемый в цепях питания) и диодная сборка VD2. Трансформатор VD3 изготовил из такого же трансформатора с того самого БП. Кольцо из пресспермалоя, желтого цвета. 27мм. Первичную обмотку набил проводом 2мм 22 витка, вторичную обмотку намотал проводом тоньше, 0,55 мм 44 витка.
Индуктивности DR1 DR2 типа гантелька взял как есть из БП. Индуктивность типа пенёк DR4 тоже самое. Транзистор и диод разместил на радиаторе от того же БП.
Всё собрал на печатной плате собственной разработки. В ходе лабораторных испытаний пришлось внести изменения в предложенную автором схему. Дело в том что сам автор указывает на то что резистор R5 греется, даже замена на более мощный резистор проблему не решает. В течении часа резистор этот у меня почернел и обуглился.
Решил попробовать увеличить сопротивление до 2,2кОм и всё греться он перестал. Транзистор VT1, перестраховался, заменил на более мощный. Трансформатор DR3 тоже сначала не много грелся, перемотал, добавил количество витков в первичную и во вторичную обмотки, стало 30 и 60.
Не знаю, что там с фронтами открытия полевого транзистора но схема работает нормально, при нагрузке в 2А устройство остаётся холодным. Радиаторы на транзистор и диод можно большие не ставить. Поставил на выходе +5В ферритовое кольцо, для уменьшения помех.
Вот мой первый, рабочий, испытательный прототип.
Испытание на сопротивление 1Ом сопротивление быстро нагрелось сила тока на фото.
И последние, кипятильник на 5В в работе. Смотрите силу тока на фото. Да вот тут уже начали греться транзистор с диодом.
Испытывал свой преобразователь на 5 А работал почти весь день так немного тёплый. Потом нашёл старый блок питания от монитора которого уже нет. Плату пустил в разбор, в корпус уместил свою схему. Транзистор и диод расположил на кулере от старого ноутбука. В противоположной стороне коробки просверлил ряд отверстий. Очень даже получилось ничего. Воздух будет прокачиваться через всю схему.
Готовое устройство на установку в автомобиль.
Розетки двойные под USB планирую врезать в одну в переднюю панель вместо кнопки-зглушки и вторую к задним пассажирам в подлокотник передних сидений. Также думаю одинарную розетку в панель передней левой стойки и подвести питание к видеорегистратору который находится у зеркала. По данной схеме можно собрать вообще универсальный блок питания, то есть добавить каскад преобразования из 12В в 19В для питания ноутбука, что планирую в будущем.
Архив к статье: скачать…
Автор; Максим Батурин г.Мурманск
Похожие статьи:
xn—-7sbgjfsnhxbk7a.xn--p1ai
Очень хилый повышающий преобразователь напряжения на 5В USB
Представляю обзор микромощного преобразователя напряжения, который мало на что сгодится.Собран довольно неплохо, размер компактный 34х15х10мм
Заявлено:
Входное напряжение: 0.9-5В
С одной батареи АА выходной ток до 200мА
С двух батарей АА выходной ток 500 ~ 600мA
КПД до 96%
Реальная схема преобразователя
В глаза сразу бросается очень малая ёмкость входного конденсатора — всего-то 0.15мкФ. Обычно ставят больше раз в 100, видимо наивно рассчитывают на низкое внутреннее сопротивление батареек 🙂 Ну поставили такой и бог с ним, при необходимости можно и поменять — себе сразу поставил 10мкФ. Снизу на фото валяется родной конденсатор.
Габариты дросселя также весьма невелики, что заставляет призадуматься насчёт правдивости заявленных характеристик
На входе преобразователя подключен красный светодиод, который начинает светиться при входном напряжении более 1,8В
Проверку проводил для следующих стабилизированных входных напряжений:
1,25В — напряжение Ni-Cd и Ni-MH аккумулятора
1,5В — напряжение одного гальванического элемента
3,0В — напряжение двух гальванических элементов
3,7В — напряжение Li-Ion аккумулятора
При этом нагружал преобразователь до падения напряжения до разумных 4,66В
Напряжение холостого хода 5,02В
— 0,70В — минимальное напряжение, при котором преобразователь начинает работать на холостом ходу. Светодиод при этом естественно не светится — напряжения не хватает.
— 1,25В ток холостого хода 0,025мА, максимальный выходной ток всего 60мА при напряжении 4,66В. Входной ток при этом 330мА, КПД около 68%. Светодиод при таком напряжении естественно не светится.
— 1,5В ток холостого хода 0,018мА, максимальный выходной ток 90мА при напряжении 4,66В. Входной ток при этом 360мА, КПД около 77%. Светодиод при таком напряжении естественно не светится
— 3,0В ток холостого хода 1,2мА (потребляет в основном светодиод), максимальный выходной ток 220мА при напряжении 4,66В. Входной ток при этом 465мА, КПД около 74%. Светодиод при таком напряжении светится нормально.
— 3,7В ток холостого хода 1,9мА (потребляет в основном светодиод), максимальный выходной ток 480мА при напряжении 4,66В. Входной ток при этом 840мА, КПД около 72%. Светодиод при таком напряжении светится нормально. Преобразователь начинает незначительно греться.
Для наглядности, свёл результаты в таблицу.
Дополнительно при входном напряжении 3,7В проверил зависимость КПД преобразования от тока нагрузки
50мА — КПД 85%
100мА — КПД 83%
150мА — КПД 82%
200мA — КПД 80%
300мA — КПД 75%
480мА — КПД 72%
Как несложно заметить, чем меньше нагрузка, тем выше КПД
До заявленных 96% сильно не дотягивает
Пульсации выходного напряжения при нагрузке 0,2А
Пульсации выходного напряжения при нагрузке 0,48А
Как нетрудно заметить, на максимальном токе амплитуда пульсаций очень велика и превышает 0,4В.
Скорее всего это происходит из-за выходного конденсатора небольшой ёмкости с высоким ESR (измерил 1,74Ом)
Рабочая частота преобразования около 80кГц
Запаял дополнительно керамику 20мкФ на выход преобразователя и получил снижение пульсаций при максимальном токе в 5 раз!
Вывод: преобразователь является весьма маломощным — это обязательно следует учитывать, выбирая его для питания Ваших устройств
mysku.ru
