Hoy veremos varios circuitos de convertidores de voltaje CC-CC pulsados simples, incluso se podría decir simples (convertidores de voltaje continuo de un valor a voltaje constante de otro valor)
¿Cuáles son los beneficios de los convertidores de pulsos? En primer lugar, tienen una alta eficiencia y, en segundo lugar, pueden funcionar con un voltaje de entrada inferior al voltaje de salida. Los convertidores de pulsos se dividen en grupos:
- - tronzar, impulsar, invertir;
- - estabilizado, no estabilizado;
- - aislado galvánicamente, sin aislamiento;
- - con una gama estrecha y amplia de voltajes de entrada.
Para fabricar convertidores de impulsos caseros, es mejor utilizar circuitos integrados especializados: son más fáciles de montar y no caprichosos a la hora de configurarlos. Entonces, aquí hay 14 esquemas para todos los gustos:
Este convertidor funciona a una frecuencia de 50 kHz, el aislamiento galvánico lo proporciona el transformador T1, que está enrollado en un anillo K10x6x4,5 hecho de ferrita de 2000 NM y contiene: devanado primario - 2x10 vueltas, devanado secundario - 2x70 vueltas de cable PEV-0,2 . Los transistores se pueden reemplazar con KT501B. Casi no se consume corriente de la batería cuando no hay carga.
El transformador T1 está enrollado sobre un anillo de ferrita con un diámetro de 7 mm y contiene dos devanados de 25 vueltas de cable PEV = 0,3.
Convertidor no estabilizado push-pull basado en un multivibrador (VT1 y VT2) y un amplificador de potencia (VT3 y VT4). El voltaje de salida se selecciona por el número de vueltas del devanado secundario del transformador de impulsos T1.
Convertidor de tipo estabilizador basado en el microcircuito MAX631 de MAXIM. Frecuencia de generación 40…50 kHz, elemento de almacenamiento - inductor L1.
Puedes utilizar uno de los dos chips por separado, por ejemplo el segundo, para multiplicar el voltaje de dos baterías.
Circuito típico para conectar un estabilizador de impulso de pulso en el microcircuito MAX1674 de MAXIM. El funcionamiento se mantiene a una tensión de entrada de 1,1 voltios. Eficiencia - 94%, corriente de carga - hasta 200 mA.
Permite obtener dos voltajes diferentes estabilizados con una eficiencia del 50...60% y una corriente de carga de hasta 150 mA en cada canal. Los condensadores C2 y C3 son dispositivos de almacenamiento de energía.
8. Cambio del estabilizador de refuerzo en el chip MAX1724EZK33 de MAXIM
Diagrama de circuito típico para conectar un microcircuito especializado de MAXIM. Permanece operativo a un voltaje de entrada de 0,91 voltios, tiene una carcasa SMD de pequeño tamaño y proporciona una corriente de carga de hasta 150 mA con una eficiencia del 90%.
Un circuito típico para conectar un estabilizador reductor pulsado en un microcircuito TEXAS ampliamente disponible. La resistencia R3 regula el voltaje de salida entre +2,8…+5 voltios. La resistencia R1 establece la corriente de cortocircuito, que se calcula mediante la fórmula: Is(A)= 0,5/R1(Ohm)
Inversor de voltaje integrado, eficiencia - 98%.
Dos convertidores de tensión aislados DA1 y DA2, conectados en un circuito “no aislado” con tierra común.
La inductancia del devanado primario del transformador T1 es de 22 μH, la relación de vueltas del devanado primario a cada secundario es de 1: 2,5.
Circuito típico de un convertidor elevador estabilizado en un microcircuito MAXIM.
Comprar un dispositivo listo para usar no será un problema– en las tiendas de automóviles puedes encontrar (convertidores de voltaje de pulsos) de varias potencias y precios.
Sin embargo, el precio de un dispositivo de potencia media (300-500 W) es de varios miles de rublos y la confiabilidad de muchos inversores chinos es bastante controvertida. Hacer un convertidor simple con sus propias manos no solo es una forma de ahorrar dinero significativamente, sino también una oportunidad para mejorar sus conocimientos en electrónica. En caso de avería, reparar un circuito casero será mucho más sencillo.
Convertidor de impulsos sencillo
El circuito de este dispositivo es muy simple., y la mayoría de las piezas se pueden quitar de una fuente de alimentación de computadora innecesaria. Por supuesto, también tiene un inconveniente notable: el voltaje de 220 voltios obtenido en la salida del transformador está lejos de tener una forma sinusoidal y tiene una frecuencia significativamente mayor que los 50 Hz aceptados. No se deben conectar directamente a él motores eléctricos ni componentes electrónicos sensibles.
Para poder conectar equipos que contienen fuentes de alimentación conmutadas (por ejemplo, una fuente de alimentación para portátiles) a este inversor, se utilizó una solución interesante: Se instala un rectificador con condensadores suavizantes en la salida del transformador.. Es cierto que el adaptador conectado solo puede funcionar en una posición del enchufe, cuando la polaridad del voltaje de salida coincide con la dirección del rectificador integrado en el adaptador. Consumidores simples como lámparas incandescentes o un soldador se pueden conectar directamente a la salida del transformador TR1.
La base del circuito anterior es el controlador PWM TL494, el más común en este tipo de dispositivos. La frecuencia de funcionamiento del convertidor la establece la resistencia R1 y el condensador C2; sus valores pueden tomarse ligeramente diferentes de los indicados sin cambios notables en el funcionamiento del circuito.
Para una mayor eficiencia, el circuito convertidor incluye dos brazos en los transistores de efecto de campo de potencia Q1 y Q2. Estos transistores deben colocarse sobre radiadores de aluminio; si pretende utilizar un radiador común, instale los transistores a través de espaciadores aislantes. En lugar del IRFZ44 indicado en el diagrama, puede utilizar IRFZ46 o IRFZ48, que tienen parámetros similares.
El estrangulador de salida está enrollado en un anillo de ferrita del estrangulador, que también se retira de la fuente de alimentación de la computadora. El devanado primario está enrollado con un alambre con un diámetro de 0,6 mm y tiene 10 vueltas con un grifo desde el medio. Sobre él se enrolla un devanado secundario que contiene 80 vueltas. También puede tomar un transformador de salida de una fuente de alimentación ininterrumpida averiada.
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En lugar de los diodos de alta frecuencia D1 y D2, se pueden utilizar diodos de los tipos FR107, FR207.
Dado que el circuito es muy simple, una vez encendido e instalado correctamente, comenzará a funcionar inmediatamente y no requerirá ninguna configuración. Podrá suministrar una corriente de hasta 2,5 A a la carga, pero el modo de funcionamiento óptimo será una corriente de no más de 1,5 A, y esto es más de 300 W de potencia.
Inversor listo para usar de tal potencia. Costaría entre tres y cuatro mil rublos..Este esquema está elaborado con componentes domésticos y es bastante antiguo, pero eso no lo hace menos efectivo. Su principal ventaja es la salida de corriente alterna completa con un voltaje de 220 voltios y una frecuencia de 50 Hz.
Aquí el generador de oscilaciones está fabricado en el microcircuito K561TM2, que es un disparador D dual. Es un análogo completo del microcircuito CD4013 extranjero y puede reemplazarse por él sin cambios en el circuito.
El convertidor también tiene dos brazos de potencia basados en transistores bipolares KT827A. Su principal inconveniente en comparación con los de campo modernos es su mayor resistencia en estado abierto, por lo que se calientan más con la misma potencia conmutada.
Dado que el inversor opera a baja frecuencia, el transformador debe tener un núcleo de acero potente. El autor del diagrama sugiere utilizar el transformador de red soviético común TS-180.
Al igual que otros inversores basados en circuitos PWM simples, este convertidor tiene una forma de onda de voltaje de salida bastante diferente de la sinusoidal, pero esto se suaviza un poco por la gran inductancia de los devanados del transformador y el condensador de salida C7. Además, debido a esto, el transformador puede emitir un zumbido notable durante el funcionamiento; esto no es una señal de un mal funcionamiento del circuito.
Inversor de transistores simple
Este convertidor funciona según el mismo principio que los circuitos enumerados anteriormente, pero el generador de onda cuadrada (multivibrador) que contiene está construido sobre transistores bipolares.
La peculiaridad de este circuito es que permanece operativo incluso con una batería muy descargada: el rango de tensión de entrada es de 3,5...18 voltios. Pero, dado que no tiene ninguna estabilización del voltaje de salida, cuando la batería se descarga, el voltaje a través de la carga caerá proporcionalmente al mismo tiempo.
Dado que este circuito también es de baja frecuencia, se requerirá un transformador similar al utilizado en el inversor basado en K561TM2.
Mejoras en los circuitos inversores.
Los dispositivos presentados en el artículo son extremadamente simples y tienen varias funciones. no se puede comparar con los análogos de fábrica. Para mejorar sus características, puede recurrir a modificaciones simples, que también le permitirán comprender mejor los principios de funcionamiento de los convertidores de impulsos.
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Mayor potencia de salida
Todos los dispositivos descritos funcionan según el mismo principio: a través de un elemento clave (transistor de salida de brazo), el devanado primario del transformador se conecta a la entrada de energía durante un tiempo especificado por la frecuencia y el ciclo de trabajo del oscilador maestro. En este caso, se generan pulsos de campo magnético que excitan pulsos de modo común en el devanado secundario del transformador con un voltaje igual al voltaje en el devanado primario multiplicado por la relación del número de vueltas en los devanados.
Por lo tanto, la corriente que fluye a través del transistor de salida es igual a la corriente de carga multiplicada por la relación de vueltas inversa (relación de transformación). Es la corriente máxima que el transistor puede pasar a través de sí mismo lo que determina la potencia máxima del convertidor.
Hay dos formas de aumentar la potencia del inversor: usar un transistor más potente o conectar en paralelo varios transistores menos potentes en un brazo. Para un convertidor casero, es preferible el segundo método, ya que no solo le permite utilizar piezas más baratas, sino que también preserva la funcionalidad del convertidor si falla uno de los transistores. En ausencia de protección contra sobrecargas incorporada, esta solución aumentará significativamente la confiabilidad de un dispositivo casero. El calentamiento de los transistores también disminuirá cuando funcionen con la misma carga.
Usando el último diagrama como ejemplo, se verá así:
Apagado automático cuando la batería está baja
La ausencia de un dispositivo en el circuito convertidor que lo apague automáticamente cuando la tensión de alimentación cae críticamente, puede decepcionarte seriamente, si deja dicho inversor conectado a la batería del automóvil. Complementar un inversor casero con control automático será de gran utilidad.
El interruptor de carga automático más simple se puede fabricar a partir de un relé de automóvil:
Como sabes, cada relé tiene un voltaje determinado al que se cierran sus contactos. Al seleccionar la resistencia de la resistencia R1 (será aproximadamente el 10% de la resistencia del devanado del relé), se ajusta el momento en que el relé abre sus contactos y deja de suministrar corriente al inversor.
EJEMPLO: Tomemos un relé con un voltaje de funcionamiento (U p) 9 voltios y resistencia del devanado (R o) 330 ohmios. Para que funcione a un voltaje superior a 11 voltios (U min), se debe conectar una resistencia con resistencia en serie con el devanadoR n, calculado a partir de la condición de igualdad.U r /R o =(U min—Arriba)/R n. En nuestro caso, necesitaremos una resistencia de 73 ohmios, el valor estándar más cercano es 68 ohmios.Por supuesto, este dispositivo es extremadamente primitivo y es más bien un ejercicio para la mente. Para un funcionamiento más estable, es necesario complementarlo con un circuito de control simple que mantenga el umbral de apagado con mucha mayor precisión:
Con este convertidor de voltaje puede obtener 220 voltios de una batería con un voltaje de 3,7 voltios. El circuito no es complicado y todas las piezas son accesibles; estos convertidores pueden funcionar con una lámpara LED o de bajo consumo. Desafortunadamente, no será posible conectar dispositivos más potentes, ya que el convertidor es de baja potencia y no soportará cargas pesadas.
Entonces, para ensamblar el convertidor necesitamos:
- Transformador de un cargador de teléfono antiguo.
- Transistor 882P o sus análogos domésticos KT815, KT817.
- Diodo IN5398, análogo del KD226, o cualquier otro diodo diseñado para corriente inversa de hasta 10 voltios de potencia media o alta.
- Resistencia (resistencia) 1 kOhm.
- Tabla de pan.
Naturalmente, también necesitará un soldador con soldadura y fundente, cortacables, cables y un multímetro (probador). Por supuesto, puede hacer una placa de circuito impreso, pero para un circuito que consta de varias partes, no debe perder el tiempo desarrollando el diseño de las pistas, dibujándolas y grabando una lámina de PCB o getinax. Comprobando el transformador. Placa de carga antigua.
Suelde con cuidado el transformador.
A continuación debemos revisar el transformador y encontrar los terminales de sus devanados. Tome un multímetro y cámbielo al modo óhmetro. Comprobamos todas las conclusiones una a una, buscamos aquellas que “suenan” por parejas y anotamos su resistencia.
1. Primeros 0,7 ohmios.
2. Segundo 1,3 ohmios.
3. Tercero 6,2 ohmios.
El devanado con mayor resistencia fue el devanado primario, se le suministró 220 V. En nuestro dispositivo será el secundario, es decir, la salida. El resto fue liberado del voltaje reducido. Para nosotros nos servirán como primario (el que tiene una resistencia de 0,7 ohmios) y parte del generador (con una resistencia de 1,3). Los resultados de las mediciones para diferentes transformadores pueden diferir; es necesario centrarse en su relación entre sí.
Diagrama del dispositivo
Como puedes ver, es el más sencillo. Por conveniencia, hemos marcado las resistencias de los devanados. Un transformador no puede convertir corriente continua. Por lo tanto, se ensambla un generador sobre un transistor y uno de sus devanados. Suministra un voltaje pulsante desde la entrada (batería) al devanado primario, se elimina un voltaje de aproximadamente 220 voltios del secundario.
Montaje del convertidor
Cogemos una placa de pruebas.
Instalamos el transformador en él. Elegimos una resistencia de 1 kiloohmio. Lo insertamos en los agujeros del tablero, al lado del transformador. Doblamos los cables de la resistencia para conectarlos a los contactos correspondientes del transformador. Lo soldamos. Es conveniente fijar el tablero con una especie de abrazadera, como en la foto, para que no surja el problema de que falte una “tercera mano”. Resistencia soldada. Mordimos el exceso de longitud de la salida. Tablero con cables de resistencia mordidos. A continuación tomamos el transistor. Lo instalamos en la placa en el otro lado del transformador, como en la captura de pantalla (seleccioné la ubicación de las piezas para que fuera más conveniente conectarlas según el diagrama del circuito). Doblamos los terminales del transistor. Los soldamos. Transistor instalado. Tomemos un diodo. Lo instalamos en la placa paralela al transistor. Soldarlo. Nuestro esquema está listo.
Suelde los cables para conectar voltaje constante (entrada de CC). Y cables para captar alto voltaje pulsante (salida de CA).
Por conveniencia, tomamos cables de 220 voltios con "cocodrilos".
Nuestro dispositivo está listo.
Probando el convertidor
Para suministrar voltaje, seleccione una batería de 3-4 voltios. Aunque puedes utilizar cualquier otra fuente de energía.
Suelde los cables de entrada de bajo voltaje, observando la polaridad. Medimos el voltaje en la salida de nuestro dispositivo. Resulta 215 voltios.
Atención. No es recomendable tocar piezas mientras la alimentación esté conectada. Esto no es tan peligroso si no tienes problemas de salud, especialmente con el corazón (aunque doscientos voltios, la corriente es débil), pero puede "pellizcar" desagradablemente.
Completamos la prueba conectando una lámpara fluorescente de bajo consumo de 220 voltios. Gracias a los "cocodrilos", esto es fácil de hacer sin soldador. Como puede ver, la lámpara está encendida.
Nuestro dispositivo está listo.
Consejo. Puede aumentar la potencia del convertidor instalando un transistor en el radiador.
Es cierto que la capacidad de la batería no durará mucho. Si va a utilizar el convertidor constantemente, elija una batería de mayor capacidad y justifíquela.
Se trata de un sencillo convertidor elevador construido sobre el NE555 m/s, que aquí realiza la función de un generador de impulsos. El voltaje de salida puede variar entre 110-220V (regulado por potenciómetro).
Área de aplicación
El conversor es ideal para alimentar válvulas de reloj Nixie o amplificadores de baja potencia o amplificadores de auriculares, reemplazando la clásica fuente de alimentación por transformador de alto voltaje. El propósito de crear este dispositivo fue diseñar un reloj basado en indicadores de vacío en el que el circuito actúa como una fuente de energía de alto voltaje. El convertidor se alimenta a 9 V y consume una corriente de aproximadamente 120 mA (con una carga de 10 mA).
Principio de funcionamiento del circuito.
Como puede ver, este es un convertidor elevador de voltaje estándar. La frecuencia de salida del chip U1 (NE555) está determinada por las clasificaciones de los elementos R1 (56k), R3 (10k), C2 (2,2 nF) y es de aproximadamente 45 kHz. La salida del generador impulsa directamente el transistor Mosfet T1, que conmuta la corriente que fluye a través de la bobina L1. Durante el funcionamiento normal, la bobina L1 almacena y libera energía periódicamente, aumentando el voltaje de salida.
circuito inversor 555
Cuando el transistor T1 (IRF740) se enciende y suministra energía a la bobina L1 (100 μH) (la corriente fluye desde la fuente de alimentación a tierra; esta es la primera etapa. En la segunda etapa, cuando se apaga el transistor, la corriente a través del La bobina de acuerdo con la ley de conmutación provoca un aumento de voltaje en el ánodo del diodo D1 (BA159) hasta que se polariza en la dirección de conducción. La bobina se descarga en el condensador C4 (2,2 μF). el voltaje en la salida del divisor R5 (220k), P1 (1k) y R6 470R no aumentará a un valor de aproximadamente 0,7 V. Esto encenderá el transistor T2 (BC547) y apagará el generador 555. El voltaje de salida cae, el transistor T2 se cerrará y el generador se encenderá nuevamente. Por lo tanto, el voltaje de salida del convertidor se regula en magnitud.
Tablero listo para soldar. El condensador C1 (470uF) filtra la tensión de alimentación del circuito. El voltaje de salida se ajusta usando el potenciómetro P1.
Montaje de un convertidor sin transformador.
Convertidor ensamblado de 9-150 voltios El convertidor se puede soldar a una placa de circuito impreso. Dibujo en PDF del tablero, incluida la imagen especular y la ubicación de las piezas - . La instalación es sencilla y la soldadura de elementos es gratuita. Tiene sentido utilizar un zócalo para el chip U1. El dispositivo debe alimentarse con un voltaje de 9V.
Un convertidor de 50 kV muy sencillo, que consta esencialmente de tres elementos. Todos los componentes están disponibles y se pueden encontrar fácilmente si lo desea.
El convertidor de alto voltaje se puede utilizar para diversos experimentos con alta electricidad, como ionizador, probador de integridad del aislamiento, etc.
Que necesitarás:
- Transformador de escaneo lineal desde cualquier televisor con cinescopio.
- Transistor de efecto de campo IRFZ44 –
- Resistencia 150 Ohmios (1/2 W).
Circuito convertidor de alto voltaje
Montemos todo en una protoboard sin soldar. Solo te mostraré el trabajo y, si te gusta, puedes transferirlo a una placa más confiable y soldar todos los elementos.
Conectando un transistor, si alguien no lo sabe.
Necesitamos enrollar el devanado del transformador. El devanado de alta tensión será original. Tomamos un cable normal, no muy fino y lo enrollamos entre 14 y 16 vueltas. Haremos un golpecito en medio del devanado.
Ahora conectamos todo a nuestro circuito. Lo último que debe hacer es conectar la alimentación. Tenga cuidado ya que trabaja con alto voltaje. No acerque las manos al transformador encendido.
Deje una distancia de aproximadamente 1 cm entre la salida de alto voltaje del transformador y los terminales del otro lado. Y solo entonces sirva comida. Si chispea, significa que el generador está excitado y todo funciona bien.
Si lo vas a utilizar durante mucho tiempo, es recomendable instalar el transistor en el radiador. Y si la chispa es pequeña, entonces puedes aumentar el voltaje a 10 o 15 V.
