Повышающего преобразователя стабилизатор тока

Модуль повышающего преобразователя на UC3843A

Даже простой преобразователь напряжения DC-DC с повышением вольтажа это довольно капризное в настройке устройство, что уже говорить про схемы, где требуется работать с токами под 10 Ампер! И часто имеет смысл пройти по проторенной дороге, скопировав (или купив) заводской блок. Сейчас мы изучим схемотехнику китайского регулируемого модуля повышающего источника питания постоянного тока, который на Алиэкспресс обычно называется «модулем источника питания повышающего преобразователя постоянного тока 150 Вт, от 10-32 В до 12-35 В, 6 А».

Недавно как раз потребовался повышающий преобразователь для напряжения с 12 В до 24 В при силе тока в несколько ампер, чтобы запитать несколько электромагнитных клапанов 24 В / 100 Ом.

Этот блочок основан на широко распространенной микросхеме UC3843A, вся необходимая документация на неё по ссылке. Несмотря на то что модуль не новый, его цена и доступность идеально подходят для покупки.

Схема повышающего преобразователя на UC3843A

Далее приведена схема модуля.

Как видите, это адаптация примера схемы, представленной в таблице данных на микросхему UC3843A.

Тут есть силовой полевой МОП-транзистор (HY1707) для переключения и переменный резистор в цепи обратной связи для установки выходного напряжения. Конструкция также включает S9013, который подает некоторое смещение в контур обратной связи считывания тока. Это улучшает стабильность схемы при рабочих циклах выше 50%.

Кроме того, независимая шина питания 10 В для UC3843 обеспечена микросхемой линейного стабилизатора постоянного напряжения (78L10). Для этого есть пара паяных площадок для резисторов 0 Ом, которыми выбирают, будет ли стабилизатор напряжения питаться от входного или выходного источника питания. Первая площадка была занята, так что UC3843A питается от входного источника питания.

Выше ещё пару вариантов схем на этом чипе, так сказать для сравнения.

Тестирование модуля повышающего преобразователя

Рекомендуемое минимальное рабочее напряжение для микросхемы UC3843A составляет 8,4 В. Два компаратора блокировки минимального напряжения были включены, чтобы гарантировать полную работоспособность ИС до включения выходного каскада. Положительный вывод источника питания (Vcc) и опорный выход (Vref) контролируются отдельными компараторами. Каждый из них имеет встроенный гистерезис для предотвращения нестабильного поведения выходного сигнала при пересечении их пороговых значений. Короче говоря, UC3843A предназначена для устройств с более низким напряжением, имеющих пороги UVLO (компаратор Vcc) 8,4 В (верхний) и 7,6 В (нижний). Верхний и нижний пороги компаратора Vref составляют 3,6 В / 3,4 В. Таким образом микросхема не запустится, пока напряжение питания (Vcc) не достигнет 8,4 В.

Хотя в модуле уже есть встроенный стабилизатор 10 В, который питает м/с постоянным напряжением, для самого встроенного регулятора требуется входное напряжение минимум 12,5 В, и это проблема в тех местах, где доступное входное напряжение составляет всего 5 В или 9 В. Ведь типичное падение напряжения 78L10 составляет 1,7 В.

Был запитан инвертор от аккумулятора 12 В / 7 Ач. Потребляемый ток в состоянии покоя около 20 мА. Затем установлено выходное напряжение 24 В через встроенный многооборотный подстроечный резистор и подключена нагрузка 1 А к клеммам выхода. Искусственная нагрузка представляет собой реостат 50 Ом / 100 Вт, настроенный на сопротивление около 24 Ом.

При этом удалось достичь КПД, близкого к 80%. Но выше 2 А эффективность резко падает.

Подведение итогов теста

Блок на UC3843A имеет встроенный ограничитель тока, поэтому его можно использовать для управления мощными светодиодами, после внесения некоторых изменений в конструкцию.

Что касается максимальной выходной мощности, забудьте о заявленных 150 Вт. Можно безопасно запустить модуль до 20 Вт с естественным охлаждением и до 50 Вт с принудительным воздушным охлаждением. И мощность более 50 Вт невозможна без мощного охлаждения.

В общем модуль вполне удобный, обеспечивает достаточное напряжение и ток. Правда у него нет защитных функций — то есть нет защиты от обратного входа питания, перегрузки и перегрева, но это компенсируется дешевой ценой всего 250 рублей.

Обзор готового модуля усилитель звуковой частоты на TDA7377 с модулем Bluetooth для беспроводной передачи аудиосигнала.

Несколько методов точного измерения емкости конденсаторов. Теория и практика.

Регулируемый источник питания 1,2 — 33 В на 4 A тока, с Lm350 + Tip147 транзистор.

КПД DC-DC преобразователей.

Стабилизатор напряжения — неотъемлемая часть любого электронного устройства. И в последние годы линейные стабилизаторы почти полностью вытеснены DC-DC преобразователями, которые имеют большую эффективность и меньшее тепловыделение, по сравнению с линейными стабилизаторами. Причиной тому — высокий КПД DC-DC преобразователей. Вы наверняка встречали в описании DC-DC преобразователей строку «КПД: до 96%». И вот это вот «ДО» выглядит как маркетинговый ход не особо умного маркетолога, вроде тех гениальных ходов, которые мы ежедневно можем наблюдать в рекламе по телевизору.

• До 5 раз больше объема волос!
• До 7 раз больше чистой посуды!!
• Батарейки «дурасел» работают до 10 раз дольше.

То есть возможно и до 10 раз дольше и больше, но результат никто не гарантирует, потому как нижний предел не указан. И после таких маркетинговых ходов КПД DC-DC преобразователей ДО 96% не вызывает доверия. Каков же реальный КПД DC-DC преобразователей? Предлагаю провести лабораторную работу, по измерению КПД DC-DC преобразователей. Для этого нам понадобятся:

• Регулируемый блок питания со встроенным вольт-амперметром;
• Два мультиметра, включенные в режиме вольтметра и амперметра (и щупы к ним);
• Нагрузка в виде нихромовой спирали (дешево и сердито);
• Различные DC-DC преобразователи (повышающие, понижающие и универсальные).

Расчеты я предлагаю проводить в табличном редакторе, пусть это будут таблицы Google. Испытательный стенд построен по следующей схеме. Слева в пунктирном прямоугольнике расположены символ аккумуляторной батареи, вольтметра и амперметра — таким образом я обозначил блок питания со встроенными вольт- и амперметром. Посредине — наш подопытный DC-DC преобразователь, справа — нагрузка в виде спирали и снова пара вольтметр и амперметр. Зачем необходимо устанавливать вольтметр и амперметр одновременно? Дело в том, что КПД DC-DC преобразователей считается по мощности, необходимо выходную мощность поделить на мощность на входе. А значит в таблицу необходимо внести четыре значения силы тока и напряжения на входе и на выходе, остальные значения будут вычислены (на то нам таблицы гугл и нужны). Первый подопытный — понижающий DC-DC преобразователь, построенный на микросхеме XL4015 (достаточно распространенный преобразователь). КПД этого преобразователя может достигать фантастических 96%. Первым делом я предлагаю проверить зависимость КПД от разности напряжения на входе и выходе. Напомню, в качестве нагрузки я использовал нихромовую спираль, которую можно приобрести в практически любом хозяйственном магазине. Я выбрал участок спирали, сопротивление которого составляет примерно 10 Ом (вы сами сможете посчитать сопротивление по закону Ома исходя из данных таблицы замеров). А вот собственно и сама таблица с замерами и расчетами. Что мы здесь видим? Выходные значения стабильны и предсказуемы, я установил напряжение на выходе 5 вольт, сопротивление постоянно, а значит и сила тока и мощность тоже будут стабильны. А входное напряжение я менял, сила тока соответственно тоже менялась. Но, что примечательно, мощность на входе растет, ну а КПД (отношение выходной мощности к входной) — падает. Максимальное входное напряжение для XL4015 составляет 38 вольт, но предел для моего ЛБП — 30 вольт, а значит нижнее предельное значение КПД установить не удастся. Тем не менее, закономерность видна, и из этой закономерности делаем первый вывод — КПД понижающего DC-DC преобразователя зависит от разности напряжений на входе и выходе, чем разность выше, тем КПД ниже. Но это ещё не всё. А что если изменять не напряжение, а силу тока на выходе? Поэтому я провел ещё пару опытов, на этот раз я не изменял напряжение на входе и выходе, а изменял сопротивление нагрузки, чтобы получить различные значения силы тока. В первом случае я установил разницу напряжений на входе и выходе DC-DC преобразователя минимальной, чтобы КПД был побольше, во втором случае разность напряжений выше. На нихромовой спирали я заранее определил точки подключения, прикрепив туда “крокодилы”. Получилось 6 точек. Заметьте, что при снижении сопротивления нагрузки, слегка падает напряжение на выходе DC-DC преобразователя, это естественно. А вот сила тока и мощность конечно же растут, сопротивление нагрузки то снижается. А что же соотношение мощностей и КПД? В целом прослеживается закономерность — чем выше сила тока на выходе преобразователя, тем ниже КПД. НО в таблице показания немного скачут. Дело в том, что в качестве нагрузки используется нихромовая спираль, сопротивление которой зависит от температуры спирали. На самом деле сопротивление спирали достаточно стабильно. Но в моем случае сопротивление спирали имеет значение до 10 Ом, и нагрев достаточно сильно влияет на сопротивление, силу тока и мощность. А поскольку показания с приборов я снимал вручную, то снимал их я не в один момент, и показания на одном приборе успевали измениться, пока я записывал показания с другого. С понижающими преобразователями разобрались. А что же с повышающими? Ответ даст следующий тест, для которого я использовал преобразователь, построенный на микросхеме XL6009.

Здесь прослеживаются абсолютно те же закономерности:

• чем выше разница между входным и выходным напряжением, тем ниже КПД DC-DC преобразователя;
• чем выше сила тока на выходе DC-DC преобразователя, тем ниже КПД.

Также заметен нижний порог входного напряжения: при 6 вольт на входе, напряжение на выходе резко проседает. Таким образом, фраза “КПД до 96%” — это не маркетинговый ход. Но нужно понимать, что такое высокое значение КПД достижимо только в определенных случаях — при малой разнице входного и выходного напряжений и при малой силе тока. Что же в итоге? Допустим, что ваше устройство питается от аккумулятора, напряжение которого выше напряжения работы вашего устройства, и в вашем устройстве установлен понижающий преобразователь. Когда аккумулятор полностью заряжен, разница напряжений на входе и на выходе преобразователя больше, чем когда аккумулятор разряжен, а значит КПД ниже и аккумулятор разряжается быстрее. По мере разрядки аккумулятора КПД будет расти и аккумулятор будет разряжаться медленнее. Рассмотрим другой случай. У меня есть портативный (насколько это можно) фонарик, со светодиодом 10 ватт, который работает от напряжения 36 вольт. Для питания этого светодиода я применяю сборку из 4 литиевых аккумуляторов 18650, соединенных последовательно, и повышающий преобразователь. В этом случае, когда аккумуляторы заряжены, разность на входе и выходе преобразователя минимальна, и аккумуляторы разряжаются медленно. По мере увеличения заряда аккумуляторов разность напряжений растет, КПД снижается и аккумуляторы начинают разряжаться быстрее. В случае питания устройств от сетевых источников питания входное напряжение стабильно, а значит КПД будет зависеть исключительно от силы тока потребителя. В конце лабораторной работы обычно присутствует вывод. В этом случае я думаю выводы очевидны. КПД DC-DC преобразователей действительно может достигать высоких значений, в некоторых условиях. При это необходимо понимать, что в автономных устройствах, работающих от аккумуляторов, скорость разряда аккумуляторов неравномерна, и зависит в первую очередь от разности напряжения на входе и выходе преобразователя.

Микросхема MC34063A/MC33063A — повышающий (понижающий) импульсный преобразователь без гальванической развязки на одной микросхеме

Сегодня мы рассмотрим такую замечательную микросхему как MC34063 (MC33063), являющуюся интегральным микроконтроллером импульсного преобразователя напряжения без гальванической развязки, и требующую минимума внешних компонентов для полноценной работы построенного на ее основе миниатюрного DC-DC конвертера (понижающего, повышающего либо инвертирующего).

Сразу отметим, что максимальный рабочий ток для встроенного силового ключа данной микросхемы не должен превышать 1,5 ампера, а максимальное входное напряжение составляет для нее ни много ни мало 40 вольт при минимально возможных 3,3 В.

В отличие от линейных стабилизаторов серии 78хх, импульсный DC-DC преобразователь отличается более высоким КПД, не требует радиатора, и, будучи спроектирован под конкретную выходную мощность, занимает очень мало места на печатной плате.

Микросхема MC34063 (MC33063) доступна как в выводном, так и в планарном корпусе. В даташите фирмы ON Semiconductor приведена такая принципиальная схема данного компонента:

Выводы 6 и 4 — питание

Питание внутренних функциональных узлов микросхемы осуществляется постоянным напряжением через выводы 6 и 4. Четвертый вывод — общий (GND) , шестой вывод — плюс источника питания (Vcc) как для микросхемы, так и для небольшой внешней цепи, которая будет собрана вокруг нее.

Выводы 3, 4 и 7

Встроенный осциллятор микросхемы генерирует прямоугольные импульсы постоянной частоты, значение которой определяется емкостью конденсатора, подключенного между 3 и 4 выводами, а продолжительность каждого импульса зависит от величины напряжения на выводе 7 — на резистивном датчике тока. Как только напряжение на выводе 7 достигает 0,3 В, управляющий прямоугольный импульс внутри микросхемы завершается. Дальше станет ясно, почему так происходит.

Суть в том, что между выводами 6 и 7, согласно требованиям документации на данную микросхему, обязательно устанавливается внешний измерительный токоограничительный резистор. Причем максимальное напряжение на данном резисторе определяет точку максимума тока рабочей внешней цепи во время каждого следующего импульса.

В соответствии с законом Ома, максимальные 1,5 ампера тока при 0,3 вольтах (такова калибровка микросхемы по даташиту) на резисторе достижимы при номинале резистора в 0,2 Ом. Однако всегда необходим некоторый запас, поэтому берут минимум 0,25 Ом — обычно в этом месте включают параллельно четыре резистора по 1 Ом.

Вывод 8 является открытым коллектором внутреннего транзистора Q2, управляющего силовым транзистором Q1, который призван коммутировать внешнюю индуктивность к источнику питания. Общий коэффициент усиления по току здесь находится в районе 75. Это значит, что в зависимости от топологии проектируемого преобразователя, на выводе 8 может потребоваться резистор для ограничения тока базы.

Благодаря наличию встроенного в микросхему калиброванного источника опорного напряжения номиналом 1,25 вольт, в проектируемом DC-DC преобразователе любой топологии можно легко построить самую обычную цепочку обратной связи по выходному напряжению. А именно — подать с выхода преобразователя, через резистивный делитель, на вывод №5 соответствующее напряжение в 1,25 вольта, составляющие определенную долю от необходимого выходного напряжения.

Поскольку принципы построения конвертеров типа Buck и Boost мы уже разбирали в предыдущих статьях, подробно останавливаться на этих принципах сейчас не будем, а только отметим, что кроме самой микросхемы, для построения Buck (понижающего) или Boost (повышающего) преобразователя без гальванической развязки на микросхеме MC34063 (MC33063), кроме самой микросхемы нам потребуется лишь диод Шоттки типа 1N5822 или 1N5819, в зависимости от выходного тока, дроссель подходящей индуктивности и подходящего максимального тока, несколько резисторов для получения шунта на 0,25 Ом и на общую рассеиваемую мощность около 1-2 Вт, времязадающий конденсатор на 3 ногу, а также конденсатор выходного фильтра и конденсатор по входу на 6 ножку (электролитические).

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Повышающий стабилизатор напряжения – особенности и сфера применения

Повышающий преобразователь напряжения используется в тех схемах, где требуется получение напряжения больше, чем напряжения питания схемы. При этом большое значение имеют небольшие габаритные размеры, высокий КПД и отсутствие особых требований к уровню шума.

4590 руб. Ночная скидка: -10% на все товары. 4131 руб.

7350 руб. Ночная скидка: -10% на все товары. 6615 руб.

10990 руб. Ночная скидка: -10% на все товары. 9891 руб.

11690 руб. Ночная скидка: -10% на все товары. 10521 руб.

17190 руб. Ночная скидка: -10% на все товары. 15471 руб.

23790 руб. Ночная скидка: -10% на все товары. 21411 руб.

42490 руб. Ночная скидка: -10% на все товары. 38241 руб.

49490 руб. Ночная скидка: -10% на все товары. 44541 руб.

В целом принцип работы стабилизатора для повышающего напряжения схож с работой обычных устройств. Несколько иная схема включения индуктора, диода и конденсатора обеспечивает получение на выходе повышенных параметров.

Сфера применения повышающих преобразователей напряжения

Импульсные повышающие стабилизаторы обладают достаточно широкой сферой применения. Их используют для подключения высокоточного навигационного оборудования. Стабилизатор понижающий – повышающий рекомендуется купить для корректной работы:

• жидкокристаллических телевизоров;
• источников питания, установленных в цифровых системах;
• низковольтного промышленного оборудования.

Повышающий импульсный стабилизатор напряжения 12 Вольт может использоваться в сетях с переменным током для его преобразования в постоянный. Приборы этой группы применяют в качестве источников питания для мощных светодиодных ламп и аккумуляторов.

Преимущества повышающих стабилизаторов напряжения

Повышающий импульсный стабилизатор напряжения обладает целым рядом особенностей, отличающих его от стандартных приборов. В частности, главным отличием является тот факт, что его работа возможна при достаточно высоких частотах преобразования. Для большинства моделей диапазон частот может составлять от 20 до 80 кГц.

В числе преимуществ повышающих стабилизаторов тока можно назвать:

• точная и корректная стабилизация;
• высокий коэффициент полезного действия;
• выравнивание напряжения в широком диапазоне;
• мягкое включение и плавный старт;
• минимальный уровень шума в ходе работы;
• большой эксплуатационный ресурс;
• встроенная защита стабилизатора от повышенного напряжения.

Небольшой вес и компактные габаритные размеры позволяют устанавливать стабилизатор повышенной мощности на любой горизонтальной и вертикальной поверхности в помещениях с температурой воздуха от -40 до +40 градусов по Цельсию.

Купить повышающий стабилизатор напряжения от ведущих российских и иностранных брендов Вы можете в нашем магазине. Мы реализуем эффективное оборудование и комплектующие к нему с долгим сроком службы. Для получения бесплатной консультации Вы можете позвонить или написать нашим менеджерам.