Преобразователь 4 5 в 9 вольт схемы. Принцип работы устройства
Радио конструктор № 024, состоит из печатной платы с набором радио компонентов и инструкцией в упаковке и предназначен для начального освоения изготовления преобразователей напряжения.
В обиходе много, не часто используемых приборов для питания которых используется батарея питания типа «Крона» напряжением 9В, которая очень ненадежная и может разрядиться в самый неподходящий момент. Но устройств с питанием от «пальчиковых» элементов 1,5В ещё больше, например, пульты дистанционного управления, которые есть практически у всех. И купить в магазинах пальчиковый элемент доступнее и дешевле, чем «Крону».
В этой ситуации может пригодиться устройство преобразователь напряжения DC/DC, т.е. преобразователь постоянного напряжения в постоянное с другим напряжением и током. В нашем случае это будет повышающий преобразователь из 1,5 вольт в 9 вольт. Схема основана на работе блокинг-генератора, который состоит из транзистора VT1 и импульсного трансформатора Тр1, состоящего из трёх обмоток. Намотку обмоток необходимо производить в соответствии с их нумерацией, растягивая намотку витков по всей ширине каркаса, отмечая начала и концы обмоток, наматывая их в одном направлении. На схеме начала обмоток отмечены точками. Если схема внешне собрана правильно, но не работает, вероятнее всего перепутаны начало и конец обмоток (особенно важно для I и II обмоток). В нашей схеме используется транзистор КТ315Г, хотя можно использовать любой другой с коэффициентом передачи не менее 50. При использовании транзисторов с противоположной проводимостью (p-n-p), необходимо поменять полярность подключения питания. Рассмотрим работу схемы: база транзистора через II обмотку обратной связи подключена к делителю напряжения на резисторах R1, R2. С этих резисторов напряжение смещения подаётся на базу, в результате чего n-p-n переход транзистора получается открытым при подаче напряжения. Как только на схему
подаётся напряжение, транзистор открывается. Ток с элемента питания от «плюса» элемента питания через первичную обмотку I , коллектор, n-p-n переход, эмиттер транзистора возвращается к «минусу» питания. При протекании тока через I обмотку в трансформаторе возникает магнитное поле, которое наводит ток в обмотке связи II, подаётся на базу, что приводит к резкому закрытию транзистора. Ток через I обмотку прекращается, соответственно и прекращается ток в обмотке II. Транзистор вновь открывается и всё повторяется с частотой около 130КГц, т.е. 130.000 раз в секунду. Схема работает как автогенератор, магнитное поле в работающем трансформаторе наводит ток и во вторичной обмотке III. Количество витков в этой обмотке превышает количество витков в первичной обмотке, т.е напряжение в ней повышается. Переменное напряжение выпрямляется диодом Шоттки VD1 (диод работает на высокой частоте с малыми потерями), конденсатор С1 сглаживает и фильтрует выпрямленное напряжение, а стабилитрон VD2 предотвращает броски напряжения, превышающие 10 вольт, предотвращая выход из строя подключаемых к схеме приборов. Правильно собранная схема в настройках не нуждается. Соблюдайте правильность подключения обмоток трансформатора, источника питания, диода, стабилитрона, электролитического конденсатора С1, и разъёма «Крона» (чёрный - плюс).
Уровень: Начинающим
«Крона» 9В из элемента АА 1,5в (024)
Содержание набора 024:
1. Монтажная плата,
2. Элемент питания АА 1,5В,
3. Контейнер для элемента питания,
4. Разъём типа «Крона»,
5. Транзистор КТ315Г,
6. Резисторы R1,R2 - 100 Ом (2 шт.),
7. Диод Шоттки VD1 1N5819,
8. Стабилитрон VD2 10В,
9. Конденсатор электролитический 10МкФ,
10. Трансформатор импульсный,
11. Провод для обмоток ПЭЛ,
12. Монтажный провод,
13. Схема и описание.
Время непрерывной пайки одной точки не должно превышать трёх секунд
При сборке схемы соблюдайте полярность подключения питания, стрелочного прибора,
электролитического конденсатора, выпрямительных диодов и цоколёвку при установке микросхемы в панельку!
Для питания цифрового мультиметра от 1 батарейки АА вместо "кроны" 9 В собрал недавно этот преобразователь. Хотя от него можно запитать что угодно, не обязательно тестеры. В отличии от специализированных , тут всего пару транзисторов и катушка. Монтаж навесной, прямо на разъеме от батареи. В случае чего можно будет легко отсоединить и вернуть "крону".
Самый энергоемкий режим в мультиметре - прозвонка. Если напряжение питания сильно падает при замыкании щупов, то нужно увеличить диаметр провода L2 (остановился на 0,3 мм ПЭВ-2). Диаметр провода L1 не критичен, я использовал 0,18 мм и только из соображений "живучести", так как более тонкие можно нечаянно оторвать. В итоге собрал эту схему с кольцом D=12 d=7 h=5 мм на VT1 2SC3420 - без нагрузки качает 100 В, он оказался лучше всех (R1 = 130 Ом). Также удачно испытаны КТ315А (слабоват, R1 = 1 кОм), КТ863 (качает хорошо).
Отладка схемы
Отсоединяем ZD1, вместо R1 ставим подстроечное сопротивление 4,7кОм; в качестве нагрузки- R= 1кОм. Добиваемся максимального напряжения на нагрузке, изменяя сопротивление R1. Без нагрузки эта схема легко выдает 100 вольт и более, так что при отладке ставьте C2 на напряжение не менее 200V и не забывайте его разряжать.
Важное дополнение. Кольцо здесь применять необязательно! Берем готовый дроссель на 330 мГн и выше, поверх его обмотки мотаем любым проводом 20-25 витков L1, фиксируем термоусадкой. И ВСЕ! Качает даже лучше, чем кольцо.
Проверено мной с VT1 2SC3420 и IRL3705 (R1 = 130 Ом, VD1 - HER108). Полевой транзистор IRL3705 отлично работает, но ему нужно напряжение питания хотя бы 1 В и между затвором и массой резистор несколько килоом и стабилитрон на 6-10 В. Если не работает, то меняем местами концы одной из обмоток. При экспериментах преобразователь действительно работал начиная даже от 0,8 В!
На входе Pin=Iin*Uin=0.053A*0.763V=0.04043W
На выходе Pout=Uout*Uout/Rout =6.2V*6.2V/980=0.039224W (Ватт).
КПД = Pout/Pin= 0,969 или 96.9% - прекрасный результат!
Пусть даже 90% будет - тоже не слабо. Откровенно говоря, эта схемка с кольцом давно известна, я лишь добавил обратную связь по Uout на полевом транзисторе и догадался домотать и использовать готовый дроссель, ибо на кольцах мотать неудобно, да и лень, пусть даже и 20 витков. И габариты у кольца побольше. Автор статьи - Evgeny:)
Обсудить статью ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ 1,5 - 9 ВОЛЬТ
Давно мечтал изготовить преобразователь напряжения 1,5 - 9 вольт «Крона» из аккумулятора ААА для цифровых мультиметров. В роли корпуса для самодельного преобразователя я решил взять корпус от старой батареики типа «Крона».
Во первых, я аккуратно разогнул завальцованный край задней части корпуса батарейки. В углах осторожно отогнул завальцовку используя маленькую отвертку. Удалил секции батареи. А затем в задней стенке диаметром 6 мм просверлил отверстие и вставил стандартное гнездо под "Джек 3,5мм" для зарядки аккумулятора типа АА.
Известная перефразировка афоризма Леонардо да Винчи: «Всё гениальное – просто», отлично подходит для прототипа нашей схемы которую мы позаимствовали из одного из радиолюбительских журналов:
Наша, схема состоит всего из пяти радиокомпонентов, причем два из них, это ёмкости фильтров. Вместо выпрямителя ВЧ применяются база-эмиттерные переходы транзисторов самого генератора. Поэтому, значение тока базы пропорционально величине тока в нагрузке, что делает конструкцию весьма энергоэффективной.
C1, C2 – 22µF; VT1, VT2 – КТ209К; B1 – 1… 1,5V
Другой интересной особенностью конструкции генератора можно считать срыв колебаний в отсутствие подключенной нагрузки, что на 100% решает проблему эффективного управления питанием.
Трансформатор TV1 изготовлен из кольцевого магнитопроводе 2000НМ размером К7х4х2, на котором намотаны обмотки III и IV содержащие по 28 витков медного провода диаметром 0,16мм, а I, II по 4 витка - 0,25мм. ()
Вначале наматывают вторичные обмотки III и IV. Их нужно намотать одномоментно в два провода. Витки фиксируем клеем, «БФ-2» или «БФ-4». Затем, точно так же в два провода, наматывают первичные обмотки.
Схема собрана с помощью навесного монтажа, монтажной нитью связаны между собой транзисторы, конденсаторы и самодельный трансформатор.
Настройка схемы. Для установки заданного уровня выходного напряжения, может потребоваться подборка количества витков, чтобы при напряжении на аккумуляторе ААА в 1,0 Вольт, на выходе преобразователя было 7 Вольт. При этом минимальном напряжении, в мультиметре начинает мигать индикатор разряда батареи.
Если вместо КТ209К применены транзисторы другого типа, тогда подстраиваем количество витков вторичной обмотки самодельного трансформатора. Это происходит из-за разного падения напряжения на p-n переходах у разнотипных полупроводников. Я собрал эту конструкцию на транзисторах КТ502 при "родных" параметрах трансформатора. Выходное напряжение при этом упало где-то на вольт.
Перед окончательным этапом сборки конструкции, все радиокомпоненты соединил гибким многожильным проводом, и проверил работу схемы. Для защиты от КЗ, импульсный преобразователь со стороны контактов заизолирован герметиком.
Принципиальная схема простого импульсного DC-DC преобразователя напряжения для питания цифрового мультиметра на +9V от элемента Li-Ion (3.7V), например от одной банки 18650. Мультиметр, - очень популярный у радиолюбителей прибор, это современный аналог «АВО-метра».
И если «АВО-метр»без функции изменения сопротивления вообще мог работать без источника питания, то мультиметру источник питания необходим. В подавляющем большинстве мультиметров используется гальваническая батарея 6F22 напряжением 9V (аналог советской «Кроны»).
За исключением очень компактных приборов типа DT-182, питающихся от 12-воль-товой батареи как для брелков автосигнализаций. Но у меня приборчик «крупный» -DT9206A, питающийся от «Кроны», с чем возникали некоторые проблемы.
Поэтому он был переделан на питание от литиевого дискового элемента напряжением ЗV. В принципе, можно было набрать батарею из трех литиевых элементов, и сначала как раз это и планировалось, но потом решено было ограничиться одним, плюс повышающий преобразователь напряжения.
Принципиальная схема
Схема повышающего преобразователя показана на рисунке. Это несимметричный мультивибратор, который генерирует импульсы частотой в несколько десятков килогерц. Частота генерации зависит от резистора R1 и конденсатора С2. Нагрузкой мультивибратора служит дроссель L1.
Рис. 1. Принципиальная схема DC-DC преобразователя напряжения для питания мультиметра +9V от +3.7V Li-Ion.
Переменное напряжение с него поступает на однополупериодный выпрямитель на диоде VD1. Если убрать цепь VD3-VD2, то выходное напряжение будет нестабильным, меняющимся от нагрузки в пределах от 15-20V до 6-7V. Цепь из стабилитрона VD3 и диода VD2 стабилизирует выходное напряжение на уровне около 9V.
Детали
Дроссель L1 - готовый ДМ-0,2-200 индуктивность от 150 до 300 мкГн. Схему мультиметра DT-9206A нужно немного переделать, нужно обрезать дорожки к выключателю, замкнуть их перемычкой, а выключатель монтажными проводниками подключить к литиевому элементу.
Мартин Н. А. РК-07-17.
К тому же был дополнительный нюанс не в пользу схемы, вместо батарейки 1,5 В запитал её от аккумулятора 1,2 В да ещё формата ААА. Даже визуально понятно, что самый слабый вариант. Такой выбор сделал по двум причинам: первая - такие аккумуляторы имелись в наличии да ещё и пылились без дела, вторая и главная - подходящее место для установки нашлось именно для такого типоразмера аккумулятора.
Схема
За прошедший, без малого, год было достаточно времени, чтобы оценить преобразователь и как устройство вообще, и конкретную собранную схему в частности, и привнесённое дополнение в конструкцию включения питания мультиметра (установка дополнительной кнопки включения питания от аккумулятора к преобразователю параллельно штатной, для работы с ней в тандеме). Буду краток - как пользователь доволен абсолютно всем, с одной маленькой оговоркой. Дело в том, что для включения мультиметра штатную кнопку приходилось нажимать дважды - для устранения было необходимо открыть корпус мультиметра и выполнить регулировку нажимного штока дополнительной кнопки. Но за предыдущие годы пользования мультиметром настолько достало лазить в его внутренности, что был согласен в течении всего этого времени быстренько дважды щёлкать штатной кнопочкой ибо всё остальное было настолько органично, что слов нет. Аккумулятора хватало минимум на неделю, при необходимости замена производилась в течении 15 секунд, если не торопясь. Однако то, что дело нужно довести до конца всегда помнил и вот, наконец, сподобился. Извлёк временную платку и глядя на неё, не изменяя существующей схемы, нарисовал в Layout печатную плату.
Распечатал, перевёл рисунок на фольгированный текстолит, протравил и перенёс на полученную печатную плату все электронные компоненты. При изготовлении размеры печатной платы взял не под отсек питания, а под корпус, выполненный из батарейки типа «Крона». Места несколько поменьше, зато какое удобство и законченность конструкции. Как изготовить такой корпус смотрите здесь («Корпус электронного устройства из батарейки»).
В соответствии с намерениями, клеммную колодку от «Кроны» и изготовленную заглушку, вместо штатного донышка, припаял к плате, используя для этого дополнительные металлические элементы. Крепление получилось достаточно надёжным, а всё вместе приобрело вид законченной конструкции.
Произвёл пробное включение с замером выходного напряжения. В виду того, что мультиметр был разобран, сделал это при помощи ТЛ-4м. Стрелка показала почти 10 вольт. Не поверил, электронные компоненты те же, только плата другая. Очень кстати сохранилось фото замера выходного напряжения ещё со времени сборки временной платы, тогда оно равнялось 8,7 В. Пришлось собирать мультиметр с питанием от кроны. Действительно выходное напряжение повысилось на 0,8 В. Да, правильная печатная плата не чета временной.
С питанием своего мультиметра напряжением 9,5 вольт согласился и поместил собранную схему в оболочку, но перед этим уложил на печатные проводники изолирующую прокладку из толстого полиэтилена. Внешняя оболочка изготовлена из совсем тонкой жести вот и нет на неё надёжи, во избежание короткого замыкания прокладка пусть будет. Преобразователь полностью готов к эксплуатации.
Перед сборкой мультиметра сделал пробное включение и очень кстати, кнопка включения опять потребовала двойного нажатия и напомнила о необходимой регулировке. А так прибор функционировал нормально.
Установка
Регулировка заключалась в том, что было необходимо снять основную кнопку и находящийся на ней «прилив» с размещённым внутри винтовым штоком нажатия клавиши включения подачи питания на преобразователь с аккумулятора 1,2 В, и повернуть винт на пол оборота против часовой стрелки, то есть вывернуть - увеличить длину штока. Теперь включение преобразователя стало происходить на миг раньше и соответственно включение мультиметра стало штатным (с первого нажатия).
А в подтверждения своего ИМХО, что замена аккумулятора расположенного с измерительного прибора гораздо более привлекательна, чем его зарядка при расположении внутри, приглашаю посмотреть маленькое видео демонстрации этого процесса. Прошу обратить внимание, что непосредственно сама замена длиться 15 секунд (в рабочем порядке составляет 5).
Видео