3.6 Повышающие преобразователи и умножители напряжения.
Обычно, если в
конструкции имеется сетевое питание, для
получения всех питающих напряжении используют
трансформаторы. Повышающие преобразователи и
умножители напряжения применяются, когда
необходимо получить напряжения большие, чем
напряжения питания в носимых устройствах,
питаемых от батарей или аккумуляторов.
Преобразователи малой мощности (до 100-200 мВт)
можно собрать на дискретных элементах без
применения трансформаторов, в преобразователях
большой мощности трансформатор необходим. Для
получения удвоенного или утроенного напряжения
можно пользоваться т.н. умножителями напряжения
(см. главу 2).
3.6.1
Бестрансформаторный удвоитель напряжения для
малогабаритных устройств
На рис. 3.6-1
приведена схема преобразователя напряжения 9 В
-> 18В для устройств, потребляющих не более 100 мА
при напряжении питания 18В. Преобразователь
приведен в составе практической схемы сирены для
систем охраны и сигнализации.
Генератор
управления выполнен по типовой схеме. На выходе D
1.2 формируются прямоугольные импульсы с частотой
1 Гц. Импульсы поступают на управляемый генератор
Dl.3, D1.4 и цепочку из R3, R2, С2, которая влияет на
глубину модуляции. R4, R5, СЗ, С4 подбираются в
соответствии с резонансной частотой пьезо
керамического излучателя В 1 в пределах 1,5-3 кГц.
Для повышения амплитуды на пьезокристалле в
схему введен умножитель. Сигнал с выхода DD1.4
поступает на комплементарную пару VT5, VT6 и далее
на умножитель VD3, VD4, С5, Сб. Напряжение на С6 при
токе нагрузки 50 мА и основном питании 9 В
составляет порядка 16 В. Мощность умножителя
можно несколько увеличить, применив емкости
большего номинала. Схему можно питать
напряжением 6-15 В (15 В — максимум для ИС серии 561), в
случае 15 В питания, напряжение на выходе
умножителя будет составлять нс менее 25 В при
нагрузке 80 мА.
.
В данной
конструкции амплитуда на кристалле пьезоэлемен
та будет учетверенной, учитывая то, что он
включен в противофа-зе, относительно плеч
транзисторов VT1, VT3. В качестве излучателя
используется специально для этих целей
разработанная керамическая пластина с
двухсторонним покрытием, так называемый триморф
с диаметром кристалла 32 мм.
3.6.2 Мощным
преобразователь для питания бытовых
электроприборов
На рис. 3.6-2
приведена принципиальная схема мощного
преобразователя для питания бытовых
электроприборов (телевизор, дрель, электронасос
и т.д.) от автомобильного аккумулятора.
Преобразователь обеспечивает выходное
напряжение 220 В, 50 Гц на нагрузке мощностью до 100
Вт. При максимальной нагрузке потребляемый от
аккумулятора ток не превышает 10 А.
Количество деталей
в устройстве сведено к минимуму. На микросхеме
DD1.1 собран задающий генератор с частотой 100 Гц.
Точную настройку частоты (что важно для
нормальной работы аппаратуры) осуществляют
резисторами R1 и R2. Деление частоты на 2 и
управление транзисторами обеспечиваются второй
половиной микросхемы — D1.2. Транзисторы VT1, VT2
включены для обеспечения нормального режима
работы выходов DD1.2 при максимальном токе
нагрузки. Выходные транзисторы VT3, VT4
устанавливаются на радиаторы, площадь которых не
менее 350 см^2.
Для сглаживания
прямоугольных фронтов предназначен конденсатор
СЗ, который вместе с выходной обмоткой и
нагрузкой образует резонансную систему. Его
емкость сильно зависит от характера нагрузки.
Трансформатор ТР1 выполнен на магнитопро воде
марки ШЛМ или ПЛМ габаритной мощности 100 Вт.
Обмотки I и II содержат по 17 витков провода ПЭВ-2
2,0мм, обмотка III содержит 750 витков провода ПЭВ-2
0,7мм.
Данную схему очень
легко переработать под высокочастотный
преобразователь напряжения (частота
преобразования ~25 кГц). Для этого достаточно
поднять частоту задающего генератора на D1.1 до -50
кГц, изменив емкости С1 и С2 на 180 пФ, и заменить ТР1
на высокочастотный трансформатор. Мощность
преобразователя зависит от нагрузки выходных
транзисторов, максимальный ток, который они
могут дать нс должен превышать 8А в плече. Для
увеличения тока уменьшается количество витков
трансформатора в 1 и II обмотках до 8-10. На выходе
преобразователя устанавливается диодный мост и
ВЧ-фильтр, применяемые в них компоненты должны
обеспечивать нормальную работу на частоте 25 кГц.
