Повышающе-понижающий преобразователь напряжения для зарядки гаджетов
Дата: 31.05.2011
Раздел: Электроника


Самодельный преобразователь напряжения SEPIC для питания сотовых, КПК, навигаторовСлучаи, когда напряжения питания может быть как больше, так и меньше выходного напряжения встречаются довольно часто. Применение классических схем импульсных понижающих или повышающих стабилизаторов при этом невозможно. Один из вариантов решения - использование преобразователя, построенного на структуре SEPIC. Вариант такого самодельного преобразователя на самых простых и доступных элементах и приведён в данной статье.







В магазинах можно найти достаточно много зарядных устройств, работающих от сети 220В или от бортовой сети автомобиля (12В). В тоже время, иногда бывают ситуации, когда под рукой нет ни розетки, ни автомобиля, например, где-нибудь в походе. В этом случае для подзарядки различных устройств, таких как КПК или сотовые телефоны можно использовать обычные батарейки.

Представленная ниже схема разрабатывалась как зарядное устройство для КПК (5В; 0,5А), работающее от батареек, но может быть легко переделана на другое выходное напряжение и использоваться для зарядки от батареек или аккумуляторов других устройств. Данная схема позволяет при входном напряжении +4..+14В получить на выходе стабильное напряжение +5В и ток нагрузки до 0,5А.

В качестве топологии была выбрана топология SEPIC, поскольку она позволяет как повышать, так и понижать входное напряжение и, кроме того, обеспечивает сравнительно небольшие пульсации входного тока, что особенно важно в случае батарейного питания.

За основу преобразователя была взята хорошо известная микросхема MC34063 (аналоги: AP34063, KS34063 и т.д.).

В качестве силового ключа используется n-канальный MOSFET как наиболее экономичное с точки зрения КПД решение. У этих транзисторов минимальное сопротивление в открытом состоянии и как  следствие - минимальный нагрев (минимальная рассеиваемая мощность).
(Лучше использовать полевик с логическим уровнем напряжения открывания, т.е. который открывается при низких напряжениях на затворе - от 1В. Это важно, т.к. обычно у полевых транзисторов порог открывания около 3...4В, добавим к этому напряжению падение на диоде D2 - около 0.5В, падение на внутреннем транзисторе микросхемы - около 1.4В - в сумме получим, что напряжение питания, достаточное для открывания полевика должно быть больше 3.5+0.5+1.4 = 5.4В. Т.е. ниже этого напряжения преобразователь с полевиком со стандартным уровнем напряжения включения не запустится. Поэтому ставьте что-то типа IRL024 и т.п. Прим.Ред.)

Схема:

Самодельный преобразователь напряжения SEPIC для питания сотовых, КПК, навигаторов

Для управления полевым транзистором используется узел на элементах T2, R3, D2. Он работает следующим образом: при включении MOSFET затвор заряжается через диод, биполярный транзистор при этом закрыт, а при отключении MOSFET биполярный транзистор открывается и затвор разряжается через него. Этот узел предназначен для обеспечения максимальной крутизны фронтов открытия и закрытия полевого транзистора.
(Схема по подбору элементов аналогична повышающему преобразователю из статьи "С чем едят "Вампирчиков", Рис.2.6, где более подробно расписаны особенности микросхемы МС34063. Так же показано, как сделать защиту по току в данной схеме. Прим.ред.)



L1, L2 - катушки индуктивности по 80 мкГн (56 витков провода ПЭТВ2, диаметром 0,315 мм, намотанных на гантельке (рис. справа), диаметром 6 мм и высотой 8 мм). (Либо любой другой миниатюрный дроссель такой индуктивности, рассчитанный на ток 2...3А. Прим.ред.)

С1 - входной фильтр, электролит 100 мкФ/16В

С2 - керамика на 10 мкФ (можно взять с плат сломанных винчестеров, там обычно стоят толстые керамические кондёры на 10 мкФ и на 22 мкФ)

С3 - выходной фильтр, электролит 470 мкФ/16В

С4 - времязадающий конденсатор, керамика 270 пФ

D1, D2 - диоды Шоттки 1N5817 (с материнки)

R1, R2 - делитель напряжения. Для выхода 5В резисторы имеют номиналы 1 кОм и 3 кОм, соответственно. (Возможно придётся подобрать номиналы одного из этих резисторов, чтобы обеспечить нужное выходное напряжение. Для уменьшения потерь, номиналы обоих этих резисторов можно пропорционально увеличить до 10 раз. Прим.ред.)

R3 - резистор 4,7 кОм (1...10кОм)

T1 - силовой транзистор MOSFET, 60N03S (с материнки). Можно взять любой MOSFET с логическим уровнем управления затвором.

T2 - p-n-p транзистор. Подойдут, например, наш КТ361, буржуйский 2PA733 или подобные.

Готовый девайс:

Самодельный преобразователь напряжения SEPIC для питания сотовых, КПК, навигаторов

КПД данного устройства 70~80% , в зависимости от входного напряжения и тока нагрузки.

P.S. Следует учитывать, что разные батареи имеют разные номинальный и максимальный токи разряда. Это обстоятельство ограничивает максимальный возможный выходной ток преобразователя в зависимости от типа и количества батарей. Например, при питании от трёх батареек ААА максимальный выходной ток преобразователя может быть всего 100-120 мА.

Скачать печатную плату (DipTrace 2.0)

Методика расчёта преобразователей SEPIC





Реклама:





Это статья с сайта: Всё о мобильной энергии - солнечные батареи и другая электроника для туристов
http://www.mobipower.ru

URL этой статьи:
http://www.mobipower.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=405