Например TDA7294

РадиоКот > Схемы > Питание > Преобразователи и UPS

Автомобильный блок питания ноутбука на таймере КР1006ВИ1

Автор: неизвестен
Опубликовано 20.11.2012.
Создано при помощи КотоРед.

Для питания ноутбука от бортовой сети автомобиля требуется повышающий преобразователь с выходным напряжением около 19 В. В качестве примера построения подобных пре-образователей можно указать конструкцию [1], выполненную на базе специализированной микросхемы КР1156ЕУ5. Хотя в настоящее время существует большое разнообразие микро-схем для построения импульсных источников питания, предложенная конструкция, схема которой изображена на рисунке, выполнена на таймере КР1006ВИ1. При этом схема отличается простотой и обладает неплохими параметрами: так, КПД преобразователя составляет около 88 %. Используемый в устройстве тип модуляции является разновидностью частотно-импульсной модуляции и характеризуется тем, что ширина импульсов является переменной, а длительность паузы между ними – постоянной. Максимальный ток нагрузки преобразователя составляет 4,74 А. В схеме реализована защита от пониженного входного напряжения: в случае его снижения ниже 9 В выходное напряжение преобразователя тоже начинает снижаться, предотвращая насыщение дросселя и выход из строя силового ключа. Также имеется защита выхода от значительного перенапряжения: в случае нарушения обратной связи выходное напряжение преобразователя ограничивается величиной порядка 25 В.


Микросхема DA1 включена по схеме генератора прямоугольных импульсов, ширина которых зависит от напряжения на выводе 5 – модулирующего напряжения. Номиналы времязадающих элементов R2 и C1 выбраны таким образом, что пауза между импульсами имеет продолжительность около 9,1 мкс, а длительность импульсов варьируется ориентировочно от 2,8 мкс (при Uвх = 15 В) до 9 мкс (при Uвх = 10 В). Таким образом, частота преобразования может находиться в пределах 55…84 кГц. Напряжение на выводе 5 составляет 4,1…6 В в зависимости от входного напряжения. Этот диапазон определяется сопротивлением резистора R1. В случае малой нагрузки модулирующее напряжение может быть ниже указанных значений. Импульсы, формируемые на выходе микросхемы, управляют силовым ключом VT2, который коммутирует дроссель L1. Дроссель через диод VD2 передаёт заряд накопительному конденсатору C5. На этом конденсаторе формируется выходное напряжение около 19 В.
Стабилизирующая обратная связь выполнена на транзисторе VT1 и стабилитроне VD1. Разность выходного напряжения преобразователя и напряжения стабилизации стабилитрона VD1 сравнивается с напряжением эмиттерного перехода транзистора VT1. Полученная в ре-зультате сравнения ошибка усиливается транзистором и определяет модулирующее напряже-ние. Посредством конденсатора C3 реализован фильтр НЧ, который уменьшает влияние пуль-саций выходного напряжения на модулирующее напряжение. Резистор R4 ограничивает базовый ток транзистора VT1. Резистор R5 задаёт ток стабилизации стабилитрона около 2 мА. Предположим, выходное напряжение преобразователя стало выше номинального значения. Тогда ток базы транзистора увеличивается, и напряжение на выводе 5 микросхемы снижается. В результате, скважность импульсов повышается, что приводит к снижению выходного напряжения преобразователя. При снижении выходного напряжения ниже номинального значения процессы идут в обратном направлении.
Вывод 4 микросхемы соединён с выводом 5 для того, чтобы генератор при необходимо-сти мог отключаться и пропускать импульсы. Такая необходимость бывает при работе преоб-разователя с малой нагрузкой или без нагрузки. Дело в том, что из-за наличия пульсаций тока через дроссель за время, пока силовой ключ VT2 открыт, дроссель успевает запасти количе-ство энергии, которое затем может оказаться невостребованным нагрузкой, что приводит к росту выходного напряжения. Обратная связь стремится скомпенсировать повышение напря-жения, убрав избыток тока за счёт уменьшения напряжения на выводе 5 и повышения скваж-ности импульсов. Но этого может оказаться недостаточно, поскольку минимальная длитель-ность импульсов ограничена, и тогда произошёл бы дальнейший рост выходного напряжения, приводящий к перегрузке цепи обратной связи. Поэтому, если модулирующее напряжение снизилось примерно до 0,7 В, на вывод 4 микросхемы поступает сигнал сброса и приостанавливает работу генератора. Поскольку при малой нагрузке генератор работает в режиме «стоп-старт», возможно появление акустических шумов, однако это не препятствует нормальному функционированию преобразователя.
Конденсатор C2 фильтрует помехи во входной цепи питания. Дополнительный филь-трующий конденсатор C4 следует установить в непосредственной близости к микросхеме DA1. Конденсатор C6 подавляет всплески выходного напряжения, которые образуются на внутренней индуктивности конденсатора C5 в моменты закрывания ключа VT2. Конденсато-ры C4 и C6 должны быть керамическими.
Силовой транзистор КП727Б можно заменить на КП723 c буквами А–В, КП746 c буква-ми А–В, любые транзисторы из серии КП812, а также IRFZ34N, BUZ11 или аналогичные приборы, рассчитанные на постоянный ток не менее 15 А и имеющие, по возможности, малое сопротивление открытого канала. Диод с барьером Шоттки КД272А заменяется на 2Д2998 с буквами Б, В, КД2998 с буквами В–Д, MBR1635, MBR1645, любые приборы из серий 2Д252, КД272, КД273, 2Д2992–2Д2997, 2Д2999, параллельно соединённые сдвоенные диоды из серий КД270, КД271, КД238, а также другие диоды Шоттки, рассчитанные на прямой ток не менее 15 А и обратное напряжение не менее 25 В. Диод VD2 и транзистор VT2 необходимо снабдить теплоотводами площадью по 50 см2 каждый. В качестве стабилитрона VD1 можно использовать КС218Ж, КС518А, КС508Г, КС509Б, 1N4746 или другие стабилитроны с напряжением стабилизации 18 В. Для более точной настройки выходного напряжения может потребоваться подбор стабилитрона. Микросхема DA1, кроме указанной на схеме, может быть КР1087ВИ2, а также любым из зарубежных аналогов (NE555N и т. п.). Транзистор VT1 – КТ201Г, КТ306Г, КТ312В, КТ316Д, КТ342А, КТ342ГМ, КТ358В, КТ375Б, КТ3102А, КТ315 с буквами Б, Г, Е, Ж; КТ340 с буквами А, Б; КТ503 с буквами Б, Г; BC547A. Можно использовать и другие транзисторы, у которых типовое значение коэффициента передачи тока базы составляет около 100 при токе коллектора 1 мА. Дроссель L1 наматывается проводом ПЭВ-2 диаметром 1,25 мм на двух сложенных вместе кольцевых магнитопроводах КП27×15×6 из пермаллоя МП140. Подойдёт и более тонкий провод, соединённый в несколько жил с общей площадью сечения около 1 мм2. Намотка содержит 16 витков. Можно также применить жёлто-белый кольцевой магнитопровод T106-26 размерами 27×14×12 мм от многообмоточного дросселя в блоке питания компьютера, в этом случае оставляется имеющаяся на дросселе обмотка в 24 витка провода диаметром 1 мм, остальные обмотки удаляются. При самостоятельной намотке она выполняется в один полный слой провода диаметром 1…1,25 мм. Подойдут и другие дроссели с индуктивностью не менее 18 мкГн, рассчитанные на утроенный максимальный ток нагрузки. С другой стороны, индуктивность дросселя не должна быть слишком большой: при его индуктивности порядка 100 мкГн и более обратная связь стабилизатора может потерять устойчивость, и на коллекторе транзистора VT1 будут незатухающие колебания.
    Используемые в устройстве конденсаторы C2, C5 должны иметь допустимый ток пуль-саций соответственно около 2 А и 3 А или более. Также они должны иметь, по возможности, малое внутреннее сопротивление, т. е. относиться к категории низкоимпедансных конденса-торов («Low ESR»). Это позволяет снизить пульсации выходного напряжения и повысить надёжность устройства. Подойдут, например, конденсаторы Jamicon серий WL, TL, TZ; CapXon серий GF, LZ; Nichicon серий HV, HD. При необходимости каждый из указанных конденсаторов можно заменить несколькими параллельно соединёнными одинаковыми кон-денсаторами. При этом можно ориентировочно полагать, что допустимый ток пульсаций рас-тёт пропорционально числу соединённых конденсаторов.
Для подключения устройства к бортовой сети автомобиля применяется вилка «прикури-вателя» с внутренним предохранителем FU1. Провода, соединяющие вилку и вход преобразо-вателя – гибкие, медные, многожильные в ПХВ изоляции, сечением не менее 2,5 мм2. Следует иметь в виду, что входной ток устройства может достигать 10 А. Он не должен течь через пружину внутри вилки «прикуривателя». Для этого пружина дублируется проводом.

Литература
[1] Муралев С. Преобразователь напряжения для питания ноутбука от автомобильного аккумулятора. – Радио, 2008, № 12, с. 29–31.



Все вопросы в Форум.


ID: 1431