Step-up spanningsomvormers met laagspanningsvoeding worden heel vaak geïmplementeerd in een verscheidenheid aan zelfgemaakte producten. Nu biedt de markt ons best goede kant-en-klare oplossingen, maar het nemen en gebruiken van een kant-en-klaar bord is op de een of andere manier oninteressant. Veel leuker als je het doet doe het zelf.
De auteur van dit zelfgemaakte product is AKA KASYAN (YouTube-kanaal "AKA KASYAN"). De voorgestelde omvormer kan betrokken zijn bij de bouw van zelfgemaakte powerbanken, omvormers voor een multimeter, een lijn van leds of ledstrips van een laagspanningsbron voorzien, enzovoort.
Met de mc34063-chip is misschien elke radioamateur bekend. Dit is een gespecialiseerde chip op basis waarvan je redelijk goede dc-dc spanningsomvormers kunt bouwen die toenemen, afnemen of omgekeerd.
Een eenvoudig boost-convertercircuit op deze chip ziet er als volgt uit:
De microschakeling is goed omdat hij al een vermogenstransistor in zich heeft, zodat de uitgangsstroom kan oplopen tot 1.5A.
Maar eerlijk gezegd moet worden opgemerkt dat bij een stroom van 1A de microschakeling al erg begint op te warmen. Deze microschakeling heeft interne comparatoren en een eigen referentiespanningsbron, die het mogelijk maakt om spanningsfeedback te organiseren of met andere woorden de uitgangsspanning op het gewenste niveau te stabiliseren.
De uitgangsspanning is afhankelijk van de verhouding van de weerstanden van de spanningsdeler.
De microcircuit heeft veel goodies, waar we het een andere keer over zullen hebben, maar vandaag zullen we een boost-convertercircuit overwegen.
Deze converter is vrij eenvoudig en laat je je smartphone opladen van bijvoorbeeld lithiumbatterijen.
Maar er is een nadeel: efficiëntie. Het feit is dat ondanks het werken in een gepulseerde modus, met een dergelijke verhouding van ingangs- en uitgangsspanning, de efficiëntie van de omzetter erg klein is en hoogstens 60-65% bedraagt, en dit is niet goed voor een draagbaar apparaat.
De chip van dit circuit is dat de output van de microschakeling wordt versterkt door een extra transistor. In ons geval is het bipolair.
Dit zal de uitvoerkarakteristieken van de converter verbeteren en de chip ontlasten. Met andere woorden, het circuit zal de constructie van converters voor hoog vermogen mogelijk maken.De mc34063-chip begint te werken met een ingangsspanning vanaf 3V, dat wil zeggen dat het bovenstaande circuit kan worden gebruikt als boost-converter in een zelfgemaakte powerbank. Daarom heeft de auteur een dubbele USB-poort op het bord.
Nu over de printplaat. Aanvankelijk ontwikkelde de auteur het bord voor een ander circuit met een veldeffecttransistor, maar de hoop was niet gerechtvaardigd. Met bipolaire transistors werkt het circuit beter. Het bord kwam redelijk goed uit, met fabriekskwaliteit is het zeker niet te vergelijken, maar voor thuis technologie is helemaal niet slecht, en als je wilt dat je zelfgemaakte producten eruit zien als een fabrieksproduct, dan kun je een printplaat bestellen.
Ga je gang. We gaan niet diep in op de werking van de dc-dc converter. Maar deze chip is iets anders dan gewone PWM-controllers. De microschakeling genereert een reeks rechthoekige pulsen die de basis van de sleutel binnenkomen en het werkt en sluit de stroombron voor de inductor. Dientengevolge treedt energie-accumulatie op in het laatste. Vervolgens worden de sleutels gesloten, wordt de stijging van de zelfinductiespanning van de inductor door de diode gecorrigeerd en hoopt zich op in de condensator, en van de condensator gaat al naar de consument.
De resistieve deler wekt een bepaalde spanning op, die wordt aangelegd aan een van de ingangen van de interne comparator van de microschakeling. Daar wordt deze spanning vergeleken met de spanning van de referentiebron. Op basis van het spanningsverschil verhoogt of verlaagt de microschakeling de pulsduur en frequentie, en ook de frequentie, aangezien de microschakeling tegelijkertijd zowel de PWM-modus (pulsbreedtemodulatie) als de PFM-modus (pulsfrequentiemodulatie) regelt.
Het principe is duidelijk zichtbaar op het oscilloscoopscherm:
Hoe krachtiger de belasting, hoe groter de afname van de uitgangsspanning. Een feedbacksysteem reageert hierop en de microschakeling verhoogt de pulsduur en schakelfrequentie.
Uitgang gelijkrichterdiode. In principe is elke Schottky-diode met een stroomsterkte van 3 ex ampère geschikt. De auteur besloot om een dubbele diodesamenstelling te nemen van de uitgangsgelijkrichter van de computervoeding. Diodes zijn parallel.
We nemen opslagcondensatoren aan de uitgang met een nominale spanning van 10-16V. Het is zeer aan te raden om condensatoren te gebruiken met een lage interne weerstand, deze zijn ook te vinden in computervoedingen.
De inductor is gewikkeld op ringen van poederijzer, niet ferriet, namelijk poederijzer.
Ferrietring is hier niet geschikt. De ringmaat ligt nu voor je:
De wikkeling bevat slechts 6 windingen, gewikkeld met een 1,2 mm draad en kan millimeter zijn.
Het was met deze inductor dat de maximale EMF van zelfinductie 20V bereikte. Dus dankzij de afstemweerstand, die overigens op het bord zit, is het mogelijk om de uitgangsspanning over een redelijk groot bereik aan te passen.
De auteur noemde de transistor TIP41 de meest betaalbare optie. De collectorstroom is slechts 6A, plaats indien mogelijk de sleutels met een collectorstroom van 10 ampère of meer. Maar zelfs met zo'n niet zo steile transistor is het mogelijk om aan de uitgang van de converter een stroom te krijgen van ongeveer 2A.
Uiteraard warmt de transistor op, dus zowel de sleutel als de diode worden op een gemeenschappelijke radiator geïnstalleerd. Vergeet niet om de substraten van deze componenten van de radiator te isoleren met warmtegeleidende pakkingen.
De huidige shunt kan van het circuit worden uitgesloten als bescherming niet nodig is.
Een van de voordelen van dit circuit is de geringe stationaire stroom (minder dan 10 mA). De aangegeven 2A-uitgangsstroom is niet de limiet voor een dergelijk circuit. Je kunt nog meer uitpompen, maar dit heeft geen zin vanwege de lage conversie-efficiëntie.
Dat is alles. Het archief met het circuit en de printplaat vind je in de beschrijving onder de originele video van de auteur (link SOURCE).
Bedankt voor je aandacht. Tot binnenkort!
Video: