Всё о мобильной энергии, солнечных батарея, ветряках и другой электроники Обсуждение солнечных батарей, вертяков, генераторов и другой электроники
 
  Регистрация | Войти На главную Добавить статью Форум Поиск  RSS Наш твиттер Контакты 23 сентября 2021, Четверг  
MobiPower.ru
 О сайте
 Новости
 солнце
 термоэлектричество
 механика
 аккумуляторы
 освещение
 электроника
 прочее (экзотика)
 новинки рынка
 Сделай сам
 Обзоры и тесты
 Библиотека
 Форум
 Ссылки
 Контакты

Новости на e-mail
Подписаться на e-mail рассылку новых статей сайта Mobipower.ru



Новое на форуме

"Коэффициент отдачи" Вампирчика
Автор: LeonidS
22.09.2021 в 23:19

Увеличение ёмкости Вампирчика на счёт внешнего блока с 18650
Автор: az2
21.09.2021 в 15:36

Защищённые аккумуляторы в Вампирчике
Автор: az2
21.09.2021 в 15:29

Новая тема за последние 3 дня Some Reasons To View and Use Persuasive Essay Topics
Автор: Johnseena
21.09.2021 в 10:23

Новая тема за последние 3 дня Get Online Assignment Help Newcastle to Students
Автор: Johnseena
21.09.2021 в 10:11

Новая тема за последние 3 дня Approach our assignment help service in Australia for proper
Автор: Johnseena
21.09.2021 в 10:09

Контроллер для ветряка
Автор: nik34
07.05.2021 в 21:26

Батарея на крыше авто
Автор: LeonidS
26.02.2021 в 14:40

Техническое обсуждение ВЦ7 (+альт. прошивка)
Автор: nik34
09.01.2021 в 23:46

Топливные элементы
Автор: plumber27
24.11.2020 в 06:51

Перейти на форум

Сейчас на сайте
139 человек

в т.ч. гостей: 139
пользователей: 0

Всего: 1198

Это может быть полезно
психология служебной деятельности вузы москвы обучение


С чем едят 'Вампирчиков'. (Или делаем автономную кормушку для любимого гаджета.) Часть.2


Разместил 06.12.2008   nik34

Сделай сам nik34 прислал:

Самодельные зарядные устройстваЧасть 2.
Хорошая, подробная статья с сайта www.vampirchik-sun.nm.ru, позволяющая даже "чайнику" сделать неплохой зарядник для своих мобильных гаджетов.



  
Поделиться этой страницей в:


Продолжение. Часть 1. можно глянуть здесь.

Часть 2. Элементы подробнее.


Делаем импульсный преобразователь.

    Давайте сделаем импульсный стабилизатор напряжения, который можно будет использовать в различных конструкциях. А заодно убедимся, что импульсные устройства могут быть весьма простыми для изготовления и понимания.

    И начнем не с описания его узлов или принципов работы, а возьмем конкретную микросхему, где все узлы уже встроены и на ее примере что-нибудь соорудим. Вообще, таких микросхем великое множество, какие-то из них более удачные и распространенные, какие-то менее. Предлагаю взять МС34063 (аналоги МС33063, КР1156ЕУ5). Это одна из самых распространенных простых и дешевых, аналоги которой выпускает множество фирм.

    Электрические параметры её следующие:

        · Напряжение питания 3…40В.

        · Ток потребления около 3мА.

        · Максимальная частота встроенного генератора 100кГц.

        · Напряжение встроенного источника опорного напряжения 1.25В .

        · Максимальный ток встроенного мощного транзистора 1.5А.

     Структурная схема и соединение внутренних элементов с выходными лапками, показаны на рисунке ниже.

Самодельные зарядные устройстваСамодельные зарядные устройства

Рис.2.1. Структурная схема ШИМ контроллера МС34063.

    Подробнее по ножкам.

    Земля и плюс питания подается, соответственно, на ножки 4 и 6.

    К ножке 3 подключается конденсатор, величина емкости которого определяет частоту работы внутреннего генератора.

    Ножки 8, 1 и 2 – это выводы выходных транзисторов, коммутировать их можно по разному, в зависимости от потребности или фантазии разработчика.

    Ножка 7 – вход измерителя тока. Обычно используется для задания ограничения по выходному току стабилизатора.
   
    Ножка 5 – вход обратной связи, т.е. через эту ножку микросхема узнает, какое же на выходе напряжение и сравнивает выше это напряжение, чем 1.25В или ниже и в зависимости от этого решает стоит ли и на какое время открывать выходной транзистор.

    Ну что же, с микросхемой как будто всё понятно, теперь попробуем собрать на ней что-нибудь.

Понижающий стабилизатор.

    Вообще говоря, принцип импульсного преобразования энергии подразумевает разделение во времени различных фаз работы устройства. Т.е., например, в один момент времени мы накапливаем энергию в каком-то элементе (индуктивности, емкости), а в другой – отдаем. Либо, как в случае с трансформатором, эти процессы могут происходить одновременно, но меняются пути движения энергии, например, магнитного потока в сердечнике трансформатора. Не будем сейчас пытаться систематизировать все эти способы, просто используем одни из наиболее распространенных на сегодня путей преобразования электрической мощности с помощью индуктивных накопителей.

    В этом случае, в один момент времени энергия запасается в индуктивности, а в другой – отдаётся. Рассмотрим простенький LC-фильтр, состоящий из последовательной индуктивности и ёмкости на выходе.

    Если подавать на индуктивность импульсы напряжения, различной ширины,  то на её выходе (на ёмкости) напряжение будет практически постоянным, а его величина пропорциональна отношению времени, когда напряжение есть и когда его нет, т.е. Uвых=Uвх*(Твкл/Тоткл). Т.е. меняя отношение времён включения и отключения можно менять и выходное напряжение. Что нам и нужно.

   Лирическое отступление. Может быть Вы слышали, что есть ШИМ (широтно-мпульсная модуляция), ЧИМ (частотно-импульсная), кодовая-импульсная, или релейный принцип построения стабилизаторов. Всё это не более, чем способы изменения времен подачи и снятия напряжения на входе фильтрующего элемента. В ШИМ сумма времени подачи и отсутствия напряжения всегда постоянна, т.е. если мы увеличим Твкл, то на эту же величину уменьшится Тоткл. В ЧИМ
одно из времен обычно неизменно, а меняют только другое. В релейном принципе эти времена вообще не заданы и что делать – включиться или отключиться решает компаратор, например, если напряжение на выходе меньше заданного, то всегда включены, если больше – то выключены. Повторяю, это просто способы задания последовательности импульсов на
входе фильтра, и не стоит сейчас слишком задумываться над этим.


  Выбранная нами микросхема реализует широтно-импульсный переключения выходного транзистора, т.е. частота переключения остается постоянной, а меняются только отношение времен его открытого и закрытого состояний.

  Получив необходимый теоретический минимум, пора бы сделать и первый стабилизатор. Его схема показана на рисунке ниже.

Самодельные зарядные устройства

Рис.2.3. Понижающий стабилизатор.

   Видим наш знакомый фильтр из L и Со, видим, что напряжение на него подается импульсами через транзисторы стабилизатора. Диод соединяет индуктивность с землей в то время, когда силовые транзисторы закрыты, т.е. ток не проводят. Конденсатор Ст задает частоту работы схемы.

  Делитель R1 R2 выбирается таким образом, чтобы при нужном нам напряжении на выходе, на 5-й ножке получалось бы ровно 1.25В.
    Выходное напряжение можно посчитать по формуле

    Также мы видим измерительный резистор Rsc, который задает максимальный выходной ток, при превышении которого ключевой транзистор всегда закрывается, вне зависимости от того, какое напряжение на выходе. Это измерение тока происходит в каждый период Твкл.

  Собственно, всё. Этот стабилизатор можно использовать для питания, например, мобильного телефона от источника напряжения от 8В и выше.

  А куда же деваются 8В-5В=3В? Примерно 1.5В – это падение напряжения на составном транзисторе. К сожалению, меньше его не сделать – кремниевые транзисторы не открываются при напряжении меньше примерно 0.6В – это уже физика. Это прямые потери на стабилизаторе, пропорциональные выходному току.

  Еще вольт-полтора запаса нужны потому, что микросхема специально сделана такой, чтобы хотя бы на короткое время (около 5% от периода) закрывать транзисторы в каждом такте. Это нужно для того, чтобы её можно было бы использовать для построения повышающих стабилизаторов. В понижающем это время закрытого состояния приводит к росту запаса по входному напряжению, однако дополнительных потерь мощности при этом нет.


Что бы улучшить?

  Основным недостатком данной схемы являются достаточно большие потери в ключевых транзисторах, которые встроены в кристалл микросхемы и при больших токах приводят к его перегреву. Поэтому, если требуется создать
более мощный стабилизатор, то используют внешние транзисторы. В частности в справочном листе (datasseet) на данную микросхему приведены схемы подключения внешнего биполярного транзистора для увеличения
выходного тока стабилизатора. Здесь я их приводить не буду, чтобы не загромождать текст.

   Вместо этого поглядим, как можно подключить не биполярный, а внешний полевой транзистор. Это позволит еще больше снизить потери в ключе, поскольку, во-первых, современные полевики имеют очень низкое сопротивление в открытом состоянии (доли Ома), и, во-вторых, потери на управление полевым транзистором можно сделать много меньшими, чем биполярным.

  Простейшая схема с полевиком показана на рисунке ниже.

Самодельные зарядные устройства

Рис.2.4. Простейшая схема стабилизатора с ключем на полевом транзисторе.

   В данной схеме напряжение на выходе, согласно формуле выше, составляет около 5.5В.

   Изменения относительно предыдущей схемы заключаются в том, что введен дополнительный транзистор для коммутации тока. А транзисторы микросхемы используются только в качестве управляющих этим полевиком. Все остальные элементы согласно стандартной схеме включения.

  Полевой транзистор Р-типа, поэтому он открывается, когда на его затвор подано отрицательное, относительно истока, напряжение, т.е. когда выходные транзисторы в микросхеме открыты, они соединяют затвор полевика с землёй и он также открывается, пропуская ток. При закрывании выходных транзисторов, затвор оказывается соединённым с истоком через резистор R1. При этом, после того, как ёмкость затвора разрядится через этот транзистор полевик закроется и ток через него прекратится.

  К сожалению, если мы хотим, чтобы полевик переключался с высокой частотой, то сопротивление разрядного резистора R1 необходимо делать небольшим, чтобы разрядка затвора происходила с достаточной скоростью.
Но когда полевик включён, т.е. его затвор на земле, то через этот резистор будет течь ток, практически равный I=Uвх/R1. И утекать он будет совершенно бестолково просто нагревая резистор, и создавая лишние потери.

  Получается, что полевик быстро включается, но медленно отключается.

   А давайте ка и этот недостаток, если не устраним, то значительно уменьшим. Для этого ускорим процесс разряда ёмкости затвора добавив всего два дополнительных активных элемента: транзистор и диод. Новая схема показана на рисунке ниже.


Самодельный зарядник

Рис.2.5. Схема стабилизатора на полевом транзисторе.

  В данной схеме, зарядка затвора (открывание полевика) происходит, как и ранее, через открытые транзисторы микросхемы и дополнительный маломощный диод D3. Транзистор VT2 при этом закрыт и никак не влияет на  происходящее.

  Когда транзисторы микросхемы закрываются, то на базу VT1 поступает ток через резистор R4. Этот ток открывает VT2, который быстро разряжает затвор полевика. Ток разрядки ограничен максимальным импульсным током коллектора VT2 и может быть большим. При этом ток через резистор R4 должен быть (в первом приближении) в h21э раз меньше, чем разрядный ток. Значение h21э, т.е. коэффициент усиления транзистора по току обычно составляет десятки и сотни, поэтому ток через резистор R4 (потери) снижается многократно, при сохранении высокой скорости переключения силового ключа – полевика.


Повышающий стабилизатор.

  Точно также рассмотрим теперь как сделать на той же микросхеме повышающий стабилизатор, подобный тому, что применялся в "Вампирчиках". Нет ничего проще. Открываем Datasheet на микросхему (пусть он станет настольной книгой, пока работаем с конкретной микросхемой) и видим уже готовую схему включения для случая повышающего стабилизатора. Переношу её оттуда на рисунок ниже.


Самодельный зарядник

Рис.2.6. Схема повышающего стабилизатора на МС34063.

   Точно также, как и в понижающем, увеличить выходную мощность возможно, если использовать внешние транзисторы. Как биполярные, так и полевые.  Ниже приведена схема на полевом транзисторе.

Самодельный зарядник

Рис.2.6. Схема повышающего стабилизатора на МС34063.

  Эта схема делает на выходе 5.5В при входном напряжении от 3-х до 5.5В. Дополнительное условие- полевик Q1 должен быть с, так называемым, логическим уровнем включения, т.е. должен открываться при напряжении примерно от 1В. Стандартно это напряжение открывания составляет приблизительно 4В, поэтому от батарейки в 3В этот транзистор работать не сможет.

  Назначение элементов в данной схеме аналогично понижающему стабилизатору, Q1 – силовой ключ, VT1,D1,R2 – разрядка ключа. R1 – измеритель тока.


  Приведённые выше схемы позволяют сделать стабилизаторы (повышающие и понижающие), которые работают в диапазоне напряжений от 3-х до 20В, и выходных токах до 3А. Фактически, они удовлетворяют большинству потребностей маломощных гаджетов типа КПК, GPS, сотовых и т.п.

  Напомню, мы использовали одну из самых простых микросхем ШИМ контроллера. Конечно же, есть множество других. Вся информация по применению обычно дается производителями, поэтому стоит внимательно читать справочные листы на них (datasheet), которые легко найти в Интернете.

  И бояться импульсников не стоит, поскольку общие принципы импульсного понижения-повышения напряжения остаются одинаковыми для микросхем различных производителей. Хотя здесь мы рассмотрели только два принципа работы импульсных преобразователей – повышение/понижение на индуктивном накопителе. А ведь можно использовать и емкостное накопление энергии, трансформаторное преобразование, да и на индуктивностях существует еще множество схемотехнических решений.

  Мы рассмотрели лишь самые простые и распространенные в данной области применений.


Схемные примочки.

Защита.

   Что ещё хотелось бы добавить в данные устройства? Для повышения надёжности, было бы желательно ввести защиту от перепутки полярности, как по входу, так и по выходу. По входу особенно актуально для понижающего, а по выходу – для обеих типов стабилизаторов. Естественно, защита должна вносить минимальные потери. Полевые транзисторы прекрасно подходят для этой цели – их сопротивление в открытом состоянии составляет единицы и десятки миллиОм.


Самодельный зарядник

Рис.2.7. Вариант защитных цепей стабилизатора.

    Также, по входу можно использовать защитные цепи не только на диодах, но и на транзисторах.

Самодельный зарядник

Рис.2.8. Вариант защиты по входу на полевиках.

Самодельный зарядник

Рис.2.9. Вариант защиты по выходу на N-канальном полевом транзисторе.

    Достоинство полевых транзисторов с N-каналом в их дешевизне и распространенности, минус – в том, что они ставятся в цепь земли, т.е. земля на входе и выходе это уже не один провод. Именно поэтому чаще всего используют защиту на транзисторе с каналом Р-типа, хотя, обычно он имеет большее сопротивление канала.

    Достоинством защиты на диодах служит их дешевизна, недостаток – повышенные потери, т.к. на диодах падает напряжение примерно от 0.4В (для Шоттки), до 1В (для "обычных"). Также, диодная защита на выходе стабилизатора может спасти только от разряда заряжаемого аккумулятора через стабилизатор. Но диоды не спасают, если перепутать при подключении полярность этого аккумулятора на выходе стабилизатора, поскольку при этом диод оказывается включенным в проводящем ток направлении.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Оригинал статьи находится на сайте www.vampirchik-sun.nm.ru.
Перепечатка разрешена при сохранении авторства и ссылок на сайт оригинала.

Автор Носов Николай.

Последнее обновление 1 декабря 2008 г.


Источник:
http://www.vampirchik-sun.nm.ru/interes1/cookbook/cookbook.htm





Поделиться этой страницей в:

Рейтинг статьи
Средняя оценка: 5 из 5. Голосов: 28

Проголосуйте, пожалуйста, за эту статью:
Класс! Очень хорошо! Сойдёт 3-й сорт еще не брак Ерунда
(отлично!)(хорошо)(сойдет)(так себе)(плохо)

Статьи в тему: Сделай сам
Ветрогенератор с гибкими лопастями
 Самодельный ветряк
 самодельная гаусс пушка
Ветровая турбина с гибкими лопастями  Самодельный ветряк диаметром 1 метр с самодельным аксиальным генератором на РЗМ магнитах.  Стреляющий powerbank или ''пистолет на батарейках''

Связанные темы

Электроника
Электроника


Комментарии к статье

С чем едят 'Вампирчиков'. (Или делаем автономную кормушку для любимого гаджета.) Часть.2 | 1 Комментарий

Спасибо за проявленный интерес

Вы не можете отправить комментарий анонимно, пожалуйста зарегистрируйтесь.

Re: С чем едят 'Вампирчиков'. (Или делаем автономную кормушку для любимого гаджета.)
Разместил: nik34
Дата: 13.05.2012

На рисунке 2.8 ошибка - надо поменять местами сток и исток транзисторов.

 
Связанные темы
Раздел: Электроника
Электроника

Статьи в тему
Сделай сам
самодельный зарядник для сотового телефона
Зарядник для сотового телефона
Генератор на постоянных магнитах своими руками. Самодельный.
Генератор на постоянных магнитах своими руками. Часть 3.
Самодельный ветрогенератор
Как я построил ветрогенератор. Часть 2.
Низкооборотный генератор
6-полюсный низкооборотный электрогенератор
Доработка самодельного светодиодного фонаря
Доработка светодиодного фонаря

А Вы знаете, что возможно... ?

 Подписаться на rss рассылку Читать нас через RSS

 Читать нас на Твиттер Читать нас на Твиттер

 Наши новости на e-mail Получать наши новости на e-mail

 Напечатать текущую статью Напечатать текущую статью


Реклама
По вопросам размещения рекламы


Интересно



 

Количество подписчиков на RSS
Загрузка страницы: 0.03 секунды