Преобразователь с 24 вольт на 12 вольт своими руками
Добавил пользователь Alex Обновлено: 04.10.2024
Этот преобразователь работает благодаря индуктивной нагрузке. Несмотря на то, что он сделан с использованием традиционных элементов, его работа тем не менее безупречна. В схеме используется таймер NE555 в качестве генератора и транзисторы для управления. Это позволяет получить напряжение 24В на его выходе при токе 1,5 Ампер. Кроме того, он имеет контроль выходного напряжения.
Со всеми доступными на рынке компонентами, когда мы говорим о переключающем регуляторе, мы сразу же думаем о специализированной интегральной схеме, управляющей двумя полевыми транзисторами и трансформатором. Кажется трудным представить схему, состоящую из транзистора и некоторых других компонентов.
Что же, несмотря на наличие определенных компонентов (например, преобразователя постоянного тока LM2576 или драйверов для MOSFET SG3524, TL494, UC3842 и т. д.) которые упростили бы изучение и реализацию коммутативных редукторов или усилителей, мы можем показать вам, что все еще можно разработать хороший, надежный коммутационный преобразователь, используя только дискретные компоненты схема приведена на рисунке.
В этой статье, фактически, предлагается схема повышения напряжения, разработанного в соответствии с принципом нагрузки индуктивности, в котором мы приводим катушку, используя полевой МОП-транзистор, возбуждаемый импульсами, генерируемые нестабильным мультивибратором.
Оригинальная цепь обратной связи (реализованная с дифференциальной цепью с биполярными транзисторами) способна регулировать выходное напряжение, делая его нечувствительным к изменениям нагрузки, приложенной к нему. Все это позволяет получать 24 В, начиная с 12 В постоянного тока и обеспечивая 1,5 А, то есть всего 36 Вт. Таким образом, это устройство адаптировано для многих применений, требующих стабилизированного источника питания 24 В.
Это на самом деле упрощенный метод и результат объединения элементарных цепей, полученных на традиционных компонентах. В сущности, это генератор прямоугольных импульсов, который управляет полевым МОП-транзистором через драйвер MOSFET периодически замыкает на землю, катушку, которая накапливает энергию и восстанавливает ее во время пауз, и на фильтр L/C, используемому для выравнивания выходного напряжения. Таким образом, можно восстановить хорошо отфильтрованное постоянное напряжение, амплитуда которого стабилизирована благодаря вмешательству конкретной цепи обратной связи.
Как видно на рисунке, NE555 смонтирован по типовой схеме, для генерации прямоугольных импульсов, имеющей рабочий цикл (отношение длительности положительного импульса к длительности полного периода), регулируемый с использованием потенциометра R7.
Точная установка рабочего цикла сигнала, генерируемого микросхемой и, следовательно, сигнала, который управляет дросселем L1 (фиг. 2) через МОП-транзистор, является основой для правильной работы схемы.
Выходное напряжение регулируется, состоящая из усилителя очень специфической ошибки, это дифференциальный каскад, реализованный на двух PNP-транзисторах. Поскольку дифференциальный усилитель имеет характеристику обеспечения выхода напряжением, прямо пропорциональным разности потенциалов, приложенных к его входам, мы можем сделать вывод, что потенциал, который он обеспечивает, зависит от разности между частью выборочного напряжения выход и опорный потенциал.
Опорный потенциал фиксирован. Он снабжен 10-вольтовым стабилитроном (DZ1), поляризованным резистором R1. Делитель напряжения, состоящий из R3 и R5, принимает часть выходного напряжения. База транзистора T1 действует как инвертирующий вход, в то время как база T2 соответствует не инвертирующему входу. Если у вас есть какие-либо сомнения, учтите, что увеличение выходного напряжения увеличивает потенциал на T2, таким образом, ограничивает T2 блокировкой и заставляет уменьшить падение напряжения на резисторе R2.
Это определяет увеличение напряжения Vb T1, тем самым возрастает коллекторный ток. В результате падение напряжения на резисторе R4 изменяется соответственно. Таким образом, вы видите прямую пропорциональную связь между потенциалом обратной связи и потенциалом, выходящим из дифференциальной ступени.
Но какова цель последнего? Это очень просто, он воздействует на выходной каскад для динамического ограничения амплитуды импульсов, которые заряжают индуктивность L1, если выходное напряжение увеличивается слишком сильно, или для увеличения этой амплитуды, если напряжение падает под действием слишком большого заряда. Его работа проста: прямоугольные импульсы, которые управляют полевым МОП-транзистором, достигая этой точки с помощью простого драйвера с дополнительной симметрией на основе транзисторов T3 (NPN) и T4 (PNP).
Этот драйвер обладает хорошей характеристикой, он дает очень резкие положительные импульсы и подводит управляющий вывод MOSFET к земле во время пауз. Основания дополнительных транзисторов, в свою очередь, получают прямоугольные импульсы через резистор. R9, но он также подключен к коллектору T5, который, со своей стороны, управляется потенциалом ошибки.
Практическая реализация, я хотел бы успокоить вас, потому что, несмотря на наличие определенного разнообразия компонентов, реализация доступна всем. Только один потенциометр должен быть отрегулирован. Используя печатную плату, на рисунке.
Для чего нужен такой преобразователь? Дело в том , что у большегрузных автомобилей напряжение в бортовой сети 24, а точнее 28 вольт, когда работает двигатель. А магнитолы или мини телевизоры работают от 12 вольт. Так вот водители, конечно, находят выход из положения, цепляя магнитолу к одному аккумулятору. Работать то она будет, только вот аккумуляторы разряжаются неравномерно. При работающем двигателе еще, куда не шло. А вот на стоянке можно усадить один аккумулятор так, что не хватит на запуск двигателя. И второй, заряженный аккумулятор не исправит положение. По сему вывод - надо включать в работу оба аккумулятора. Вот для этого и предназначена данная конструкция, когда-то мною разработанная и опробованная.
Теперь о конструкции. В преобразователе применены детали имевшиеся в наличии на тот момент. Транзисторы КТ818БМ и КТ819БМ в корпусе ТО-3 могут рассеивать мощность 100 ватт с теплоотводом. То есть теоретически преобразователь можно нагружать током 14 ампер. Но это теоретически, а на практике все будет определяться размерами радиатора. Слишком большой тоже не применишь, конструкция размером с магнитолу.
Опытным путем было установлено, что длительно преобразователь может работать при токе 3 - 5 ампер. Кратковременно - до 8 ампер. Про радиатор более точно сказать не могу. Скажу только, что транзисторы можно разместить на одном радиаторе без изолирования. Коллекторами то они так и так связаны. Можно и на разных радиаторах. Главное исключить возможность дотронутся радиатором до корпуса автомобиля или магнитолы. А лучше все таки изолировать транзисторы, и не парится.
Теперь о защитах. Магнитола все-таки вещь дорогая, а по сему нужно защитить ее от повышения напряжения на выходе преобразователя. В данном случае я применил три защиты. Две следят за пробоем транзисторов, как первого, так и второго. А третья срабатывает при превышении установленного тока. Срабатывание любой из защит приводит к включению реле К1 и отключению нагрузки от преобразователя. При этом загорается светодиод, сигнализируя о неисправности.
Теперь о налаживании. Настраивать защиты следует до установки в схему транзисторов VT2, VT3 и микросхем стабилизаторов. Сначала подаем от регулируемого источника напряжение 22 - 23 вольта на верхний(по схеме) вывод резистора R10. Подбирая резистор R11, добиваемся срабатывания защиты. По тому же принципу настраиваем защиту от пробоя VT3. Подаем 15 вольт на R13 и подбираем резистор R14. Далее впаиваем оставшиеся детали и проверяем что получилось. Возможно, придется подобрать резистор R8. Напряжение на коллекторах транзисторов VT2, VT3 должно быть 20 вольт.
В последнюю очередь настраиваем защиту по току. Тут регулировать можно как резистором R6, так и резистором R5. При данных номиналах у меня защита срабатывала при токе около 6 ампер. Резистор R5 можно составить из двух параллельно резисторов С5-16МВ-2Вт номиналом 0.22 ома. Конденсатор С1 увеличивает время срабатывания защиты, что бы не реагировала на заряд электролитических конденсаторов в магнитоле. Реле К1 любое, малогабаритное на 24 вольта. Главное чтобы были контакты работающие на размыкание.
Возможно такая схема покажется странной, но все это делалось для того чтобы равномернее распределить нагрузку между транзисторами. Но можно использовать схему с параллельным включением транзисторов. Для выравнивания токов через транзисторы используются выравнивающие резисторы. Схема при этом даже упроститься, а при использовании транзисторов КТ827А увеличится максимальный выходной ток преобразователя. Я думаю ампер 10 - 12 схема выдержит легко. Предохранитель надо только поменять на 15 амперный и защиту по току отрегулировать на больший ток.
Защита от пробоя транзисторов так же настраивается на 15 вольт подбором резистора R11. Если использовать в схеме транзисторы с меньшим коэффициэнтом усиления, те же КТ819, то кренку нужно тоже установить на радиатор. Сейчас радиаторов в любом радиомагазине полно всяких.
Как известно в большинстве грузовых автомобилей бортовая сеть рассчитана на напряжение 24 Вольта и при установке устройств с 12-ти Вольтовым питанием возникают проблемы.
В принципе преобразователи 24V-12V для подобных случаев можно найти и в продаже, но стоимость у них иногда может быть достаточно высокой (особенно если требуется мощное устройство), но такой преобразователь можно изготовить и самостоятельно, и вариант такой схемы и представлен на рисунке
Ток нагрузки можно увеличить добавив параллельно мощные полевые транзисторы.
Выходное напряжение подбирают стабилитроном 13v.
Знаю бывает необходимость в машине с бортовой сетью 24В включать аппаратуру на 12В, многие задают вопросы. Эта статья попробует популярно ответить на самые частые из них.
Итак ставится задача подключить устройство, рассчитанное на питание от обычного 12 вольтового аккумулятора, в электро сеть грузовика, напряжением 24v.
Второй путь, по которому идти НЕЛЬЗЯ, это включить ваши 12вольтовые устройства непосредственно к батарее, сняв 12вольт с её середины.
На первый взгляд все здорово и просто. Но это лишь иллюзия. В батарее начинаются необратимые процессы, которые довольно быстро выведут её из строя.
Через b1, потечёт огромный ток разряжая батарею и нагревая отопитель. Путь этого тока выделен оранжевым цветом. При этом для обеих батарей, ничего опасного не происходит. Одна просто отдаёт свою энергию в нагрузку(отопительный козёл), при этом напряжение на ней быстро падает, а другая, b2 вообще ни к чему не подключена и остаётся заряженной. Напряжение на её клеммах не изменится.
Теперь изменим ситуацию и заведём двигатель.
С этого момента для батареи, начинаются недопустимые условия, которые довольно быстро выведут её из строя. Смотрите сами, как вы её убъёте!
Поэтому человек, существо разумное ставит в своей машине простой и надежный преобразователь напряжения и будет ему счастье.
Вопросы принимаю в личку.
_________________
Читайте также: