Convertor de putere redusă pentru a alimenta sarcina 9 volți de la baterie Li-ion 3,7 volți

Unele dispozitive moderne de putere redusă consumă un curent foarte mic (câțiva miliamperi), dar pentru puterea lor necesită o sursă prea exotică - o baterie de 9 V, care este suficientă și pentru maximum 30 ... 100 de ore de funcționare a dispozitivului. Arată deosebit de ciudat acum, când bateriile Li-ion de la diverse gadget-uri mobile sunt aproape mai ieftine decât bateriile în sine - bateriile. Prin urmare, este firesc ca un radioamator adevărat să încerce să adapteze bateriile pentru a-și alimenta dispozitivul și să nu caute periodic baterii „vechi”.

Dacă luăm în considerare un multimetru convențional (și popular) ca o sarcină de putere redusă. M830, alimentat de un element de tip „Korund”, apoi pentru a crea o tensiune de 9 V, sunt necesare cel puțin 2-3 baterii conectate în serie, ceea ce nu ne convine, pur și simplu nu vor încăpea în carcasa dispozitivului. Prin urmare, singura cale de ieșire este să folosiți o baterie și un convertor boost.

Selectarea bazei elementului

Cea mai simplă soluție este să utilizați temporizatorul de tip 555 (sau versiunea sa 7555 CMOS) în convertor de impulsuri(convertoarele capacitive nu sunt potrivite, avem prea multă diferență între tensiunile de intrare și de ieșire). Un „plus” suplimentar al acestui microcircuit, are o ieșire open-collector, în plus, una suficient de înaltă, capabilă să reziste la tensiuni de până la +18 V la orice tensiune de alimentare de funcționare. Datorită acestui fapt, este posibil să asamblați un convertor din literalmente o duzină de piese ieftine și comune (Fig. 1.6).

Orez. 1.6. Diagrama unui convertor simplu

Pinul 3 al cipului este o ieșire normală cu două stări, este folosit în acest circuit pentru a menține generarea. Pinul 7 este o ieșire de colector deschis capabilă să reziste supratensiune, deci poate fi conectat direct la bobină, fără un follower de tranzistor. Tensiunea de intrare de referință (pin 5) este utilizată pentru a regla tensiunea de ieșire.

Principiul de funcționare al dispozitivului

Imediat după aplicarea tensiunii de alimentare, condensatorul C3 este descărcat, curentul prin dioda zener VD1 nu curge, tensiunea la intrarea REF a microcircuitului este de 2/3 din tensiunea de alimentare și ciclul de lucru al ieșirii impulsuri este 2 (adică durata impulsului este egală cu durata pauzei), condensatorul C3 se încarcă la viteza maximă. Dioda VD2 este necesară pentru ca condensatorul C3 descărcat să nu afecteze circuitul (nu reduce tensiunea la pinul 5), rezistența R2 „pentru orice eventualitate”, pentru protecție.

Pe măsură ce acest condensator se încarcă, dioda zener VD1 începe să se deschidă ușor, iar tensiunea la pinul 5 al microcircuitului crește. Din aceasta, durata impulsului scade, durata pauzei crește, până când apare echilibrul dinamic și tensiunea de ieșire se stabilizează la un anumit nivel. Valoarea tensiunii de ieșire depinde doar de tensiunea de stabilizare a diodei zener VD1 și poate fi de până la 15 ... 18 V la o tensiune mai mare, microcircuitul poate defecta.

Despre detalii

Bobina L1 este înfăşurată pe un inel de ferită. K7x5x2 (diametru exterior - 7 mm, interior - 5 mm, grosime - 2 mm), aproximativ 50 ... 100 de spire cu un fir cu un diametru de 0,1 mm. Puteți lua un inel mai mare, apoi numărul de spire poate fi redus, sau puteți lua un șoc industrial cu o inductanță de sute de microhenries (µH).

Microcircuitul 555 poate fi înlocuit cu analogul domestic K1006VI1 sau cu versiunea CMOS 7555 - are un consum mai mic de curent (bateria va „dura” ceva mai mult) și o gamă mai largă de tensiune de funcționare, dar are o ieșire mai slabă (dacă multimetrul necesită mai mult de 10 mA, s-ar putea să nu dea un astfel de curent, mai ales la o tensiune de alimentare atât de scăzută) și ei, ca toate structurile CMOS, „nu-i place” tensiunea crescută la ieșire.

Caracteristicile dispozitivului

Aparatul începe să funcționeze imediat după asamblare, întreaga setare constând în setarea tensiunii de ieșire prin selectarea diodei zener VD1, în timp ce la ieșire trebuie conectat un rezistor de 3,1 kΩ (simulatorul de sarcină) în paralel cu condensatorul C3 (simulatorul de sarcină), dar nu multimetru!

Este interzisă pornirea convertorului cu o diodă zener nesoldată, atunci tensiunea de ieșire va fi nelimitată și circuitul se poate „ucide”. De asemenea, puteți crește frecvența de funcționare prin reducerea rezistenței rezistenței R1 sau condensatorului C1 (dacă funcționează la o frecvență audio, se aude un scârțâit de înaltă frecvență). Dacă lungimea firelor de la baterie este mai mică de 10 ... 20 cm, un condensator de alimentare cu filtrare este opțional, sau puteți pune un condensator cu o capacitate de 0,1 uF sau mai mult între pinii 1 și 8 ai microcircuitului.

Deficiențe identificate

În primul rând, dispozitivul conține două oscilatoare (un oscilator principal al cipului ADC - convertor analog-digital al dispozitivului, al doilea generator al convertorului) care funcționează la aceleași frecvențe, adică se vor afecta unul pe celălalt (bătăi de frecvență ), iar precizia măsurării se va deteriora serios.

În al doilea rând, frecvența generatorului convertorului se modifică în mod constant în funcție de curentul de sarcină și tensiunea bateriei (deoarece există o rezistență în circuitul POS - feedback pozitiv, și nu un generator de curent), astfel încât devine imposibil de prezis și corectat influența acestuia . În special pentru un multimetru, un oscilator comun pentru ADC și un convertor cu o frecvență de operare fixă ​​ar fi ideale.

A doua versiune a convertorului

Circuitul unui astfel de convertor este puțin mai complicat și este prezentat în Fig. 1.7.

Orez. 1.7. Schema convertorului cu o frecvență de funcționare fixă

Un generator este asamblat pe elementul DD1.1, prin condensatorul C2 ceasul convertorului, iar prin C5 - cipul ADC. Cele mai ieftine multimetre se bazează pe ADC-ul cu dublă integrare ICL7106 sau pe analogii săi (40 de pini, 3,5 caractere pe afișaj), pentru a sincroniza acest microcircuit, trebuie doar să scoateți condensatorul dintre pinii 38 și 40 (deslipiți piciorul de la pinul 38). și lipiți la pinul 11DD1.1). Datorită feedback-ului printr-un rezistor între pinii 39 și 40, microcircuitul poate fi tactat chiar și cu semnale foarte slabe cu o amplitudine de o fracțiune de volt, astfel încât semnalele de 3 volți de la ieșirea DD1.1 sunt destul de suficiente pentru funcționarea sa normală. .

Apropo, în acest fel este posibilă creșterea vitezei de măsurare de 5 ... 10 ori - pur și simplu prin creșterea frecvenței ceasului. Precizia măsurării practic nu suferă de acest lucru; se înrăutățește cu maximum 3 ... 5 unități din cifra cea mai puțin semnificativă. Nu este necesar să se stabilizeze frecvența de operare pentru un astfel de ADC, așa că un oscilator RC convențional este destul de suficient pentru precizia normală de măsurare.

Pe elementele DD1.2 și DD1.3 este asamblat un multivibrator în așteptare, a cărui durată a impulsului, folosind tranzistorul VT2, poate varia de la aproape 0 la 50%. În starea inițială, la ieșirea sa (pin 6) există o „unitate logică” (nivel de tensiune ridicată), iar condensatorul C3 este încărcat prin dioda VD1. După sosirea unui impuls negativ de declanșare, multivibratorul „vârf”, un „zero logic” (nivel de tensiune scăzut) apare la ieșire, blocând multivibratorul prin pinul 2 al DD1.2 și deschizând tranzistorul VT1 prin invertorul de pe DD1. .4 În această stare, circuitul va fi până atunci până când condensatorul C3 este descărcat - după care „zero” de la pinul 5 al DD1.3 va „înclina” multivibratorul înapoi în starea de așteptare (în acest moment C2 va avea timp pentru a încărca și va fi, de asemenea, „1” la pinul 1 al DD1.1), tranzistorul VT1 se va închide și bobina L1 va fi descărcată la condensatorul C4. După sosirea următorului puls, toate procesele de mai sus se vor repeta din nou.

Astfel, cantitatea de energie stocată în bobina L1 depinde doar de timpul de descărcare al condensatorului C3, adică de cât de puternic este deschis tranzistorul VT2, ceea ce îl ajută să se descarce. Cu cât tensiunea de ieșire este mai mare, cu atât tranzistorul se deschide mai puternic; astfel, tensiunea de ieșire este stabilizată la un anumit nivel, în funcție de tensiunea de stabilizare a diodei zener VD3.

Folosit pentru a încărca bateria cel mai simplu convertor pe un stabilizator liniar reglabil DA1. Trebuie să încărcați bateria, chiar și cu utilizarea frecventă a multimetrului, doar de câteva ori pe an, așa că puneți una mai complexă și mai scumpă aici regulator de comutare nu are nici un sens. Stabilizatorul este setat la o tensiune de ieșire de 4,4 ... 4,7 V, care este redusă cu 0,5,0,7 V de dioda VD5 la valorile standard pentru o baterie litiu-ion încărcată (3,9 ... 4,1 V) . Această diodă este necesară pentru ca bateria să nu se descarce prin DA1 offline. Pentru a încărca bateria, trebuie să aplicați o tensiune de 6 ... 12 V la intrarea XS1 și să uitați de ea timp de 3 ... 10 ore. Cu o tensiune de intrare mare (mai mult de 9 V), cipul DA1 devine foarte fierbinte, așa că trebuie fie să furnizați un radiator, fie să reduceți tensiunea de intrare.

Ca DA1, puteți folosi stabilizatoare de 5 volți KR142EN5A, EN5V, 7805 - dar apoi, pentru a amortiza „excesul” de tensiune, VD5 trebuie să fie format din două diode conectate în serie. Tranzistorii din acest circuit pot fi utilizați în aproape orice n-p-n structuri, KT315B sunt aici doar pentru că autorul a acumulat prea multe dintre ele.

KT3102, 9014, VS547, VS817, etc vor funcționa normal.Diodele KD521 pot fi înlocuite cu KD522 sau 1N4148, VD1 și VD2 ar trebui să fie de înaltă frecvență ideală BAV70 sau BAW56. VD5 orice diodă (nu Schottky) de putere medie (KD226, 1N4001). Dioda VD4 este opțională, doar că autorul a avut diode zener de prea joasă tensiune și tensiunea de ieșire nu a atins minimul de 8,5 V, iar fiecare diodă suplimentară în legătură directă adaugă 0,7 V la tensiunea de ieșire.Bobina este aceeași ca pentru circuitul anterior (100. ..200 µH). Schema de finalizare a comutatorului multimetrului este prezentată în fig. 1.8.

Orez. 1.8. Schema de conexiuniîmbunătățiri ale comutatorului multimetrului

Borna pozitivă a bateriei este conectată la inelul central al multimetrului, dar conectăm acest inel la "+" al bateriei. Următorul inel este al doilea contact al comutatorului și este conectat la elementele circuitului multimetrului în 3-4 piste. Aceste piste de pe partea opusă a plăcii trebuie să fie rupte și conectate împreună, precum și cu ieșirea +9 V a convertorului. Inelul este conectat la magistrala de alimentare a convertorului de +3 V. Astfel, multimetrul este conectat la ieșirea convertorului, iar cu comutatorul multimetrului pornim și oprim puterea convertorului. Trebuie să trecem la astfel de dificultăți din cauza faptului că convertorul consumă ceva curent (3 ... 5 mA) chiar și cu sarcina oprită, iar bateria se va descărca de un astfel de curent în aproximativ o săptămână. Aici oprim alimentarea convertorului în sine, iar bateria va dura câteva luni.

Un dispozitiv asamblat corect din piese reparabile nu trebuie configurat, uneori trebuie doar să reglați tensiunea cu rezistențele R7, R8 (încărcător) și o diodă zener VD3 (convertor).

Orez. 1.9 Opțiuni placă de circuit imprimat

Placa are dimensiunile unei baterii standard si este instalata in compartimentul corespunzator. Bateria se pune sub comutator, de obicei este suficient spațiu, trebuie mai întâi să o înfășurați cu mai multe straturi de bandă electrică sau măcar bandă.

Pentru a conecta conectorul încărcătorului în carcasa multimetrului, trebuie să găuriți o gaură. Pinout-ul pentru diferiți conectori XS1 este uneori diferit, așa că poate fi necesar să modificați puțin placa.

Pentru ca bateria și placa convertor să nu se „atârneze” în interiorul multimetrului, trebuie să fie apăsate cu ceva în interiorul carcasei.

Vezi alte articole secțiune.

Circuitul convertorului este prezentat în fig. Baza dispozitivului este un auto-oscilator cu un singur ciclu cu cuplare transformator și comutare inversă a diodei. Generatorul convertor este realizat pe VT2. Tranzistorul cu germaniu are o rezistență scăzută la saturație, iar acest lucru asigură o pornire ușoară și munca normala convertor la tensiune de alimentare joasă. Pe VT1, este asamblat stabilizatorul de curent de bază al tranzistorului VT2, conceput pentru a reduce dependența tensiunii de ieșire de sursa de alimentare. VD1 și C1 formează un redresor cu jumătate de undă.

Când sursa de alimentare scade la 1,5 V, tensiunea de ieșire a convertorului va scădea doar cu 20%. Frecvența de generare este de 60 kHz și depinde de tensiunea de alimentare (tensiune de alimentare 2V - 30 kHz).

Pentru a simplifica designul și a reduce dimensiunile, dispozitivul nu este asamblat pe o placă de circuit imprimat.

Detalii:
Transformatorul este realizat pe circuitul magnetic K20 * 10 * 5 din 2 inele de ferită lipite marca 2000NM1. Înfășurările sunt realizate cu sârmă PEV-2 0,57 și sunt distribuite uniform în jurul circumferinței, I - 8 spire, II - 11 spire.
VT2 - GT122V cu un coeficient. câștig de cel puțin 100, dar poate fi înlocuit și cu MP37A (38A).
VT1 - KP303 V (G D E)
* R1 - reglarea tensiunii de ieșire. Consumul de curent de la sursa de alimentare (baterii) este de 36mA.

Literatură:
Radio Magazine 02 2000 - Convertor de putere pentru receptoare.

• Articole similare

Ați experimentat adesea că atunci când aveți nevoie urgentă de ceva, nu veți găsi niciodată? Așa mi s-a întâmplat cu o baterie de 9 volți pentru multimetrul meu. Și cu o baterie moartă, începe să depună mărturie fără rușine. Transferarea multimetrului pe o baterie cu litiu 18650 vă va ajuta să scăpați de astfel de probleme!

Pentru a face acest lucru, trebuie să lipim un convertor boost de 3,7 V - 9 V, precum și să obținem o baterie 18650 (puteți dezasambla o baterie inutilă de pe un laptop sau dintr-o mașină). Modelul Tesla S, sunt la fel).

Pasul 1. Transferarea multimetrului pe baterie. Ajustăm locul sub 18650.

Mai întâi trebuie să plasăm toate elementele în interiorul carcasei multimetrului. Pentru a face acest lucru, aplicăm bateria la locul său și tăiem toate elementele de plastic interferente ale carcasei. Nu uitați să găuriți un orificiu pentru conectorul de încărcare a bateriei.

Pasul 2. Convertor de tensiune de creștere.

Acum trebuie să lipim un convertor boost care va crește tensiunea bateriei de la 3,7 la 9 volți. L-am asamblat pe cipul MC34063A. Aici este fișa ei de date. Valorile elementelor nu sunt atât de critice în ceea ce privește valorile precum le-am folosit rezistor de reglare, cu care puteți seta cu precizie tensiunea de care avem nevoie la 9 volți.

Iată lista componentelor:

• 1 baterie cu litiu 18650
• 1 conector DC
• 1 rezistor de 22k sau 27k
• 1 rezistență de 180 ohmi
• 1 rezistor variabil de 10k sau 5k
• 1 condensator electrolitic de 22uF sau 47uF
• 1 condensator electrolitic de 100uF
• 1 condensator ceramic de 10pF până la 50pF
• 1 MC34063A
• 1 diodă IN5819
• 1 170uH inductanță.

Din acest link puteți descărca designul PCB în format Eagle.

Pasul 3. Pune totul împreună.

Aici trebuie să lipiți puțin.

Lipiți pinul central al conectorului de alimentare la borna pozitivă a bateriei.

Lipiți contactul lateral al conectorului de alimentare la borna negativă a bateriei.

De aici, lipim firul la intrarea negativă a convertorului.

Lipiți borna pozitivă a bateriei la borna nefolosită de pe întrerupătorul multimetrului.

Lipiți firul de pe cealaltă parte a comutatorului multimetrului la intrarea pozitivă a traductorului.

Acum lipiți firele de la intrarea de alimentare de 9V a multimetrului la bornele de ieșire ale convertorului.

Reglați tensiunea de ieșire a convertorului la 9 volți folosind trimmerul.

Apoi asamblați multimetrul înapoi! Transferul multimetrului la baterie poate fi considerat complet.

Acum nu va trebui să cumpărați niciodată baterii Kron pentru multimetrul dvs., trebuie doar să-i încărcați bateria.

In contact cu