Простой преобразователь напряжения
А. ЧАПЛЫГИН, г. Курск
Предлагается повышающий инвертор постоянного напряжения, обладающий неплохими характеристиками, несмотря на то, что в нем использован минимум элементов. Его схема представлена на рисунке. На транзисторах VT1 и VT2 собран двухтактный генератор импульсов. Ток положительной обратной связи протекает через обмотки III и IV трансформатора Т1 и нагрузку, подключенную между цепью +12 В и общим проводом. За счет пропорционального токового управления транзисторами существенно уменьшены потери на их переключение и повышен КПД преобразователя. В реальном устройстве он составил 82...85 % при токе нагрузки 1 А.
Роль диодов, выпрямляющих выходное напряжение, выполняют эмиттерные переходы транзисторов. Можно получить и отрицательное напряжение (в рассматриваемом случае -4,2 В), установив дополнительные диоды VD1 и VD2, как показано на рисунке штриховыми линиями. Здесь также потребуется фильтрующий конденсатор, аналогичный С1, но подключенный в противоположной полярности.
Магнитопроводом трансформатора Т1 служит кольцо К18x8x5 из феррита 2000НМ1. Обмотки I и II содержат по 6 витков, a III и IV — по 10 витков изолированного провода диаметром 0,5 мм. Каждую пару обмоток наматывают одновременно в два проводв.
Инвертор способен работать и при уменьшении входного напряжения до 1 В, что позволяет, например, получить напряжение 9 В от одного гальванического элемента напряжением 1,5 В. При заданных входном Uвх и выходном Uвых напряжениях и числе витков w1 обмоток I и II необходимое число витков обмоток III и IV (w2) с достаточной точностью рассчитывают по формуле
w2=w1(Uвых-Uвх+0,9)/(Uвх-0,5)
Транзисторы следует выбирать, ориентируясь на допустимые значения тока базы (он не должен быть меньше тока нагрузки) и обратного напряжения змиттер-база (оно должно быть больше удвоенной разности входного и выходного напряжений). Для работы в преобразователях небольшой мощности во многих случаях подойдут транзисторы серий КТ208, I КТ209, КТ501. При этом трансформатор Т1 может быть выполнен на кольцевом магнитопроводе меньшего диаметра.
Для входного напряжения 1..1,5В и выходного - 9В схема будет такой.
C1,C2 – 22µF, VT1,VT2 – КТ209К, B1=1…1,5V
Трансформатор TV1 намотан на кольцевом магнитопроводе 2000НМ размером К7х4х2. Обмотки III и IV содержат по 28 витков провода O0,16мм, а I, II по 4 витка провода O0,25мм.
Настройка может потребоваться для установки необходимого уровня выходного напряжения.
Я так подобрал количество витков, чтобы при напряжении на аккумуляторе 1,0 Вольт, на выходе преобразователя было около 7 Вольт. При этом напряжении, в мультиметре зажигается индикатор разряда батареи. Таким образом, можно предотвратить слишком глубокий разряд аккумулятора.
Если вместо предложенных транзисторов КТ209К будут использованы другие, тогда придётся подобрать количество витков вторичной обмотки трансформатора. Это связано с разной величиной падения напряжения на p-n переходах у различных типов транзисторов.
Я испытывал эту схему на транзисторах КТ502 при неизменных параметрах трансформатора. Выходное напряжение при этом снизилось на вольт или около того.
Также нужно иметь в виду, что база-эмиттерные переходы транзисторов одновременно являются выпрямителями выходного напряжения. Поэтому, при выборе транзисторов, нужно обратить внимание на этот параметр. То есть, максимально допустимое напряжение база-эмиттер должно превышать необходимое выходное напряжение преобразователя.
Если генерация не возникает, проверьте фазировку всех катушек. Точками на схеме преобразователя (см. выше) отмечено начало каждой обмотки.
Радио 11-2001